Bài 4. Vật liệu thông dụng và vật liệu mới dùng trong cơ khí SVIP

I. MỘT SỐ VẬT LIỆU CƠ KHÍ THÔNG DỤNG

1. Gang

- Gang là hợp kim của sắt và carbon, hàm lượng C lớn hơn 2,14%.

- Đặc điểm:

+ Cứng, giòn.

+ Nhiệt độ nóng chảy thấp.

+ Dễ đúc.

- Dùng để đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp, chịu lực và ít bị va đập.

- Ví dụ: bệ máy, vỏ máy, bánh đai,...

- Phân loại:

+ Gang xám:

• Độ cứng thấp, dễ đúc và gia công.
• Chịu nén tốt.
• Thường dùng để làm bệ máy.

+ Gang trắng:

• Cứng, giòn, khó gia công.
• Thường dùng trong luyện thép.

+ Gang dẻo:

• Có độ đàn hồi cao.
• Dùng để chế tạo chi tiết nhỏ, mỏng, cần chịu va đập.

2. Thép

* Thép carbon là hợp kim của sắt và carbon nhỏ hơn hoặc bằng 2,14%.

* Có tính bền, dẻo, dễ gia công tạo hình,...

* Phân loại:

- Thép carbon:

+ Gồm thành phần chủ yếu là sắt và carbon.

+ Có độ bền và tính năng thấp hơn thép hợp kim.

+ Dễ bị ăn mòn hóa học.

+ Thường dùng để chế tạo chi tiết chịu tải nhẹ và trung bình như: bánh răng, trục, ốc vít,...

- Thép hợp kim:

+ Là thép ngoài sắt và carbon còn có thêm nguyên tố khác như: Cr (Crom), Ni (Niken), Mn (Mangan),...

+ Các nguyên tố này được thêm vào với lượng nhất định để cải thiện tính chất theo yêu cầu sử dụng.

+ Đặc điểm:

• Bền và cứng hơn, chịu nhiệt tốt hơn so với thép carbon.

+ Dùng để sản xuất chi tiết chịu lực lớn, cắt gọt, hoặc cần kháng nhiệt, chống gỉ,...

+ Ví dụ: Ổ bi, thước cặp, dao tiện, dao phay, xu páp,...

3. Hợp kim nhôm

- Đặc điểm:

+ Màu trắng bạc.

+ Nhẹ.

+ Dẫn điện và truyền nhiệt tốt.

+ Chống ăn mòn cao.

+ Dẻo.

- Sử dụng rộng rãi trong:

+ Chế tạo máy móc.

+ Xây dựng công trình.

+ Đồ dùng gia đình.

- Ví dụ: vỏ máy bay, pittông, vành xe, chân vịt tàu thủy,...

4. Hợp kim đồng

* Hợp kim đồng có tính dẻo, độ bền cao, tính dẫn điện và nhiệt tốt.

* Phân loại:

- Đồng thau:

+ Đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm.

+ Đặc điểm:

• Chịu áp lực tốt.
• Bền, dẻo.
• Chống ăn mòn hiệu quả.

+ Dùng để chế tạo chi tiết máy dạng ống, tấm, thanh,...

+ Ví dụ: Ống nối, ống lót, bạc đỡ,...

- Đồng thanh:

+ Là hợp kim giữa đồng và các kim loại khác như: thiếc, nhôm, chì,...

+ Đặc điểm:

• Có tính bền, dẻo.
• Chịu mài mòn và ma sát tốt.

+ Dùng để chế tạo các chi tiết công nghiệp cần chịu mài mòn.

+ Ví dụ: Ổ trượt, bạc lót, bánh vít,...

5. Gốm ôxit

- Chất liệu này có khả năng chịu nhiệt và chịu lực vượt trội.

- Thường được ứng dụng trong việc sản xuất các công cụ như đĩa mài, dao cắt, bánh mài,...

6. Nhựa nhiệt rắn

- Là hợp chất cao phân tử, hoá rắn ngay sau khi được ép dưới áp suất, nhiệt độ gia công, không thể nóng chảy hay hoà tan trở lại được nữa.

- Nhựa nhiệt rắn chịu được nhiệt độ cao, có độ bền cao, nhẹ, không dẫn điện, không dẫn nhiệt và không có khả năng tái sinh.

- Trong ngành cơ khí, nhựa nhiệt rắn dùng để làm các chi tiết máy như:

+ Băng tải.

+ Bánh răng.

+ Trục.

+ Ổ đỡ.

7. Cao su

- Cao su là chất hữu cơ có nguồn gốc từ mủ cây hoặc được tổng hợp từ than, dầu, khí,...

- Đặc điểm:

+ Có tính co giãn.

+ Bền chắc, dẻo dai cao.

+ Kháng mài mòn.

+ Chịu lực ma sát tốt.

- Thường dùng để chế tạo ruột xe, vỏ xe, dây curoa,...

II. MỘT SỐ VẬT LIỆU CƠ KHÍ MỚI

1. Composite nền kim loại

- Có tính cứng, chịu lực và chịu nhiệt rất tốt (có thể hoạt động ở nhiệt độ tới 1000°C).

→ Được gọi là hợp kim cứng.

- Thường sử dụng để chế tạo phần cắt của công cụ gia công.

2. Composite nền hữu cơ

- Đặc điểm:

+ Bền, nhẹ.

+ Chống ăn mòn.

+ Chịu va đập tốt.

+ Chịu được nhiệt độ cao.

- Thường dùng để chế tạo thân vỏ ô tô, vỏ xuống, ca nô,...

3. Vật liệu nano

- Vật liệu nano là loại có cấu trúc hạt tinh thể với kích thước cỡ nanômét.

- Mang lại các tính chất ưu việt so với vật liệu thông thường.

- Ứng dụng trong cơ khí:

+ Dùng làm lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn, chịu nhiệt.

+ Áp dụng cho cánh tuabin, mũi khoan sâu, thiết bị khai thác dầu,...

- Nhôm bổ sung hạt nano: tăng độ bền và độ dẻo.

- Gốm sứ kết hợp hạt nano: siêu cứng, chịu nhiệt và mài mòn tốt, nhẹ hơn thép (2/5 khối lượng).

- Trong vật liệu nhựa kĩ thuật:

+ Nhựa kết hợp hạt nano (carbon, silicon đioxit,...): bền chắc, dẻo tốt như thép.

+ Có khả năng cách điện, ngăn tia UV, chống lão hoá.

- Ứng dụng trong kính phủ nano:

+ Chống bám nước, bụi bẩn.

+ Tăng độ bền, dẻo, không bị ảnh hưởng bởi tia UV hay sóng ngắn, vẫn giữ độ trong suốt.