3.2. Tổ chức tế vi của ADI sau xử lý nhiệt ở chế độ 2
Mẫu được austenit hoá ở (880-900) °C, τgiữ = 30 phút, làm nguội cùng lò đến 760°C, giữ nhiệt với thời gian khác nhau (30, 60, 90 phút), sau đó quá nguội trong muối nóng chảy ở 320°C, giữ nhiệt 30 phút rồi làm nguội ngoài không khí.
Hình 3 và 4
Như đã nói ở trên, giữ đẳng nhiệt ở 760°C tạo điều kiện để tiết ra ferit nhỏ mịn, đa cạnh do độ quá nguội ΔT nhỏ. Thoạt tiên, các ferit nhỏ mịn này được tiết ra ở xung quanh hạt graphit, nơi nghèo cacbon nhất, sau đó là vùng biên hạt austenit. Thời gian giữ nhiệt càng dai, lượng fFerit tiết ra càng nhiều (hình 3 a,b), các hạt Ferit này sẽ làm cho ADI có độ bền, dẻo cao. Sau đó, mẫu được quá nguội xuống 320°C, ferit lúc này tiết ra có dạng kim như đã trình bày trong chế độ 1. Sự kết hợp của ferit đa cạnh nhỏ mịn, xen kẽ với ferit hình kim làm tăng bền, dẻo dai. Cùng với austenit ổn định chúng tạo thành tổ chức vô cùng chắc chắn, tăng khả năng hoá bền khi chịu biến dạng, ngăn cản sự phá huỷ do tập trung ứng suất tại các đỉnh nhọn của ferit hình kim, dẫn đến ADI có độ bền, độ cứng, độ dẻo khá cao. Tuy nhiên, chỉ nên khống chế ferit đa cạnh với một lượng nhất định để duy trì tính dẻo. Lượng này quá lớn cũng sẽ ảnh hưởng đến cơ tính tổng hợp của ADI. Bảng 2 là cơ tính của ADI với xử lý nhiệt ở chế độ 2, giữ ở 760°C thời gian khác nhau, với tiêu chí đã nêu trên, chọn thời gian giữ ở 760°C là 30 phút.
| Thời gian (phút) | 30 | 60 | 90 |
| HB | 363 | 415 | 383 |
| σB, MPa | 1428 | 1455 | 1434 |
| δ, % | 3,14 | 1,51 | 1,58 |
Bảng 2. Cơ tính của ADI khi giữ ở 760oC với các thời gian khác nhau
3.3. So sánh cơ tính của ADI ở 2 chế độ xử lý nhiệt
Hình 4a,b,c là đồ thị quan hệ giữa thời gian giữ đẳng nhiệt ở 320°C với độ dẻo, độ cứng và độ bền của ADI được nhiệt luyện theo chế độ 1 và 2. Các đồ thị này thể hiện sự ưu việt của chế độ nhiệt luyện 2 so với chế độ 1. Rõ ràng sự đan xen giữa tổ chức ferít đa cạnh nhỏ mịn với ferit dạng kim đã làm tăng rõ rệt cơ tính của ADI. Có thể chọn được vùng thời gian đẳng nhiệt mà độ cứng, độ bền và độ dẻo cùng khá cao, thoả mãn điều kiện cơ tính tiêu chuẩn đặt ra với loại gang này (σB= 1200 MPa, δ=4%) : giữ ở 320°C 45 phút đạt giới hạn bền 1305,9kG/mm2, độ dẻo đến 4,72%
Lấy mẫu nhiệt luyện ở chế độ này đem thử mỏi, nếu độ bền mỏi của gang cầu ADI nằm trong khoảng từ (0,3-0,6)σB[3] thì đạt tiêu chuẩn. Kết quả cho thấy với độ bền chỉ lấy giá trị bằng 1100MPA, độ bền mỏi đạt được giá trị σ-1=0,55(B với 107 chu kỳ không gãy.
4. KẾT LUẬN
Nghiên cứu sự phụ thuộc của tổ chức tế vi vào chế độ xử lý nhiệt đối với gang cầu ADI cho thấy, với độ quá nguội khác nhau, ferit tiết ra có hình dạng khác nhau. Độ quá nguội nhỏ từ nhiệt độ austenit hoá sẽ nhận được ferit đa cạnh nhỏ mịn có độ dẻo cao. Với độ quá nguội lớn, ferit nhận được hình kim dạng vitmanstet có độ cứng cao, dẻo thấp. Sự tồn tại đồng thời và đan xen của hai dạng ferit trên đã khắc phục các nhược điểm của hai loại ferit và do đó làm tăng cơ tính của ADI. Hơn nữa, sự giữ đẳng nhiệt ở 320°C còn điều chỉnh hơn nữa cơ tính của ferit dạng kim và tăng tính ổn định của austenit, tổ chức tồn tại đồng thời với các loại ferit trên, tổ chức tế vi cuối cùng trong ADI nghiên cứu nhận được là aus-ferit với cơ tính tốt nhất.
[symple_box color=”gray” text_align=”left” width=”100%” float=”none”]
TÀI LIỆU TRÍCH DẪN
- Lại Minh Dũng, Luận án thạc sỹ, Đại học Bách khoa Hà nội, 2005
- D. A. Porter, K.E. Easterling, Phase Transformations in Metals and Alloys, Chapman & Hall, Second Edition, 1992
- RIO TINTO IRON & TITANIUM INC, Ductile Iron Data for Design Engineers, Canada, 1990,.
- Alan P. Drauschitx, MADITM: Introducing a New, Machinable Austempered Ductile Iron, SAE Paper 2003- 01-0831, Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, 2003,
- Alan P. Druschitz, Influence of Crankshaft Material and Design on the NVH Characteristics on a Modern, Aluminum Block, V-6 Engine, SAE Paper 1999-01-1225, Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, 1999.
- B. N. Arzamaxov, Vật liệu học, NXB Giáo dục, 2004
- Phạm Trường Tuấn, Hoàng Minh Đức, Lại Minh Dũng. Đề tài nhánh cấp nhà nước KC-05.26, Tổng công ty Máy động lực và Máy nông nghiệp Việt nam, 2005.
[/symple_box][symple_clear_floats]
