n
v
aA
=
4-Nguyên lí làm nhỏ hạt khi đúc.
a-Kích thước hạt.
Độ lớn của hạt ảnh hưởng lớn đến cơ tính, do đó thường người ta phải xác định
kích thước hạt. Có một số cách để đánh giá kích thước hạt:
-Đo diện tích trung bình của hạt. Phương pháp này phức tạp, ít dùng.
-Đo đường kính lớn nhất của hạt.
-So sánh với bảng chuẩn có độ phóng đại *100. Đây là cách phổ biến nhất. Bảng
chuẩn chia độ lớn của hạt thành 8 cấp từ 1-8: từ 1-4 hạt to; từ 5-8 hạt nhỏ. (cấp 1 to
nhất; cấp 8 nhỏ nhất)
b-Nguyên lí tạo hạt nhỏ.
Kim loại có hạt nhỏ cho cơ tính tổng hợp tốt hơn, nên trong chế tạo cơ khí thường
yêu cầu kim loại có hạt nhỏ.
Kích thước hạt phụ thuộc vào hai quá trình của sự kết tinh: Tạo mầm và phát triển
mầm.
Bằng thực nghiệm người ta nhận thấy kích thước hạt A phụ thuộc vào tốc độ sinh
mầm n( SL mầm/s) và tốc độ phát triển mầm v (mm/s) theo biểu thức sau:
; Trong đó a-hệ số.
Như vậy nguyên lí chung tạo hạt nhỏ là tăng tốc độ sinh mầm và giảm tốc độ phát
triển mầm. Tất cả các phương pháp tạo hạt nhỏ đều dựa trên nguyên tắc này.
c-Các phương pháp làm nhỏ hạt khi đúc.
-Tăng độ quá nguội:
Khi tăng độ quá nguội thì tốc độ tạo mầm và sinh mầm cùng tăng. Nhưng n tăng
nhanh hơn v nên kích thước hạt vẫn nhỏ. Người ta tăng độ quá nguội bằng hai phương
pháp: Sử dụng vật liệu làm khuôn đúc có khả năng dẫn nhiệt nhanh (đúc trong khuôn
kim loại nguội nhanh hơn đúc trong khuôn cát, hạt nhỏ hơn); Sử dụng chất làm nguội
(Nước, không khí, kim loại)
-Biến tính kim loại lỏng trước khi rót:

2-Các kiểu cấu trúc mạng tinh thể của hợp kim.
a-Dung dich rắn.
-Đặc tính chung của dung dịch rắn:
+Kiểu mạng là kiểu mạng của kim loại dung môi.
+Liên kết nguyên tử vẫn là liên kết kim loại.
+TPHH thay đổi trong một phạm vi tương đối rộng.
+Mang tinh thể có nhiều xô lệch nên DD rắn có cơ tính cao hơn KL nguyên chất
nhưng vẫn giữ được độ dẻo của KL dung môi.
-Dung dịch rắn thay thế:
+Hoà tan vô hạn: Au-Ag; Au-Cu; Au-Ni; Cu-Ni; Fe
γ
-Co; Fe
γ
-Ni; Fe
γ
-Cr; Fe
γ
-V.
+Hoà tan có hạn:
+Dung dịch rắn trật tự
-Dung dịch rắn xen kẽ: Ferit (α); Austenit (γ);
b-Các pha trung gian và hợp chất hoá học.
-Đặc tính chung:
+Mạng tinh thể khác hẳn với các nguyên tạo thành nên có T/C khác nhiều với các
KL nguyên chất làm cấu tử.
+Liên kết nguyên tử có thể là liên kết Ion; Đồng hoá trị; hay KL.
+TPHH có thể cố định hoặc thay đổi trong phạm vi hẹp có thể biểu diễn gần đúng
bằng công thức hoá học.
16
+Các t/c cơ học thường là cứng, giòn và có nhiệt độ chảy cao.

5
Cd
8
, Fe
5
Zn
21
, Co
5
Zn
21
. . .)
7/4: LGXC, kí hiệu pha ε. (CuZn
3
, CuCd
3
, Cu
3
Si, Cu
3
Sn. . .)
Ví dụ hệ Cu-Zn tạo thành các pha điện tử sau:
CuZn-Pha β (p=3/2); Cu
5
Zn
8
-Pha γ (p=21/13); CuZn
3
-Pha ε (p=7/4).
-Pha xen kẽ:

c-Hỗn hợp cơ học: Thường hợp kim cấu tạo từ 1 pha là DD rắn hoặc 02 pha là
hỗn hợp cơ học giữa DDR và HCHH hoặc pha trung gian. Không có HK nào câu tạo chỉ
là các pha HCHH hoặc pha trung gian vì chúng rất cứng và giòn.
3-Giản đồ trạng thái của hệ hợp kim hai cấu tử.
a-Khái niệm về GĐTT.
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cấu trúc, tổ chức, thành phần, tỉ lệ giữa các pha
vào TPHH của HK và nhiệt độ được gọi là GĐTT của hệ HK.
b-GĐTT loại I: Hai cấu tử không hoà tan lẫn nhau, không tạo thành pha trung
gian. (Hình 14)
-Đường AEB-được gọi là đường lỏng.
-Đường CED- được gọi là đường đặc.
-Vùng L+A: Vùng tổ chức 2 pha Lỏng + Rắn là kim loại nguyên chất A.
-Vùng L+B: Vùng tổ chức 2 pha Lỏng + Rắn là kim loại nguyên chất B.
-Kí hiệu (A+B): Tổ chức cùng tinh của hai kim loại nguyên chất A và B.
-Điểm E gọi là điểm cùng tinh; Đường DEC cũng gọi là đường chuyển biến cùng
tinh.
-Đặc điểm cơ bản của hệ hợp kim này khi kết tinh là sự thiên tích vùng.
17
-Thành phần pha trong vùng có tổ chức hai pha được xác định bằng quy tắc đòn
bảy : %A=(XaX)/(XaB); %L=(XB)/(XaB); A/L=(XaX)/(XB).
Hình 14: GĐTT loại I.
c-GĐTT lọai II: Hai cấu tử hòa tan vô hạn vào nhau, không tạo thành pha trung
gian (Hình 15).
-Đường đặc: ACB.
-Đường lỏng: ADB.
-Vùng tổ chức hai pha là vùng: L+α.
-Thành phần các pha: %L=(X
L
X)/(X
l

Đường CF-Giới hạn hoà tan của B trong A phụ thuộc vào nhiệt độ.
Đường DG-Giới hạn hoà tan của A trong B phụ thuộc vào nhiệt độ.
Hình 16: GĐTT loại III.
e-GĐTT loại IV: Hai cấu tử không hoà tan lẫn nhau nhưng tạo thành pha trung
gian ổn định (hình 17). Giản đồ loại này như được ghép từ 02 GĐTT loại I.
19
D'
C'
B'
A'
G
F
D
C
E
B
A
L
β
α
Ι
Ι
α
+
β
Ι
Ι
(α+β)
(α+β) β α
ΙΙ

(A+H)
H+
(A+H)
(
B
+
H
)
(A+H)
B+L
H+L
A+L
H+
B
+
A+
(
B
+
H
)
(
A
+
H
)
A
n
B
m

D
S
Hình 19: Một số GĐTT hai cấu tử có thù hình.
4-Quan hệ giữa tính chất của hợp kim và kiểu GĐTT (hnh 20).
Hình 20: Quan hệ giữa tính chất của HK và kiểu GĐTT.
21
A
B
B
A
B
A
BA
d)
c)
b)
a)
β+
L
α
1
+β
[
α
1
+
α
2
]
α

A
B
A
B+H
A+H
α+β
α
A+B
B+H
A+H
α+β
α
A+B
B
A
T
B
T
A
T
B
T
B
T
A
T
A
T
B
T

2
O
3
; Fe
2
O
3
.3H
2
O; Phirit
hay Sunphua FeS
2
.
Sắt nguyên chất có màu trắng như bạc, nóng chảy ở 1539
o
C. Khá bền trong không
khí, dẻo, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Ở nhiệt độ <768
o
C Fe có từ tính. Trong khoảng nhiệt
độ <911
o
C Fe có kiểu mạng LPTT gọi là Fe
α
. 911
o
C<T
o
<1392
o
C Fe có kiểu mạng LPDT

HB=80KG/mm
2
;
-Cacbon: Là nguyên tố á kim thuộc nhóm IV chu kỳ II trong bảng hệ thống tuần
hoàn. Công thức điện tử: 1s
2
2s
2
2p
2
; Trong tự nhiên C tồn tại ở hai dạng: Tinh thể và vô
định hình. Dạng tinh thể có 2 dạng thù hình: Kim cương có kiểu mạng tứ diện đều và
Graphít có kiểu mạng lục giác.
b-Tương tác giữa Fe với C:
Giữa Fe và C có thể tương tác tạo nên các dung dịch rắn và pha trung gian khác
nhau:
-Fe
α
có thể hoà tan C tạo thành dung dịch rắn có nồng độ C lớn nhất ở 727
o
C là
0.02% , giới hạn hoà tan này giảm dần xuống 0.006% ở nhiệt độ thường. Dung dịch rắn
của C trong Fe
α
gọi là Ferit kí hiệu là F hay α.
-Fe
γ
có thể hoà tan C đến giới hạn 2.14% ở nhiệt độ 1147
o
C. Dung dịch rắn của C

C.
Lê=(P+Xê)_Hỗn hợp cơ học cùng tinh của hai pha: P và Xê ở nhiệt độ dưới
727
o
C hay (γ+Xê) ở trong khoảng nhiệt độ từ 727-1147
o
C , kết tinh đồng thời từ pha
lỏng có hàm lượng C=4.3% ở nhiệt độ 1147
o
C.
3-Tổ chức tế vi của thép và gang theo GĐTT Fe-C:
a-Sơ lược về thép và gang:
-Phân biệt giữa thép và gang:
b-Tổ chức tế vi của thép:
-Thép trước cùng tích: α+P.
-Thép cùng tích: P.
23
-Thép sau cùng tích: P+Xê
II
.
c-Tổ chức tế vi của gang trắng:
-Gang trắng trước cùng tinh: P+Xê
II
+Lê.
-Gang trắng cùng tinh: Lê.
-Gang trắng sau cùng tinh: Lê+Xê
I
.
d-Các điểm tới hạn của thép:
-Nhiệt độ A