Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỒNG ANH TUẤN NÂNG CAO CƠ TÍNH TỔNG HỢP CỦA GANG CẦU BẰNG XỬ LÝ NHIỆT TẠO NỀN FERIT VÀ AUSFERIT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HOÀNG ANH TUẤN NÂNG CAO CƠ TÍNH TỔNG HỢP CỦA GANG CẦU BẰNG XỬ LÝ NHIỆT TẠO NỀN FERIT VÀ AUSFERIT Ngành: Kỹ thuật vật liệu Mã số: 9520309 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN HỮU DŨNG TS NGUYỄN HỒNG HẢI Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực, khơng vi phạm điều luật sở hữu trí tuệ pháp luật Việt Nam Các kết luận án chưa công bố cơng trình Hà Nội, ngày 16 tháng 03 năm 2022 Giáo hƣớng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Hữu Dũng TS Nguyễn Hồng Hải Nghiên cứu sinh Hoàng Anh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Qua luận án Tôi xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình chu đáo PGS.TS Nguyễn Hữu Dũng, TS Nguyễn Hồng Hải, giúp đỡ thầy Bộ môn Vật liệu Công nghệ Đúc, giúp đỡ phịng thí nghiệm trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phịng thí nghiệm Trung tâm Đo lường/Viện Công nghệ - Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng/Bộ Quốc phòng, quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi phòng Đào tạo - trường Đại học Bách khoa Hà Nội bạn đồng nghiệp Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành, sâu sắc tới Thủ trưởng đơn vị, anh chị em đồng nghiệp Trung tâm Đo lường/Viện Công nghệ - Tổng cục Cơng nghiệp Quốc phịng/Bộ Quốc phịng, tạo điều kiện tốt để thục luận án Cuối xin gửi lời cám ơn đến gia đình, người thân bạn bè cổ vũ, động viên tơi hồn thành luạn án Hà Nội, ngày 16 tháng 03 năm 2022 Tác giả Hoàng Anh Tuấn ii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Gang cầu đẳng nhiệt ADI 1.2 Gang cầu có tổ chức ferit thứ cấp ausferit 1.3 Tình hình nghiên cứu gang cầu tơi đẳng nhiệt 10 1.3.1 Tình hình nghiên cứu gang cầu tơi đẳng nhiệt giới 10 1.3.2 Tình hình nghiên cứu gang cầu đẳng nhiệt nước 13 1.4 Sự hình thành graphit cầu gang 15 1.5 Ảnh hƣởng thành phần hóa học đến tính chất gang cầu 17 1.5.1 Carbon silic 17 1.5.2 Mangan 17 1.5.3 Lưu huỳnh phốt 18 1.5.4 Nguyên tố cầu hóa 18 1.5.5 Các ngun tố hợp kim hố 19 1.56 Các nguyên tố hình thành cacbit nguyên tố cản cầu 20 1.6 Tính chất ứng dụng gang cầu 20 1.6.1 Cơ tính gang cầu ADI đa pha 21 1.6.2 Lĩnh vực sử dụng gang cầu ADI đa pha 25 1.7 Các phƣơng pháp nâng cao tính tổng hợp gang cầu 27 1.7.1 Nâng cao chất lượng cầu hoá 27 1.7.2 Hợp kim hố 27 1.7.3 Kết hợp hợp kim hóa nhiệt luyện 27 1.7.4 Các phương án nhiệt luyện 28 1.8 Chuyển pha gang cầu đẳng nhiệt đa pha 1.8.1 Q trình austenit hóa 30 30 iii 1.8.1.1 Tạo mầm austenit 30 1.8.1.2 Sự lớn lên mầm austenit 31 1.8.1.3 Hành vi cacbon trình austenit hố 33 1.8.2 Chuyển biến austenit thành ferit thứ cấp 37 1.8.3 Chuyển biến ausferit 41 1.8.3.1 Cơ chế chuyển biến 41 1.8.3.2 Độ hạt austenit graphit 43 1.8.3.3 Ảnh hưởng thời gian nhiệt độ đẳng nhiệt 45 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47 2.1 Gang cầu ban đầu 47 2.2 Đánh giá tổ chức tế vi 48 2.3 Phƣơng pháp tính tỷ phần pha austenit sau phản ứng giai đoạn I 49 2.4 Xác định tính thành phần hoá học 50 2.5 Chế độ nhiệt luyện 52 2.6 Phƣơng pháp nghiên cứu chuyển biến tỉ phần pha đẳng 53 nhiệt CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 57 3.1 Thành phần, tổ chức gang cầu trạng thái đúc 57 3.2 Xác định vùng nhiệt độ tới hạn 58 3.2.1 Xác định nhiệt độ tới hạn giản đồ pha 58 3.2.2 Xác định vùng nhiệt độ tới hạn phương pháp đo giãn nở 60 3.3 Q trình austenit hóa hàm lƣợng cacbon austenit 62 3.3.1 Nhiệt độ thời gian austenite hóa 62 3.3.2 Hàm lượng cacbon austenit 62 3.4 Sự hình thành ferit thứ cấp 70 3.5 Chuyển biến đẳng nhiệt (chuyển biến ausferit) 81 3.5.1 Xác định chế độ đẳng nhiệt 81 3.5.2 Sự hình thành tổ chức ausferit gang cầu ADI đa pha 81 3.5.3 Xác định cửa sổ trình 86 3.5.4 Động học chuyển biến giai đoạn I 93 iv 3.5.5 Năng lượng hoạt hóa chuyển biến ausferit 96 3.6 Tổ chức tế vi gang cầu ADI đa pha 97 3.6.1 Ảnh hưởng nhiệt độ austenit hóa 98 3.6.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ vùng ba pha 99 3.6.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đẳng nhiệt 100 3.6.4 Ảnh hưởng thời gian tơi đẳng nhiệt 101 3.7 Cơ tính gang cầu ADI đa pha 103 3.7.1 Độ cứng gang cầu ADI đa pha 103 3.7.2 Độ bền gang cầu ADI đa pha 106 KẾT LUẬN 119 KIẾN NGHỊ DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 PHỤ LỤC 129 121 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ADI (Austempered Ductile Iron) = Gang cầu đẳng nhiệt WTO (World Trade Organization) = Tổ chức thương mại giới T- T –T (Transformation – Temperature – Time ) = chuyển biến – nhiệt độ - thời gian GĐP = Giản đồ pha HKTG = Hợp kim trung gian Công ty TNHH NN MTV = Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà nước thành viên F = Ferit P = Peclit Af = Ausferit C = Cacbon NTĐH = Nguyên tố đất γC, γHC = Austenit cacbon cao γ = Austenit PAI, PAII, PAIII, PAIV, PAV, PAVI = Phương án I, II, III, IV, V, VI (FeS) = Sunfua sắt xỉ lỏng [FeS] = Sunfua sắt hợp kim lỏng Ms = Nhiệt độ bắt đầu chuyển biến mactensit Mf = Nhiệt độ kết thúc chuyển biến mactensit Cđl = Cacbon đương lượng N = Thường hóa nhiệt độ cho vi NT = Thường hóa ram nhiệt độ cho Fu = Ủ ferit hóa CC = Từ 900 OC làm nguội có điều khiển E = Giữ vùng chuyển biến tích nhiệt độ cho làm nguội nhanh vii DANH MỤC CÁC BẢNG TT DANH MỤC CÁC BẢNG TRANG Bảng 1.1 Các mác gang ADI với nhiệt độ chuyển biến đẳng nhiệt Bảng 1.2 Kết phân tích tỷ phần pha gang cầu ADI ADI song pha 11 Bảng 1.3 Kết thử tính gang cầu ADI ADI song pha 12 Bảng 1.4 Hàm lượng nguyên tố biến tính hợp kim trung gian 19 Bảng 1.5 Cơ tính gang cầu ADI song pha mác gang cầu khác 21 Bảng 1.6 So sánh tính loại gang khác 25 Bảng 1.7 Tính chất học, hàm lượng nguyên tố hợp kim chế độ nhiệt luyện gang cầu hợp kim thấp 28 Bảng 1.8 Hệ số khuếch tán C austenit thép Ni 34 Bảng 3.1 Thành phần gang cầu nghiên cứu 57 10 Bảng 3.2 Cơ tính mẫu gang cầu nghiên cứu trạng thái đúc 58 11 Bảng 3.3 Thành phần cacbon nhiệt độ số điểm tới hạn mác gang nghiên cứu 59 12 Bảng 3.4 Hàm lượng C austenit theo EDX, nung 930 oC 120 phút 64 13 Bảng 3.5 Hàm lượng C austenit 65 14 Bảng 3.6 Khoảng cách khuếch tán C austenit 67 15 Bảng 3.7 Hàm lượng C austenit tính theo phương pháp 69 viii cầu ADI truyền thống austenit hóa 900 oC có độ bền mỏi cao có điều kiện thí nghiệm Điều giải thích tỷ phần austenit cacbon cao lớn nồng độ C austenit cacbon cao lớn Độ bền mỏi đạt giá trị cực đại tỷ phần austenit cacbon cao cực đại Tính chất học gang cầu ADI đa pha phụ thuộc mạnh vào cấu trúc ferit hình kim tổ chức ausferit Hơn nữa, chiều dày kim ferit lại phụ thuộc vào hàm lượng C austenit hệ số khuếch tán C Fe Hàm lượng C austenit cao, đòi hỏi khoảng thời gian dài để khuếch tán C thừa phản ứng austenit thành kim ferit, chiều dày kim ferit lớn ngược lại Hình 3.60, 3.61 3.62 minh họa thay đổi kích thước kim ferit theo nhiệt độ đẳng nhiệt Nhiệt độ đẳng nhiệt cao kéo theo hệ số khuếch tán D cao, chế độ ổn định, chiều dày khuếch tán x = √ tăng theo nhiệt độ Chiều dày kim ferit đo trực tiếp kính hiển vi điện tử quét SEM Kết xác định kích thước kim ferit cho bảng 3.14 Bảng 3.14 Chiều dày kim ferit phụ thuộc nhiệt độ đẳng nhiệt Nhiệt độ đẳng nhiệt, oC Chiều dày kim ferit, m 320 360 400 1,0 1,2 1,5 Hình 3.60 Ảnh hiển vi điện tử quét SEM gang cầu ADI đa pha Austenit hóa 900 oC/2 h; ủ vùng ba pha 770 oC/2 h; đẳng nhiệt 320 oC/2 h (Ảnh hiển vi điện tử quét SEM gang cầu qua tẩm thực 8g CrO3 + 40 g NaOH + 72 ml H2O) 117 Hình 3.61 Ảnh hiển vi điện tử quét SEM gang cầu ADI đa pha Austenit hóa 900 o C/2 h; ủ vùng ba pha 770 oC/2 h; đẳng nhiệt 360 oC/2 h (Ảnh hiển vi điện tử quét SEM gang cầu qua tẩm thực 8g CrO3 + 40 g NaOH + 72 ml H2O) Hình 3.62 Ảnh hiển vi điện tử quét SEM gang cầu ADI đa pha Austenit hóa 900 oC/2 h; ủ vùng ba pha 770 oC/2 h; đẳng nhiệt 400 oC/2 h (Ảnh hiển vi điện tử quét SEM gang cầu qua tẩm thực 8g CrO3 + 40 g NaOH + 72 ml H2O) 118 KẾT LUẬN Nội dung nghiên cứu luận án, đạt mục tiêu đề ra, với kết thu sau: Hàm lượng cacbon tan austenit có ảnh hưởng lớn đến q trình chuyển biến gia cơng nhiệt gang cầu ADI có tổ chức ferit ausferit Tăng hàm lượng C austenit, cửa sổ trình dịch chuyển phía phải, phía kéo dài thời gian nhiệt luyện Với gang nghiên cứu, hàm lượng C đạt giá trị cực đại 1,05 % nhiệt độ 930 oC Xác định nhiệt độ austenit hóa thích hợp 900 oC Thời gian austenit hóa đủ để nguyên tử C khuếch tán hết đường hạt ferit mẹ, đường kính hạt ban đầu khoảng 180 m thời gian kéo dài khoảng 90 phút Xác định khoảng nhiệt độ vùng pha gang 750 đến 800 oC Có thể kiểm sốt tỷ phần pha pherrit thứ cấp gang cách kiểm soát nhiệt độ ủ vùng pha Tỷ phần pha ferit trước tích gang thay đổi từ % đến xấp xỉ 100 % thay đổi nhiệt độ vùng pha từ 800 oC đến 750 oC Đã xác định ảnh hưởng nhiệt độ austenit hóa chế độ ủ vùng pha đến tính chất gang cầu ADI đa pha Năng lượng hoạt hóa q trình khuếch tán hình thành austenit hóa 158500 J/mol Từ gang cầu ban đầu có tổ chức F + P, tạo tổ chức gang cầu đẳng nhiệt đa pha bao gồm: ferit thứ cấp; ausferit số trường hợp có mactensit Cấu trúc ausferit dạng lưới liên tục, bao quanh hạt ferit thứ cấp Mức độ liên tục lưới ausferit định tính chất học gang Mức độ liên tục lưới ausferit kích thước kim ferit chịu ảnh hưởng mạnh chế độ đẳng nhiệt Chiều rộng kim ferit xác định 1,0 đến 1,5 m Đã thiết lập vùng “cửa sổ” công nghệ chế tạo gang cầu ADI đa pha Gang austenit hóa 900 oC giờ, ủ vùng pha 770 oC giờ, tơi đẳng nhiệt 360 oC vùng cửa sổ khoảng 106,3 đến 383,1 phút Trong thí nghiệm luận án này, giá trị tính tổng hợp tốt 61,3 % ferit thứ cấp Khi giới hạn bền kéo 655 MPa, độ giãn dài tương đối 16,4 % độ dai va đập 35,5 J/cm2 Gang cầu ADI đa pha biến dạng theo quy luật biến dạng vật liệu dẻo Bắt đầu tác dụng lực kéo, gang biến dạng đàn hồi, giới hạn đàn hồi đạt từ 434 đến 650 Mpa, sau vật liệu chịu biến dạng dẻo, giới hạn dẻo đạt từ 468 Mpa đến 675, giới hạn bền kéo đạt 609 đến 821 MPa, độ giãn dài tương đối đạt từ 10,5 đến gần 17,2 % 119 KIẾN NGHỊ Do thời gian có hạn, nhiều vấn đề chưa nghiên cứu hết luận án nên tác giả có số kiến nghị sau: - Cần nghiên cứu ảnh hưởng số nguyên tố hợp kim đến hình thành pha tổ chức gang cầu đa pha ferit thứ cấp ausferit, - Cần áp dụng phương pháp phân tích đồng thời pha hình thành trình chuyển biến đẳng nhiệt phương pháp Rơnghen định lượng để xác định tỷ phần pha hình thành 120 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [1] Hồng Anh Tuấn, Nguyễn Hồng Hải, Nguyễn Hữu Dũng (2020), “Động học chuyến biến ausferit đẳng nhiệt gang cầu song pha”, Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Kim loại, số.90, Tr 23-28 [2] Hoàng Anh Tuấn, Nguyễn Hữu Dũng, Nguyễn Hồng Hải (2020), “Ảnh hưởng nhiệt luyện vùng ba pha đến tỷ phần ferit gang cầu đẳng nhiệt song pha”, Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Kim loại Số 93, Tr 7-13 [3] Hoàng Anh Tuấn, Nguyễn Dương Nam, Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Hữu Dũng, Nguyễn Hồng Hải (2021), “Effect of Austempering Time and Temperature on Microstructure and Phase Fraction of Austempered Ductile Irons”, Journal of Hunan University (Natural Sciences), Vol 48, No 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] ASM Metals HandBook Vol - Heat Treating, 2002 K Röhrig (2000),Taschenbuch der Giesserei- Praxis Schiele & Schön, Berlin Olivera Eri, Dragan Rajnovi (2005) , An austempering study of ductile iron alloyed with copper J Serb Chem Soc 70 (7) 1015–1022 V Kilicli and M Erdogan (2006),Tensile properties of partially austenitised and austempered ductile irons with dual matrix structures Materials Science and Technology Vol 22 No 919-927 Aristizabal RE, Haglund AV, Druschitz AP, Ostrander M (2010) Intercritically austempered steel AISTech 2010 Proceedings: Association for Iron and Steel Technology Druschitz AP, Aristizabal RE, Druschitz E, Hubbard CR, Watkins TR, Walker L, Ostrander M (2011),In-Situ neutron diffraction studies of intercritically austempered ductile iron Metallurgical and Materials Transactions A Published online Druschitz A.P, Aristizabal R.E, Druschitz E, Hubbard C, Watkins T (2011) Neutron diffraction studies of intercritically austempered ductile irons SAE International Journal of Materials Manufacturing; 4, 111-118 Aristizabal RE, Druschitz AP, Druschitz E, Bragg R, Hubbard CR (2011),Intercritically austempered ductile iron AFS Transactions 2011; 119: 407-13 Basso AD, Martinez RA, Sikora JA (2007), Influence of austenitizing temperatures on microstructure and properties of dual phase ADI Materials Science and Technology 23: 1321 -26 Rousiere D, Aranzabal J (2000),Development of mixed (ferrito-ausferritic) structures for spheroidal graphite irons Metallurgical Science and Technology; 18: 24-29 Aranzabal J, Serramoglia G, Rousiere D (2002),Development of a new mixed (ferriticausferritic) ductile iron for automotive suspension parts International Journal of Cast Metal Research; 16: 185-90 R.Aristizabal (2012),Intercritically austenitized quenched and tempered ductile iron International Journal of Metalcasting/Fall American Foundry Society Druschitz AP, Fitzgerald DC (March 3, 2009) U.S Patent No 7,497,915 A.Basso,M.Caldera (2010),Mechanical Characterization of Dual Phase Austempered DuctileIron ISIJ International, Vol 50, No 2, pp 302–306 Aristizabal RE, Foley RD, Druschitz AP (2012), Intercritically Austenitized, Quenched and Tempered, Ductile Iron Proceedings of the 116th Metalcasting Congress, Columbus, OH American Foundry Society (AFS) El-Baradie ZM, Ibrahim MM, El-Sisy IA, Abd El-Hakeem AA (2004) Austempering of spheroidal graphite cast iron Materials Science; 40: 52328 112 122 [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] Gagne M (1985),The influence of manganese and Silic on the microstruture and tensile properties of austempered ductile iron AFS Transactions; 93: 801 -12 Moore J, Rouns TN, Rundman KB (1985),Structure and mechanical properties of austempered ductile iron AFS Transactions; 93: 705-18 Aranzabal J, Gutierrez I, Rodrguez-Ibabe JM, Urcola JJ (1997),Influence of the amount and morphology of retained austenit in the mechanical properties of an austempered ductile iron Metallurgical and Materials Transactions A 28A: 1143- 56 Leonardo Pereira (2018) Determination of the process window of austempre treatment to obtain ADI through neural network simulation Technical contribution to the 73º Congresso Anual da ABM – Internacional, part of the ABM Week, October 2nd-4th, São Paulo, SP, Brazil The sorelmetal book ofductile iron (2004) Rio Tinto Iron and Titanium pp 123- 30 Kobayashi T, Yamamoto H (1998),Development of high toughness in austempered type ductile cast iron and evaluation of its properties Metallurgical and Materials Transactions A 1988; 19: 319-27 Basso AD, Sikora J (2012),Review on production processes and mechanical properties of dual phase austempered ductile iron International Journal of Metalcasting; 6: 7-14 Ricardo E Aristizabal (2012), Intercrotical heat treatment in ductile iron and steel Birmingham Alabama Erdogan M, Kilicli V, Demir B.(2008),The influence of austenit dispersion on phase transformation during the austempering of ductile cast iron having a dual phase matrix structure International Journal of Materials Research 2008; 99: 751 -60 Erdogan M, Kilicli V, Demir B (2009),Transformation characteristics of ductile iron austempered from intercritical austenitizing temperature ranges Journal of Materials Science and Engineering; 44: 1394-1403 Kocatepe, K.(2006), Effect of martensite volume fraction and its morphology on the tensile properties of ferritic ductile iron with dual matrix structures Journal of materials processing technology 178(1-3): p 44-51 Wade,N (1981), Mechanical properties of ductile cast iron with duplex matrix Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan 21(2): p 117 The Sorelmetal Book of Ductile Iron (2004): Rio Tinto iron & titanium 2337, 123-129 Rousiere D, Aranzabal J (2000) Development of mixed (ferrito-ausferritic) structures for spheroidal fraphite irons Metallurgical Science and Technology 2000; 18: 24-29 AranzabalJ, Serramoglia G, Rousiere D.(2002),Development of a new mixed (ferriticausferritic) ductile iron for automotive suspension parts International Journal of Cast Metal Research; 16: 185-90 123 [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] Druschitz, A.P and D.C Fitzgerald (2009), Machinable austempered cast iron article having improved machinability, fatigue performance, and resistance to environmental cracking, US Patent No 7,497,915, Intermet Corporation, Troy, MI: United States Aristizabal, R.E., et al.(2011), Intercritically Austempered Ductile Iron Transactions of the American Foundry Society, 119: p 407-412 Keough, J and K Hayrynen (2000), Automotive Applications of Austempered Ductile Iron (ADI): ACritical Review SAE Technical Paper, 01-0764 Cerah, M., Kocatepe K., Erdogan, M.(2005), “Inflence of Martensite Volume Faction and Tempering Time on the Tensile Properties of Partially Austenitized in the (α+γ) Temperature Range and Quenched + Tempered Ferritic Ductile Iron,” Journal of Materials Science, vol 40, pp 3453-3459 V Kilicli M Erdogan (2009), The Nature of the tensile fracture in austempered ductile iron with dual matrix microtructure Y Sahin, V Kilicli M Erdogan (2006), Wear behavior of austempered ductile iron with dual matrix structures Quách Tất Bát (2013) Nghiên cứu công nghệ chế tạo gang cầu ADI Luận án Tiến sĩ KHKT ĐHBK, Hà Nội Nguyễn Hữu Dũng (2013) “Chuyển biến ausferit công nghiệp chế tạo gang cầu đẳng nhiệt (ADI)” Tạp chí khoa học cơng nghệ 51 (6) 789795 Phùng Thị Tố Hằng, Lại Minh Dũng (2008), Tổ chức Aus-Ferit gang cầu ADI Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Kim loại; No21, Tr 26-30 Hoàng Minh Đức – Phạm Trường Tuấn – Lại Minh Dũng (2008), Nghiên cứu gang cầu ADI, ứng dụng cho việc chế tạo trục khuỷu Tạp chí khoa học cơng nghệ - số (48) Tập Nguyễn Quang Dũng (2010), Nghiên cứu chế tạo gang cầu song pha phương pháp đẳng nhiệt Đề tài nghiên cứu khoa học phát triển cấp bộ, Bộ Công thương Lê Công Dưỡng (1996), Vật liệu học, NXB KHKT Ductile Iron Quality Assurance Guide Juan José Ramírez-Natera (2016), On the microstructure and mechanical properties of automotive parts made of ductile iron, Heat treat, Mexico Nguyễn Hữu Dũng (2019), Lý thuyết hợp kim hoá biến tính, XNB Đại học Bách khoa Hà nội X Guo, D.M Stefanescu (1997), A Mechanical Properties Model for Ductile Iron AFS Trans., 105, P47-54 Irena Zmak (2009), Mechanical properties of ductile cast iron detemined by neural networks Proceedings of the Third International Conference on Modeling, Sharjah,U.A.E January 20-22 Alejandro Baso, Martın Caldera (2010), Mechanical Characterization of Dual Phase Austempered Ductile Iron ISIJ International, Vol 50, No 2, pp 302–306 124 [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] Hongyu Zhou (phD) a, Yaqiang Li (2020),Microstructure and mechanical behaviors of grinding balls produced by dual matrix structure two-step austempering process J materials research and technology E V Pereloma and C S Anderson (2006), Microstructure and properties of austempered ductile iron subjected to single and two step processing Materials Science and Technology 2006 Vol 22 No 1112-1118 M Moshrefi-Torbat, M Moshrefi-Torbati (2000) , Effect of tempering conditions on the mechanical properties of ductile cast iron with dual matrix structure (DMS) Article in Materials Letters Ismail Ovalı, Volkan Kilicli (2013), Effect of Microstructure on Fatigue Strength of Intercritically Austenitized and Austempered Ductile Irons with Dual Matrix Structures ISIJ International A Basso, R Martı´nez and J Sikora (2009), Influence of section size on dual phase ADI microstructure and properties: comparison with fully ferritic and fully ausferritic matrices Materials Science and Technology VOL 25 No 10 1271 R.Aristizabal (2012), Intercritically austenitized Quenched and tempered ducstile iron International Journal of Metalcasting Fall 2012 Volkan Kilicl , Mehmet Erdogan (2008), The Strain Hardening Behavior of Partially Austenitized and the Austempered Ductile Irons with Dual Matrix Structures.Journal of Materials Engineering and Performance Olivera Eri, Dragan Rajnovi (2005), An austempering study of ductile iron alloyed with copper, J Serb Chem Soc 70 (7) 1015–1022 (2005) V.M.Bermont, R.N.Castillo (2002),Fracture Surfaces and Mechanical Properties in Ductile Iron ISIJ International, Vol 42 (2002), No 11, pp 1303–1308 Clarissa Lussoli Lopes (2014), Estudo da influencia de microstructura na cinétina de austenitizacao na zona crítica e propriedades mecânicas de ferros nodulares austemperados duals Hass.S (1999), K Röhrig Gieserei-Praxis Nr 4, S.154-165 K Herfurth (2007), Giesserei-Praxis No4,p 99-106 Tạ Văn Thất (1983), Công nghệ nhiệt luyện, NXB Đại học Bách khoa Hà nội A.B.NissanK.O.Findley (2014), Microstructures and Mechanical Performance of Induction -Hardened Medium-Cacbon Steel Comprehensive Materials Processing Volume 12, 2014, Pages 581-604 C P Thibau X, A M E´tennier, C Xhoffer (2007), Cacbon Diffusion Measurement in Austenit in the Temperature Range 500 C to 900oC Metalurgical and matirials transaction A, Vol.38A.p1169 F.I Haider, Suryanto, M.H Mahmood (2019), Cacbon Diffusion in 304l Austenitic Stainless Steel at 650-750, Carburizing Environment, International Journal of Recent Technology and Engineering, Volume-7 S.S.Baku, H.K.Bhadeshia (1995),Diffusion of cacbon in substitutionally alloyed austenit, Journal Materials Science letters.14, p314-316 L.S Darken (1948), Diffusion of carnon in austenit with a discontinuity in compositon 125 [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] F.I Haider, Suryanto, M.H Mahmood (2019) Cacbon Diffusion in 304l Austenitic Stainless Steel at 650-750 Oc in Carburizing Environment International Journal of Recent Technology and Engineering Volume-7, Issue-6S Jürgen Gegner, Concentration and temperatuture-dependent difffusion coefficent of cacbon in FCC iron mathematically derived from literature data University of Siegen, Institute of Material Engineering Paul-BonatzStrasse 9-11, D-57068 Siegen, Germany Jürgen Gegner, Nicolas Bontems (2006), First purchasable high-end FDM software for advanced case-hardening technology of steel University of Siegen, Institute of Material Engineering, Germany Mohamed Hameda Alaalam (1998), Effect of Austenitizing Conditions on the Impact Properties of an Alloyed Austempered Ductile Iron of Initially Ferritic Matrix Structure.Journal of Materials Engineering and Performance Kobayashi, T., Yamamoto, H (1988) , Development of High Toughness in Austempered Type Ductile Cast Iron and Evaluation of its Properties,” Met Trans A, vol 19, pp 319-327 Kocatepe, K., Cerah, M., Erdogan, M (2006), Effect of Martensite Volume Fraction and its Morphology on the Tensile Properties of Ferritic Ductile Iron with Dual Matrix Structures,” Journal of Materials Processing Technology, vol 178, pp 44-51 F.L.G Oliveira a, M.S Andrade (2007), Kinetics of austenit formation during continuous heatin g in a low cacbon steel Materials Characterization 58 (2007) 256-261 Porter DA, Easterling KE Phase transformation in metals and alloys 2nd London: Chapman & Hall; 1992 p 440 H Bhadeshia (1985), Prog Mater Sc., 29(4):321 – 386 T Massalski (2002), Metall Mater Trans A, 33(8):2277–2283 H I Aaronson (2002), Metall Mater Trans A, 33(8):2285–2297 H I Aaronson, C Laird, and K R Kinsman (1968), Scr Metall., 2(5):259 – 264 S Tateyama, Y Shibuta, and T Suzuki (2008), The nucleation process and the roles of structure and density fluctuations in supercooled liquid Fe Scr Mater., 59:971–974 Z Yang and R A Johnson (1993), Model Sim Mater Sc Eng., 1(5):707 X Ou (2017) Molecular dynamics simulations of fcc-to-bcc transformation in pure iron: a review Journal Materials Science and Technology Volume 33, Issue P.G.H Pistorius, H.J De Klerkt, G.T Van Rooyen , The Austenit-Ferrite Transformation in 11,5 per cent Chromium Steels, Proceedings oflhe 6111 l1Iemaliol/(/{ChromiumSwelol/dAlloY,fCo/lgress, Cope Town.Volume Johannesburg, SAl MM 1992 pp 65-70 Y van Leeuwen Moving interfaces in low-cacbon steel: A phase transformation model PhD thesis, Delft University of Technology, 2000 126 [85] [86] [87] J.Sietsma, S.van der Zwaag A concise model for mixed-mode phase transformations in the solid state Acta Materialia, 52:4143–4152, 2004 C.Bos,J.Sietsma A mixed-mode model for partitioning phase transformations Scripta Materialia, 57(12):1085–1088, 2007 G Purdy, J Ågren, A Borgenstam, Y Bréchet, M Enomoto, A ten-year history of discussions of alloying-element interactions with migrating interfaces Metallurgical and Materials Transactions A, 42(12):3703–3718, 2011 [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] ZdzisławŁawrynowicz (2016), Bainitic Transformation During Austempering of Ductile Cast Iron 71 Paripex – Indian Journal of ressearch Vol 5, Issue : 4| G Cooper (2002), International Journal of Castings Reseach 11(1999),S Priyanshu Bajaj (2013), Effect of Austenitising Temperature on Microstructure andWear Properties of Low Cacbon Equivalent Austempered Ductile Iron Indian Foundry Journal Vol 59; No 10; October 2013 Mohamed Hameda Alaalam (1998) Effect of Austenitizing Conditions on the Impact Properties of an Alloyed Austempered Ductile Iron of Initially Ferritic Matrix Structure Journal of Materials Engineering and Performance · April 1998 Z Ławrynowicz (2013), Ausferritic or bainitic transformation in ADI Advances in Materials science, Vol 13, No (38) Chengduo Wang, Xueshan Du (2017), Morphology and Crystallography of Ausferrite in Austempered Ductile Iron.Metals, 7, p238; W Kapturkiewicz, Andriy Burbelko (2003), Modelling of ausferrite growth in ADI International Journal of Cast Metals Research · August 2003 S.H Zahiri at al (2001), Application of bainite transformation model to estimation of processing window boundaries for Mn-Mo-Cu austempered ductile iron, Materials Science and Technology Vol.17 1563-1568 M Nili Ahmadabadi and S Farjami (2003), Transformation kinetics of unalloyed and high Mn austempered ductile iron Materials Science and Technology May 2003 Vol.19 645 J Gegner,et al (2012), “Alloy Dependence of the Diffusion Coefficient of Cacbon in Austenit and Analysis of Carburization Profiles in Case Hardening of Steels”,DOI: 10.13140/2.1.3871.2646 J Čermák, L Král (2014), “Extremely slow cacbon diffusion in cacbonsupersaturated surface of ferrite”, Kovove Mater,52,pp.125-133 Alexander A Vasilyev, Pavel A Golikov (2018), “Cacbon diffusion coefficient in alloyed ferrite”,Materials Physics and Mechanics,39,pp.111119 Z.Ławrynowicz (2013), “Ausferritic or bainitic transformation in ADI”, Advanced in Materials Science, 13 (4), DOI: 10.2478/adms-2013-0015 127 [102] [103] [104] 22Z Ławrynowicz Ausferritic or bainitic transformation in ADI Advanced in materials science, Vol 13, No (38), December 2013 M Nili Ahmadabadi and S Farjami, Transformation kinetics of unalloyed and high Mn austempered ductile iron, Materials Science and Technology, Vol 19, 2003, pp.645-649 Marie Romedenne, Fabien Rouillard Carburization of Austenitic and Ferritic Steels in Cacbon-Saturated Sodium: Preliminary Results on the Diffusion Coefficient of Cacbon at 873 K Oxidation of Metals, (2017) vol 87 (n° 5-6) pp 643-653 128 PHỤ LỤC Kết thử tính gang cầu ADI đa pha Nhiệt độ austenite hóa, oC 870 Thời gian giữ nhiệt austenite hóa, 2h Nhiệt độ vùng pha, o C 770 Thời gian giữ nhiệt vùng pha, 2h Nhiệt độ đẳng nhiệt, oC 360 760 900 2h 2h 770 360 Thời gian đẳng nhiệt, phút Kết thử tính Độ cứng, HB Giới hạn bền kéo, MPa Giới hạn chảy, MPa Giới hạn đàn hồi, MPa Độ giãn dài tương đối, % Độ dai va đập, J/cm2 30 668 540 512 15,2 24,1 245 60 650 513 476 16,3 34,2 226 90 621 486 455 17,2 39,8 221 120 651 517 480 16,1 34,5 219 150 180 651 649 534 537 502 504 15,8 15,6 33,6 32,8 223 229 30 647 524 491 15,8 25,5 248 60 629 502 468 16,8 35,8 232 90 609 468 434 17,6 42,3 229 120 638 508 472 17,0 36,5 228 150 642 517 481 16,8 35,2 231 180 648 523 485 16,5 34,8 236 30 702 556 522 14,3 20,1 258 60 682 538 506 15,4 29,5 241 90 655 502 470 16,4 35,5 236 120 682 535 503 15,5 30,1 235 150 691 550 519 15,1 28,8 237 134 Nhiệt độ austenite hóa, oC Thời gian giữ nhiệt austenite hóa, Nhiệt độ vùng pha, o C Thời gian giữ nhiệt vùng pha, Nhiệt độ đẳng nhiệt, oC 780 2h 900 360 2h 790 930 2h 770 2h 360 Thời gian đẳng nhiệt, phút Kết thử tính Độ cứng, HB Giới hạn bền kéo, MPa Giới hạn chảy, MPa Giới hạn đàn hồi, MPa Độ giãn dài tương đối, % Độ dai va đập, J/cm2 180 693 554 523 15 28,2 242 30 742 596 562 13,6 14,5 270 60 718 572 543 14,5 22,6 255 90 689 545 516 15,4 27 245 120 712 573 544 14,6 22,5 240 150 725 578 556 14,1 21,5 243 180 731 585 557 13,8 21,1 249 30 821 675 650 10,5 7,3 278 60 788 659 619 11,1 13,1 262 90 760 631 604 12,2 17,5 254 120 767 635 609 11,5 13,3 248 150 779 653 614 11,3 12,7 251 180 30 60 90 120 150 180 784 748 730 708 715 727 730 658 585 579 555 572 588 591 618 560 558 521 542 561 570 11 12,5 13,8 14,6 13,9 13,5 13,3 12,2 15,1 23,2 28,3 23,3 22,4 21,7 255 272 252 245 243 242 248 135 Kết xác định tỷ phần ferit thứ cấp Nhiệt độ austenite hóa, oC 870 Thời gian giữ nhiệt austenite hóa, 2h Nhiệt độ vùng pha, o C 770 Thời gian giữ nhiệt vùng pha, Nhiệt độ đẳng nhiệt, oC 2h 360 2h 360 2h 360 760 770 900 2h 780 790 930 2h 770 Thời gian đẳng nhiệt, Phút Tỷ phần pha ferit thứ cấp,% 30 60 90 120 150 180 30 60 90 120 150 180 30 60 90 120 150 180 30 60 90 120 150 180 30 60 90 120 150 180 30 60 90 120 150 180 74,6 74,6 74,6 74,6 74,6 74,6 73,7 73,7 73,7 73,7 73,7 73,7 61,3 61,3 61,3 61,3 61,3 61,3 40,6 40,6 40,6 40,6 40,6 40,6 15,3 15,3 15,3 15,3 15,3 15,3 47,7 47,7 47,7 47,7 47,7 47,7 136 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỒNG ANH TUẤN NÂNG CAO CƠ TÍNH TỔNG HỢP CỦA GANG CẦU BẰNG XỬ LÝ NHIỆT TẠO NỀN FERIT VÀ AUSFERIT Ngành: Kỹ thuật vật liệu... cản cầu 20 1.6 Tính chất ứng dụng gang cầu 20 1.6.1 Cơ tính gang cầu ADI đa pha 21 1.6.2 Lĩnh vực sử dụng gang cầu ADI đa pha 25 1.7 Các phƣơng pháp nâng cao tính tổng hợp gang cầu 27 1.7.1 Nâng. .. cho thấy gang cầu với ferit- ausferit có độ bền ngang với độ bền gang cầu tổ chức tế vi peclit, độ dẻo tương đương với loại gang cầu ferit [10,11] Trong gang cầu đẳng nhiệt ferit ausferit, cơng đoạn