Tính chất đặc trưng về cơ học của vật liệu là

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌCTIỂU LUẬN MÔN : VẬT LIỆU HỌC NGÀNH HÓATÊN ĐỀ TÀI:TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆUGiảng viên hướng dẫn: T.s Nguyễn Văn BờiLớp học phầnNhóm: 210414002:10TP.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 09 năm 2010TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINHKHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌCBỘ MÔN: HÓA HỮU CƠTIỂU LUẬN VẬT LIỆU HỌCTÍNH CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆUTP.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 09 năm 20102MỤC LỤC34NỘI DUNG1 Tính chất cơ học của vật liệu kim loạiCơ tính [tính chất cơ học của vật liệu]: Là những đặc trưng cơ học biểu thị khảnăng của vật liệu khi chịu tác dụng của tải trọng.Cơ tính của vật liệu bao gồm: độ bền, độcứng, độ dãn dài tương đối, độ dai va chạmDưới tác động của ngoại lực P, vật rắn có xu hướng thay đổi hình dáng so vớitrước khi chịu tác dụng của lực và được gọi là biến dạng, khi đó trong vật xuất hiện ứngsuất để chống lại sự biến dạng.Biến dạng là sự thay đổi hình dạng kích thước của vật liệudưới tác động của ngoại lựcỨng suất: đại lượng biểu thị nội lực phát sinh trong vật thể biến dạng do tác dụngcủa các nguyên nhân bên ngoài như tải trọng, sự thay đổi nhiệt độ, v..v…Ứng suất =Khi ứng suất pháp [σ], vuông góc với bề mặt chịu lực thì làm vật liệu bị biến dạng[ε]. Khi ứng suất tiếp [τ], song song với bề mặt chịu lực thì làm cho vật bị xê dịch [γ]1.1 Các đặc trưng cơ tínhĐộ bền δ: Là đặc tính cơ bản của vật liệu, được định nghĩa là khả năng chịu đựngkhông bị nứt, gãy, phá hủy dưới tác động của ngoại lực lên vật thể.Các đặc tính về độ bên theo cách tác động ngoại lực khác nhau: độ bền kéo [ σk],độ bền nén [σn], độ bền cắt [σu], độ bền uốn, độ bền mỏi, độ bền va đập, giới hạn chảy... Độ bền uốn là ứng suất thấp nhất làm biến dạng vĩnh viễn cho một vật liệu xemxét. Độ bền nén là giới hạn ứng suất nén làm vật liệu bị biến dạng hay phá huỷ. Độ bền kéo là giới hạn lớn nhất của ứng suất kéo làm đứt vật liệu xem xét.5 Độ bền mỏi là số đo độ bền của vật liệu hoặc thành phần chịu tải trọng có chu kỳ. Độ bền va đập là khả năng chịu đựng của vật liệu khi chịu các tải trọng va đập độtngột. Giới hạn chảy: là ứng suất nhỏ nhất làm cho kim loại bị biến dạng dẻo [biến dạngdư.]Sơ đồ mẫu đo độ bền kéo khi tác dụng ngoại lực P [N] lên thanh kim loại có diệntích tiết diện ngang F [mm2].Giá trị độ bền được tính theo công thức:σ=PFGiới hạn mà tại đó lực P đạt đến giá trị làm cho thanh kim loại bị phá huỷ được gọilà giới hạn bền cho phép được ký hiệu [σ].Độ cứng: là khả năng của vật liệu chống lại sự biến dạng dẻo cục bộ khi có ngoạilực tác dụng thông qua vật nén. Cùng một giá trị lực nén biến dạng trên mẫu đo càng lớnthì độ cứng càng kém.Gồm 2 loại:+Độ cứng Brinen [đo theo phương pháp Bri nen]: Ký hiệu HBHB được tính theo công thức:6P: tải trọng [kG]F: diện tích mặt cầu vết lõm [mm2]Đơn vị của độ cứng Brinen HB là kG/mm2.Tuỳ theo chiều dày của mẫu thử mà chọn đường kính viên bi thử D=10 mm,D=5mm, D=2,5mm.Tuỳ theo tính chất của vật liệu mà chọn tải trọng P cho thích hợp:- Đối với thép và gang: P = 30D2- Đồng và hợp kim đồng: P = 10D2- Nhôm, babit và các hợp kim mềm khác; P = 2,5D2Độ cứng HB dùng đo vật liệu có độ cứng thấp [< 450 kG/mm2] như gang, thépchưa tôi, đồng, nhôm V.v…+Độ cứng Rowell [Rôcoen]: Ký hiệu HRA, HRB, HRC tương ứng với 3 thang đoA, B, C.Các thang đo trong độ cứng RocwelThang A –Dùng mũi chóp kim cươngP = 60 KGKý hiệu:HRA-Thang B –Dùng bi thépP = 100 KG Ký hiệu:HRB-Thang C – Dùng mũi chóp kim cươngP = 150 KG Ký hiệu:HRCNội dung phương pháp:•Tải trọng P.7•Bi thép tôi cứng có đường kính 1/16” [1,587 mm] cho thang đo B. Đo vật ít cứng.•mũi hình côn bằng kim cương có góc ở đỉnh 1200 [thang A hoặc C] dùng thử vậtliệu có độ cứng cao như thép đã qua nhiệt luyện.Độ cứng Rôcoen HRC dùng để đo độ cứng cao [> 450 kG/ mm2].Quan hệ các loại độ cứng:- Độ cứng thấp :HB = 220HRC = 20- Độ cứng trung bình:HB =250 - 450HRC = 25 – 45- Độ cứng cao:- Độ cứng rất cao:HRC = 50 – 64HRC > 64Độ cứng Víchke :Dùng mũi kim cương hình chóp đáy vuông, góc giữa hai mặt đốidiện 1360 ấn lên bề mặt mẫu thử với tải trọng P từ 5 ÷ 120 kG [5; 10; 20; 30; 50; 100;120]Độ cứng Vicke ký hiệu HV [kG/mm2]. trong đó:P: tải trọng [kG]; d: đường chéo của vết lõm.Phương pháp đo độ cứng Vicke có thể đo cho cả vật liệu mềm và vật liệu có lớp bềmặt cứng mỏng sau khi đã thấm than, thấm nitơ, nhiệt luyện v.v…Độ dẻo: Độ dẻo là một đặc tính vật liệu khi chịu tác động của các lực làm biến dạng vậtthể chất rắn mà không làm phá hủy khối chất rắn đó.8+Độ dãn dài tương đối [δ%]•Là tỷ lệ tính theo phần trăm giữa lượng dãn dài sau khi kéo l1 và chiều dài banđầu l0 ; Ký hiệu: δ%δ=l1 − l 0× 100l0%L0, l1 độ dài trước và sau khi kéo tính bằng mm•Vật liệu có độ dãn dài tương đối càng lớn thì càng dẻo và ngược lại.Vật liệu có độ dãn dài tương đối càng lớn thì càng dẻo và ngược lại.Độ dai va chạm [ak]: Là khả năng chịu tải trọng tác dụng đột ngột [tải trọng vađập] của vật liệu mà không bị phá huỷ.Ký hiệu: akA: công sinh ra khi va đập làm gẫy mẫu[J]F: diện tích tiết diện mẫu [mm2]Đơn vị của ak [J/mm2; kJ/m2]2. Tính chất cơ học của vật liệu vô cơ93. Tính chất cơ học của vật liệu hữu cơKhái niệm: Vật liệu hữu cơ [còn được gọi là cao phân tử] là phân tử có nhiều hợp phần cơbản. Là một hợp chất được hình thành do sự lặp lại nhiều lần của một loại hay nhiều loạinguyên tử hay nhiều nhóm nguyên tử lien kết với nhau với một số lượng khá lớn để tạothành một loại tính chất mà chúng không thay đổi đáng kể khi lấy đi hoặc thêm vào mộtvài đơn vị cấu tạo.Theo cấu trúc vật liệu hữu [polymer] cơ được phân thành các loại sau đây:Polyme mạch thẳng: Đại phân tử của nó là các chuỗi mắc xích nối liền nhau theo đườngdích dắc hay hình xoắn ốc [ ví dụ như polyetylen PE] [hình a]Polyme mạch nhánh: Là loại mạch thẳng nhưng trong phân tử có nhánh [ví dụPolyizobutylen PIB] [hình b]Polyme dạng lưới: Các mạch cạnh nhau trong polymer này được nối với nhau bằng liênkết cộng hóa trị [ví dụ các loại cao su lưu hóa] [hình c]Polyme không gian: Các monomer có 3 nhóm hoạt động tạo nên polymer không gian 3chiều, có tính cơ, lý, nhiệt đặc biệt. [ví dụ nhựa eepoxy] [hình d]Biến dạng và cơ tính:10Biến dạng của vật liệu hữu cơ theo một hàm số nhiệt độ.khi nhiệt độ tăng đồng thời ứngsuất giảm.biến dạng [δ] của vật liệu tăng.σ40C200C300C400C500C600C0εĐồliệuthịtheoσ-εthểcủaBiến dạng của vậttíchpolymetylmetacrylatbiến dạng [Vbd]: Khi thể tích biến dạng giảm thipolymetylmetacrylatứng suất giảm và độ biến dạng [δ] tăng .Bảng số liệu: Độ biến dạng và các chỉ số của một số vật liệu polymeVật liệudEσδg/cm3103MPaMPa%PE 40-50%t.thể0.92-0.930.17-0.288.3-31100-650PE 70-80%t.thể0.95-0.971.07-1.0922-3110-1200PVC vô đ.hình1.30-1.582.4-4.141-5240-80PTFE50-70%t.thể2.14-2.200.40-0.5514-34200-400PP 50-60%t.thể0.90-0.911.14-1.5531-34100-600PS vô đ.hình1.04-1.052.28-3.2836-521.2-2.5PMMA vô đ.hình1.17-1.202.24-3.2448-762-10Bakelit1.24-1.322.8-4.834-621.5-2.0Cơ chế biến dạng:11Polyme giòn [Bakelit]: Polyme giòn có cấu trúc mạng tịnh thể không gian và lưới hẹp.Khi chịu tác dụng của một lực thì mạng tinh thể sẽ duỗi thẳng ra, mạch nhánh [doliên kếtcộng hóa trị] bị đút làm cho vật liệu polymer giòn xuất hiện vết nứt.LướiσσPolyme dẻo:Cấu trúc phân tử là dạng tinh thể và vô định hình [hình a]Khi chịu tác dụng của một áp lực thì cấu trúc vô định hình biến dạng thuận nghịch[hình b]Khi tác dụng một lực lớn thì tấm tinh thể trượt và quay song song với lực tác dung,làm cho vật liện biến dạng không thuận nghịch. [hình c]Khi tác dụng một lực đủ lớn thì tấm tinh thể bị chia cắt thành nhóm nhỏ [hình d]Khi tiếp tục tác dụng thêm lực thì các tấm tinh thể bị chia cắt thanh các nhóm nhỏsẽ bị tách rời và sắp xếp lại. Các mảnh tinh thể lien kết bằng phân tử nối mạng, dẫn đếnứng suất tăng, từ đó xuất hiện biến dạng trượt.Khi tác dụng thêlực lớn nữa thì vật liệu sẽxuất hiện vết nứt, mạng tinh thể bị đứt mạng, dẫn tới vật liệu bị phá hủy. [hình e]12Polyme đàn hồi cao su:Polyme đàn hồi cao su có cấu trúc vô định hình dạng búi hoặc lưới rộng. Khi tácdụng một lực thì mạng tinh thể duỗi thẳng và song song với phương của lực. Khi ngừngtác dụng lực vào vật liệu thì mạch tinh thể trở lại trạng thái ban đầu.Lướiσσ13Bbúi14

Đen2017

- Các tính chất cơ học đặc trưng của vật liệu dùng trong ngành cơ khí: Độ bền, độ dẻo, độ cứng.

a. Độ bền:

- ĐN: biểu thị khả năng chống lại biến dạng dẻo hay phá hủy của vật liệu.

- Ý nghĩa: Là chỉ tiêu cơ bản của vật liệu.

- Giới hạn bền kéo: Đặc trưng cho độ bền kéo của vật liệu [bk].

- Giới hạn bền nén: Đặc trưng cho độ bền kéo của vật liệu [bn].

b. Độ dẻo:

- ĐN: Biểu thị khả năng biến dạng dẻo của vật liệu dưới tác dụng của vật liệu.

- Ý nghĩa: Đặc trưng cho độ dẻo của vật liệu.

c. Độ cứng:

- ĐN: Khả năng chống lại biến dạng dẻo của lớp bề mặt dưới tác dụng của lực.

- Đơn vị đo độ cứng:

+ Brinen [HB]:

+ Rocven [HRC]:

+ Vicker [HV]