(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit

(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) Nâng cao cơ tính tổng hợp của gang cầu bằng xử lý nhiệt tạo nền ferit và ausferit(Luận án tiến sĩ) 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 ... 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 Mã số: 9520309 LUẬN ÁN TIẾN... 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 hoá 27 1.7.3 Kết hợp hợp kim hóa nhiệt luyện 27... 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