Tổng Quan Về Vật Liệu Kim Loại

1/ Giới thiệu:

Kim loại là loại vật liệu có các tính chất được ứng dụng trong công nghiệp như: cường độ lớn, độ dẻo và độ chống mỏi cao. Nhờ đó mà kim loại được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và các ngành kỹ thuật khác.

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.

2/ Phân loại:

Có 2 loại: kim loại đen và kim loại màu.

a/ Kim loại đen: gồm sắt, gang.
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).

b/ Kim loại màu: là những kim loại còn lại (Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, v.v...)
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...
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.

3/ Tính chất cơ học chủ yếu của kim loại:

a/ Tính biến dạng:
-    Biến dạng đàn hồi có quan hệ giữa biến dạng (Δl) và tải trọng (P) nằm trong giai đoạn bậc nhất (hình - vùng I).
-    Biến dạng dẻo là biến dạng xảy ra khi tải trọng vượt quá tải trọng đàn hồi, khi quan hệ Δl - P không còn là bậc nhất (hình - vùng II). Nguyên nhân gây ra biến dạng dẻo là sự trượt mạng tinh thể.
-    Giai đoạn phá hủy là  khi tải trọng đã đạt tới giá trị cực đại (Pmax), vết nứt xuất hiện và mẫu bị phá hoại (hình - vùng III).


b/ Cường độ:
Khi thí nghiệm kéo mẫu, cường độ của kim loại được đặc trưng bằng 3 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, được xác định theo công thức sau:

c/ Độ cứng:
Độ cứng kim loại được xác định bằng các phương pháp đo độ cứng tôi đã giới thiệu phần trước.

Nguồn: Tổng hợp,