Vật liệu cơ bản & xử lý nhiệt trong chế tạo máy
PGS. TS Hoàng Tùng
PGS. TS. Phạm Minh Phương
TS. Bùi Văn Hạnh
Ở Việt Nam các ngành công nghiệp, đặc biệt các ngành cơ khí, thường ngày đều gắn với vật liệu và cần đến các vật liệu có tính năng đa dạng với chất lượng ngày càng cao.
Hiện nay kim loại (sắt, nhôm, đồng,…) và hợp kim (thép, gang, các hợp kim của nhôm, đồng, titan,…) được dùng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Các kim loại, đặc biệt là sắt và các hợp kim của nó đã và đang đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển các ngành công nghiệp về mặt kinh tế và các kỹ thuật.
Các vật liệu kim loại được dùng rộng rãi để chế tạo máy móc và công cụ là do chúng có cơ tính tốt đảm bảo được các yêu cầu đề ra. Nói chung vật liệu kim loại có độ bền và độ cứng cao, độ dẻo và độ dai tốt, vì vậy máy móc dùng được lâu, ít mòn. Một số kim loại và hợp kim có những tính chất vật lý đặc biệt như: dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, có từ tính đặc biệt, chịu nhiệt tốt… Song song với sự phát triển kim loại và hợp kim, các vật liệu khác (compozit, kim loại bột, chất dẻo,…) cũng phát triển được sử dụng trong công nghiệp.
Để sử dụng kim loại, hợp kim và các loại vật liệu khác trong sản xuất công nghiệp một cách hợp lý thì các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, kể cả công nhân cũng cần có những kiến thức cơ bản nhất về một số vật liệu thông dụng nhất.
Vật liệu cơ bản và xử lý nhiệt là môn học kỹ thuật cơ sở trình bày về cấu tạo bên trong và các tính chất của vật liệu kim loại, hợp kim và các vật liệu khác, về sự phụ thuộc giữa các tính chất vào cấu tạo bên trong của chúng. Dựa trên mối quan hệ đó người ta tiến hành tìm tòi các hợp kim mới có tính chất mong muốn và các phương pháp gia công nhiệt để cải thiện các tính chất của kim loại, hợp kim.
Để nâng cao chất lượng vật liệu kim loại, cũng như các sản phẩm kim loại, hợp kim và các vật liệu khác, người ta đã sử dụng công nghệ xử lý nhiệt. Công nghệ xử lý nhiệt là quá trình làm thay đổi tính chất của vật liệu kim loại bằng cách thay đổi cấu trúc bên trong hoặc thay đổi thành phần hóa học lớp bề mặt kim loại mà không làm thay đổi hình dáng và kích thước của chi tiết.
Vì vậy trong chế tạo cơ khí, xử lý nhiệt đóng vai trò quan trọng vì không những nó tạo cho chi tiết sau khi gia công cơ những tính chất cần thiết như độ cứng, độ bền, độ dẻo dai, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn, v.v … mà còn làm tăng tính công nghệ của sản phẩm công nghiệp nói chung.
Các cán bộ kỹ thuật (kể cả công nhận) khi thiết kế và chế tạo các kết cấu máy phải có hiểu biết đầy đủ về các loại vật liệu thường dùng (gang, thép, các hợp kim nhôm, đồng, hợp kim ổ trục, vật liệu khác,…) và các phương pháp xử lý thích hợp. Trong hoàn cảnh cung ứng vật tư không đáp ứng đúng số hiệu, nếu nắm vững các tính chất của vật liệu, các cán bộ kỹ thuật, công nhận có thể chọn các số hiệu khác tương đương để thay thế.
Môn học vật liệu cơ bản và xử lý nhiệt là môn học cơ sở kỹ thuật rất thực tiễn. Vì vậy trong quá trình học phải luôn luôn liên hệ với thực tế gia công và sử dụng, đồng thời giải thích các hiện tượng vật lý bằng lý thuyết đã học. Ngoài phần lý thuyết, học sinh cần thực hiện các bài thí nghiệm và các bài tập nhằm củng cố kiến thức được học cũng như giúp làm quen với thực tế.
Chương 1: Khái niệm cơ bản về kim loại và hợp kim
Chương 2: Hợp kim và giản đồ trạng thái hợp kim
Chương 3: Thép cacbon và thép hợp kim
Chương 4: Gang
Chương 5: Xử lý nhiệt kim loại
Chương 6: Kim loại màu và hợp kim bột
Chương 7: Vật liệu phi kim loại
