Bài giảng Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại

Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại Điều kiện xảy ra kết tinh F Nhiệt độTs Fr Fl sự biến đổi năng lượng tự do của các t rạng thá i T>Ts vật tồn tại ở trạng thái lỏng T<Ts vật tồn tại ở trạng thái rắn T=Ts chuyển trạng thái lỏng  rắn  xảy ra kết tinh Ts nhiệt độ kết tinh lý thuyết T=Ts-Tkt Tkt nhiệt độ kết tinh thực tế  kết tinh luôn xảy ra khi có độ quá nguội Hai quá trình kết tinh Qua trình tạo mầm: - Tạo mầm đồng thể: là các phần tử rắn được sinh ra ngay trong kim loại lỏng - Tạo mầm dị thể: do sự xuất hiện của các phần tử có sẵn trong kim loại lỏng: nguyên tố tạp chất khó chảy….. Qua trình phát triển mầm: - Khi mầm đạt kích thước tới hạn (rth)  mầm sẽ phát triển lớn lên để giảm năng lượng tự do a) Tiến trình kết tinh - Các mầm sinh ra không đạt rth sẽ bị tan đi vào kim loại lỏng - Các mầm mới vẫn tiếp tục sinh ra trong khi các mầm đạt rth đang phát triển đến khi hết kim loại lỏng - Mầm sinh ra trong kim loại lỏng một cách ngẫu nhiên Kết luận: - Mỗi mầm tạo nên một hạt - Hạt sinh ra trước sẽ phát triển nhanh hơn hạt sau  kích thước các hạt không đồng nhất - Các mầm định hướng ngẫu nhiên  biên giới hạt bị xô lệch b) Hình dạng của hạt (phụ thuộc vào) * Cấu trúc tinh thể: * Phương tản nhiệt: - tản nhiệt đều theo 3 phương  hạt dạng cầu - tản nhiệt theo 2 phương  dạng tấm - tản nhiệt theo 1 phương  dạng trụ c) Kích thước hạt * Ảnh hưởng của kích thước hạt đến cơ tính: * Đánh giá cấp hạt? - Hạt nhỏ  cơ tính tăng (tăng mạnh độ bền  và độ dai va đập ak) - Soi tổ chức tế vi ở trạng thái cân bằng  đem so sánh với bảng chuẩn - Ngoài ra còn có thể: tính diện tích trung bình, đường kính trung bình  so sánh với bảng chuẩn d) Các phương pháp làm nhỏ hạt * Nguyên lý: - Số mần càng nhiều  Hạt càng nhỏ (quá trình tạo mầm) - Tốc độ phát triển mầm càng chậm  Hạt càng nhỏ (quá trình phát triển mầm) -Công thức thực nghiệm: A=1,1(v/n)3/4 A: kích thước hạt n: tốc độ sinh mầm v: tốc độ phát triển của mầm d) Các phương pháp làm nhỏ hạt (tiếp theo) * Nguội nhanh - T tăng  số mầm (n), tốc độ phát triển mầm (v) đều tăng - Giải pháp: - Nhược điểm: thay khuôn cát bằng khuôn kim loại Gây ứng suất nhiệt lớn  nứt chi tiết, không có hiệu quả với chi tiết lớn * Biến tính - Làm tăng số lượng mầm ký sinh bằng việc sư dụng các chất biến tính Bột Al + O2 Al2O3 e) Cấu tạo tinh thể của thỏi đúc * Vùng 1: Hạt nhỏ mịn, đẳng trục Do KL lỏng tiếp xúc với thành khuôn nhấp nhô, với lớp chất sơn khuôn  số lượng mầm ký sinh lớn. Phương tản nhiệt không rõ ràng các hạt đẳng trục * Vùng 2: hạt trụ hướng tâm Phương tản nhiệt theo phương vuông góc với thành khuôn * Vùng 3: hạt lớn, đẳng trục T rất nhỏ  tốc độ sinh mầm (n) nhỏ  hạt lớn Phương tản nhiệt không rõ ràng hạt đẳng trục f) Khuyết tật thỏi đúc * Lõm co * Rỗ co * Rỗ khí * Thiên tích vật đúc