Vật liệu cơ khí là gì? Vật liệu cơ khí có mấy tính chất cơ bản?

Vật liệu cơ khí là gì?

Vật liệu cơ khí là những loại vật liệu được sử dụng trong sản xuất các thiết bị, máy móc và công trình cơ khí. Những vật liệu này phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và tính chất cơ học như độ bền, độ cứng, độ co dãn, độ dẻo dai, độ bền mỏi và khả năng chịu nhiệt, độ ăn mòn, ảnh hưởng của hóa chất và các yếu tố khác trong môi trường.

Một số vật liệu cơ khí phổ biến bao gồm thép, hợp kim nhôm, đồng, titan, magnesi, các loại nhựa cơ khí và các loại composite. Việc chọn lựa và sử dụng các vật liệu cơ khí phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất của các sản phẩm cơ khí.

Vật liệu cơ khí có mấy tính chất cơ bản?

Vật liệu cơ khí là chất hoặc hợp chất được con người dùng trong quy trình sản xuất cơ khí. Hiểu một cách đơn giản, vật liệu cơ khí là loại nguyên liệu giúp tạo ra nhiều sản phẩm có tính ứng dụng cao trong cuộc sống như thiết bị điện lạnh, máy móc, dụng cụ kĩ thuật, công trình, nhà cửa,….

Để tạo ra những sản phẩm cơ khí chất lượng với độ chính xác cao thì nguyên vật liệu gia công cần phải được lựa chọn cẩn thận, kỹ càng. Việc nắm rõ các tính chất cơ bản của vật liệu cơ khí là bước vô cùng quan trọng.

• Tính chất cơ học: Vật liệu cơ khí mang 3 đặc điểm cơ học là độ cứng, tính dẻo và tính bền. những tính chất này biểu thị khả năng chịu tác động của môi trường bên ngoại.

• Tính chất vật lý: Tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện, khối lượng riêng và nhiệt độ nóng chảy là những đặc tính biểu thị về mặt vật lý trong điều kiện bình thường của các vật liệu cơ khí

• Tính chất hóa học: tính chịu axit, muối, tính chống ăn mòn.

• Tính chất công nghệ: tính đúc, tính hàn, tính rèn, khả năng gia công cắt gọt.

Với mỗi loại vật liệu cơ khí thì sẽ có các tính chất vật lý, hóa học, công nghệ đặc trưng khác nhau, từ đó bạn có thể lựa chọn loại vật liệu thích hợp cho từng mục đích sử dụng, từng phương pháp gia công. Ví dụ: đối với vật liệu là thép thì tính chất cơ học sẽ là độ cứng cao, chịu lực tốt, độ bền cao, chịu uốn cong tốt (tính dẻo).

Tính chất cơ bản của vật liệu cơ khí

Các tính chất cơ bản của vật liệu cơ khí bao gồm:

• Độ bền: Đây là tính chất quan trọng nhất của vật liệu cơ khí. Độ bền được xác định bằng khả năng chịu được áp lực, kéo, uốn và va đập mà không bị biến dạng hoặc gãy.

• Độ cứng: Đây là khả năng của vật liệu chống lại sự biến dạng bằng cách thay đổi hình dạng của nó khi áp lực được áp dụng lên nó.

• Độ co dãn: Đây là khả năng của vật liệu để co lại thành hình ban đầu sau khi áp lực được gỡ bỏ.

• Độ dẻo dai: Đây là khả năng của vật liệu để chịu được sự biến dạng mà không gãy hoặc bị hư hỏng.

• Độ bền mỏi: Đây là khả năng của vật liệu để chịu đựng sự mòn, ăn mòn, ảnh hưởng của hóa chất và các yếu tố khác trong môi trường.

• Độ nóng chảy: Đây là nhiệt độ tối thiểu để vật liệu có thể chảy được.

• Độ dẫn điện và dẫn nhiệt: Đây là khả năng của vật liệu để dẫn điện và dẫn nhiệt.

Nhóm vật liệu cơ khí

Trong gia công cơ khí có rất nhiều vật liệu được sử dụng. Về bản chất, cấu trúc và các tính chất những vật liệu này sẽ khác nhau. Nếu xét dựa trên tính chất, vật liệu cơ khí bao gồm 4 loại là: Vật liệu kim loại, vật liệu hữu cơ, vật liệu vô cơ và vật liệu tổng hợp.

Vật liệu kim loại

Đặc tính của vật liệu kim loại là dẫn điện tốt, có ánh kim, có độ dẻo tốt giúp bạn biến dạng chúng theo ý muốn ngay cả ở nhiệt độ thường. Tuy nhiên vật liệu kim loại rất kém bền vững hóa học. Vật liệu kim loại thường được biết đến với những cái tên như thép, gang, đồng, nhôm…

Vật liệu vô cơ – Ceramic

Đây là loại vật liệu có tính dẫn điện kém, không biến dạng và rất giòn. Thường nóng chảy ở nhiệt độ rất cao. Bạn có thể tìm thấy một số vật liệu vô cơ – ceramic ở gốm, sứ, thủy tinh, gạch thường, gạch chịu lửa…

Vật liệu hữu cơ – Polyme

Giống với vật liệu ceramic, vật liệu polyme cũng có tính dẫn điện kém, tuy nhiên có khả năng biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao. Hai nguyên tố thành phần chủ yếu trong vật liệu hữu cơ là cacbon và hydro. Vật liệu hữu cơ – polyme được tìm thấy ở các loại gỗ, cao su, vật liệu hữu cơ nhân tạo như polyetylen (PE), polyvinyl clorua (PVC)…

Vật liệu kết hợp – Composite

Đây là dạng vật liệu có sự kết hợp giữa hai hay nhiều loại vật liệu khác nhau. Cụ thể như: bê tông cốt thép, vật liệu kim loại và polymer, vật liệu polymer và ceramic…

Vật liệu cơ khí thông dụng trong gia công

Để lựa chọn một loại vật liệu phù hợp để gia công chúng ta cần xem xét sản phẩm và tính chất của vật liệu. Vì mỗi vật liệu sẽ có những đặc tính kỹ thuật khác nhau nên đòi hỏi chúng ta phải lựa xem xét thật kỹ để lựa chọn vật liệu sao cho phù hợp. dưới đây là công dụng và ứng dụng của vật liệu cơ khí phổ biến trong gia công:

Sắt

Sắt là một kim loại phổ biến được khai thác chủ yếu từ nguồn các mỏ quặng sắt.

Sau khi khai thác được nguyên liệu sắt, sắt cần trải qua quá trình nung nấu sau đó được khử tạp chất nhằm loại bỏ những cặn bẩn, kim loại khác.

Các xưởng sản xuất thường sẽ thu được loại sắt ở dạng tự do sau đó ứng dụng dùng trong sản xuất gang và thép.

Khi nghiên cứu tổng khối lượng kim loại sản xuất trên thế giới, nguồn số liệu thống kê từ vật liệu cơ khí cơ bản chiếm khoảng 95%.

Vật liệu cơ khí sắt có được ưu điểm vượt trội là độ dẻo và độ cứng cao, khả năng chịu lực lớn, giá thành khá thấp.

Sắt đang được ứng dụng nhiều trong sản xuất ô tô, dụng cụ, làm khung cho công trình xây dựng khi kết hợp cùng vật liệu xây dựng.

Thép

Thép là vật liệu cơ khí được tạo thành từ hợp chất của sắt, cacbon và các nguyên tố khác, được phân loại thành 2 nhóm chính:

• Thép Cacbon: cacbon, sắt, các tạp chất Si, Mn, P,…

• Thép hợp kim: cacbon, sắt, các tạp chất V, W, Cu,Mo, Ti, B,Ta, N….

Thép cũng là vật liệu thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau giống như nhôm và sắt, phổ biến nhất là ngành xây dựng, đóng tàu, gia công cơ khí, …

Nhôm

Nhôm cũng là vật liệu cơ khí phổ biến được biết đến và dùng rộng rãi trong khoảng thời gian gần đây, kim loại màu này cũng rất được ưa chuộng.

Đặc tính nổi bật từ Nhôm- vật liệu cơ khí này có độ bền lớn, chống ăn mòn cao, dẫn điện tốt, đặc tính dẫn nhiệt,..khi áp dụng các công nghệ khác nhau như công nghệ hàn, công nghệ đúc kim loại

Kim loại nhôm được sử dụng làm thành nhiều sản phẩm hàng tiêu dùng phục vụ cho đời sống hằng ngày, phục vụ cho nhu cầu sử dụng của hàng triệu người.

Inox

Inox là dạng hợp kim của sắt còn có tên gọi khác là thép không gỉ.

Đây là vật liệu cơ khí có chứa hàm lượng lớn Crom, hàm lượng ít nhất là 10,5%. Đặc tính của Inox là rất ít bị ăn mòn, ít biến màu, không gỉ, có độ bền bỉ lớn, có khả năng chịu được nhiệt độ lớn khoảng 12000 độ C.

Nhờ những đặc tính vượt trội, Inox thường hỗ trợ các công đoạn gia công được thực hiện nhanh chóng, dễ dàng hơn.

Với độ bền cao, tính tiện dụng đa dạng, ngày nay inox được ứng dụng ở rất nhiều công trình kiến trúc nội thất từ đơn giản đến phức tạp.

Gang

Gang là hợp kim của tập hợp các nguyên tố gồm sắt, cacbon, Mn, Si, P, S, Ni, Cr, Mo, Mg, Cu….
Hàm lượng cacbon chứa trong vật liệu cơ khí Gang thường lớn hơn 2,14%.

Gang có được ưu điểm nổi bật với mức độ chảy loãng cao, độ co ngót ít, tính đúc tốt, có lực nén mạnh, gang có khả năng chịu tải trọng tĩnh và chịu mài mòn cực kỳ ổn định.

Gang có 2 loại chính là gang graphit và gang trắng, mỗi loại sẽ sở hữu những tính chất và thành phần và khác nhau.

Gang thường được sử dụng để gia công cơ khí cho vỏ máy, thân máy, bánh đai, ổ trượt, bánh răng, trục cán,…

Tuy nhiên nhược điểm vật liệu cơ khí này là giòn, dễ gãy, khả năng chịu va đập kém.