Nghiên cứu công nghệ chế tạo gang cầu ADI (AUSTEMPERED DUCTILE IRON)

Gang cầu ra đời từ năm 1948 và có tốc độ phát triển rất mạnh mẽ. Sự tăng trưởng không ngừng hàng năm của gang cầu vào khoảng từ 3 ÷5% làm thay đổi rất nhiều về cơ cấu sử dụng vật liệu [5], đặc biệt ở các nước công nghiệp phát triển. Tới năm 2003, sản lượng gang cầu trên Thế giới đã đạt 21% trong tổng số tất cả các loại hợp kim đúc.

Sở dĩ gang cầu phát triển nhanh như vậy là do có cơ tính cao, với tổ chức tế vi có graphit dạng cầu, tránh được sự tập trung ứng suất khi có tác dụng của ngoại lực. Gang cầu đã phối hợp độ bền và tính dẻo dai, có tính đúc tốt, vì vậy có hiệu quả kinh tế cao. Gang cầu đã trở thành nhóm vật liệu có thể thay thế thép đúc, gang dẻo và gang xám độ bền cao trong điều kiện nhất định.

NỘI DUNG:

PHẦN I: TỔNG QUAN ............................................................................................. 4

Chương 1. Gang cầu ................................................................................................... 4

1.1. Khái quát chung về gang cầu............................................................................... 4

1.1.1. Tổ chức: ............................................................................................................ 4

1.1.2. Tính chất và công dụng của gang cầu [5] ......................................................... 5

1.1.3. Các loại gang cầu [54] ...................................................................................... 6

1.1.4. Các nhân tố ảnh hưởng tới sự hình thành tổ chức và tính chất của gang cầu

[71,81]......................................................................................................................... 7

1.2. Công nghệ chế tạo gang cầu .............................................................................. 12

1.2.1. Biến tính cầu hóa gang ................................................................................... 12

1.2.2. Thiết bị biến tính cầu hóa: .............................................................................. 17

1.3. Các biện pháp nâng cao chất lượng gang cầu ................................................... 19

1.3.1. Điều chỉnh tổ chức của gang cầu khi đông đặc .............................................. 19

1.3.2. Nâng cao cơ tính của gang cầu ở trạng thái đúc bằng các nguyên tố hợp kim

hoá. ........................................................................................................................... 19

Chương 2. ................................................................................................................. 25

Gang cầu tôi đẳng nhiệt (Austempered Ductile Iron-ADI) ...................................... 25

2.1. Khái quát chung về gang cầu ADI .................................................................... 25

2.2. Nguyên lý công nghệ chế tạo gang cầu ADI ..................................................... 28

2.3. Động học quá trình chuyển biến tổ chức khi giữ đẳng nhiệt ............................ 32

2.3.1. Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt của austenit quá nguội (giản đồ T-T-T) của

thép cùng tích............................................................................................................ 32

2.3.2. Quá trình austenit hóa ..................................................................................... 34

2.3.3. Quá trình giữ đẳng nhiệt ở nhiệt độ thấp ........................................................ 38

2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới cơ tính của gang cầu ADI ........................................ 41

2.4.1. Ảnh hưởng của thành phần hoá học ............................................................... 41

2.4.2. Sự austenít hoá của gang cầu.......................................................................... 42

2.4.3. Sự chuyển biến khi tôi đẳng nhiệt của gang cầu ADI .................................... 46

2.4.4. Cơ tính của gang cầu ADI .............................................................................. 52

2.5. Ứng dụng của gang cầu ADI ............................................................................. 54

PHẦN II. THỰC NGHIỆM ..................................................................................... 60

Chương 3 .................................................................................................................. 60

Điều kiện và phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 60

3.1. Sơ đồ nghiên cứu ............................................................................................... 60

3.2. Điều kiện nghiên cứu........................................................................................ 61

3.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 62

3.3.1. Tổ chức và cấu trúc gang................................................................................ 62

3.3.2 Xây dựng GĐP và độ giãn nở khi nung của gang cầu nghiên cứu ................. 64

3.3.3. Phương pháp xác định sự thay đổi về thành phần, phân bố các nguyên tố và

tính chất của gang cầu được austenít hóa ở các chế độ khác nhau........................... 65

3.3.4. Phương pháp nghiên cứu chuyển biến và thành phần pha khi giữ đẳng nhiệt

gang cầu .................................................................................................................... 66

Chương 4 .................................................................................................................. 71

Kết quả nghiên cứu và đánh giá ............................................................................... 71

4.1 Thành phần, tổ chức và cơ tính của gang cầu nghiên cứu ở trạng thái đúc ....... 71

4.2. Giản đồ pha của gang cầu tôi đẳng nhiệt........................................................... 72

4.3. Chuyển biến pha khi nâng nhiệt ........................................................................ 73

4.4. Sự austenit hóa gang ở nhiệt độ cao .................................................................. 75

4.4.3 Xác định hàm lượng cacbon trong austenit ..................................................... 77

4.4.4. Tổ chức và độ cứng của gang sau tôi từ các điều kiện austenit hóa khác nhau

.................................................................................................................................. 79

4.5. Quá trình chuyển biến đẳng nhiệt...................................................................... 81

4.5.1. Xác định nhiệt độ và thời gian giữ đẳng nhiệt ............................................... 81

4.5.2. Xác định vùng cửa sổ quá trình chế tạo gang cầu Ausferit ............................ 82

4.5.3. Xác định tỷ phần chuyển biến ở giai đoạn phản ứng I theo công thức

Johnson-Mehl-Avrami .............................................................................................. 88

4.5.4. Động học quá trình chuyển biến đẳng nhiệt giai đoạn phản ứng I................. 89

4.5.5. Nghiên cứu thành phần pha trong quá trình giữ đẳng nhiệt gang cầu ADI ... 90

4.5.6. Cơ tính của mác gang nghiên cứu ở các trạng thái khác nhau. ...................... 99

Chương 5 ................................................................................................................ 101

Tổ chức, tính chất và ứng dụng của gang cầu ADI ................................................ 101

5.1. Tổ chức của gang cầu ADI .............................................................................. 101

5.2. Tính chất của gang cầu tôi đẳng nhiệt ............................................................. 104

5.3. Ứng dụng gang cầu ausferit trong thực tế ....................................................... 109

Các kết luận và kiến nghị ....................................................................................... 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 114

LINK DOWNLOAD