Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu - Phần 2: Tính chất của vật liệu - Chương 10: Tính chất cơ

PHN II  
TÍNH CHT  
CA VT LIU  
1
CHƯƠNG 10  
TÍNH CHT CƠ  
2
10.1 Gii thiu  
Tính cht cơ là các đặc tính ca vt liu biu hin ra khi tác dng cơ hc lên nó.  
Để xác định tính cht cơ thường phi phá hy mu và tính cht cơ xác định được  
skhông phthuc vào dng hình hc và kích thước mu.  
Sphát trin công nghmi thường đi sau stiến bca khoa hc vt liu.  
Ví d: Hiu sut chuyn hóa năng lượng nhit năng lượng cơ năng lượng  
đin ca turbin khí liên quan trc tiếp vi độ bn nhit độ cao ca vt liu  
làm turbin. T1950 – 1960 người ta đã dùng hp kim Ni có nhit độ vn hành đến  
o
o
1200 C (so vi thép, nhit độ làm vic cho phép chkhong 550 C). Gn đây vi  
vt liu gm, nhit độ có thtăng đến 3000 oC nhưng cn phi gii quyết được tính  
giòn ca gm.  
Ví d: Tlâu máy bay được chế to thp kim Al, gn đây sdng composit  
hoc polyme có cu trúc định hướng tsố độ bn / khi lượng cao hơn chế  
to máy bay nhhơn chuyên chhành khách, hàng hóa, nhiên liu nhiu hơn  
bay lâu hơn mà không cn dng li. Da trên loi vt liu mi này, người ta đã  
3
thc hin thành công chuyến bay tCalifornia đến Japan chtrong 13 gi.  
10.2 Biến dng và đứt ca vt liu kthut  
Biến dng (Deformation) là sthay đổi kích thước ca vt liu dưới tác dng lc.  
9 Biến dng đàn hi (elastic deformation),  
9 Biến dng do (plastic deformation).  
Đứt (fracture) khi vt liu chu lc ln phân thành hai hoc nhiu mnh nh.  
Phá hy (failure) khi chi tiết không thc hin được chc năng ca mình, trong  
nhiu trường hp, phá hy có thxy ra trước khi đứt gãy.  
4
5
10.2.1 Biến dng đàn hi  
ng sut danh nghĩa, Biến dng danh nghĩa, định lut Hook, mođun E  
HsPoisson, E và nhit độ  
Quan hΔV và ν  
10.2.2 Biến dng do  
10.2.2.1 Gii thiu  
Khi σ > σch biến dng do bti  
không vhình dng, kích thước ban đầu.  
Trong đa svt liu, biến dng đàn hi  
skéo dài liên kết.  
Trong tinh th, biến dng do sdch  
chuyn lch (khuyết tt đường)  
Độ dc ca đường σ - ε trong vùng biến  
dng do gim vi stăng biến dng, tuy  
nhiên mun tiếp tc biến dng do thì  
phi tăng ng sut  
vt liu bhóa cng bi stương tác  
gia các lch trong cu trúc tinh thể  
gim độ dch chuyn ca lch hoc làm  
lch ngng di chuyn hoàn toàn  
10.2.2.2 ng sut trượt:  
ng sut trượt, Độ biến dng trượt, Quan  
hệ  
Đối vi vt liu đẳng hướng: E = 2G(1 +  
ν)  
Khi τ > τcrit thì trượt xy ra, vt liu bt  
đầu bbiến dng do.  
Biến dng do là không đẳng hướng: nó  
chxy ra trên các mt và phương xếp cht  
Hệ  
Mt trượt  
Phương trượt  
Fcc  
{111}  
< 110 >  
Bcc {110} {211} {321}  
Hcp {0001}  
< 111 >  
Phương a1, a2, a3  
8
10.2.3 Phép thkéo (Tensile Test)  
10.2.3.1 Thkim loi  
Các thông sthu được:  
độ bn chy, độ bn kéo, Biến dng đứt, % RA,  
din tích dưới đường cong = công/1 dvtt  
10  
ng sut thc, Biến dng thc, Quan hthc – danh nghĩa  
l A0  
A0l0 = Al ⇒ =  
khi biến dng do V = const  
l0  
A
εth = ln(l / l0) = ln(1+ ε)  
σth = σ(1+ ε)  
11  
10.2.3.2 Thgm  
Do gm giòn khó chế to mu có hình dáng cn thiết (khu vc có tiết din  
nh) và khó chế to bgá kp mu thgm bng phương pháp un cong  
12  
Thun li:  
Dng hình hc ca mu đơn gin (khi chnht hoc khi tr)  
Quá trình thử đơn gin.  
Chi phí ththp.  
ng sut un σ = Mc / I  
M: moment un cc đại. c: khong cách ttâm đến bmt mu.  
I: moment quán tính ca mt ct ngang, F: ti; L: khong cách gia hai gi đỡ.  
Tiết din mu  
M
c
I
σ
Chnht  
FL/4 d/2 bd3/12 3FL/2bd2  
FL/4 R  
πR4/4  
FL/πR3  
Tròn  
13  
10.2.4 Đứt do và đứt giòn: (Ductile and Brittle Fracture)  
Nếu quá trình biến dng ctiếp tc thì đứt tt yếu sxy ra. Vt liu có độ biến  
dng do ln trước khi đứt là vt liu do, ngược li là vt liu giòn.  
14  
10.2.5 Phép đo độ cng  
Độ cng là cách đo độ bn ca vt liu chng li biến dng do (vết lõm, xước).  
Nguyên tc đo: Áp đặt mt ti trng lên đầu đâm (indenter), đầu này sto vết  
lõm trên bmt mu, xác định độ sâu và kích thước vết lõm stính được độ cng.  
Có nhiu cách đo độ cng (phthuc vào loi đầu đâm) như Brinell, Vickers,  
Knoop, Rockwell và Rockwell bmt (superficial Rockwell).  
Trong phép đo độ cng Rockwell, chsố độ cng là hiu độ sâu ca hai vết lõm  
to ra tmt ti nhban đầu và mt ti ln hơn tiếp theo.  
Đối vi phép đo Rockwell, ti nhban đầu là 10 kg, ti ln tiếp theo có thlà 60,  
100 và 150 kg. Mi thang tương ng vi mt chsphthuc vào đầu đâm và ti  
trng.  
Đối vi phép đo Rockwell bmt, ti nhban đầu là 3 kg, ti ln tiếp theo có thể  
là 15, 30 và 45 kg..  
Trong mi thang, độ cng nm trong khong 0 – 130.  
Nếu độ cng > 100 hoc < 30 trên bt kthang nào skhông chính xác, nên phi  
dùng thang cng hơn hoc mm hơn tiếp theo.  
15  
7  
Phép  
đo độ  
cúng  
Đầu đâm Hình dng đầu đâm  
Ti  
trng  
Công thc tính độ cng  
Brinell Bi đường  
P
2P  
(HB  
hoc  
BHN)  
kính 10 mm  
bng thép  
hoc WC  
(cacbua  
HB =  
2
2
(
)
πD D D d  
wonfram)  
Tế vi  
Vickers bng kim  
(HV)  
Hình chóp  
P
P
HV = 1,854P/d12  
cương  
Tế vi  
Hình chóp  
HK = 14,2P/l2  
Knoop bng kim  
(HK) cương  
18  
Rockwell Hình côn bng  
và kim cương hoc  
Rockwell bi thép có  
Rockwell: nh10  
kg, ln:  
60; 100; 150 kg.  
Rockwell bmt:  
nh3kg. ln: 13;  
30; 45 kg  
bmt  
đường kính  
1/16; 1/8; 1/4;  
1/2 in.  
(HR)  
Tham kho thêm các tiêu chun ASTM vphép đo độ cng như  
(có trên web ca e-learning.hcmut.edu.vn)  
E18–98, Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell  
Superficial Hardness of Metallic Materials.  
E10–00, Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials.  
E92–82, Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials.  
E384–99, Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials.  
E140–97, Standard Hardness Conversion Tables for Metals.  
19  
Thang đo Rockwell  
Thang đo Rockwell bmt  
Ký hiu  
Đầu đâm  
Ti  
Ký hiu  
Đầu đâm  
Ti  
trng  
trng  
A
Kim cương  
60  
15N  
30N  
45N  
Kim cương  
Kim cương  
Kim cương  
15  
B
C
Bi, 1/16 in  
100  
150  
30  
45  
Kim cương  
D
Kim cương  
100  
15T  
30T  
Bi, 1/16 in  
Bi, 1/16 in  
Bi, 1/16 in  
Bi, 1/8 in  
Bi, 1/8 in  
Bi, 1/8 in  
15  
30  
45  
15  
30  
45  
E
F
Bi, 1/8 in  
Bi, 1/16 in  
Bi, 1/16 in  
Bi, 1/8 in  
Bi, 1/8 in  
100  
60  
45T  
G
H
K
150  
60  
15W  
30W  
45W  
150  
Ví d: 80 HRB biu thị độ cng Rockwell là 80 trên thang B; 60 HR30W biu thị  
độ cng Rockwell bmt là 60 trên thang 30W.  
20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 43 trang baolam 27/04/2022 5600
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu - Phần 2: Tính chất của vật liệu - Chương 10: Tính chất cơ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_co_so_khoa_hoc_vat_lieu_phan_2_tinh_chat_cua_vat_l.pdf