Vật liệu cơ khí đóng vai trò then chốt trong mọi lĩnh vực sản xuất và kỹ thuật. Để lựa chọn và sử dụng vật liệu một cách hiệu quả, việc hiểu rõ các tính chất của chúng là vô cùng quan trọng. Các tính chất này quyết định khả năng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, độ bền, tuổi thọ và khả năng gia công của sản phẩm.
Vật liệu cơ khí được đặc trưng bởi bốn nhóm tính chất cơ bản, mỗi nhóm lại bao gồm nhiều đặc tính cụ thể:
- Cơ Tính:
Cơ tính mô tả khả năng của vật liệu chống lại các tác động cơ học từ bên ngoài như lực kéo, nén, uốn, xoắn, va đập. Các đặc trưng quan trọng của cơ tính bao gồm:
- Độ bền: Khả năng chịu đựng lực tác dụng mà không bị phá hủy. Độ bền được đo bằng giới hạn bền kéo, giới hạn bền nén, giới hạn bền uốn.
- Độ dẻo: Khả năng biến dạng dẻo dưới tác dụng của lực mà không bị phá hủy. Độ dẻo được đo bằng độ giãn dài tương đối và độ thắt diện tích.
- Độ cứng: Khả năng chống lại sự xâm nhập của vật thể khác vào bề mặt vật liệu. Các phương pháp đo độ cứng phổ biến là Brinell, Rockwell và Vickers.
- Độ dai: Khả năng hấp thụ năng lượng va đập mà không bị phá hủy.
- Độ mỏi: Khả năng chịu đựng tải trọng thay đổi theo chu kỳ.
- Lý Tính:
Lý tính thể hiện các đặc điểm vật lý của vật liệu, ảnh hưởng đến khả năng sử dụng trong các điều kiện môi trường khác nhau. Các đặc trưng quan trọng của lý tính bao gồm:
- Khối lượng riêng: Khối lượng trên một đơn vị thể tích.
- Nhiệt dung riêng: Lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của một đơn vị khối lượng lên 1 độ.
- Độ dẫn nhiệt: Khả năng truyền nhiệt của vật liệu.
- Độ giãn nở nhiệt: Mức độ thay đổi kích thước của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi.
- Điểm nóng chảy: Nhiệt độ mà tại đó vật liệu chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng.
- Tính dẫn điện: Khả năng dẫn điện của vật liệu.
- Tính từ: Khả năng bị từ hóa của vật liệu.
- Hóa Tính:
Hóa tính thể hiện khả năng của vật liệu phản ứng với các chất hóa học khác, đặc biệt là trong môi trường ăn mòn. Các đặc trưng quan trọng của hóa tính bao gồm:
- Độ bền ăn mòn: Khả năng chống lại sự ăn mòn của môi trường.
- Tính oxy hóa: Khả năng phản ứng với oxy.
- Tính chịu axit, bazơ: Khả năng chống lại sự tác động của axit và bazơ.
- Tính Công Nghệ:
Tính công nghệ mô tả khả năng vật liệu có thể được gia công thành các sản phẩm có hình dạng và kích thước mong muốn bằng các phương pháp gia công khác nhau.
Tính công nghệ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong sản xuất, nó cho biết khả năng gia công của vật liệu như:
- Tính đúc: Khả năng vật liệu điền đầy khuôn và tạo thành sản phẩm đúc chất lượng.
- Tính hàn: Khả năng vật liệu liên kết với nhau bằng phương pháp hàn.
- Tính rèn: Khả năng vật liệu biến dạng dẻo dưới tác dụng của lực mà không bị nứt vỡ.
- Khả năng gia công cắt gọt: Khả năng vật liệu bị cắt gọt bởi các dụng cụ cắt.
Việc lựa chọn vật liệu phù hợp đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng các tính chất trên, dựa trên yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Ví dụ, trong ngành xây dựng, vật liệu cần có độ bền cao, khả năng chống ăn mòn tốt và dễ gia công. Trong ngành hàng không vũ trụ, vật liệu cần có trọng lượng nhẹ, độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt.
Hiểu rõ và vận dụng linh hoạt các kiến thức về tính chất của vật liệu cơ khí là chìa khóa để tạo ra những sản phẩm chất lượng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.
