Bài Tập, Đề Thi Trắc Nghiệm Online – Môn Vật Liệu Cơ Khí – Đề 10

Ram là quá trình nung nóng thép đã tôi đến nhiệt độ thấp hơn Ac1 và giữ nhiệt rồi làm nguội. Mục đích chính là giảm ứng suất dư, tăng độ dẻo dai, giảm độ cứng và độ bền đạt được sau khi tôi, cải thiện cơ tính tổng hợp.

Độ bền chảy, độ bền kéo và độ cứng đều liên quan đến khả năng chống lại biến dạng dẻo (hoặc phá hủy) của vật liệu. Modul đàn hồi (Young's modulus) đặc trưng cho độ cứng vững, tức là khả năng chống lại biến dạng đàn hồi, không phải biến dạng dẻo.

Sự khác biệt cơ bản giữa gang và thép nằm ở hàm lượng carbon. Gang có hàm lượng carbon cao hơn (2.14% - 6.67%) so với thép (dưới 2.14%). Hàm lượng carbon cao ảnh hưởng lớn đến tính chất và ứng dụng của hai loại vật liệu này.

Cán là quá trình gia công kim loại bằng áp lực, sử dụng các trục cán để giảm chiều dày và tăng chiều dài của phôi, tạo ra các sản phẩm dạng tấm, lá, thanh, hình. Các phương pháp khác như kéo, ép đùn, rèn thường tạo ra sản phẩm có hình dạng khác.

Trong môi trường ăn mòn, khả năng chống ăn mòn của vật liệu là yếu tố quan trọng nhất để đảm bảo tuổi thọ và độ tin cậy của chi tiết máy. Các yếu tố khác như độ bền, độ cứng, độ dẻo dai cũng quan trọng nhưng thứ yếu so với khả năng chống ăn mòn trong trường hợp này.

Điểm eutectoid trên giản đồ pha Fe-C là điểm mà tại đó pha austenite phân hủy thành hỗn hợp cùng tinh của ferrite và cementite (pearlite) khi làm nguội chậm. Điểm này tương ứng với khoảng 0.8%C và nhiệt độ khoảng 727°C.

Gang cầu có graphit ở dạng cầu tròn, làm giảm sự tập trung ứng suất so với graphit dạng tấm của gang xám, do đó có độ bền kéo và độ dẻo dai cao hơn nhiều. Gang dẻo thực chất là một loại gang cầu đã qua xử lý nhiệt đặc biệt.

Pha cốt (gia cường) trong vật liệu composite, thường là sợi hoặc hạt có độ bền và độ cứng cao, đóng vai trò chịu lực chính và quyết định các tính chất cơ học quan trọng như độ bền, độ cứng, modul đàn hồi của vật liệu. Pha nền (matrix) có vai trò liên kết và truyền tải lực.

Mỏi kim loại là hiện tượng phá hủy do tải trọng biến đổi tuần hoàn (tải trọng chu kỳ) gây ra, ngay cả khi ứng suất làm việc nhỏ hơn nhiều so với giới hạn bền tĩnh của vật liệu. Các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh ít khi bị phá hủy do mỏi.

Thép hợp kim dụng cụ, đặc biệt là thép hợp kim hóa cao (ví dụ thép ổ lăn, thép gió) thường được sử dụng cho các chi tiết chịu mài mòn cao do chúng có độ cứng bề mặt rất cao, khả năng chống mài mòn tốt và độ bền cao.

Nung nóng thép trên nhiệt độ Ac1 hoặc Ac3 (tùy thuộc vào loại thép và mục đích ủ) nhằm austenit hóa hoàn toàn tổ chức thép. Austenit là pha có độ hòa tan carbon cao, khi làm nguội chậm sẽ tạo điều kiện cho các quá trình khuếch tán và biến đổi pha diễn ra hoàn toàn, đạt được tổ chức và tính chất mong muốn sau ủ.

Các phương pháp thử độ cứng như Brinell, Vickers, Rockwell đều dựa trên nguyên tắc đo kích thước vết lõm do mũi thử cứng tạo ra trên bề mặt vật liệu. Phương pháp kéo và uốn là thử nghiệm cơ tính khác (độ bền, độ dẻo).

Thấm carbon (cementation) là quá trình nhiệt hóa học bề mặt, khuếch tán carbon vào lớp bề mặt thép carbon thấp ở nhiệt độ cao, tạo thành lớp vỏ bề mặt giàu carbon và sau đó tôi để đạt độ cứng cao. Các phương pháp khác như thấm nitơ, mạ, sơn không tạo lớp vỏ bề mặt giàu carbon.

Polymer thường có khối lượng riêng thấp hơn đáng kể so với kim loại, dẫn đến tỷ lệ độ bền trên khối lượng cao hơn, rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu giảm trọng lượng (ví dụ: hàng không, ô tô). Các ưu điểm khác của polymer có thể bao gồm khả năng cách điện, dễ gia công, nhưng ưu điểm về khối lượng riêng thấp là nổi bật nhất so với kim loại.

Hàn nóng chảy (fusion welding) là phương pháp hàn mà tại đó kim loại cơ bản và vật liệu hàn (nếu có) được nung nóng đến trạng thái nóng chảy, sau đó đông đặc lại tạo thành mối hàn. Các phương pháp hàn khác như hàn áp lực, hàn chất rắn không có quá trình nóng chảy kim loại.

Kiểm tra siêu âm sử dụng sóng siêu âm để phát hiện khuyết tật bên trong vật liệu. Sóng siêu âm sẽ phản xạ tại các ranh giới hoặc khuyết tật, cho phép xác định vị trí và kích thước khuyết tật. Các phương pháp khác như kiểm tra thẩm thấu, từ tính thường dùng để kiểm tra khuyết tật bề mặt.

Thép không gỉ austenitic chứa một lượng lớn Crôm (Chromium) (thường trên 10.5%) và Niken (Nickel). Crôm tạo thành lớp màng oxit Cr2O3 thụ động trên bề mặt thép, bảo vệ thép khỏi ăn mòn. Niken ổn định pha austenite, cải thiện độ dẻo và dai.

Nhiệt độ ram ảnh hưởng trực tiếp đến cơ tính của thép sau ram. Nhiệt độ ram cao hơn sẽ giảm độ cứng và độ bền, nhưng tăng độ dẻo dai. Do đó, nhiệt độ ram được chọn phụ thuộc vào yêu cầu về cơ tính tổng hợp (độ cứng, độ bền, độ dẻo dai) cần đạt được cho ứng dụng cụ thể.

Vật liệu gốm ceramic (ví dụ: oxit nhôm, silica, zircon) có khả năng chịu nhiệt độ cao, trơ hóa học, độ bền nén tốt và khả năng tạo hình tốt, do đó được sử dụng rộng rãi làm vật liệu khuôn đúc kim loại. Polymer, kim loại, composite thường không chịu được nhiệt độ đúc kim loại.

Gia công laser sử dụng năng lượng tập trung của tia laser để nung chảy và bốc hơi vật liệu, tạo ra các đường cắt hoặc hình dạng mong muốn. Các phương pháp khác như phay, tiện, bào sử dụng dao cắt cơ học.

Xử lý bề mặt (ví dụ: phun bi, mài bóng, đánh bóng điện hóa) làm giảm độ nhám bề mặt, loại bỏ các khuyết tật bề mặt, tạo ứng suất nén dư trên bề mặt, từ đó cải thiện đáng kể độ bền mỏi của vật liệu. Các biện pháp khác như tăng độ bền tĩnh có thể không cải thiện đáng kể độ bền mỏi.

Liên kết kim loại là loại liên kết đặc trưng cho kim loại, trong đó các electron hóa trị tự do di chuyển khắp mạng tinh thể, tạo thành 'biển electron'. Liên kết này không định hướng và không bão hòa, cho phép các nguyên tử kim loại dễ dàng trượt lên nhau mà không phá vỡ liên kết, dẫn đến tính dẻo và dai đặc trưng của kim loại.

Thép gió là loại thép dụng cụ hợp kim hóa cao, có khả năng giữ độ cứng và độ bền ở nhiệt độ cao khi cắt gọt (tính chịu nóng cao). Điều này cho phép thép gió làm việc ở tốc độ cắt cao hơn so với thép dụng cụ carbon hoặc thép hợp kim thấp.

Creep là hiện tượng biến dạng dẻo chậm và liên tục xảy ra theo thời gian khi vật liệu chịu tải trọng tĩnh không đổi ở nhiệt độ cao. Hiện tượng này đặc biệt quan trọng đối với các chi tiết máy làm việc ở nhiệt độ cao như tuabin khí, lò hơi.

Gia công tia lửa điện (EDM) là phương pháp gia công không tiếp xúc, sử dụng các xung điện để bào mòn vật liệu, thích hợp cho gia công các vật liệu dẫn điện, cứng và giòn như gốm sứ, thủy tinh dẫn điện, hợp kim cứng. Các phương pháp cắt gọt cơ khí truyền thống có thể gây nứt vỡ vật liệu giòn.

Đúc áp lực (die casting) sử dụng khuôn kim loại và áp suất cao để ép kim loại lỏng vào khuôn, cho phép tạo ra các sản phẩm đúc có độ chính xác kích thước cao, bề mặt nhẵn bóng và năng suất lớn. Các phương pháp đúc khác như đúc cát, đúc khuôn kim loại trọng lực có độ chính xác và chất lượng bề mặt thấp hơn.

Composite sợi carbon (Carbon Fiber Reinforced Polymer - CFRP) sử dụng sợi carbon có độ bền và độ cứng cực cao làm pha cốt, kết hợp với nền polymer nhẹ, tạo ra vật liệu có tỷ lệ độ bền trên khối lượng và độ cứng trên khối lượng rất cao, lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao và giảm trọng lượng.

Tôi bề mặt (surface hardening) là phương pháp nhiệt luyện tạo lớp vỏ bề mặt cứng và chống mài mòn trong khi vẫn giữ lõi mềm và dẻo dai. Các phương pháp khác như tôi thể tích làm cứng toàn bộ chi tiết, ủ và thường hóa làm mềm thép.

Ăn mòn giữa các hạt (intergranular corrosion) là dạng ăn mòn xảy ra ưu tiên dọc theo ranh giới hạt do ranh giới hạt có năng lượng cao hơn và có thể có thành phần hóa học khác biệt so với bên trong hạt, tạo thành pin ăn mòn vi mô. Các dạng ăn mòn khác như ăn mòn đều, rỗ, galvanic không tập trung ở ranh giới hạt.

Thử nghiệm kéo (tensile test) là phương pháp tiêu chuẩn để xác định độ bền kéo, giới hạn chảy, độ giãn dài và độ thắt tiết diện của vật liệu. Các thử nghiệm khác như thử uốn, nén, va đập đo các cơ tính khác.