Tính chất cơ bản của vật liệu

Chi tiết máy nói chung, và các sản phẩm chế tạo bằng xử lý bề mặt nói riêng, đều được trước hết đánh giá bằng tính chất hình học của lớp bề mặt (surface morphology). Tính chất hình học lớp bề mặt của chi tiết máy thể hiện qua độ nhẵn bóng, độ sáng khi quan sát bằng mắt thường. Tính chất hình học của lớp thể hiện chiều cao nhấp nhô, thể hiện diện tích bề mặt tiếp xúc của chi tiết với môi trường xung quanh. Do vậy, đánh giá tính chất hình học của vật liệu nhằm tìm các biện pháp điều chỉnh chúng phù hợp với các ứng dụng nhất định. Khi các bề mặt chi tiết cần sử dụng lắp ráp, tiếp xúc thì thường cần được chế tạo với độ nhẵn bóng cao; song khi sử dụng trong một số ứng dụng nhất định, như điện phân khí, thì chi tiết lại cần có bề mặt nhấp nhô cao, nhiều khe hở, xốp.

Ảnh: Mối quan hệ giữa kích thước độ hạt và độ bền của vật liệu

Cơ tính của vật liệu được thể hiện nhiều thông qua giá trị độ cứng tương ứng của chúng. Thông thường, vật liệu có độ cứng của lớp bề mặt càng cao thì cơ tính càng tốt, càng bền. Độ cứng, độ bền của vật liệu được quyết định bởi kích thước độ hạt và cấu trúc tế vi của kim loại đó. Kim loại có kích thước độ hạt càng nhỏ (giới hạn là 10nm) và càng nhiều cấu trúc dạng {111} thì có độ cứng, độ bền càng cao. Quy luật này được thể hiện qua lý thuyết Hall-Petch.

Ảnh: Lý thuyết Hall-Petch áp dụng cho độ cứng và kích thước độ hạt tương ứng của lớp mạ Nickel.

d là kích thước độ hạt.

Để xây dựng mối quan hệ này, quá trình đo kích thước độ hạt và đo độ cứng của vật liệu phải cùng được tiến hành trên một sản phẩm.

Ngoài ra, cơ tính vật liệu còn được thể hiện thông qua hàm lượng của các nguyên tố thành phần có trong vật liệu. Một số nguyên tố được chủ định cho thêm vào vật liệu nhằm tăng cơ tính của nó, như: Cr, P, Mo, C, Ni, Ti...Mặt khác, sự xuất hiện của các chất hữu cơ và tạp chất khác trong vật liệu, thông thường sẽ làm giảm cơ tính của chúng, đặc biệt là khi chi tiết làm việc trong điều kiện khắc nghiệt. Lúc đó, sự ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, áp suất, hóa chất,...sẽ gây nên các hiện tượng thoát các chất hữu cơ trong vật liệu và do đó sẽ làm giảm cơ tính của vật liệu.

Ứng suất dư và lớp biến trắng/biến cứng bề mặt chi tiết máy cũng là một trong những yếu tố quan trọng cần đánh giá nhằm khống chế sự ảnh hưởng của chúng.

Tóm lại, tùy theo mục đích sử dụng, vật liệu của chi tiết máy được chú trọng đánh giá các yếu tố khác nhau, nhằm khẳng định sự ảnh hưởng của chúng đến tuổi bền của sản phẩm. Một số công nghệ phổ biến sử dụng để đánh giá cơ-lý-hóa tính của vật liệu được giới thiệu ở các mục liên quan.