Vật liệu kim loại

Vật liệu kim loại

Khái quát về kim loại

Ở dạng nguyên chất, do cường độ và độ cứng thấp, độ dẻo cao, kim loại có phạm vi sử dụng rất hạn chế. Chúng được sử dụng chủ yếu ở dạng hợp kim với kim loại và á kim khác, thí dụ như cacbon. Sắt và hợp kim của nó (thép và gang) gọi là kim loại đen; những kim loại còn lại (Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, v.v…) và hợp kim của chúng gọi là kim loại màu.
Kim loại đen được sử dụng trong xây dựng nhiều hơn cả, giá kim loại đen thấp hơn kim loại màu. Tuy nhiên kim loại màu lại có nhiều tính chất có giá trị: cường độ, độ dẻo, khả năng chống ăn mòn, tính trang trí cao.

Những điều đó đã mở rộng phạm vi sử dụng kim loại màu trong xây dựng, phổ biến là các chi tiết kiến trúc và các kết cấu nhôm.
Nguyên liệu để chế tạo kim loại đen là quặng sắt, mangan, crôm, mà các khoáng đại diện cho chúng là nhóm các oxit: macnetit (Fe3O4), quặng sắt đỏ (Fe2O3), piroluzit (MnO2), crômit (FeCr2O4). Để sản xuất kim loại màu người ta sử dụng boxit chứa các hidroxit: hidracgilit (Al(OH)3, diasno (HAlO2); các loại quặng sunfua và cacbonat đồng, niken, chì v.v… với các khoáng đại diện là chancopirit (CuFeS2), sfalêit (ZnS), xeruxit (PbCO3), magiezit ( MgCO3) v.v…

Tính chất cơ học chủ yếu của kim loại 

Tính biến dạng
Khi kim loại chịu tác dụng của tải trọng sẽ có 3 giai đoạn biến dạng: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ. Quan hệ giữa biến dạng (Δl) và tải trọng (P) được giới thiệu trên hình 1.
Biến dạng đàn hồi có quan hệ Δl và P là bậc nhất (hình 1, vùng I).
Biến dạng dẻo là biến dạng xảy ra khi tải trọng vượt quá tải trọng đàn hồi, quan hệ Δl – P không còn là bậc nhất (hình 1, vùng II). Nguyên nhân gây ra biến dạng dẻo là sự trượt mạng tinh thể.
Giai đoạn phá hoại khi tải trọng đã đạt tới giá trị cực đại (Pmax), vết nứt xuất hiện và mẫu bị phá hoại (hình 1, vùng III).
Biến dạng dẻo là đặc trưng quan trọng của kim loại nói chung và vật liệu thép nói riêng, nó làm kim loại có thể gia công cơ nhiệt để tạo ra những sản phẩm với những tính chất phù hợp với điều kiện sử dụng.

Hình 1: Biểu đồ kéo của kim loại

Đặc trưng biến dạng của kim loại chịu kéo là là độ giãn dài tương đối và độ thắt tương đối.

Cường độ
Khi thí nghiệm kéo mẫu, cường độ của kim loại được đặc trưng bằng ba chỉ tiêu sau:
Giới hạn đàn hồi σp là ứng suất lớn nhất ứng với tải trọng Pp mà biến dạng dư không vượt quá 0,05%
Giới hạn chảy σc là ứng suất khi kim loại chảy (tải trọng không đổi nhưng chiều dài tiếp tục tăng) ứng với biến dạng dư không vượt quá 0,2
Giới hạn bền σb là ứng suất lớn nhất ngay khi mẫu bị phá hoại
Để xác định khả năng chịu biến dạng dẻo của kim loại thép khi uốn người ta tiến hành thử uốn bằng cách uốn thanh kim loại xung quanh một trục uốn có đường kính nhất định, khi uốn đến một góc uốn theo qui định thì kiểm tra sự xuất hiện vết nứt.
Độ cứng
Độ cứng của kim loại được xác định theo phương pháp Brinen. Giới hạn độ cứng của thép xây dựng từ 300-400 kG/mm2.

Xin mời Theo Dõi và Thích chúng tôi tại:

989

2k