BÀI 3 NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC GANG GRAPHITE I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Quan sát được tổ chức tế vi của gang graphite trên kính hiển vi kim loại Phân biệt được các loại gang graphite qua tổ chức tế vi II CƠ SỞ LÝ T[.]
BÀI 3: NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC GANG GRAPHITE I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU - Quan sát tổ chức tế vi gang graphite kính hiển vi kim loại - Phân biệt loại gang graphite qua tổ chức tế vi II CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khái niệm Graphite: với kiểu mạng lục giác xếp lớp có cấu trúc đơn giản a=2,5A0; c/a=2,74 Lực liên kết hóa trị lớp lớn, lực hút lớp yếu khoảng cách lớp xa nên graphite mềm dễ tách lớp (Hình3.1) Gang graphite hợp kim sắt – cacbon mà phần hay tồn cacbon tồn trạng thái tự tập trung thành phần tử graphite Hình 3.1 – Mạng tinh thể Graphite Điều kiện hình thành graphite Graphite Qua giản đồ trạng thái Fe-C ta thấy tồn thép gang trắng mà khơng có mặt graphite Sự tạo thành graphite phụ thuộc nhiều yếu tố như: nhiệt độ, tốc độ nguội, thành phần hóa học, tạo mầm… Ta có: F= f(T) Năng lượng tự pha phụ thuộc vào nhiệt độ F(Ce) > F(graphite) => graphite ổn định Ce Pha lỏng có thành phần hóa học kiểu mạng tinh thể gần giống Ce nên từ pha lỏng việc tạo mầm hình thành Ce dễ dàng, mặt khác lượng Graphite Hình 3.2 - Graphite dạng tạo mầm Ce nhỏ lượng hình thành (gang xám Ferrite) graphite, để có graphite cần tạo điều kiện để mầm graphite phát triển, q trình gọi q trình graphite hóa Q trình graphite hóa Q trình phụ thuộc vào yếu tố: Thành phần hóa học: + Các nguyên tố hóa học làm tăng khả graphite hóa như: Si, Ca, C,… + Các nguyên tố làm cản trở q trình graphite hóa như: Al, Zn, Pb, … đặc biệt S Hình 3.3 - Graphite dạng cụm (gang dẻo Ferrite) Tốc độ nguội: Càng lớn cản trở q trình graphite hóa, nhỏ thúc đẩy q trình graphite hóa Nếu q trình graphite hóa diễn tạo thành gang graphite Hình dạng graphite: graphite quan sát thấy sau đánh bóng mà khơng cần tẩm Graphite thực Có loại: - Graphite dạng (Hình 3.2) Graphite dạng cụm bơng (Hình 3.3) Graphite dạng cầu (Hình 3.4) Phân loại gang graphite Dựa vào hình dạng graphite người ta chia loại sau: + Gang xám: Graphite dạng + Gang cầu: Graphite dạng hình cầu + Gang dẻo: Graphite có dạng cụm bơng (giống bơng cúc) thành Hình 3.4 - Graphite dạng cầu (gang cầu Ferrite) 5.1 Gang xám Là loại gang graphite mà graphite có dạng Pearlite tấm, hai đầu nhọn Gang xám có độ cứng thấp Tùy thuộc vào mức độ graphite hóa có loại gang xám: * Gang xám Ferrite: Tổ chức tế vi G Ferrite Ferrite (Hình3.2) * Gang xám Ferrite + Pearlite: Tổ chức tế vi G Ferrite+Pearlite * Gang xám Pearlite: Tổ chức tế vi G Hình 3.5 - Gang xám Ferrite + Pearlite Pearlite 5.2 Gang dẻo (gang rèn) Là loại gang graphite mà graphite có dạng cụm, tạo thành cách ủ từ gang trắng giảm từ nhiệt độ (10000C) với thời gian ủ dài Qui trình ủ gang dẻo: Gang dẻo có độ bền cao gang xám thấp gang cầu Tùy vào mức graphite hóa ủ, có loại gang dẻo: - Gang dẻo Ferrite (Hình 3.3) - Gang dẻo Ferrite + Pearlite Hình 3.6 - Gang xám Pearlite - Gang dẻo Pearlite Hình 3.9 - Gang dẻo Pearlite Hình 3.7 - Quy trình ủ gang dẻo Hình 3.8- Gang dẻo Ferrite + Pearlite 5.3 Gang cầu (gang có độ bền cao) Là loại gang graphite mà graphite có dạng hình cầu, tạo thành cách biến tính gang xám đúc với nguyên tố cầu hóa Mg, Ce…Gang cầu có độ bền cao gần thép Tùy thuộc vào trình graphite hóa có loại gang cầu: - Gang cầu Ferrite (Hình3.4) - Gang cầu Ferrite + Pearlite - Gang cầu Pearlite Graphite Graphite Hình 3.10 - Gang cầu Ferrite + Pearlite Hình 3.11 - Gang cầu Pearlite KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ (I) 1,2,3,4,5T,6,7T: Mài bóng – tẩm thực – quan sát – kết (II) 13,30,31: Rửa – lau khô – quan sát – kết (III) 5V,7,9,10,1,51,53: Mài bóng – lau khơ – quan sát – chụp hình –tẩm thực – kết Mẫu 13 30 Tổ chức tế vi Kết Quả Gang trắng trước tinh Gang trắng trước tinh 31 5V Gang cầu (F+P) 5T Graphite F Graphite (gang xám F+P) Graphite cầu (nền F+P) 10 Graphite cầu (P) 11 Gang dẻo 51 53 Gang xám F Gang cầu (F+P)