Gi
ả
đồ
lo
ạ
i I
Hình 3.9. D
ạ
ổ
ng quát c
ủ
a gi
ả
đồ
pha lo
ạ
i I (a) và gi
ả
đồ
pha Pb - Sb (b).
Là gi
ả
đồ
pha c
ủ
a h
ệ
hai c
ấ
u t
ử
không có b
ấ
t k
ỳ
ươ
ng tác nào, chúng t
ạ
o nên h
ỗ
n h
ợ
p riêng r
ẽ
c
ủ
a hai c
ấ
u t
ử
, có d
ạ
ổ
ng quát trình bày
ở
hình 3.9a và h
ệ
đ
ể
n hình có ki
ể
u này là h
ệ
chì - antimoan (Pb - Sb)
ở
hình 3.9b. Gi
ả
đồ
ch
ỉ
ồ
m c
ặ
đườ
ng l
ỏ
ng – r
ắ
n, trong
đ
ó
đườ
ng trên AEB là
đườ
ng l
ỏ
ng,
đườ
ằ
m ngang d
ướ
i CED (245oC) là
đườ
ắ
n, A là nhi
ệ
độ
ch
ả
y (k
ế
t tinh) c
ủ
a c
ấ
u t
ử
A (Pb v
ớ
i 327oC), B - nhi
ệ
độ
ch
ả
y (k
ế
t tinh) c
ủ
a c
ấ
u t
ử
B (Sb - 631oC). H
ợ
p kim s
ẽ
nóng ch
ả
y hay k
ế
t tinh trong kho
ả
ữ
a hai
đườ
ng này v
ớ
ự
ồ
ạ
i c
ủ
a hai hay ba pha (pha l
ỏ
ng v
ớ
ộ
t ho
ặ
c c
ả
hai pha r
ắ
n A, B).
Hãy xét s
ự
k
ế
t tinh c
ủ
a m
ộ
t h
ợ
p kim c
ụ
th
ể
ồ
m 60%B (Sb) + 40%A (Pb).
Đườ
ng th
ẳ
đứ
ể
u th
ị
h
ợ
p kim này c
ắ
t các
đườ
ng l
ỏ
ng, r
ắ
ươ
ứ
ở
1 (500oC), 2 (245oC),
đ
ó là hai m
ố
c nhi
ệ
độ
đ
áng chú ý:
+
Ở
cao h
ơ
n 1 (500oC) h
ợ
p kim
ở
ạ
ng thái l
ỏ
ng hoàn toàn L.
+
Ở
th
ấ
p h
ơ
n 2 (245oC) h
ợ
p kim
ở
ạ
ng thái r
ắ
n A +B (Pb + Sb).
+
Ở
trong kho
ả
ng 1 - 2 (500 - 245oC) h
ợ
p kim
ở
ạ
ng thái l
ỏ
ng + r
ắ
n: L + B (L + Sb)
ứ
ng v
ớ
i quá trình k
ế
t tinh hay nóng ch
ả
y.
V
ậ
y 1 (500oC) là nhi
ệ
độ
ắ
đầ
u k
ế
t tinh hay k
ế
t thúc nóng ch
ả
y và 2 (245oC) là nhi
ệ
độ
ắ
đầ
u nóng ch
ả
y hay k
ế
t thúc k
ế
t tinh.
S
ự
k
ế
t tinh c
ủ
a h
ợ
p kim t
ừ
ạ
ng thái l
ỏ
ng x
ả
y ra nh
ư
sau.
- Làm ngu
ộ
đế
n 1 (500oC) h
ợ
p kim l
ỏ
ắ
đầ
u k
ế
t tinh ra tinh th
ể
B (Sb) c
ũ
ở
nhi
ệ
độ
này
ứ
ng v
ớ
i 1’.
- Làm ngu
ộ
ế
ụ
c, tinh th
ể
B (Sb) t
ạ
o thành càng nhi
ề
u làm t
ỷ
l
ệ
B (Sb) trong h
ợ
p kim l
ỏ
ng còn l
ạ
ả
đ
i nên
đ
ể
ể
u di
ễ
ọ
a
độ
) d
ị
ch sang trái theo
đườ
ng l
ỏ
ừ
1
đế
n E. Ví d
ụ
ở
α
(400oC) h
ợ
p kim l
ỏ
ng (còn l
ạ
i) v
ớ
ọ
a
độ
ở
đ
ể
m a’’ (37%Sb) và tinh th
ể
B v
ớ
ọ
a
độ
ở
đ
ể
m a’ t
ứ
c 100%B (100%Sb). Áp d
ụ
ng quy t
ắ
c cánh tay
đ
òn, t
ỷ
l
ệ
c
ủ
a hai pha này là La’’
/ Ba’
= aa' / aa'' hay L40 / Sb100 = (100 - 60) / (60 - 37) = 40 / 23 t
ứ
c pha l
ỏ
ng 40 / 63 (63,5%), r
ắ
n 23 / 63 (36,5%).
- Khi làm ngu
ộ
đế
đườ
ắ
n CED (245oC) h
ợ
p kim l
ỏ
ng (còn l
ạ
i) nghèo B (Sb)
đ
ữ
a và có t
ọ
a
độ
ở
đ
ể
m E (13%Sb), còn pha r
ắ
n B (Sb)
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m D. T
ỷ
l
ệ
c
ủ
a hai pha này là
LE / BD = 2D / 2E hay L13 / Sb100 = (100 - 60) / (60 - 13) = 40 / 47. T
ứ
c pha l
ỏ
ng ch
ỉ
còn kho
ả
ng 46%, pha r
ắ
n (Sb)
đ
ã k
ế
t tinh là 54%.
Có nh
ậ
n xét là tuy có hai c
ấ
u t
ử
A và B (Pb và Sb) nh
ư
ng cho
đế
đ
ây h
ợ
p kim m
ớ
i ch
ỉ
k
ế
t tinh ra B (Sb) và m
ớ
i ch
ỉ
có m
ộ
t ph
ầ
n B (Sb) trong h
ợ
p kim (54 trong 60%) k
ế
t tinh, c
ấ
u t
ử
kia (A, Pb) ch
ư
a k
ế
t tinh.
- T
ạ
i nhi
ệ
độ
c
ủ
a
đườ
ắ
n CED (245oC), LE (L13) k
ế
t tinh ra c
ả
hai c
ấ
u t
ử
A+B (Pb + Sb) cùng m
ộ
t lúc, h
ỗ
n h
ợ
p c
ủ
a hai pha r
ắ
đượ
c t
ạ
o thành cùng m
ộ
t lúc (
đồ
ng th
ờ
ừ
pha l
ỏ
ng nh
ư
v
ậ
y
đượ
c g
ọ
i là cùng tinh (cùng k
ế
t tinh) hay eutectic LE
→
(A + B) hay L13
→
(Pb + Sb).
Đ
ó là ph
ả
ứ
ng cùng tinh. Quy
ướ
c bi
ể
u th
ị
ổ
ch
ứ
c cùng tinh trong ngo
ặ
c
đơ
n - ( ).
S
ự
k
ế
t tinh k
ế
t thúc
ở
đ
ây và khi làm ngu
ộ
đế
n nhi
ệ
độ
th
ườ
ng không có chuy
ể
ế
n gì khác. Cu
ố
i cùng h
ợ
p kim này có t
ổ
ch
ứ
c B + (A + B) hay Sb + (Pb + Sb), trong
đ
ó B (Sb)
đượ
c t
ạ
o thành tr
ướ
c
ở
nhi
ệ
độ
cao h
ơ
n nên có kích th
ướ
c h
ạ
t l
ớ
độ
quá ngu
ộ
i nh
ỏ
) còn cùng tinh (A + B) hay (Pb + Sb)
đượ
c t
ạ
o thành sau
ở
nhi
ệ
độ
th
ấ
p h
ơ
n nên có c
ấ
u t
ạ
o (kích th
ướ
c h
ạ
t) các pha nh
ỏ
ị
n h
ơ
n (do
độ
quá ngu
ộ
i l
ớ
n).
Có th
ể
tính d
ễ
dàng t
ỷ
l
ệ
các pha và t
ổ
ch
ứ
c c
ủ
a h
ợ
p kim 60%Sb + 40%Pb nh
ư
sau:
- T
ỷ
l
ệ
v
ề
pha Pb / Sb = (100 - 60) / (60 - 0) = 40 / 60 hay 40%Pb, 60%Sb.
- T
ỷ
l
ệ
v
ề
ổ
ch
ứ
c Sb / (Pb+Sb) = (60 - 13) / (100 - 60) = 47 / 40 hay 54% là Sb (
độ
c l
ậ
p) còn l
ạ
i 46% là cùng tinh (Pb + Sb).
T
ươ
ự
ằ
ng các nguyên t
ắ
c
đ
ã nêu
ở
ụ
c 3.2.2 có th
ể
ế
đượ
c di
ễ
ế
n k
ế
t tinh (s
ự
ạ
o thành các t
ổ
ch
ứ
c) c
ủ
a m
ọ
i h
ợ
p kim c
ủ
a h
ệ
. Ví d
ụ
, lo
ạ
i 90%Pb + 10%Sb s
ẽ
k
ế
t tinh ra chì (Pb) tr
ướ
c cho
đế
n 245oC c
ũ
ng k
ế
t tinh ra cùng tinh (Pb + Sb). Nh
ư
v
ậ
y các h
ợ
p kim c
ủ
a gi
ả
đồ
lo
ạ
i I k
ế
t tinh theo th
ứ
ự
sau: “tho
ạ
t tiên pha l
ỏ
ng k
ế
t tinh ra m
ộ
t trong hai c
ấ
u t
ử
nguyên ch
ấ
ướ
c và làm cho pha l
ỏ
ng nghèo c
ấ
u t
ử
này và bi
ế
đổ
i thành ph
ầ
đế
đ
ể
m cùng tinh E,
đế
đ
ây pha l
ỏ
ng còn l
ạ
ớ
i k
ế
t tinh ra c
ấ
u t
ử
th
ứ
hai t
ứ
c ra hai c
ấ
u t
ử
cùng m
ộ
t lúc".
Ngoài ra có nh
ậ
n xét là tho
ạ
t tiên khi
đư
a thêm c
ấ
u t
ử
khác vào c
ấ
u t
ử
ấ
t k
ỳ
đề
u làm cho nhi
ệ
độ
k
ế
t tinh gi
ả
đ
i,
đạ
đế
n giá tr
ị
th
ấ
p nh
ấ
t sau
đ
ó m
ớ
ă
ng lên.
Quy
ướ
c:
• H
ợ
p kim có thành ph
ầ
ở
chính
đ
ể
m E hay lân c
ậ
đượ
c g
ọ
i là h
ợ
p kim cùng tinh hay eutectic (có nhi
ệ
độ
ch
ả
y th
ấ
p nh
ấ
t, th
ấ
p h
ơ
n c
ả
c
ấ
u t
ử
d
ễ
ch
ả
y nh
ấ
t), nó k
ế
t tinh ngay ra hai c
ấ
u t
ử
cùng m
ộ
t lúc và
ở
nhi
ệ
độ
không
đổ
i.
• H
ợ
p kim có thành ph
ầ
ở
bên trái, bên ph
ả
đ
ể
m E
đượ
c g
ọ
i l
ầ
n l
ượ
t là h
ợ
p kim tr
ướ
c cùng tinh (hay hypoeutectic), sau cùng tinh (hay hypereutectic), so v
ớ
i lo
ạ
i cùng tinh chúng có nhi
ệ
độ
ch
ả
y cao h
ơ
n, k
ế
t tinh ra m
ộ
t c
ấ
u t
ử
ướ
c và x
ả
y ra trong m
ộ
t kho
ả
ng nhi
ệ
độ
.
Gi
ả
đồ
lo
ạ
i II
Hình 3.10. D
ạ
ổ
ng quát c
ủ
a gi
ả
đồ
pha lo
ạ
i II (a) và các gi
ả
đồ
pha h
ệ
Cu - Ni (b), h
ệ
Al2O3 - Cr2O3 (c).
Là gi
ả
đồ
pha c
ủ
a h
ệ
hai c
ấ
u t
ử
v
ớ
ươ
ng tác hòa tan vô h
ạ
n vào nhau, có d
ạ
ổ
ng quát trình bày
ở
hình 3.10a và các h
ệ
đ
ể
n hình có ki
ể
u này là h
ệ
đồ
ng - niken (Cu - Ni)
ở
hình 3.10.b và h
ệ
Al2O3 - Cr2O3
ở
hình 3.10c, có d
ạ
ng c
ủ
a hai
đườ
ng cong khép kín, trong
đ
ó
đườ
ng trên là
đườ
ng l
ỏ
ng,
đườ
ng d
ướ
i là
đườ
ắ
n, d
ướ
đườ
ắ
n là vùng t
ồ
ạ
i c
ủ
a dung d
ị
ch r
ắ
α
có thành ph
ầ
n thay
đổ
i liên t
ụ
c. Các h
ợ
p kim c
ủ
a h
ệ
này có quy lu
ậ
t k
ế
t tinh r
ấ
ố
ng nhau: “n
ế
u l
ấ
y
đơ
n v
ị
đ
o là l
ượ
ng c
ấ
u t
ử
thành ph
ầ
n khó ch
ả
y h
ơ
n thì tho
ạ
t tiên h
ợ
p kim l
ỏ
ng k
ế
t tinh ra dung d
ị
ch r
ắ
n giàu h
ơ
n, vì th
ế
pha l
ỏ
ng còn l
ạ
ị
nghèo
đ
i, song khi làm ngu
ộ
i ch
ậ
ế
ụ
c dung d
ị
ch r
ắ
ạ
o thành bi
ế
đổ
i thành ph
ầ
n theo h
ướ
ng nghèo
đ
i và cu
ố
i cùng
đạ
đ
úng nh
ư
thành ph
ầ
n c
ủ
a h
ợ
p kim”.
Hãy xét s
ự
k
ế
t tinh c
ủ
a m
ộ
t h
ợ
p kim c
ụ
th
ể
35%Ni + 65%Cu nh
ư
ở
hình 3.11.
-
Ở
1300oC
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m 1 (n
ằ
m trong vùng L), h
ợ
p kim
ở
ạ
ng thái l
ỏ
ng (ch
ư
a k
ế
t tinh), tr
ạ
ng thái này t
ồ
ạ
i cho
đế
đ
ể
m 2.
Ở
1270oC
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m 2 (ch
ạ
m vào
đườ
ng l
ỏ
ng), h
ợ
p kim b
ắ
đầ
u k
ế
t tinh ra dung d
ị
ch r
ắ
α
2’’
(49%Ni). Ti
ế
ụ
c làm ngu
ộ
i ch
ậ
m, l
ượ
α
càng nhi
ề
u lên, L càng ít
đ
i và thành ph
ầ
n c
ủ
a hai pha này bi
ế
đổ
ươ
ứ
ng theo
đườ
ắ
n và
đườ
ng l
ỏ
ng theo chi
ề
u gi
ả
m c
ủ
a Ni (là c
ấ
u t
ử
khó ch
ả
y h
ơ
n).
- Có th
ể
tính d
ễ
dàng t
ỷ
l
ệ
ữ
a hai pha này
ở
nhi
ệ
độ
xác
đị
nh, ví d
ụ
ở
đ
ể
m 3, 1250oC. V
ớ
i ba t
ọ
a
độ
: h
ợ
p kim 3 - 35%Ni và hai pha: l
ỏ
ng 3’ - 30%Ni, dung d
ị
ch r
ắ
α
3’’ - 43%Ni
Hình 3.11. S
ơ
đồ
ể
u di
ễ
ự
hình thành t
ổ
ch
ứ
c khi k
ế
t tinh
ở
ạ
ng thái cân b
ằ
ng c
ủ
a h
ợ
p kim 35%Ni + 65%Cu.
L3’
α
3) / (35 - 30) = 8 / 5,’’
= 33’’ / 33’ = (43 - 35
L3’
= 33’’ / 3’3’’ = (43 - 35) / (43 - 30) = 8 / 13 = 0,615 hay 61,5%,
α
3''
= 33’ / 3’3’’ = (35 - 30) / (43 - 30) = 5 / 13 = 0,385 hay 38,5%.
-
Đế
n 1220oC
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m 4 (ch
ạ
m vào
đườ
ắ
n), dung d
ị
ch r
ắ
α
có thành ph
ầ
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m 4 t
ứ
c
đ
úng b
ằ
ng thành ph
ầ
n c
ủ
a h
ợ
p kim,
đ
ạ
n 33’’ (bên ph
ả
ằ
ng không t
ứ
c không còn pha l
ỏ
ng (lúc
đ
ó có th
ể
coi còn m
ộ
ọ
t l
ỏ
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m 4’ v
ớ
i 23%Ni, khi gi
ọ
t l
ỏ
ng này k
ế
t tinh xong s
ự
k
ế
t tinh coi nh
ư
đ
ã k
ế
t thúc). Nh
ư
v
ậ
y lúc
đầ
u có khác xa, song trong quá trình k
ế
t tinh dung d
ị
ch r
ắ
ạ
o thành bi
ế
đổ
i d
ầ
n d
ầ
n v
ề
đ
úng thành ph
ầ
n c
ủ
a h
ợ
p kim. Tuy nhiên
đ
ề
u này ch
ỉ
đạ
đượ
c khi k
ế
t tinh cân b
ằ
ứ
c khi làm ngu
ộ
i ch
ậ
m và r
ấ
t ch
ậ
m nh
ờ
k
ị
p x
ả
y ra khu
ế
ch tán làm
đề
u thành ph
ầ
n. N
ế
u làm ngu
ộ
i nhanh, do không k
ị
p khu
ế
ch tán làm
đề
u thành ph
ầ
n, trong m
ỗ
i h
ạ
t dung d
ị
ch r
ắ
ạ
o thành s
ẽ
có nhi
ề
u l
ớ
p v
ớ
i các thành ph
ầ
n khác nhau:
ở
trung tâm giàu c
ấ
u t
ử
khó ch
ả
y h
ơ
n c
ả
, càng g
ầ
n biên gi
ớ
i càng nghèo
đ
i. Hi
ệ
ượ
ng này
đượ
c g
ọ
i là thiên tích trong b
ả
n thân h
ạ
t.
Để
tránh nó ph
ả
ế
n hành ngu
ộ
i ch
ậ
m khi
đ
úc hay kh
ắ
c ph
ụ
c b
ằ
ng cách
ủ
khu
ế
ch tán v
ậ
đ
úc
ở
nhi
ệ
độ
ầ
đườ
ắ
n. Trong gi
ả
đồ
lo
ạ
i I c
ũ
ng có th
ể
x
ả
y ra thiên tích v
ớ
i ki
ể
u khác g
ọ
i là thiên tích theo kh
ố
i l
ượ
ng khi hai c
ấ
u t
ử
có kh
ố
i l
ượ
ng riêng khác nhau rõ r
ệ
t, c
ấ
u t
ử
k
ế
t tinh tr
ướ
c n
ế
u nh
ẹ
h
ơ
n thì n
ổ
i lên, n
ế
u n
ặ
ng h
ơ
n thì chìm xu
ố
ng d
ướ
i th
ỏ
i.
Để
tránh nó ph
ả
ế
n hành ngu
ộ
i nhanh khi
đ
úc và m
ộ
t khi
đ
ã b
ị
thiên tích lo
ạ
i này không có cách gì kh
ắ
c ph
ụ
c
đượ
c.
Gi
ả
đồ
lo
ạ
i III
Là gi
ả
đồ
pha c
ủ
a hai c
ấ
u t
ử
v
ớ
ươ
ng tác hòa tan có h
ạ
n vào nhau, có d
ạ
ổ
ng quát
đượ
c trình bày
ở
hình 3.12a và h
ệ
đ
ể
n hình có ki
ể
u này là h
ệ
chì - thi
ế
c (Pb - Sn)
ở
hình 3.12b. Gi
ả
đồ
có d
ạ
ng khá gi
ố
ng v
ớ
ả
đồ
lo
ạ
i I v
ớ
ự
khác nhau
ở
đ
ây là các dung d
ị
ch r
ắ
n có h
ạ
α
và
β
thay th
ế
cho các c
ấ
u t
ử
A và B. Các dung d
ị
ch r
ắ
n có h
ạ
n trên c
ơ
ở
ề
n) c
ủ
a các c
ấ
u t
ử
nguyên ch
ấ
ằ
m v
ề
hai phía
đầ
u mút c
ủ
a gi
ả
đồ
.
Ở
đ
ây AEB là
đườ
ng l
ỏ
ng, ACEDB -
đườ
ắ
n.
Sau
đ
ây là vài nh
ậ
n xét
đố
i v
ớ
i ki
ể
u gi
ả
đồ
này.
Hình 3.12. D
ạ
ổ
ng quát c
ủ
a gi
ả
đồ
lo
ạ
i III (a) và gi
ả
đồ
pha h
ệ
Pb – Sn c
ũ
ng nh
ư
ơ
đồ
hình thành t
ổ
ch
ứ
c khi k
ế
t tinh
ở
ạ
ng thái cân b
ằ
ng c
ủ
a h
ợ
p kim 40%Sn (b).
+ C
ũ
ố
ng nh
ư
ả
đồ
lo
ạ
i I nhi
ệ
độ
ch
ả
y c
ủ
a c
ấ
u t
ử
ấ
t k
ỳ
tho
ạ
t tiên
đề
u gi
ả
đ
ế
u
đượ
c
đư
a thêm c
ấ
u t
ử
th
ứ
hai.
+
Đ
ể
m E c
ũ
đượ
c g
ọ
i là
đ
ể
m cùng tinh (eutectic) và t
ạ
đ
ó x
ả
y ra ph
ả
ứ
ng cùng tinh
LE
→
α
+
β
) hay L61,9
→
α
19,2
+
β
97,5).
+ C
ũ
ng có h
ợ
p kim cùng tinh (có thành ph
ầ
đ
úng di
ể
m E hay lân c
ậ
n), tr
ướ
c cùng tinh (trái E) và sau cùng tinh (ph
ả
i E).
+ Các dung d
ị
ch r
ắ
ở
đ
ây
đề
u là có h
ạ
n v
ớ
i các
đườ
ng CF và DG ch
ỉ
rõ gi
ớ
i h
ạ
n hòa tan. Nói chung
độ
hòa tan
đạ
đượ
c giá tr
ị
l
ớ
n nh
ấ
ở
nhi
ệ
độ
cùng tinh và gi
ả
ạ
nh khi h
ạ
th
ấ
p nhi
ệ
độ
, nên CF và DG có d
ạ
ng xoãi chân v
ề
hai phía.
+ Có th
ể
chia các h
ợ
p kim c
ủ
a h
ệ
thành ba nhóm sau.
• Nhóm ch
ứ
a r
ấ
t ít c
ấ
u t
ử
th
ứ
hai (bên trái F, bên ph
ả
i G), sau khi k
ế
t tinh xong ch
ỉ
có m
ộ
t dung d
ị
ch r
ắ
α
ho
ặ
c
β
, có
đặ
c tính nh
ư
ả
đồ
lo
ạ
i II.
• Nhóm ch
ứ
a m
ộ
t l
ượ
ng h
ạ
n ch
ế
c
ấ
u t
ử
th
ứ
hai (t
ừ
F
đế
n C’ và D’
đế
n G), ban
đầ
u k
ế
t tinh ra dung d
ị
ch r
ắ
n, song khi nhi
ệ
độ
h
ạ
xu
ố
ng th
ấ
p h
ơ
đườ
ng CF và DG chúng tr
ở
nên quá bão hòa, ti
ế
t ra l
ượ
ng c
ấ
u t
ử
hòa tan th
ừ
a d
ướ
i d
ạ
ng dung d
ị
ch r
ắ
n th
ứ
c
ấ
α
th
ừ
a B ti
ế
t ra pha
β
II
giàu B,
β
th
ừ
a A ti
ế
t ra pha
α
II
giàu A).
• Nhóm ch
ứ
a l
ượ
ng l
ớ
n c
ấ
u t
ử
th
ứ
hai [t
ừ
C (C’)
đế
n D (D’)], ban
đầ
u k
ế
t tinh ra dung d
ị
ch r
ắ
α
C
hay
β
D), pha l
ỏ
ng còn l
ạ
ế
đổ
i thành ph
ầ
n theo
đườ
ng l
ỏ
đế
đ
ể
m E, t
ạ
đ
ây có s
ự
k
ế
t tinh c
ủ
a cùng tinh. Các h
ợ
p kim trong nhóm này có di
ễ
ế
n k
ế
t tinh khá gi
ố
ng v
ớ
ả
đồ
lo
ạ
i I. Ví d
ụ
, xét h
ợ
p kim tr
ướ
c cùng tinh có 40%Sn c
ủ
a h
ệ
Pb - Sn (hình 3.12b).
-
Ở
cao h
ơ
n 245oC h
ợ
p kim hoàn toàn
ở
ạ
ng thái l
ỏ
ng.
- T
ạ
i 245oC h
ợ
p kim b
ắ
đầ
u k
ế
t tinh ra
α
2’
v
ớ
i 13,3%Sn, khi làm ngu
ộ
ế
ụ
c dung d
ị
ch r
ắ
đượ
c t
ạ
o thành và pha l
ỏ
ng còn l
ạ
đề
u bi
ế
đổ
i thành ph
ầ
n theo chi
ề
u t
ă
ng lên c
ủ
a hàm l
ượ
ng Sn. Ví d
ụ
,
ở
200oC pha
ỏ
ch
ứ
a 18,5%Sn (a’) và L ch
ứ
a 57%Sn (a’’), t
ỷ
l
ệ
ữ
a chúng là
α
a’
/ La’’
= (57 - 40) / (40 - 18,5) = 17 / 21,5
v
ậ
y pha
α
a’
chi
ế
ỷ
l
ệ
44,2% và La’’
- 55,8%.
-
Đế
n nhi
ệ
độ
cùng tinh 183oC, tr
ướ
c khi k
ế
t tinh cùng tinh t
ỷ
l
ệ
ữ
a hai pha này là
α
C
/ LE = (61,9 - 40) / (40 - 19,2) = 21,9 / 20,8.
C
ũ
ạ
i nhi
ệ
độ
này sau ph
ả
ứ
ng cùng tinh LE
→
α
C
+
β
D), h
ợ
p kim có t
ổ
ch
ứ
c
α
C
+ (
α
C
+
β
D) v
ớ
ỷ
l
ệ
α
C
α
C
+
β
D) c
ũ
ằ
ng 21,9 / 20,8.
Hình 3.13. T
ổ
ch
ứ
c t
ế
vi c
ủ
a h
ợ
p kim Pb - Sb: a. cùng tinh (
α
+
β
), màu t
ố
i là
α
giàu Pb, b. tr
ướ
c cùng tinh v
ớ
i 40%Sn [
α
độ
c l
ậ
p là các h
ạ
t l
ớ
n màu t
ố
ị
bao b
ọ
c b
ở
i cùng tinh (
α
+
β
)]
Nh
ư
v
ậ
y trong t
ổ
ch
ứ
c cu
ố
i cùng c
ủ
a h
ợ
p kim có hai lo
ạ
i dung d
ị
ch r
ắ
α
: lo
ạ
i k
ế
t tinh
độ
c l
ậ
ở
trong vùng
α
+ L (
ở
cao h
ơ
n 183oC) và lo
ạ
i cùng k
ế
t tinh v
ớ
β
ở
nhi
ệ
độ
không
đổ
i (183oC) và
đượ
c g
ọ
i là
α
cùng tinh. N
ế
u tính t
ỷ
l
ệ
ữ
a hai pha
β
(ch
ỉ
có trong cùng tinh) và
α
ồ
m c
ả
lo
ạ
độ
c l
ậ
p l
ẫ
n c
ả
lo
ạ
i cùng tinh) thì
ở
183oC có
β
α
= (40 - 19,2) / (97,5 - 40) = 20,8 / 57,5, nên
β
chi
ế
ỷ
l
ệ
26,6%,
α
chi
ế
ỷ
l
ệ
73,4%.
Trên hình 3.13 là t
ổ
ch
ứ
c t
ế
vi c
ủ
a hai h
ợ
p kim h
ệ
này. Cùng tinh Pb – Sn bao g
ồ
m các ph
ầ
ử
Pb nh
ỏ
ị
ố
i phân b
ố
đề
u trên n
ề
n Sn sáng (hình a). Còn h
ợ
p kim tr
ướ
c cùng tinh
đượ
c kh
ả
o sát có t
ổ
ch
ứ
c t
ế
vi (hình b): các h
ạ
t Pb k
ế
t tinh tr
ướ
c (h
ạ
ố
i, to) và ph
ầ
n cùng tinh (Pb + Sn) nh
ư
c
ủ
a hình a. Rõ ràng là pha ho
ặ
c t
ổ
ch
ứ
c nào k
ế
t tinh
ở
nhi
ệ
độ
càng th
ấ
p h
ạ
t càng nh
ỏ
ị
n.
Gi
ả
đồ
pha Fe - C (Fe - Fe3C)
đượ
c trình bày
ở
hình 3.18 v
ớ
i các ký hi
ệ
u các t
ọ
a
độ
(nhi
ệ
độ
, oC - thành ph
ầ
n cacbon, %)
đ
ã
đượ
c qu
ố
c t
ế
hóa nh
ư
sau:
A (1539 - 0);
B (1499 - 0,5);
C (1147 - 4,3);
D (~1250 - 6,67);
E (1147 - 2,14);
F (1147 - 6,67);
G (911 - 0);
H (1499 - 0,10);
J (1499 - 0,16);
K (727 - 6,67);
L (0 - 6,67);
N (1392 - 0);
P (727 - 0,02);
Q (0 - 0,006);
S (727 - 0,80).
M
ộ
ố
đườ
ng có ý ngh
ĩ
a th
ự
c t
ế
ấ
t quan tr
ọ
ng nh
ư
sau:
- ABCD là
đườ
ng l
ỏ
để
xác
đị
nh nhi
ệ
độ
ch
ả
y l
ỏ
ng hoàn toàn hay b
ắ
đầ
u k
ế
t tinh.
- AHJECF là
đườ
ắ
để
xác
đị
nh nhi
ệ
độ
ắ
đầ
u ch
ả
y hay k
ế
t thúc k
ế
t tinh.
- ECF (1147oC) là
đườ
ng cùng tinh, x
ả
y ra ph
ả
ứ
ng cùng tinh (eutectic).
- PSK (727oC) là
đườ
ng cùng tích, x
ả
y ra ph
ả
ứ
ng cùng tích (eutectoid).
- ES - gi
ớ
i h
ạ
n hòa tan cacbon trong Fe
γ
.
- PQ - gi
ớ
i h
ạ
n hòa tan cacbon trong Fe
α
.
Hình 3.18. Gi
ả
đồ
pha Fe - C (Fe - Fe3C).
Các chuy
ể
ế
n khi làm ngu
ộ
i ch
ậ
Nh
ư
đ
ã nói, trong gi
ả
đồ
này có khá
đầ
y
đủ
các chuy
ể
ế
đ
ã kh
ả
o sát
ở
trên.
- Chuy
ể
ế
n bao tinh x
ả
y ra
ở
1499oC trong các h
ợ
p kim có 0,10 - 0,50%C (
đườ
ng HJB)
δ
H
+
LB
→
γ
H
hay
δ
0,10
+
L0,50
→
γ
0,16
(3.1)
ườ
i ta th
ườ
ng không
để
ý
đế
n ph
ả
ứ
ng này vì x
ả
y ra
ở
nhi
ệ
độ
quá cao và không có
ả
nh h
ưở
ng gì
đế
ổ
ch
ứ
c c
ủ
a thép khi gia công và s
ử
d
ụ
ng.
- Chuy
ể
ế
n cùng tinh x
ả
y ra
ở
1147oC trong các h
ợ
p kim có > 2,14%C (
đườ
ng ECF)
LC
→
γ
E
+
Fe3CF)
hay
L4,3
→
γ
2,14
+ Fe3C6,67) (3.2)
- Chuy
ể
ế
n cùng tích x
ả
y ra
ở
727oC h
ầ
u nh
ư
v
ớ
ọ
i h
ợ
p kim (
đườ
ng PSK)
γ
S
→
[
α
P
+
Fe3CK]
hay
γ
0,8
→
[
α
0,02
+
Fe3C6,67]
(3.3)
- S
ự
ế
t pha Fe3C d
ư
ra kh
ỏ
i dung d
ị
ch r
ắ
n c
ủ
a cacbon trong các dung d
ị
ch r
ắ
n: trong Fe
γ
theo
đườ
ng ES và trong Fe
α
theo
đườ
ng PQ.
Ph
ầ
n trên c
ủ
a gi
ả
đồ
ạ
ng thái Fe – C
ứ
ng v
ớ
ự
k
ế
t tinh t
ừ
ạ
ng thái l
ỏ
ng th
ấ
y có ba khu v
ự
c rõ r
ệ
ứ
ng v
ớ
i ba kho
ả
ng thành ph
ầ
n cacbon khác nhau.
Khu v
ự
c có thành ph
ầ
n 0,1 – 0,51%C (có ph
ả
ứ
ng bao tinh).
T
ấ
t c
ả
các h
ợ
p kim có thành ph
ầ
n cacbon 0,1 – 0,51%C khi k
ế
t tinh s
ẽ
x
ả
y ra ph
ả
ứ
ng bao tinh:
δ
H
+ LB
→
γ
J.
Lúc
đầ
u, khi làm ngu
ộ
đế
đườ
ng l
ỏ
ng AB, h
ợ
p kim l
ỏ
ẽ
k
ế
t tinh ra dung d
ị
ch r
ắ
ướ
c. Khi nhi
ệ
độ
h
ạ
xu
ố
ớ
i 1499oC (
ứ
ng v
ớ
đườ
ng HB), h
ợ
p kim có hai pha là dung d
ị
ch r
ắ
δ
ch
ứ
a 0,10%C và dung d
ị
ch r
ắ
n ôstenit ch
ứ
a 0,16%C:
Các h
ợ
p kim có 0,1 – 0,16%C sau ph
ả
ứ
ng bao tinh còn th
ừ
a pha
δ
và khi làm ngu
ộ
ế
p, pha này ti
ế
ụ
c chuy
ể
ế
n thành pha
γ
.
Các h
ợ
p kim có 0,16 – 0,51%C sau ph
ả
ứ
ng bao tinh còn th
ừ
a pha l
ỏ
ng L, và sau khi làm ngu
ộ
ế
p theo pha l
ỏ
ế
ụ
c chuy
ể
ế
n thành pha
γ
. Nh
ư
v
ậ
y, cu
ố
i cùng h
ợ
p kim 0,10 – 0,51%C khhi làm ngu
ộ
i xu
ố
ng d
ướ
đườ
ng NJE ch
ỉ
có t
ổ
ch
ứ
c m
ộ
t pha ôstenit.
Khu v
ự
c có thành ph
ầ
n 0,51 – 2,14%C k
ế
t thúc k
ế
t tinh b
ằ
ự
ạ
o thành dung d
ị
ch r
ắ
n ôstenit.
H
ợ
p kim thành ph
ầ
n 2,14 – 4,3%C: khi làm ngu
ộ
i h
ợ
p kim t
ớ
đườ
ng l
ỏ
ng BC nó s
ẽ
k
ế
t tinh ra ôstenit. Làm ngu
ộ
ế
ụ
c, ôstenit có thành ph
ầ
n thay
đổ
i theo
đườ
ng JE, h
ợ
p kim l
ỏ
ng còn l
ạ
i thay
đổ
i theo
đườ
ng BC.
Khu v
ự
c có thành ph
ầ
n 0,51 – 2,14%C k
ế
t thúc k
ế
t tinh
ằ
ự
ạ
o thành dung d
ị
ch r
ắ
n ôstenit.
H
ợ
p kim có thành ph
ầ
n 2,14 – 4,3%C, k
ế
t thúc k
ế
t tinh b
ằ
ự
k
ế
t tinh c
ủ
a dung d
ị
ch l
ỏ
ng có thành ph
ầ
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m C ra hai pha: ôstenit có thành ph
ầ
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m E và xêmentit
ở
1147oC.
H
ỗ
n h
ợ
p cùng tinh lê
đ
êburit
Sau khi k
ế
t tinh xong h
ợ
p kim này có t
ổ
ch
ứ
c ôstenit + lê
đ
êburit (
γ
+ Xe).
Khu v
ự
c có thành ph
ầ
n 4,3 – 6,67%C
(k
ế
t tinh ra xêmentit th
ứ
nh
ấ
t).
Ph
ầ
n h
ợ
p kim 4,3 – 6,67%C: khi h
ợ
p kim
đượ
c làm ngu
ộ
ớ
đườ
ng l
ỏ
ng DC nó k
ế
t tinh ra xêmentit và g
ọ
i là xêmentit th
ứ
nh
ấ
t. Khi làm ngu
ộ
ế
ụ
c s
ẽ
ph
ả
ứ
ạ
o nên cùng tinh lê
đ
êburit x
ả
y ra
ở
1147oC. Sau khi k
ế
t tinh xong, h
ợ
p kim này có t
ổ
ch
ứ
c xêmentit th
ứ
nh
ấ
t + lê
đ
êburit (
γ
+ Xe).
Tóm l
ạ
i: khi k
ế
t tinh t
ừ
pha l
ỏ
ng, trong h
ợ
p kim Fe – C có x
ả
y ra các quá trình sau: k
ế
t tinh ra
δ
(< 0,51%C) và ph
ả
ứ
ng cùng tinh (2,14 – 6,67%C).
Ph
ầ
n d
ướ
i c
ủ
a gi
ả
đồ
Ph
ầ
n d
ướ
i c
ủ
a gi
ả
đồ
ứ
ng v
ớ
i nh
ữ
ng chuy
ể
ế
ở
ạ
ng thái r
ắ
n. Có ba pha chuy
ể
ế
đ
áng chú ý sau
đ
ây xu
ấ
t phát t
ừ
ôstenit.
S
ự
ế
t ra xêmentit th
ứ
hai t
ừ
ôstenit
Các h
ợ
p kim có thành ph
ầ
n cacbon l
ớ
n h
ơ
n 0,8% khi làm ngu
ộ
ừ
1147oC
đế
n 727oC, ôstenit c
ủ
a nó b
ị
ả
m thành ph
ầ
n cacbon theo
đườ
ng ES, do v
ậ
y, s
ẽ
ế
t ra xêmentit mà ta g
ọ
i là xêmentit th
ứ
hai. Cu
ố
i cùng
ở
727oC, ôstenit có thành ph
ầ
n cacbon 0,8%
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m S.
S
ự
ế
t ra ferit t
ừ
ôstenit
Các h
ợ
p kim có thành ph
ầ
n cacbon nh
ỏ
h
ơ
n 0,8% khi làm ngu
ộ
ừ
911oC ÷ 727oC, ôstenit c
ủ
a nó s
ẽ
ế
t ra ferit là pha ít cacbon, do v
ậ
y ôstenit còn l
ạ
i giàu cacbon theo
đườ
ng GS. Cu
ố
i cùng
ở
727oC h
ợ
p kim g
ồ
m hai pha là ferit
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m P (0,02%C) và ôstenit
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m S (0,8%C).
Nh
ư
v
ậ
y khi làm ngu
ộ
ớ
i 727oC trong t
ổ
ch
ứ
c c
ủ
a m
ọ
i h
ợ
p kim Fe – C
đề
u ch
ứ
a ôstenit v
ớ
i 0,8%C (
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m S).
Chuy
ể
ế
n cùng tích: ôstenit thành peclit.
T
ạ
i 727oC ôstenit có thành ph
ầ
n 0,8%C s
ẽ
chuy
ể
ế
n thành peclit là h
ỗ
n h
ợ
p c
ủ
a hai pha ferit và xêmentit.
Nh
ư
đ
ã nói
ở
trên, chuy
ể
ế
n này có
ở
ọ
i h
ợ
p kim Fe – C.
ô c
ơ
bản
Ô
đơ
n v
ị
là m
ộ
t cách s
ắ
p x
ế
p c
ủ
a các
nguyên t
ử
trong không gian ba chi
ề
u, n
ế
u ta l
ặ
p l
ạ
i nó
thì
nó
ẽ
chi
ế
đầ
y không gian và s
ẽ
ạ
o nên
tinh th
ể
. V
ị
trí
c
ủ
a các nguyên t
ử
ô
đơ
n v
ị đượ
c mô
ả
ằ
ộ
h
ệ đơ
n v
ị
hay còn g
ọ
i là m
ộ
h
ệ
c
ơ
ở
bao g
ồ
m ba thông s
ố
ươ
ứ
ng v
ớ
i ba chi
ề
u c
ủ
a không gian
H
ợ
p kim
là
dung d
ị
ch
ắ
n c
ủ
a nhi
ề
u nguyên t
ố
kim lo
ạ
ho
ặ
c gi
ữ
a nguyên t
ố
kim lo
ạ
i v
ớ
i nguyên t
ố
phi kim. H
ợ
p kim mang tính kim lo
ạ
i (d
ẫ
n nhi
ệ
t cao, d
ẫ
đ
ệ
n, d
ẻ
o, d
ễ
ế
n d
ạ
ng, có ánh kim...).
Đặ
c tính s
ả
n ph
ẩ
m h
ợ
p kim
ố
ng kim lo
ạ
thông th
ườ
ng khác v
ớ
đặ
c tính c
ủ
a kim lo
ạ
i h
ợ
p thành,
đ
ôi khi còn khác h
ẳ
n.
H
ợ
p kim luôn cho ta nh
ữ
đặ
c tính v
ượ
ộ
i so v
ớ
i kim lo
ạ
i nguyên ch
ấ
t h
ợ
p thành. Ví d
ụ
,
thép
(h
ợ
p kim c
ủ
a s
ắ
t) có
độ
ề
v
ượ
ộ
i so v
ớ
i kim lo
ạ
i h
ợ
p thành c
ủ
a nó là
ắ
.
Đặ
c tính
v
ậ
t l
ý
c
ủ
a h
ợ
p kim không khác nhi
ề
u kim lo
ạ
đượ
c
h
ợ
p kim ho
á
, nh
ư
ậ
độ
,
độ
kh
á
ng c
ự
,
tính
đ
ệ
và
h
ệ
ố
d
ẫ
n nhi
ệ
, nh
ư
ng các
đặ
c tính
c
ơ
kh
í
c
ủ
a h
ợ
p kim l
ạ
i có s
ự
khác m
ộ
t cách rõ r
ệ
t, nh
ư
độ
ề
n k
é
,
độ
ề
n c
ắ
,
độ
c
ứ
, kh
ả
ă
ng ch
ố
ă
ò
...
Không gi
ố
ng nh
ư
kim lo
ạ
i nguyên ch
ấ
t, nhi
ề
u h
ợ
p kim không có m
ộ
đ
ể
ó
ng ch
ả
y
nh
ấ
đị
nh. Thay vì, chúng có m
ộ
ề
n nóng ch
ả
y bao g
ồ
ạ
ng thái các kh
ố
ch
ấ
ắ
hòa l
ẫ
n v
ớ
i kh
ố
ch
ấ
t l
ỏ
.
Đ
ể
nhi
ệ
độ
ắ
đầ
u ch
ả
y
đượ
c g
ọ
i là
đườ
đ
ô
đặ
c
và hoàn thành vi
ệ
c hóa l
ỏ
ng hoàn toàn g
ọ
i là
đườ
ng pha l
ỏ
ả
đồ
ạ
ng th
á
c
ủ
a h
ợ
p kim.
Dung d
ị
ch r
ắ
là nh
ữ
pha
tinh th
ể
có thành ph
ầ
n bao g
ồ
m thêm các
nguyên t
ử
c
ủ
a
nguyên t
ố
ch
ấ
t hòa tan, phân b
ố ở
ạ
ng tinh th
ể
dung môi
. Các nguyên t
ử
c
ủ
a ch
ấ
t hòa tan thay th
ế
các nguyên t
ử ở
các
nút m
ạ
hay xen k
ẽ
vào ch
ỗ
ố
ữ
a các nút m
ạ
ng. Trong tr
ườ
ng h
ợ
đầ
u tiên ng
ườ
i ta g
ọ
i các tinh th
ể
là
các
dung d
ị
ch r
ắ
n thay th
ế
còn trong tr
ườ
ng h
ợ
p th
ứ
hai làdung d
ị
ch r
ắ
n xen k
ẽ
.
Nói m
ộ
t cách khác, dung d
ị
ch r
ắ
n là
ộ
th
ể
ắ
đồ
ng nh
ấ
hình thành t
ừ
các pha r
ắ
n c
ủ
a dung d
ị
ch.
Đă
̣c tính của
đ
ă
́n
V
ề
ặ
t c
ấ
u trúc dung d
ị
ch r
ắ
n c
ủ
a h
ợ
p kim có
ki
ể
u m
ạ
ng tinh th
ể
v
ẫ
n là
ki
ể
u m
ạ
ng c
ủ
a kim lo
ạ
i dung môi.
Đặ
c tính c
ơ
ả
n này quy
ế
đị
nh các
đặ
c tr
ư
ng c
ơ
lý
hóa tính c
ủ
a dung d
ị
ch r
ắ
n, v
ề
c
ơ
ả
n v
ẫ
ữ đượ
c các tính ch
ấ
t c
ơ
ả
n c
ủ
a kim lo
ạ
i ch
ủ
hay n
ề
n. Nh
ư
v
ậ
y dung d
ị
ch r
ắ
n trong h
ợ
p kim có
các
đặ
c tính c
ụ
th
ể
nh
ư
sau:
Liên k
ế
t v
ẫ
n là
liên k
ế
t kim lo
ạ
i, do v
ậ
y dung d
ị
ch r
ắ
n v
ẫ
ữ đượ
c tính d
ẻ
ố
ng nh
ư
kim lo
ạ
i nguyên ch
ấ
Thành ph
ầ
n ho
́a
h
ọ
c thay
đổ
i theo ph
ạ
m vi nh
ấ
đị
nh mà
không làm thay
đổ
i ki
ể
u m
ạ
ng.
Tính ch
ấ
ế
đổ
i nhi
ề
u:
Độ
d
ẻ
o,
độ
dai, h
ệ
ố
nhi
ệ
độ đ
ệ
ở
ả
m,
đ
ệ
ở độ
ề
n,
độ
c
ứ
ă
ng lên.
Do các
đặ
c tính trên nên dung d
ị
ch r
ắ
n là
c
ơ
ở
c
ủ
a h
ợ
p kim k
ế
t c
ấ
u dùng trong c
ơ
khí. Trong h
ợ
p kim này pha c
ơ
ả
n là
dung d
ị
ch r
ắ
n, nó
chi
ế
m x
ấ
p x
ỉ đế
n 90% có
ườ
ng h
ợ
đế
n 100%
Dung d
ị
ch r
ắ
n thay th
ế
Ở
các dung d
ị
ch r
ắ
n thay th
ế
, các nguyên t
ử
c
ủ
a ch
ấ
t tan thông th
ườ
đượ
c
phân b
ố
th
ố
ng k
ê
ạ
ng dung môi. M
ạ
ng không gian xung quanh nguyên t
ử
ch
ấ
t tan xu
ấ
t hi
ệ
n nh
ữ
ng sai l
ệ
ch c
ụ
c b
ộ
. Nh
ữ
ng sai l
ệ
ch này d
ẫ
ớ
ự
thay
đổ
i tính ch
ấ
t và s
ự
thay
đổ
thông s
ố
ạ
ng trung b
ì
nh
. S
ự
hình thành các dung d
ị
ch r
ắ
n luôn luôn kèm theo vi
ệ
c t
ă
đ
ệ
ở
và gi
ả
h
ệ
ố
nhi
ệ
đ
ệ
ở
. Các kim lo
ạ
ở
d
ạ
ng dung d
ị
ch r
ắ
n th
ườ
ng kém d
ẻ
o, luôn luôn c
ứ
ng h
ơ
n và b
ề
n h
ơ
n so v
ớ
i các
kim lo
ạ
nguyên ch
ấ
t.
[
ử
a
]Dung d
ị
ch r
ắ
n xen k
ẽ
Trong
kim lo
ạ
, các dung d
ị
ch r
ắ
n lo
ạ
i này xu
ấ
t hi
ệ
n khi
h
ợ
p kim h
ó
a
các kim lo
ạ
i chuy
ể
ế
ằ
ng các
á kim
có
bán kính nguyên t
ử
nh
ỏ
nh
ư
H
,
N
,
C
,
B
. Nh
ữ
ng xô l
ệ
ch m
ạ
ng xu
ấ
t hi
ệ
n khi t
ạ
o thành dung d
ị
ch r
ắ
n xen k
ẽ
v
ượ
t quá nh
ữ
ng xô l
ệ
ch m
ạ
ng khi t
ạ
o thành dung d
ị
ch r
ắ
n thay th
ế
, do v
ậ
y các tính ch
ấ
t c
ũ
ng thay
đổ
ạ
nh h
ơ
n. Theo m
ứ
c
độ
ă
ồ
độ
c
ủ
a nguyên t
ố
hòa tan trong dung d
ị
ch r
ắ
n mà
đ
ệ
ở
,
l
ự
c kh
á
ừ
,
độ
c
ứ
và
độ
ề
ă
ng, nh
ư
độ
d
ẻ
và
độ
dai
ả
đ
i rõ r
ệ
t.
Gian
đ
ô
̀ 1 2 c
â
́u t
ư
̉
Là gi
ả
đồ
pha c
ủ
a h
ệ
hai c
ấ
u t
ử
không có
ấ
t k
ỳ
ươ
ng tác nào, chúng t
ạ
o nên h
ỗ
n h
ợ
p riêng r
ẽ
c
ủ
a hai c
ấ
u t
ử
, có
d
ạ
ổ
ng quát trình bày
ở
hình 3.9a và
h
ệ đ
ể
n hình có
ki
ể
u này là
h
ệ
chì
- antimoan (Pb - Sb)
ở
hình 3.9b. Gi
ả
đồ
ch
ỉ
ồ
m c
ặ
đườ
ng l
ỏ
–
ắ
n, trong
đ
ó
đườ
ng trên AEB là
đườ
ng l
ỏ
ng,
đườ
ằ
m ngang d
ướ
i CED (245oC) là
đườ
ắ
n, A là
nhi
ệ
độ
ch
ả
y (k
ế
t tinh) c
ủ
a c
ấ
u t
ử
A (Pb v
ớ
i 327oC), B - nhi
ệ
độ
ch
ả
y (k
ế
t tinh) c
ủ
a c
ấ
u t
ử
B (Sb - 631oC). H
ợ
p kim s
ẽ
nóng ch
ả
y hay k
ế
t tinh trong kho
ả
ữ
a hai
đườ
ng này v
ớ
ự
ồ
ạ
i c
ủ
a hai hay ba pha (pha l
ỏ
ng v
ớ
ộ
t ho
ặ
c c
ả
hai pha r
ắ
n A, B).
Hãy xét s
ự
k
ế
t tinh c
ủ
a m
ộ
t h
ợ
p kim c
ụ
th
ể
ồ
m 60%B (Sb) + 40%A (Pb).
Đườ
ng th
ẳ
đứ
ể
u th
ị
h
ợ
p kim này c
ắ
t các
đườ
ng l
ỏ
ng, r
ắ
ươ
ứ
ở
1 (500oC), 2 (245oC),
đ
ó
là
hai m
ố
c nhi
ệ
độ đ
áng chú
ý:
+
Ở
cao h
ơ
n 1 (500oC) h
ợ
p kim
ở
ạ
ng thái l
ỏ
ng hoàn toàn L.
+
Ở
th
ấ
p h
ơ
n 2 (245oC) h
ợ
p kim
ở
ạ
ng thái r
ắ
n A +B (Pb + Sb).
+
Ở
trong kho
ả
ng 1 - 2 (500 - 245oC) h
ợ
p kim
ở
ạ
ng thái l
ỏ
ng + r
ắ
n: L + B (L + Sb)
ứ
ng v
ớ
i quá
trình k
ế
t tinh hay nóng ch
ả
y.
V
ậ
y 1 (500oC) là
nhi
ệ
độ
ắ
đầ
u k
ế
t tinh hay k
ế
t thúc nóng ch
ả
y và
2 (245oC) là
nhi
ệ
độ
ắ
đầ
u nóng ch
ả
y hay k
ế
t thúc k
ế
t tinh.
S
ự
k
ế
t tinh c
ủ
a h
ợ
p kim t
ừ
ạ
ng thái l
ỏ
ng x
ả
y ra nh
ư
sau.
- Làm ngu
ộ
đế
n 1 (500oC) h
ợ
p kim l
ỏ
ắ
đầ
u k
ế
t tinh ra tinh th
ể
B (Sb) c
ũ
ở
nhi
ệ
độ
này
ứ
ng v
ớ
i 1’.
- Làm ngu
ộ
ế
ụ
c, tinh th
ể
B (Sb) t
ạ
o thành càng nhi
ề
u làm t
ỷ
l
ệ
B (Sb) trong h
ợ
p kim l
ỏ
ng còn l
ạ
ả
đ
i nên
đ
ể
ể
u di
ễ
ọ
a
độ
) d
ị
ch sang trái theo
đườ
ng l
ỏ
ừ
1
đế
n E. Ví
d
ụ ở
α
(400oC) h
ợ
p kim l
ỏ
ng (còn l
ạ
i) v
ớ
ọ
a
độ ở đ
ể
m a’’
(37%Sb) và
tinh th
ể
B v
ớ
ọ
a
độ ở đ
ể
m a’
ứ
c 100%B (100%Sb).
Áp d
ụ
ng quy t
ắ
c cánh tay
đ
òn, t
ỷ
l
ệ
c
ủ
a hai pha này là
La’’
/ Ba’
= aa' / aa'' hay L40 / Sb100 = (100 - 60) / (60 - 37) = 40 / 23 t
ứ
c pha l
ỏ
ng 40 / 63 (63,5%), r
ắ
n 23 / 63 (36,5%).
- Khi làm ngu
ộ
đế
đườ
ắ
n CED (245oC) h
ợ
p kim l
ỏ
ng (còn l
ạ
i) nghèo B (Sb)
đ
ữ
a và
có
ọ
a
độ ở đ
ể
m E (13%Sb), còn pha r
ắ
n B (Sb)
ứ
ng v
ớ
đ
ể
m D. T
ỷ
l
ệ
c
ủ
a hai pha này là
LE / BD = 2D / 2E hay L13 / Sb100 = (100 - 60) / (60 - 13) = 40 / 47. T
ứ
c pha l
ỏ
ng ch
ỉ
còn kho
ả
ng 46%, pha r
ắ
n (Sb)
đ
ã
k
ế
t tinh là
54%.
Có nh
ậ
n xét là
tuy có
hai c
ấ
u t
ử
A và
B (Pb và
Sb) nh
ư
ng cho
đế
đ
ây h
ợ
p kim m
ớ
i ch
ỉ
k
ế
t tinh ra B (Sb) và
ớ
i ch
ỉ
có
ộ
t ph
ầ
n B (Sb) trong h
ợ
p kim (54 trong 60%) k
ế
t tinh, c
ấ
u t
ử
kia (A, Pb) ch
ư
a k
ế
t tinh.
- T
ạ
i nhi
ệ
độ
c
ủ
a
đườ
ắ
n CED (245oC), LE (L13) k
ế
t tinh ra c
ả
hai c
ấ
u t
ử
A+B (Pb + Sb) cùng m
ộ
t lúc, h
ỗ
n h
ợ
p c
ủ
a hai pha r
ắ
đượ
c t
ạ
o thành cùng m
ộ
t lúc (
đồ
ng th
ờ
ừ
pha l
ỏ
ng nh
ư
v
ậ
y
đượ
c g
ọ
i là
cùng tinh (cùng k
ế
t tinh) hay eutectic LE
→
(A + B) hay L13
→
(Pb + Sb).
Đ
ó là ph
ả
ứ
ng cùng tinh. Quy
ướ
c bi
ể
u th
ị
ổ
ch
ứ
c cùng tinh trong ngo
ặ
c
đơ
n - ( ).
S
ự
k
ế
t tinh k
ế
t thúc
ở đ
ây và
khi làm ngu
ộ
đế
n nhi
ệ
độ
th
ườ
ng không có
chuy
ể
ế
n gì
khác. Cu
ố
i cùng h
ợ
p kim này có
ổ
ch
ứ
c B + (A + B) hay Sb + (Pb + Sb), trong
đ
ó
B (Sb)
đượ
c t
ạ
o thành tr
ướ
c
ở
nhi
ệ
độ
cao h
ơ
n nên có
kích th
ướ
c h
ạ
t l
ớ
độ
quá
ngu
ộ
i nh
ỏ
) còn cùng tinh (A + B) hay (Pb + Sb)
đượ
c t
ạ
o thành sau
ở
nhi
ệ
độ
th
ấ
p h
ơ
n nên có
c
ấ
u t
ạ
o (kích th
ướ
c h
ạ
t) các pha nh
ỏ
ị
n h
ơ
n (do
độ
quá ngu
ộ
i l
ớ
n).
Có th
ể
tính d
ễ
dàng t
ỷ
l
ệ
các pha và t
ổ
ch
ứ
c c
ủ
a h
ợ
p kim 60%Sb + 40%Pb nh
ư
sau:
- T
ỷ
l
ệ
v
ề
pha Pb / Sb = (100 - 60) / (60 - 0) = 40 / 60 hay 40%Pb, 60%Sb.
- T
ỷ
l
ệ
v
ề
ổ
ch
ứ
c Sb / (Pb+Sb) = (60 - 13) / (100 - 60) = 47 / 40 hay 54% là
Sb (
độ
c l
ậ
p) còn l
ạ
i 46% là
cùng tinh (Pb + Sb).
T
ươ
ự
ằ
ng các nguyên t
ắ
c
đ
ã
nêu
ở
ụ
c 3.2.2 có
th
ể
ế
đượ
c di
ễ
ế
n k
ế
t tinh (s
ự
ạ
o thành các t
ổ
ch
ứ
c) c
ủ
a m
ọ
i h
ợ
p kim c
ủ
a h
ệ
. Ví
d
ụ
, lo
ạ
i 90%Pb + 10%Sb s
ẽ
k
ế
t tinh ra chì
(Pb) tr
ướ
c cho
đế
n 245oC c
ũ
ng k
ế
t tinh ra cùng tinh (Pb + Sb). Nh
ư
v
ậ
y các h
ợ
p kim c
ủ
a gi
ả
đồ
lo
ạ
i I k
ế
t tinh theo th
ứ
ự
sau:
“tho
ạ
t tiên pha l
ỏ
ng k
ế
t tinh ra m
ộ
t trong hai c
ấ
u t
ử
nguyên ch
ấ
ướ
c và
làm cho pha l
ỏ
ng nghèo c
ấ
u t
ử
này và
ế
đổ
i thành ph
ầ
đế
đ
ể
m cùng tinh E,
đế
đ
ây pha l
ỏ
ng còn l
ạ
ớ
i k
ế
t tinh ra c
ấ
u t
ử
th
ứ
hai t
ứ
c ra hai c
ấ
u t
ử
cùng m
ộ
t lúc".
Ngoài ra có nh
ậ
n xét là
tho
ạ
t tiên khi
đư
a thêm c
ấ
u t
ử
khác vào c
ấ
u t
ử
ấ
t k
ỳ đề
u làm cho nhi
ệ
độ
k
ế
t tinh gi
ả
đ
i,
đạ
đế
n giá
ị
th
ấ
p nh
ấ
t sau
đ
ó
ớ
ă
ng lên.
Quy
ướ
c:
• H
ợ
p kim có
thành ph
ầ
ở
chính
đ
ể
m E hay lân c
ậ
đượ
c g
ọ
i là
h
ợ
p kim cùng tinh hay eutectic (có
nhi
ệ
độ
ch
ả
y th
ấ
p nh
ấ
t, th
ấ
p h
ơ
n c
ả
c
ấ
u t
ử
d
ễ
ch
ả
y nh
ấ
t), nó
k
ế
t tinh ngay ra hai c
ấ
u t
ử
cùng m
ộ
t lúc và
ở
nhi
ệ
độ
không
đổ
i.
• H
ợ
p kim có
thành ph
ầ
ở
bên trái, bên ph
ả
đ
ể
m E
đượ
c g
ọ
i l
ầ
n l
ượ
t là
h
ợ
p kim tr
ướ
c cùng tinh (hay hypoeutectic), sau cùng tinh (hay hypereutectic), so v
ớ
i lo
ạ
i cùng tinh chúng có
nhi
ệ
độ
ch
ả
y cao h
ơ
n, k
ế
t tinh ra m
ộ
t c
ấ
u t
ử
ướ
c và
x
ả
y ra trong m
ộ
t kho
ả
ng nhi
ệ
độ
.
Gi
ả
đồ
pha Fe - C (Fe - Fe3C)
đượ
c trình bày
ở
hình 3.18 v
ớ
i các ký hi
ệ
u các t
ọ
a
độ
(nhi
ệ
độ
, oC - thành ph
ầ
n cacbon, %)
đ
ã
đượ
c qu
ố
c t
ế
hóa nh
ư
sau:
A (1539 - 0);
B (1499 - 0,5);
C (1147 - 4,3);
D (~1250 - 6,67);
E (1147 - 2,14);
F (1147 - 6,67);
G (911 - 0);
H (1499 - 0,10);
J (1499 - 0,16);
K (727 - 6,67);
L (0 - 6,67);
N (1392 - 0);
P (727 - 0,02);
Q (0 - 0,006);
S (727 - 0,80).
M
ộ
ố đườ
ng có ý ngh
ĩ
a th
ự
c t
ế
ấ
t quan tr
ọ
ng nh
ư
sau:
- ABCD là
đườ
ng l
ỏ
để
xác
đị
nh nhi
ệ
độ
ch
ả
y l
ỏ
ng hoàn toàn hay b
ắ
đầ
u k
ế
t tinh.
- AHJECF là
đườ
ắ
để
xác
đị
nh nhi
ệ
độ
ắ
đầ
u ch
ả
y hay k
ế
t thúc k
ế
t tinh.
- ECF (1147oC) là
đườ
ng cùng tinh, x
ả
y ra ph
ả
ứ
ng cùng tinh (eutectic).
- PSK (727oC) là
đườ
ng cung tich, x
ả
y ra ph
ả
ứ
ng cùng tích (eutectoid).
- ES - gi
ớ
i h
ạ
n hòa tan cacbon trong Fe
γ
.
- PQ - gi
ớ
i h
ạ
n hòa tan cacbon trong Fe
α
.
Ủ
trong ngh
ề
luy
ệ
n kim
và
khoa h
ọ
c v
ậ
t li
ệ
u
là
C
ộ
t ph
ươ
ng pháp
nhi
ệ
t luy
ệ
nh
ằ
ụ
c
đ
ích s
ử
a ch
ữ
a l
ạ
ự
ắ
p x
ế
p c
ấ
u trúc
tinh th
ể
c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u
để
cho m
ộ
v
ậ
t li
ệ
u
có tính m
ề
m h
ơ
để
c
ả
i thi
ệ
n tính gia công hay gi
ả
độ
c
ứ
không c
ầ
n thi
ế
t cho
c
ơ
í
nh
c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u
đ
ó. V
ậ
t li
ệ
u khi th
ự
c hi
ệ
ủ
là k
ế
t qu
ả
c
ủ
a m
ộ
t quy trình nung nóng
ở
ộ
nhi
ệ
độ
nào
đ
ó và duy trì
ở
nhi
ệ
độ
đ
ó v
ớ
th
ờ
i gian
nh
ấ
đị
nh và sau
đ
ó làm ngu
ộ
ả
n ph
ẩ
m v
ớ
ộ
ố
c
độ
c
ầ
n thi
ế
t.
S
ả
n ph
ẩ
m sau khi
ủ
th
ườ
ng có các
đặ
c tính sau: m
ề
m d
ẻ
o h
ơ
n, kh
ử
đượ
c n
ộ
ứ
ng su
ấ
, c
ả
i thi
ệ
n k
ế
t c
ấ
u và ch
ị
u
đượ
c
đ
ề
u ki
ệ
n làm vi
ệ
c trong môi tr
ườ
ấ
t l
ạ
nh.
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro