Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Vật liệu cơ khí – Đề 12

Gốm sứ thường có liên kết hóa học mạnh và cấu trúc tinh thể chặt chẽ, dẫn đến hệ số giãn nở nhiệt nhỏ nhất so với kim loại (nhôm, thép) và polyme. Polyme thường có hệ số giãn nở nhiệt lớn nhất.

Thử độ cứng là phương pháp xác định độ cứng bằng cách đo kích thước vết lõm do đầu thử cứng tiêu chuẩn tạo ra trên bề mặt vật liệu dưới một tải trọng nhất định. Các phương pháp thử độ cứng phổ biến bao gồm Brinell, Rockwell, Vickers. Thử kéo đo độ bền kéo, thử uốn đo độ bền uốn, thử va đập đo độ dai va đập.

Sợi thủy tinh có độ bền kéo rất cao và mô đun đàn hồi cao. Khi được sử dụng làm vật liệu gia cường trong composite, sợi thủy tinh chủ yếu cải thiện độ bền kéo và độ cứng của vật liệu composite. Vật liệu nền polyme thường đóng góp vào độ dẻo và độ dai va đập, khả năng chống ăn mòn phụ thuộc vào cả vật liệu nền và gia cường, nhưng sợi thủy tinh không trực tiếp cải thiện khả năng chống ăn mòn.

Độ cứng là khả năng của vật liệu chống lại sự xâm nhập hoặc biến dạng dẻo trên bề mặt. Các tính chất khác liên quan đến các khía cạnh khác của hành vi cơ học: độ bền kéo (khả năng chịu lực kéo), độ dẻo (khả năng biến dạng dẻo trước khi gãy), độ dai (khả năng hấp thụ năng lượng trước khi gãy).

Ăn mòn điện hóa (galvanic corrosion) xảy ra khi hai kim loại khác nhau về điện thế tiếp xúc với nhau trong môi trường điện ly (như nước muối). Kim loại có điện thế âm hơn (anode) sẽ bị ăn mòn, trong khi kim loại có điện thế dương hơn (cathode) được bảo vệ. Môi trường axit có thể gây ăn mòn hóa học, tải trọng cơ học không trực tiếp gây ăn mòn điện hóa, và oxy hóa trong không khí là ăn mòn hóa học thông thường.

Ủ là quá trình nhiệt luyện làm mềm thép, do đó nó KHÔNG phù hợp để tăng độ cứng của thép carbon thấp. Tôi và ram, thấm carbon, và tôi bề mặt đều là các phương pháp nhiệt luyện có thể được sử dụng để tăng độ cứng của thép carbon thấp. Thấm carbon đặc biệt hiệu quả cho thép carbon thấp vì nó làm tăng hàm lượng carbon ở bề mặt, cho phép tôi cứng bề mặt.

Polyme bán tinh thể có các vùng tinh thể được sắp xếp trật tự trong cấu trúc vô định hình. Các vùng tinh thể này làm tăng độ bền và độ cứng của polyme so với polyme vô định hình hoàn toàn, nơi các chuỗi phân tử sắp xếp ngẫu nhiên.

Vật liệu nền trong composite có vai trò chính là bao bọc, bảo vệ vật liệu gia cường và truyền tải, phân bố ứng suất đến vật liệu gia cường. Vật liệu gia cường mới là thành phần chính chịu tải trọng và cải thiện tính chất cơ học của composite. Khả năng chống ăn mòn có thể được cải thiện bởi cả hai thành phần, nhưng không phải vai trò chính của vật liệu nền.

Creep (rão) là biến dạng dẻo chậm và liên tục của vật liệu khi chịu tải trọng tĩnh không đổi trong thời gian dài, đặc biệt ở nhiệt độ cao. Ứng suất vượt quá giới hạn bền kéo gây ra phá hủy tức thời, tải trọng thay đổi theo chu kỳ liên quan đến mỏi, và ăn mòn là quá trình suy giảm vật liệu do phản ứng hóa học.

Thép gió (HSS) là loại thép hợp kim cao được thiết kế để duy trì độ cứng và khả năng cắt gọt ở nhiệt độ cao sinh ra trong quá trình cắt gọt kim loại tốc độ cao. Do đó, chúng được sử dụng rộng rãi cho dụng cụ cắt gọt như dao phay, mũi khoan, dao tiện. Các ứng dụng khác không tận dụng được đặc tính chịu nhiệt độ cao của thép gió.

Ứng suất chảy là giá trị ứng suất mà tại đó vật liệu bắt đầu chuyển từ biến dạng đàn hồi sang biến dạng dẻo. Vượt quá ứng suất chảy, vật liệu sẽ biến dạng vĩnh viễn. Ứng suất tối đa là độ bền kéo, độ cứng là khả năng chống xâm nhập, độ dai là khả năng hấp thụ năng lượng.

Thép không gỉ là hợp kim sắt, thành phần chính là sắt (Fe), do đó nó thuộc nhóm kim loại đen. Kim loại đen chủ yếu là các hợp kim của sắt, trong khi kim loại màu là các kim loại khác không phải sắt (như nhôm, đồng, niken).

Thép không gỉ chứa crom (Cr), tạo thành lớp oxit crom thụ động trên bề mặt, bảo vệ thép khỏi ăn mòn, đặc biệt là trong môi trường axit. Thép carbon dễ bị ăn mòn, nhôm và đồng cũng có thể bị ăn mòn trong môi trường axit mạnh.

Độ bền mỏi là khả năng của vật liệu chịu được tải trọng thay đổi theo chu kỳ (tải trọng mỏi) trong một thời gian dài mà không bị phá hủy. Tải trọng tĩnh là tải trọng không đổi, tải trọng va đập là tải trọng tác động đột ngột, và khả năng chống ăn mòn là tính chất hóa học, không phải cơ học.

Ứng suất dư là ứng suất tồn tại trong vật liệu khi không có ngoại lực tác dụng. Ứng suất dư có thể gây ra nhiều hậu quả tiêu cực, bao gồm giảm độ bền mỏi, gây nứt, biến dạng cong vênh. Trong hầu hết các trường hợp, ứng suất dư không mong muốn và cần được loại bỏ hoặc kiểm soát. Nó không làm tăng độ bền kéo, độ dẻo hay độ cứng một cách có lợi.

Khuôn đúc áp lực phải chịu được nhiệt độ cao, áp suất lớn và mài mòn. Thép công cụ, đặc biệt là thép hợp kim chịu nhiệt và chịu mài mòn, thường được sử dụng làm vật liệu khuôn đúc áp lực do độ bền, độ cứng và khả năng chịu nhiệt tốt. Nhôm và gang xám không đủ độ bền và chịu nhiệt, polyme nhiệt dẻo không chịu được nhiệt độ đúc kim loại.

Kim loại nói chung và nhôm nói riêng là vật liệu dẫn nhiệt tốt do có nhiều electron tự do di chuyển dễ dàng, truyền nhiệt qua vật liệu. Gỗ và polyme là vật liệu cách nhiệt (dẫn nhiệt kém). Gốm sứ có độ dẫn nhiệt trung bình đến thấp, tùy thuộc vào loại gốm.

Đường cong ứng suất-biến dạng, thu được từ thử nghiệm kéo, biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất (lực trên đơn vị diện tích) và biến dạng (độ thay đổi kích thước tương đối) của vật liệu khi chịu lực kéo. Đường cong này cung cấp nhiều thông tin quan trọng về tính chất cơ học của vật liệu như mô đun đàn hồi, ứng suất chảy, độ bền kéo, độ dẻo.

Vật liệu composite bao gồm ít nhất hai thành phần chính: vật liệu nền (matrix) và vật liệu gia cường (reinforcement). Vật liệu nền bao bọc và liên kết vật liệu gia cường, trong khi vật liệu gia cường cải thiện tính chất cơ học của composite.

Ủ là quá trình nhiệt luyện làm nóng thép đến nhiệt độ nhất định và giữ nhiệt sau đó làm nguội chậm. Mục đích chính của ủ là làm mềm thép, giảm độ cứng, cải thiện độ dẻo và độ dai, đồng thời giảm hoặc loại bỏ ứng suất dư bên trong vật liệu.

Thép carbon cao có độ cứng cao sau khi nhiệt luyện, do đó chúng thường được sử dụng cho các chi tiết chịu mài mòn cao như bánh răng, trục, khuôn dập. Thép carbon thấp có độ bền và độ dẻo thấp hơn, thép carbon trung bình có độ bền và độ dẻo trung bình, thép hợp kim thấp có thể cải thiện một số tính chất nhưng thép carbon cao vẫn ưu việt hơn về độ cứng và khả năng chống mài mòn trong ứng dụng này.

Độ dai va đập là khả năng của vật liệu hấp thụ năng lượng khi bị va đập mạnh mà không bị gãy. Nó đo lường khả năng chống lại sự phá hủy giòn khi chịu tải trọng động hoặc va đập. Độ cứng liên quan đến chống biến dạng dẻo, độ bền kéo liên quan đến tải trọng tĩnh, và khả năng chống mài mòn là tính chất bề mặt.

Tôi bề mặt (hoặc thấm tôi bề mặt) là quá trình nhiệt luyện tạo ra lớp vỏ cứng trên bề mặt vật liệu trong khi lõi vẫn mềm và dai. Các quá trình khác như ủ (làm mềm vật liệu), thường hóa (cải thiện độ đồng nhất cấu trúc), ram (giảm ứng suất và tăng độ dai sau khi tôi) không tập trung đặc biệt vào việc tăng độ cứng bề mặt và duy trì độ dẻo dai ở lõi như tôi bề mặt.

Ram (tempering) luôn được thực hiện sau quá trình tôi (quenching) thép. Quá trình tôi tạo ra cấu trúc martensite rất cứng nhưng giòn. Ram là quá trình nung nóng lại thép đã tôi đến nhiệt độ thấp hơn và giữ nhiệt, sau đó làm nguội để giảm độ giòn của martensite, cải thiện độ dai và giảm ứng suất dư, mà vẫn duy trì độ cứng ở mức độ chấp nhận được.

Gốm sứ và polyme là các vật liệu cách điện tốt do chúng không có electron tự do hoặc có rất ít electron tự do để dẫn điện. Kim loại và hợp kim là vật liệu dẫn điện tốt. Composite kim loại nền thường dẫn điện do có thành phần kim loại.

Hóa bền nguội (work hardening) là hiện tượng tăng độ bền và độ cứng của kim loại khi bị biến dạng dẻo ở nhiệt độ thấp (thường là nhiệt độ phòng). Điều này xảy ra do sự tăng mật độ khuyết tật mạng tinh thể (đặc biệt là dislocații) cản trở sự trượt của mạng tinh thể.

Do độ cứng và độ giòn cao, vật liệu gốm sứ thường khó gia công bằng các phương pháp cắt gọt thông thường như tiện, phay. Mài là phương pháp gia công phổ biến cho gốm sứ, sử dụng hạt mài cứng để loại bỏ vật liệu. Hàn không phù hợp với gốm sứ.

Độ dẫn điện là tính chất vật lý, thể hiện khả năng vật liệu dẫn điện. Độ bền, độ cứng, và độ dẻo là các tính chất cơ học, mô tả phản ứng của vật liệu khi chịu tác dụng của lực hoặc biến dạng.

Gốm sứ thường có liên kết ion hoặc cộng hóa trị mạnh, dẫn đến độ bền và độ cứng cao. Tuy nhiên, các liên kết này cũng hạn chế sự di chuyển của trượt mạng tinh thể, làm cho gốm sứ trở nên giòn, tức là độ dẻo và độ dai thấp.

Liên kết kim loại là loại liên kết hóa học đặc trưng cho kim loại. Trong liên kết kim loại, các electron hóa trị được giải phóng và tạo thành 'biển electron' bao quanh các ion kim loại dương. Liên kết này giải thích nhiều tính chất của kim loại như độ dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và độ dẻo.