BACK TO TOP
Loading

Giản Đồ Pha Sắt – Cacbon (Fe – C)

Thứ hai - 18/11/2013 08:36 | Đã xem: 5113

giandopha Giản Đồ Pha Sắt Cacbon (Fe C)


Tôi có cơ hội tiếp xúc với nhiều bạn bè Cơ khí và nhận thấy một vấn đề: Dù hai ngành liên quan rất mật thiết với nhau và các kiến thức cớ bản về vật liệu rất hữu dụng cho công tác thực tế của các kỹ sư cơ khí nhưng hầu như tất cả các bạn đều không nắm rõ và hiểu đúng bản chất các khái niệm cơ bản của KH Vật liệu như pha, giản đồ pha, chuyển biến,…dù chương trình đại học đã bố trí 6 đơn vị học trình cho môn Vật liệu học cơ sở và rất nhiều môn học khác như Cơ khí đại cương cũng đã đề cập. Chúng quá khó để tiếp cận? Hay các bạn chưa để tâm và chưa nhận ra điểm cốt yếu của vấn đề?” - Nova | Meslab.Org

Đúng là như vậy, thật sự khi đi làm bạn sẽ thấy hầu hết các thiết kế Cơ khí của mình sẽ phải đụng chạm đến lựa chọn vật liệu (1), và vấn đề hiểu được những đặc tính tổng quát của nó sẽ là một yêu cầu không thể thiếu được, do đó mình sẽ tổng hợp những vấn đề cơ bản nhất để phác thảo một số nét cơ bản về pha, giản đồ pha dưới dạng thức dễ hiểu trên cơ sở có nhiều ví dụ minh họa cụ thể để mọi người có cái nhìn tổng quát nhất về loại vật liệu cơ bản của Cơ khí này.

Pha là gì? Giản đồ pha là gì?
Theo Nghiêm Hùng [1], pha là các phần có cùng cấu trúc, cùng trạng thái, cùng kiểu mạng và thông số mạng, có tính chất cơ – lý – hóa xác định và các pha phân cách nhau bởi bề mặt phân chia pha. (Định nghĩa này dùng cho nghiên cứu kim loại và hợp kim). Các chi tiết trong định nghĩa trên sẽ được làm sáng tỏ khi ta nghiên cứu về giản đồ pha.

Giản đồ pha (phase diagram):
Một cách tổng quát, trong KHVL, giản đồ pha được hiểu là một loại đồ thị biểu diễn các điều kiện cân bằng giữa các pha riêng biệt (các pha có thể phân biệt về mặt nhiệt động).

Hai loại giản đồ pha hay gặp: giản đồ nhiệt độ – áp suất (của nước chẳng hạn – rất nổi tiếng trong Hóa Lý) và giản đồ nhiệt độ – thành phần (của hệ Fe – C, rất nổi tiếng trong KHVL).

Giản đồ pha Fe – C cho biết tại mỗi tọa độ (nhiệt độ, thành phần) xác định, tổ chức của hợp kim sắt – cacbon như thế nào. Tất cả các tổ chức (pha) đề cập ở đây dựa trên giả thiết là các quá trình chuyển biến xảy ra vô cùng chậm (cân bằng)
 

FeC Giản Đồ Pha Sắt Cacbon (Fe C)

Giản đồ Fe – C


Từ giản đồ + tra sách, xin chú giải (ở mức đơn giản) cho giản đồ:

1, Austenite solid solution of carbon in gamma iron: dung dịch rắn austenite của các- bon trong sắt gamma.
2, Austenite in liquid: austenite phân tán trong pha lỏng (đây là vùng tồn tại của austenite và pha lỏng)
3, Primary austenite begins to solidify: đường giới hạn mà austenite sơ cấp bắt đầu kết tinh
4, CM begins to solidify: đường giới hạn mà xê- men- tít bắt đầu kết tinh
5, Austenite ledeburite and cementite: vùng tồn tại của các pha austenite, lê- đê- bu- rít và xê- men- tít
6, Cementite and ledeburite: vùng tồn tại của các pha xê- men- tít và lê- đê- bu- rít.
7, Austenite to pearlite: đường giới hạn mà austenite chuyển pha thành péc- lit.
8, Pearlite and ferrite: vùng tồn tại của các pha péc- lít và ferrite
9, Pearlite and Cementite: vùng tồn tại của các pha péc- lít và xê- men- tít
10, Cementite, pearlite and transformed ledeburite: vùng tồn tại của các pha xê- men- tít, péc- lít và lê- đê- bu- rít đã chuyển biến (dưới 723 độ C, thành phần austenite trong tổ chức lê- đê- bu- rít chuyển biến thành péc- lít, do đó, dưới 723 độ C, lê- đê- bu- rít được gọi là lê- đê- bu- rít đã chuyển biến)
11, Hypo- eutectoid: trước cùng tích
12, Hyper- eutectoid: sau cùng tích
13, Steel: thép (quy ước)
14, Cast iron: gang (quy ước)

Một vài nhận xét về hệ Fe-Fe3C
C chiếm một lượng nhỏ như tạp chất xen kẽ trong sắt ở dạng các pha a, b, g trong sắt.
Lượng hoà tan cacbon tối đa trong pha a-BCC là 0,022% ở 727C, do mạng lập phương tâm khối có kích thước lỗ hổng (vị trí xen kẽ) nhỏ hơn so với mạng lập phương tâm mặt.
Lượng C hoà tan trong Austenite (mạng lập phương tâm mặt) là 2,14% ở 1147C do mạng này có kích thước lỗ hổng (vị trí xen kẽ) lớn hơn so với mạng lập phương tâm khối.
Cơ tính: Xêmentít có tính cứng dòn, khi có mặt trong thép sẽ làm tăng bền cho thép. Cơ tính còn phụ thuộc độ hạt hay cấu trúc vi mô cũng như tương quan giữa F và Xê.
Từ tính:  Ferrit có từ tính ở nhiệt độ dưới 768C (còn gọi là nhiệt độ Curie), Austenite hoàn toàn không có từ tính.

Phân loại: dựa vào các đặc điểm trên ta phân ra làm ba loại hợp kim như sau:

  • Sắt non: chứa hàm lượng C dưới 0,008% trong pha a-Ferrite ở nhiệt độ phòng.
  • Thép: chứa hàm lượng C từ 0,008% – 2,14% (thường <1%) tổ chức gồm a-ferrite và Xê ở nhiệt độ thường.
  • Gang: chứa hàm lượng C từ 2,14 – 6,17% (thường < 4, 5% C)

Quy tắc đòn bẩy và công thức tính hàm lượng C trong mỗi pha:
 

310813313 ffcdf40f25 o Giản Đồ Pha Sắt Cacbon (Fe C)


- Quy tắc đòn bẩy:

Xét vùng tồn tại 2 pha (cụ thể trong trường hợp này là Ferrite, viết tắt là F và Austenite, viết tắt là A, tổng quát vẫn đúng) như trên hình vẽ.

Quy tắc đòn bẩy cho :
Hàm lượng F = AC/BC
Hàm lượng A = AB/BC

Tính % C của hai pha:
%C (F) = hoành độ giao điểm của đường dóng từ B –> trục thành phần (bằng độ dài đoạn OB trên hình vẽ).
%C (A) = hoành độ giao điểm của đường dóng từ C –> trục thành phần (bằng độ dài đoạn OC trên hình vẽ).
Công thức xác định hàm lượng C trong mỗi pha có thể kiểm chứng rất đơn giản nhờ quy tắc đòn bẩy.

2) Pearlite là tổ chức cùng tích có 2 pha Ferrite và Cementite.

Tại điểm cùng tích:
Hàm lượng C trong Ferrite = 0,02% (tại điểm cùng tích) –> OB = 0,02
Hàm lượng C trong Cementite = 6,67% (do công thức của Cementite là Fe3C) –> OC = 6,67
Hàm lượng C trong Pearlite = hàm lượng C cùng tích = 0,8% –> OA = 0,8
Từ hình vẽ –> AB = OA – OB = 0,8 – 0,02 = 0,78
AC = OC – OA = 6,67 – 0,8 = 5,87
BC = OC – OB = 6,67 – 0,02 = 6,65
Thay vào công thức tính thành phần pha (đòn bẩy) ở trên:
% Ferrite = AC/BC = 5,87/6,65 ~ 88,2%
% Cementite = AB/BC = 0,78/6,65 ~ 11,8%

Khi hạ nhiệt độ xuống 20 độ C,
Chỉ có hàm lượng C trong Ferrite thay đổi, OB (20 độ) ~ 0,006
–> AB = OA – OB = 0,8 – 0,006 = 0,794
AC = OC – OA = 6,67 – 0,8 = 5,87
BC = OC – OB = 6,67 – 0,006 = 6,664
–> Thay vào công thức tính thành phần pha (đòn bẩy) ở trên:
% Ferrite = AC/BC = 5,87/6,664 ~ 88,1%
% Cementite = AB/BC = 0,794/6,664 ~ 11,9%
Vì sai lệch rất nhỏ nên có thể coi như Pearlite luôn có 88% Ferrite và 12% Cementite ở mọi nhiệt độ!

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết
quyết - 05/11/2016 10:15
cho em hỏi có nhiều tài liệu nghi khác nhau về nhiệt độ ở điểm cùng tích vậynhiẹet độ đó là 727 hay 725 ạ
Comment addGửi bình luận của bạn
Mã chống spamThay mới

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

 

Chuyên mục Video

KIẾN THỨC CƠ KHÍ CƠ BẢN

TIÊU CHUẨN CƠ KHÍ

KINH NGHIỆM CƠ KHÍ

PHẦN MỀM CƠ KHÍ


Nội dung được sưu tầm và tổng hợp từ Internet - Chúng tôi không chịu trách nhiệm về các vấn đề liên quan đến nội dung !!!
HƯỚNG DẪN TẢI TÀI LIỆU LINK BÁO HỎNG

Có một số tài liệu khi các bạn bấm vào link tải sẽ hiện thông báo lỗi, nhưng thực ra link tải tài liệu vẫn hoạt động tốt. Các bạn tải link này bằng cách copy link và mở bằng new tab (hoặc bấm chuột phải và chọn "Mở liên kết ở cửa sổ mới") là có thể tải được tài liệu. Chúc các bạn thực hiện thành công. Cảm ơn các bạn đã quan tâm đến website.

Mọi thắc mắc hay ý kiến xin gửi vào mục Liên hệ hoặc gửi qua Email: thuvientlck@gmail.com
Hoặc: Fanpage FaceBook