Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Vật liệu cơ khí – Đề 2

Nứt nóng (solidification cracking hoặc hot cracking) là loại nứt xảy ra trong quá trình kim loại mối hàn đông đặc, do ứng suất kéo và thành phần hóa học của kim loại mối hàn dễ bị tách lớp tại ranh giới hạt khi đông đặc. Vùng kim loại cơ bản và vùng ảnh hưởng nhiệt ít gặp nứt nóng hơn.

Titan và hợp kim titan có khả năng chống ăn mòn hóa học rất cao, đặc biệt là trong môi trường axit và kiềm mạnh, vượt trội so với thép carbon, hợp kim nhôm và đồng. Do đó, titan được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hóa chất, y tế, hàng không vũ trụ.

Composite nền polymer có ưu điểm chính là tỷ trọng thấp hơn nhiều so với kim loại, dẫn đến tỷ lệ độ bền trên khối lượng cao hơn, rất quan trọng trong các ứng dụng hàng không, ô tô... Độ bền nhiệt và độ cứng của composite polymer thường thấp hơn kim loại, và khả năng chịu nén cũng có thể không bằng.

Gạch chịu lửa (refractory bricks) được chế tạo từ các vật liệu gốm chịu lửa đặc biệt, có khả năng chịu nhiệt độ cực cao (trên 1000°C) trong môi trường lò luyện kim. Thép và gang chịu nhiệt có giới hạn nhiệt độ thấp hơn nhiều, xi măng chịu nhiệt thường dùng cho liên kết hoặc lớp lót, không phải vật liệu chính chịu lửa.

Thường hóa thép là quá trình nung nóng thép đến nhiệt độ cao hơn Ac3 (hoặc Acm) và làm nguội trong không khí tĩnh. Mục đích chính là khử ứng suất dư sau gia công hoặc đúc, đồng thời làm đồng đều tổ chức tế vi, cải thiện tính công nghệ và chuẩn bị cho các quá trình nhiệt luyện tiếp theo. Thường hóa không làm mềm thép như ủ, cũng không tăng độ cứng như tôi, và không tạo lớp bề mặt cứng.

Gang cầu (gang graphit cầu) có graphit ở dạng cầu tròn, làm giảm sự tập trung ứng suất và cải thiện đáng kể độ bền kéo và độ dẻo so với gang xám, gang trắng và gang dẻo (gang graphit tấm). Gang dẻo có độ dẻo tốt hơn gang xám và gang trắng, nhưng vẫn kém hơn gang cầu về độ bền kéo.

Invar là hợp kim Niken-Sắt đặc biệt có hệ số giãn nở nhiệt cực kỳ thấp, gần như bằng không trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Do đó, Invar được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đòi hỏi độ ổn định kích thước cao như đồng hồ chính xác, dụng cụ đo lường, khuôn mẫu chính xác.

Nhựa Teflon (PTFE) có hệ số ma sát cực kỳ thấp và khả năng chịu mài mòn tốt, đặc biệt là trong điều kiện khô hoặc bôi trơn kém. Do đó, Teflon rất thích hợp để làm ổ trượt, bạc lót hoạt động trong môi trường khắc nghiệt hoặc không thể bôi trơn. Thép, đồng thau, bronz cần bôi trơn để giảm ma sát và mài mòn.

Titan và hợp kim titan có độ bền riêng rất cao, vượt trội so với thép, nhôm và đồng. Mặc dù nhôm nhẹ hơn titan, nhưng độ bền của titan cao hơn nhiều so với nhôm, dẫn đến độ bền riêng cao hơn. Thép có độ bền cao nhưng tỷ trọng lớn, đồng cũng có tỷ trọng lớn và độ bền không bằng titan.

Hàn TIG (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW) hay còn gọi là hàn hồ quang vonfram trong môi trường khí trơ, cho phép kiểm soát nhiệt tốt, tạo ra mối hàn chất lượng cao, sạch và đẹp, phù hợp cho vật liệu mỏng và yêu cầu độ chính xác cao. Các phương pháp SMAW, GMAW, SAW thường dùng cho vật liệu dày hơn và năng suất cao hơn, chất lượng mối hàn không bằng TIG trong các ứng dụng đòi hỏi cao.

Gốm kỹ thuật có khả năng chịu nhiệt và độ bền rất cao ở nhiệt độ cao, vượt trội so với polyme, hợp kim nhôm và thép carbon thấp. Do đó, gốm kỹ thuật là vật liệu lý tưởng để làm khuôn đúc kim loại nóng chảy.

Kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing - UT) sử dụng sóng âm tần số cao để truyền vào vật liệu và phân tích sóng phản xạ để phát hiện các khuyết tật bên trong. Các phương pháp VT, PT, MT là kiểm tra bề mặt hoặc gần bề mặt.

Tôi thép là quá trình nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định rồi làm nguội nhanh (thường trong nước hoặc dầu) để tạo ra tổ chức Martensite, giúp tăng độ cứng và độ bền nhưng giảm độ dẻo. Các phương pháp ủ, thường hóa và ram thường làm giảm độ cứng so với trạng thái tôi.

Độ dai va đập (toughness) thể hiện khả năng vật liệu hấp thụ năng lượng biến dạng khi chịu tải trọng động hoặc va đập trước khi bị phá hủy. Nó kết hợp cả độ bền và độ dẻo. Độ bền kéo chỉ thể hiện khả năng chịu tải tĩnh, độ cứng là khả năng chống biến dạng dẻo cục bộ, độ dẻo là khả năng biến dạng dẻo trước khi đứt.

Độ cứng là khả năng vật liệu chống lại biến dạng dẻo cục bộ trên bề mặt khi bị tác dụng của ngoại lực, ví dụ như khi bị ấn hoặc cào xước.

Dập vuốt sâu (deep drawing) là phương pháp gia công áp lực dùng để tạo hình các chi tiết dạng hộp, cốc, vỏ mỏng... từ vật liệu tấm, có thể tạo ra các hình dạng phức tạp. Phay và tiện CNC thường dùng cho chi tiết khối, khoan tạo lỗ.

Doa (reaming) là phương pháp gia công lỗ tinh, được thực hiện sau khi khoan hoặc khoét để đạt được độ chính xác kích thước cao hơn và bề mặt lỗ mịn, chất lượng tốt hơn. Khoan tạo lỗ thô, khoét mở rộng lỗ hoặc tạo côn, mài có thể dùng cho lỗ nhưng thường dùng cho bề mặt phẳng hoặc trụ ngoài.

Lượng chạy dao (feed rate) là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp nhất đến độ nhám bề mặt. Lượng chạy dao càng lớn, bề mặt càng thô ráp. Tốc độ cắt và chiều sâu cắt ảnh hưởng đến năng suất và tuổi thọ dao, vật liệu dao ảnh hưởng đến khả năng cắt gọt, nhưng lượng chạy dao quyết định trực tiếp đường dịch chuyển của dao trên bề mặt chi tiết, do đó ảnh hưởng lớn nhất đến độ nhám.

Ram thép là quá trình nung nóng thép đã tôi đến nhiệt độ thấp hơn Ac1 và giữ nhiệt rồi làm nguội. Mục đích chính của ram là giảm ứng suất dư, giảm độ giòn của Martensite tạo ra sau khi tôi, đồng thời tăng độ dẻo và độ dai của thép. Ram không làm tăng độ cứng tối đa, cũng không liên quan đến làm sạch bề mặt hay chống ăn mòn.

Mỏi kim loại là hiện tượng phá hủy vật liệu dưới tác dụng của tải trọng biến đổi tuần hoàn (tải trọng lặp lại theo chu kỳ), ngay cả khi ứng suất đỉnh nhỏ hơn giới hạn bền tĩnh của vật liệu. Các yếu tố khác như tải trọng tĩnh, nhiệt độ cao, ăn mòn có thể gây ra các dạng phá hủy khác nhưng không phải là nguyên nhân chính của mỏi.

Creep (trườn) là hiện tượng biến dạng dẻo chậm theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng tĩnh không đổi, đặc biệt rõ rệt ở nhiệt độ cao. Cả nhiệt độ cao và tải trọng cao đều thúc đẩy quá trình creep. Nhiệt độ thấp và tải trọng thấp sẽ làm giảm hoặc không gây ra creep đáng kể.

Hàn dưới lớp thuốc (Submerged Arc Welding - SAW) có năng suất hàn cao nhất do sử dụng dòng điện lớn, hồ quang cháy kín dưới lớp thuốc bảo vệ, tốc độ hàn nhanh và khả năng hàn liên tục các đường hàn dài, thường dùng cho kết cấu thép dày. SMAW, GMAW, TIG có năng suất thấp hơn SAW.

Kiểm tra hạt từ (Magnetic Particle Testing - MT) sử dụng từ trường để phát hiện các khuyết tật bề mặt và gần bề mặt (vài mm) trong vật liệu từ tính (như thép). Các phương pháp UT, PT, RT không dựa trên từ trường.

Rỗ khí trong đúc xảy ra do khí (thường là khí từ khuôn, khí hòa tan trong kim loại lỏng) không kịp thoát ra khỏi khuôn trong quá trình kim loại lỏng đông đặc, bị giữ lại trong vật đúc tạo thành các lỗ rỗng. Nhiệt độ rót, tốc độ nguội khuôn, oxy hóa có thể ảnh hưởng đến chất lượng đúc nhưng không phải nguyên nhân chính gây rỗ khí.

Độ dẻo (ductility) thể hiện khả năng vật liệu biến dạng dẻo (biến dạng vĩnh viễn) lớn trước khi bị đứt gãy khi chịu kéo. Độ bền kéo là khả năng chịu tải, độ cứng là khả năng chống biến dạng dẻo cục bộ, độ dai va đập là khả năng hấp thụ năng lượng va đập.

Hợp kim cứng (carbide) có độ cứng và khả năng chịu nhiệt cao hơn nhiều so với thép gió và thép hợp kim dụng cụ, cho phép gia công ở tốc độ cắt cao hơn. Gốm cắt gọt còn cứng và chịu nhiệt tốt hơn carbide, nhưng độ bền cơ học thấp hơn, thường dùng cho gia công tinh và vật liệu cứng.

Composite sợi carbon có tỷ lệ độ bền trên khối lượng cao nhất và khả năng chịu nhiệt tốt trong các vật liệu kể trên, vượt trội so với thép không gỉ, hợp kim nhôm và hợp kim titan. Do đó, composite sợi carbon được ứng dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ để giảm trọng lượng và tăng hiệu suất.

Thép carbon trung bình có độ bền và độ dẻo dai phù hợp, thường được dùng cho các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập vừa phải. Thép carbon thấp có độ bền thấp hơn, thép carbon cao và thép hợp kim thường dùng cho các ứng dụng đặc biệt hơn.

Đồng có độ dẫn điện cao nhất trong các vật liệu liệt kê, tiếp theo là nhôm. Thép và vonfram dẫn điện kém hơn nhiều so với đồng và nhôm. Đồng được sử dụng rộng rãi trong dây điện, cáp điện do tính dẫn điện vượt trội.

Gia công laser sử dụng chùm tia laser hội tụ để đốt cháy, làm bay hơi hoặc nóng chảy vật liệu, từ đó tạo hình sản phẩm. Các phương pháp phay, tiện là gia công cơ khí truyền thống dùng dao cắt, EDM dùng tia lửa điện để bào mòn vật liệu.