Nâng cao chất lượng chi tiết chế tạo từ gang hợp kim 12% cr cacbon cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO PHAN TRƯỜNG THI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHAN TRƯỜNG THI KHOA HỌC & KỸ THUẬT VẬT LIỆU KIM LOẠI NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHI TIẾT CHẾ TẠO TỪ GANG HỢP KIM 12%Cr – Cacbon cao LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHOA HỌC & KỸ THUẬT VẬT LIỆU KIM LOẠI KHÓA 2009 Hà Nội 12 – 2011 Mục lục Lời cảm ơn viii T 38T Mở đầu T 38T Chương – Tổng quan T 38T 1.1 Giới thiệu T 38T 1.2 Phản ứng bất biến T 38T 1.3 Phản ứng đơn biến T 38T 1.3.1 Phản ứng tinh T T 1.3.2 Phản ứng bao tinh đường R’H’ T T 1.4 Đặc trưng nhóm hợp kim T T 1.4.1 Nhóm A (γ/ (γ + K )) T R R T 1.4.2 Nhóm B (γ/ (γ + K c )) T R R T 1.4.3 Nhóm C T 38T 1.4.4 Nhóm D (K2 / (γ + K )) 10 T R R T 1.4.5 Nhóm E (α/ (α+ K )) 10 T R R T 1.5 Đặc trưng tổ chức tế vi 10 T 38T 1.5.1 Gang trắng trước tinh khơng có Ledeburit 10 T T 1.5.2 Gang đúc trắng không hợp kim (gang đúc xementit - peclit) 12 T T 1.5.3 Gang trắng hợp kim trước tinh ledeburit 13 T T 1.5.4 Gang trắng hợp kim sau tinh không ledeburit 17 T T 1.5.5 Gang đúc trắng ferit chịu nhiệt 18 T T 1.6 Gang trắng hợp kim cao 20 T T 1.6.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chịu mài mịn gang hợp kim 20 T T i 1.6.2 Ảnh hưởng tổ chức pha 24 T T 1.6.3 Ảnh hưởng công nghệ đúc 26 T T 1.6.4 Ảnh hưởng nhiệt luyện 26 T T 1.7 Ứng dụng gang đúc Cr 28 T T Xi măng, đá vơi thạch cao cơng nghiệp khai khống 29 T T Kỹ thuật điện 29 T 38T Ceramic ngành công nghiệp chế biến 30 T T Kỹ thuật khai thác mỏ, than coke 30 T T Đúc luyện kim 30 T 38T 1.8 Mục tiêu đề tài 31 T 38T Chương - Thiết bị phương pháp thực nghiệm 32 T T 2.1 Thiết bị nấu luyện 32 T 38T 2.2 Thiết bị nhiệt luyện 33 T 38T 2.3 Các phương pháp đặc trưng mẫu 34 T T 2.3.1 Phương pháp phân tích quang phổ 34 T T 2.3.2 Các phương pháp hiển vi 34 T T 2.3.3 Đặc trưng cấu trúc tế vi 36 T T 2.3.4 Tính chất học 37 T 38T 2.4 Quá trình thực nghiệm 40 T 38T 2.4.1 Nguyên liệu 40 T 38T 2.4.2 Cơ sở tính tốn phối liệu 40 T T 2.4.3 Quá trình nấu luyện 43 T T 2.4.4 Xử lý nhiệt 47 T 38T Chương - Kết thảo luận 49 T T ii 3.1 Nghiên cứu tổ chức tế vi tính chất gang Gr cao thay đổi hàm T lượng cacbon 49 38T 3.1.1 Thành phần hóa học 49 T T 3.1.2 Tổ chức tế vi 50 T 38T 3.1.3 Kết độ cứng 52 T 38T 3.1.4 Đặc trưng tính chất mẫu gang Cr 12 – 3,2%C 53 T T 3.2 Nghiên cứu tổ chức tế vi tính chất gang Gr cao thay đổi hàm T lượng Mangan 58 38T 3.2.1 Thành phần hóa học 58 T T 3.2.2 Ảnh tổ chức tế vi 59 T 38T 3.2.3 Đặc trưng pha hình thái Cácbít 61 T T 3.2.3 Đặc tính nhiệt 63 T 38T 3.2.4 Kết độ cứng 66 T 38T 3.3 Đặc trưng tổ chức tế vi sử dụng HVĐTX 66 T T Kết luận 70 T 38T Kết luận phần thay đổi hàm lượng cacbon 70 T T 3 Kết luận phần thay đổi hàm lượng mangan 70 T T Kết luận đặc trưng tổ chức HVĐTX 71 T T Tài liệu tham khảo 72 T 38T Cơng trình khoa học 75 T 38T iii Danh mục hình Hình 1.1 Giản đồ cân hai nguyên C-Cr hiển thị ba dạng cácbít crơm T T Hình 1.2 Giản đồ pha hệ cấu tử C-Cr-Fe T T Hình 1.3 Hình chiếu phẳng giản đồ pha C-Cr-Fe với mẫu đại diện T T Hình 1.4 (a) Tổ chức tế vi mẫu A1 sau trình xử lý nhiệt gây ổn định pha γ T h 1000°C nước; chất tẩm thực Murakami (b) tổ chức tế vi chi tiết mẫu A cho thấy chất dạng phản ứng tinh hai nguyên đơn biến [13] 11 T Hình 1.5 (a) Tổ chức tế vi mẫu A2 điều kiện đúc (b) sau xử lý nhiệt T h 1000°C, sau làm nguội khơng khí [13] 12 T Hình 1.6 Tổ chức tế vi mẫu C1 (gang đúc trắng sau tinh); tẩm thực 2% nital [13] T T 12 Hình 1.7 Tổ chức tế vi mẫu C2 (gang đúc trắng sau tinh); chất tẩm thực: 2% nital T [13] 13 T Hình 1.8 Tổ chức tế vi mẫu B1 xử lý nhiệt (5 h 1100°C, không hóa già) [13] 14 T T Hình 1.9 Tổ chức tế vi mẫu B2 xử lý nhiệt (0,3 h 1000°C, làm nguội T khơng khí) [13] 14 38T Hình 1.10 Tổ chức tế vi mẫu B3 [13] 14 T T Hình 1.11 tổ chức tế vi mẫu D1 17 T T (a) tẩm thực dung dịch có chứa g FeCl3 + 100 ml ethanol + / giọt HCl 17 T T (b) tẩm thực với thuốc thử Groesbeck (4 g KMnO4 + g NaOH + 100 ml H2O) 17 T T Hình 1.12 Tổ chức tế vi mẫu E1 (chất tẩm thực 2% nital) 18 T T Hình 1.13 Mối quan hệ tỷ số Cr/C, hàm lượng Mo, cấu trúc đúc mẫu khuôn T cát đường kính 25mm [17] 21 38T Hình 1.14 Đường phân bố C, Si Cr nhánh Ôstenit trước tinh [20] 23 T T Hình 1.15 Độ cứng tế vi pha cứng (hard phases), kim loại (metal matrices), T khoáng vật (minerals-abrasive particle) vật liệu cắt (cutting materials) nhiệt độ phòng Trong M đại diện cho tên kim loại cột bên phải pha cứng 25 T Hình 1.16 Ảnh hưởng nhiệt độ làm ổn định đến độ cứng lượng Ôstenit dư [14] T 28 Hình 1.17 Một số ví dụ ứng dụng gang đúc Cr 28 T T iv T Hình 2.1 Lị trung tần GW500-0.5 32 T T Hình 2.2 Cấu tạo lò điện cảm ứng trung tần 33 T T Hình 2.3 Lị nhiệt luyện với hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động 33 T T Hình 2.4 Hệ thống thiết bị phân tích quang phổ 34 T T Hình 2.5 Kính hiển vi quang học 35 T T Hình 2.6 Mẫu chụp hiển vi nhiệt độ cao 35 T T Hình 2.7 Máy hiển vi điện tử xuyên Philips CM200-FEG HR TEM/STEM 36 T T Hình 2.8 Máy phổ kế rơn ghen D8-Bruker-Advance 37 T T Hình 2.9 Mơ tả đầu đo phương pháp xác định độ cứng Rockwell 37 T T Hình 2.10 Máy đo độ cứng thô đại 39 T T Hình 2.11 Quy trình thực nghiệm nấu luyện mác gang Cr12 43 T T Hình 2.12 Chế độ tơi mác gang Cr12 47 T T Hình 2.13 Chế độ tơi mác gang Cr12 48 T T Hình 3.1 Ảnh hiển vi quang học mẫu gang Cr trạng thái đúc (a) 2,5%C; (b) T 2,8%C; (c) 3.2%C; (d) 3.74%C 50 38T Hình 3.2 Ảnh hiển vi quang học mẫu gang Cr nhiệt luyện 51 T T Hình 3.3 Ảnh hiển vi quang học mẫu nhiệt luyện, a, c: C = 1,7%; b, d: C = T 3,2%.(Ghi chú: a, b: mẫu đề tài ;c, d: mẫu báo [13]) 52 T Hình 3.4 Mẫu nhiễu xạ Rơnghen gang Cr A: Ơstenit; C: Cácbít; M: Máctenxit (Hình T tương ứng bên cạnh tổ chức tế vi) 53 T Hình 3.5 Phổ tán xạ lượng EDS vùng quan sát mẫu gang Cr 12 – 3,2% C T nhiệt luyện 54 38T Hình 3.6 Chu trình xử lý nhiệt cho mẫu gang Cr trạng thái đúc 55 T T Hình 3.7 Ảnh tổ chức tế vi gang Cr12- 3,2% C nhiệt độ khảo sát theo chu trình T gia nhiệt Hình 3.6 56 38T Hình 3.8 Tẩm thực màu dung dịch muối xianua 57 T T Hình 3.9 Tẩm thực dung dịch axit HNO3 58 T T Hình 3.10 Ảnh tổ chức tế vi mẫu gang với hàm lượng %Mn khác 60 T T Hình 3.11 Ảnh hiển vi quang học mẫu nhiệt luyện, a: M3, b: kết báo T tác giả J Asensio [13]) 61 38T Hình 3.12 Ảnh FE-SEM mẫu M4 (2 ảnh trên) trạng thái đúc; (2 ảnh dưới) sau nhiệt luyện T tẩm thực sâu 48h 62 38T v Hình 3.13 Mẫu nhiễu xạ Rơnghen mẫu M4 (a) trạng thái đúc; (b) sau nhiệt luyện 63 T T Hình 3.14 Đặc tính nhiệt mẫu có thành phần ngun tố mẫu M (a) Chuyển T R R biến pha theo nhiệt độ; (b) Sự thay đổi tỷ trọng mẫu theo nhiệt độ 64 T Hình 3.15 (a) Giản đồ pha hệ Fe-Cr12-C; (b) Giản đồ phân tích nhiệt vi sai DTA mẫu M T R R (tốc độ nâng nhiệt 10ºC/phút) 65 38T Hình 3.16 Biểu đồ độ cứng mẫu nghiên cứu 66 T T Hình 3.17 (a) Tổ chức tế vi gang trạng thái đúc, 500X, (b) Ảnh HVĐTX (trường sáng) T gang trạng thái đúc 67 38T Hình 3.18 (a) Ảnh HCVĐTX trường sang gang sau nhiệt luyện (tôi + ram); (b) Ảnh T nhiễu xạ điện tử vị trí 2; (c) Ảnh nhiễu xạ điện tử hạt vị trí 68 T Hình 3.19 Phổ EDX vị trí (1, 3) ảnh HVĐTX trường sáng 69 T T vi Danh mục Bảng Bảng 1.1 Thành phần hóa học vật liệu thực nghiệm (phần trăm khối lượng) [13] U T T U Bảng 1.2 – Đặc điểm trạng thái sử dụng mẫu tương ứng [13] U T T U Bảng 1.3 Độ cứng số vật liệu mài cácbít [5, 11, 12] 15 U T T U Bảng 1.4 Tỷ số riêng phần nguyên tố hợp kim số gang trắng Cr cao U T [16] 23 T U Bảng 2.1.Thành phần nguyên vật liệu sử dụng 40 U T T U Bảng 2.2 Tỷ lệ cháy hao nguyên tố hợp kim 41 U T T U Bảng 2.3 Các công đoạn nấu luyện 45 U T T U Bảng 3.1 Thành phần nguyên tố hóa học mẫu sau đúc (% khối lượng) 49 U T T U Bảng 3.2 Thành phần gang Cr cao từ tiêu chuẩn ASTM – A 532M (2003) 49 U T T U Bảng 3.3 Kết đo độ cứng thô đại mẫu gang 52 U T T U Bảng 3.4 Thành phần hóa học mẫu sau đúc ( % Khối lượng) 58 U T T U Bảng 3.5 Thành phần gang Cr cao từ tiêu chuẩn ASTM-A 532M (2003) 59 U T T U vii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, liệu nêu Luận văn trung thực với nguồn trích dẫn phần danh mục tài liệu tham khảo Những kết luận khoa học Luận văn chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phan Trường Thi Lời cảm ơn Lời đầu tiên, xin cảm ơn q thầy trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt thầy cô Bộ môn Kỹ thuật gang thép, Viện KHKT Vật liệuTrường ĐH Bách Khoa Hà Nội Các thầy, tận tình giúp đỡ truyền đạt kiến thức cho suốt năm học tập rèn luyện vừa qua Tơi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hồng Việt, giảng viên trực tiếp hướng dẫn thực luận văn thạc sỹ khoa học này, dành nhiều thời gian tâm huyết hướng dẫn tơi hồn thành luận văn cách tốt Đồng thời, xin cảm ơn ban lãnh đạo Công ty trách nhiệm hữu hạn Thắng Lợi (VICO Ltd.) Nam Định, ban quản lý thư viện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa học Kỹ thuật Trung ương, đơn vị, tổ chức cá nhân khác…đã giúp đỡ tận tình trình khảo sát thực tế thu thập số liệu để thực luận văn Cuối cùng, lời cảm ơn lớn xin gửi tặng cha mẹ, người sinh thành, dưỡng dục, vợ gái yêu quý, bên cạnh bước trưởng thành đời Mặc dù có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn tất nhiệt tình lực mình, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp q báu q thầy bạn Phan Trường Thi viii So sánh ảnh tổ chức tế vi mẫu M sau nhiệt luyện với mẫu có thành phần R R tương tự cơng trình nghiên cứu tác giả J Asensio [13] biểu diễn hình 3.110, cho thấy kết tổ chức tế vi có cấu trúc tương tự nhau, điều chứng tỏ kết nghiên cứu đáng tin cậy (b) (a) Hình 3.11 Ảnh hiển vi quang học mẫu nhiệt luyện, a: M3, b: kết báo tác giả J Asensio [13]) 3.2.3 Đặc trưng pha hình thái Cácbít Để quan sát hình thái cấu trúc tổ chức cácbít qua ảnh hiển vi điện tử quét SEM, sử dụng dung dịch ăn mịn mạnh 10% thể tích HCl Methanol mẫu M Hình 3.12 ảnh hình thái bề mặt sau ăn mòn bề mặt R R 48 mẫu trạng thái đúc xử lý nhiệt Hình 3.12(2 ảnh trên) cho thấy hình thái bề mặt sau ăn mịn gồm có liên kết rời rạc phân tán pha cácbít Hình 3.12(2 ảnh dưới) cho thấy cácbít phần lớn dạng hình trụ (column) cụm cácbít tinh phát triển phân bố theo dạng hoa cúc Theo phân loại tác giả J Asensio, J.A Pero-Sanz, J.I Verdeja (2003) [13] cho thấy với thành phần mác gang M thuộc nhóm gang trắng Máctenxit R R trạng thái đúc có Ledeburit hay có tổ chức γ/(γ+K c ) Tuy nhiên kết tính R R tốn phần mềm JMatPro mẫu M lại cho thấy tổ chức dạng R R γ/(γ+K ), với γ, K c K tương ứng Ôstenit, M C M C R R R R R R R 61 R R R R R Các bít Nền γ Hình 3.12 Ảnh FE-SEM mẫu M4 (2 ảnh trên) trạng thái đúc; (2 ảnh dưới) sau nhiệt luyện tẩm thực sâu 48h Phân tích pha có gang Cr xác định qua mẫu nhiễu xạ Rơnghen mẫu M trước sau nhiệt luyện biểu thị hình 3.13 (a-b) Mẫu nhiễu R R xạ Rơnghen mẫu trạng thái đúc thấy pha Ôstenit phần pha cácbít Mẫu sau nhiệt luyện cho thấy píc Ơstenit yếu di xuất pha đặc trưng γ Máctenxit 62 Hình 3.13 Mẫu nhiễu xạ Rơnghen mẫu M4 (a) trạng thái đúc; (b) sau nhiệt luyện 3.2.3 Đặc tính nhiệt Để nghiên cứu q trình chuyển biến pha đặc tính nhiệt, sử dụng công cụ phần mềm JMatPro 5.0 (http://www.calphad.com/jmatpro.html) qua U T T U trợ giúp tính tốn từ ThS Trần Anh Tú, nghiên cứu sinh Trường đại học Sheffield, Anh quốc (University of Sheffield, England) Hình 3.14 (a, b) biểu diễn chuyển biến pha trạng thái rắn nung trạng thái cân nhiệt động học Theo giản đồ cho thấy có chuyển biến gần 800ºC pha Fe-α → γ, thể thay đổi thể tích (hình 3.14b) hịa tan phần cácbít vào 63 (a) (b) Hình 3.14 Đặc tính nhiệt mẫu có thành phần nguyên tố mẫu M (a) Chuyển biến pha theo nhiệt độ; (b) Sự thay đổi tỷ trọng mẫu theo nhiệt độ R R Hình 3.15 biểu diễn giản đồ pha tương ứng thành phần mác Fe-Cr12-C, xây dựng phần mềm ThermoCalc (P Huggett, B Ben-Nissan, 2007) đường phân tích nhiệt mẫu M trạng thái đúc Hình 3.15 b đường phân tích nhiệt R R vi sai (DTA), với tốc độ nâng nhiệt 10ºC/phút, cho thấy có píc tỏa nhiệt 680ºC 64 píc thu nhiệt 828ºC Píc tỏa nhiệt 680ºC theo giản đồ pha chuyển pha trạng thái rắn trình chuyển biến tiết pha cácbít M C Chuyển R R R R biến píc thu nhiệt gần 828ºC phản ứng chuyển pha từ Ferrit-α thành Ôstenit-γ, thể qua thay đổi thể tích từ tính tốn hình 3.15b (a) (b) Hình 3.15 (a) Giản đồ pha hệ Fe-Cr12-C; (b) Giản đồ phân tích nhiệt vi sai DTA mẫu M (tốc độ nâng nhiệt 10ºC/phút) R R 65 3.2.4 Kết độ cứng Kết đo độ cứng thô đại mẫu gang nghiên cứu biểu thị hình 3.16 Hình 3.16 Biểu đồ độ cứng mẫu nghiên cứu Qua biểu đồ độ cứng ta thấy trạng thái đúc, tăng hàm lượng Mn từ 0,55% - 1,72% độ cứng tăng theo hàm lượng Mn, điều Mn hóa bền pha phần tạo cac bít Cịn nhiệt luyện có thay đổi, tăng Mn từ 0,55-1,05% độ cứng gang Cr12 tăng, đến ta tiếp tục tăng hàm lượng Mn độ cứng lại giảm Điều ta tăng Mn Mn vừa giúp tạo cácbít mặt khác lại tăng lượng Ostenit dư nhiều hơn, tạo cácbít tăng độ cứng, Ostenit dư tăng lên lại giảm độ cứng ngược lại tăng độ dẻo dai Qua nghiên cứu chúng tơi thấy mẫu M3 có độ cứng cao 62 HRC 3.3 Đặc trưng tổ chức tế vi sử dụng HVĐTX Tổ chức tế vi gang đúc minh họa hình 3.17(a) cho thấy phù hợp với cơng trình nghiên cứu trước [22,23] Đó pha Ơstenit có dạng nhánh bao quanh hỗn hợp tinh hạt cácbít Ơstenit Điều hồn tồn phù hợp với giản đồ pha Fe-Cr-C [13] Q trình đơng đặc bắt đầu với hình thành pha Ơstenit dạng nhánh Khi nhiệt độ giảm đến nhiệt độ 66 tinh, hình thành hỗn hợp tinh M C Ôstenit Tiếp tục giảm nhiệt R R R R độ đến nhiệt độ mơi trường dẫn đến hình thành pha Ôstenit dư giả bền Ôstenit dư với hàm lượng lớn nguyên tố hợp kim cácbon ngăn cản hình thành peclit làm giảm nhiệt độ bắt đầu chuyển pha máctenxit M s xuống R R điểm [22] Quan sát kỹ tổ chức tế vi gang Cr cao ảnh hiển vi điện tử xuyên (HVĐTX) trường sáng hình 3.17(b) thấy hạt cácbít tinh thơ Ôstenit (b) (a) Hình 3.17 (a) Tổ chức tế vi gang trạng thái đúc, 500X, (b) Ảnh HVĐTX (trường sáng) gang trạng thái đúc a Tổ chức sau nhiệt luyện Khi nhiệt luyện xảy số tượng làm thay đổi tổ chức gang Cr Các tượng hàm nhiệt độ thời gian giữ nhiệt Pha Ôstenit trạng thái đúc không ổn định mặt nhiệt động học bão hòa nguyên tố hợp kim [22,23] Sau nhiệt luyện, nguyên tố hợp kim tiết pha từ dạng cácbít thứ cấp Hình 3.18 ảnh HVĐTX trường sáng gang Cr sau nhiệt luyện gồm có cácbít tinh dạng dải (vị trí 1), hạt cácbít thứ cấp nhỏ mịn kích thước nanơ maxtenxit (vị trí 3) ảnh nhiễu xạ điện tử (vị trí 2), hạt cácbít thứ cấp (vị trí 3) Ảnh nhiễu xạ điện tử, hình 3.17b, 3.17c khẳng định pha máctenxit hạt cácbít thứ cấp M 23 C Máctenxit dạng hình R R R R kim bao quanh pha cácbít tinh cácbít thứ cấp Cácbít thứ cấp M 23 C dạng R 67 R R R hạt nói đến gang trắng Cr cao (12% Cr) sau nhiệt luyện Trong nghiên cứu gần cho thấy cácbít tiết từ Ơstenit dư xảy làm nguội từ 1273 K xuống nhiệt độ phòng Sự ổn định Ơstenit thích hợp cho chuyển pha máctenxit hình thành hạt cácbít M 23 C khơng có định hướng với R R R R [4] Phổ EDX (hình 3.19-vị trí 1) cho thấy tỷ phần ngun tố Fe Cr với C tương ứng với cácbít tinh có dạng dải hình 3a (FeCr) C Kết phân R R R R tích phổ EDX pha (hình 3.19, vị trí 2) cho thấy hàm lượng Fe 79,37 % nguyên tử Phân tích phổ EDX cho hạt cácbít thứ cấp (hình 3.19, vị trí 3) cho thấy tỷ phần nguyên tử nguyên tố C, Cr Fe phù hợp với pha (FeCr) 23 C R (b) (a) R R R (c) 1/nm Hình 3.18 (a) Ảnh HCVĐTX trường sang gang sau nhiệt luyện (tôi + ram); (b) Ảnh nhiễu xạ điện tử vị trí 2; (c) Ảnh nhiễu xạ điện tử hạt vị trí 68 (1) (2) (3) Nguyên tố % khối lượng % nguyên tử C 4.59 17.76 Cr 46.27 41.34 Mn 2.01 1.7 Fe 47.13 39.2 Tổng cộng 100 100 Nguyên tố % khối lượng % nguyên tử C 3.79 15.41 Cr 5.55 5.22 Fe 90.67 79.37 Tổng cộng 100 100 Nguyên tố % khối lượng % nguyên tử C 5.6 20.95 Cr 50.64 43.8 Fe 43.76 35.24 Tổng cộng 100 100 Hình 3.19 Phổ EDX vị trí (1, 3) ảnh HVĐTX trường sáng 69 Kết luận Kết luận phần thay đổi hàm lượng cacbon Nấu đúc xử lý nhiệt thành công gang đúc Cr cao (Grade IIA-ASTM 532M, 2003) với hàm lượng C khác Nghiên cứu tổ chức tế vi xác định độ cứng với mẫu gang đúc gang nhiệt luyện Mẫu gang Cr sau nhiệt luyện đạt độ cứng cao 62 HRC với hàm lượng C = 3,2% Mẫu nhiễu xạ Rơnghen cho thấy cịn lượng dư Ơstenit sau q trình xử lý nhiệt Hàm lượng Ôstenit dư 3% xác định phương pháp tẩm thực màu Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến chuyển pha trạng thái rắn gang Cr với 3,2 %C từ nhiệt độ phòng đến 975ºC Kết luận phần thay đổi hàm lượng mangan • Nấu luyện mác gang Cr12 với thành phần Mn thay đổi từ 0,55 đến 1,72% • Tổ chức cácbít gang Cr trạng thái đúc nằm phân tán rải rác, tổ chức sau nhiệt luyện cho thấy dạng cácbít liên tục phân tán rộng khắp tồn • Từ kết tính tốn phần mềm JMatPro cho thấy dạng cácbít gang Cr M C R R R R • Kết phân tích nhiệt DTA cho mẫu gang Cr trạng thái đúc cho thấy có điểm chuyển biến xảy 680 825ºC tương ứng với chuyển biến tiết pha cácbít M C chuyển biến từ Fe α → Fe γ R R R R R R R R • Độ cứng gang Cr trạng thái đúc tăng tăng hàm lượng %Mn, phần Mn hóa bền pha Ostenit • Độ cứng trạng thái sau nhiệt luyện tăng đạt cao ở mẫu có thành phần 1,05%Mn, ta tăng thêm Mn độ cứng giảm Do hàm lượng Mn 70 tăng, Mn vừa giúp tạo cácbít mặt khác lại làm ổn định Ostenit làm tăng lượng Ostenit dư Kết luận đặc trưng tổ chức HVĐTX Sự thay đổi tổ chức tế vi gang trắng Cr cao từ trạng thái đúc sang trạng thái nhiệt luyện thấy rõ từ ảnh hiển vi điện tử xuyên trường sáng Sau nhiệt luyện pha cácbít thơ dạng thanh, cịn xuất pha cácbít dạng hạt kích thước nanơ pha dạng thơ hình kim Sự xuất pha cácbít mịn làm tăng khả chống mài mòn máctenxit, nâng cao tính vật liệu Phân tích ảnh nhiễu xạ điện tử, phổ EDX cho kết pha máctenxit hạt cácbít kích thước nanơ M 23 C , cịn cácbít thơ loại R tinh M C R R R R 71 R R R Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng anh Andersson JO A thermodynamic evaluation of the Fe–Cr–C system Metall Trans 54T 1988; 19A:627– 36 Pero-Sanz JA Materiales para ingeniería: fundiciones férreas Madrid, Spain: 54T Dossat, 1994 p 103– 16 Thorpe WR, Chicco B The Fe-rich corner of the meta-stable C–Cr–Fe liquidus 54T surface Metall Trans 1985; 16A:1541– Massalsky T Binary alloy phase diagrams.Metals Park, OH: American Society for 54T Metals, 1986 [p 558, 562–568, 822] Forgeng WD C–Cr –Fe 8th ed Metals handbook vol Metals Park, OH: 54T American Society for Metals, 1973 p 402– Pero-Sanz JA, Plaza D, Verdeja JI, Asensio J Metallographic characterization of 54T hypoeutectic martensitic white cast irons: Fe–Cr–C system Mater Charact 1999; 43:33–9 Kundrat DM, Chochol M, Elliott JF Phase relationships in the Fe –Cr –C system at 54T solidification temperatures Metall Trans 1984;15B:663–76 Vander Voort GF Metallography Principles and practice New York: McGraw54T Hill, 1984 [9] Maratray F, Usseglio-Nanot R Courbes de transformation de fontes blanches au 54T Chrome–Molybde `ne Paris, France: Clymax-Molibdenum, 1970 p 125– 45 10 Pero-Sanz JA, Verdeja JI, Asensio J Metallographic characterization of 54T hypoeutectic martensitic white cast irons: Fe–C–Cr diagram Proceedings of the International Conference IMS, Alburquerque, NM, July 21– 24 ASM International 1, 1996 p 131–4 11 Metallurgy and properties of high-alloy white irons In: Davis JR, editor Cast irons 54T (ASM specialty handbook) Materials Park, OH: ASM International, 1996 p 107– 30 12 Ferrous Material - Steel and Cast Iron, ranslated by Gillian Scheibelein, B.Sc 54T (Hons.), Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008 72 13 J Asensio, J.A Pero-Sanz, J.I Verdeja, Microstructure selection criteria for cast 54T irons with more than 10 wt.% chromium for wear applications, Materials Characterization 49 (2003) 83–93 14 F MARATRAY and A POULALION: Trans AFS, 1982, 90, 795-804 54T 15 G LAIRD, II: Trans AFS, 1993, 101, 497-504 54T 16 AS2027-84, Iron castings - abrasion-resistant white iron; 1985, North Sydney, 54T NSW, Standards Association ofAustralia 17 J DODD, R B GUNDLACH, and P A MORTON: in 'Mechanicalworking and 54T steel processing XIX', 475-503; 1981,Warrendale, PA, AIME 18 R B GUNDLACH: Trans AFS, 1974, 82, 309-316 54T 19 G LAIRD, II: Trans AFS, 1991, 99, 339-357 20 P DUPIN, J SAVERNA, and J M SCHISSLER: Trans AFS, 1982,90,711-718 21 G L F POWELL and G LAIRD, II: J Mater Sci., 1992, 27, 29-35 22 C P Tabrett, I R Sare, and M R Ghomashchi, Microstructure-property relationships in high chromium white iron alloys, International Materials Reviews, Vol 41, No.2, 1996, 59-82 23 G L F Powell and J V Bee, Secondary carbide precipitation in an 18wt% Cr–1 wt% Mo white iron, J Mater Sci 31, 1996, 707–711 73 Tài liệu tiếng việt Lê Công Dưỡng, Vật Liệu Học - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1996 Bùi Văn Mưu (chủ biên), Nguyễn Văn Hiển, Trương Ngọc Thân Lý thuyết trình luyện kim – Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2006 Trần Văn Dy Thép hợp kim, hợp kim quy trình cơng nghệ sản xuất - Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2008 Nghiêm Hùng Giáo trình vật liệu học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – 1997 PGS.TS Ngơ Trí Phúc, GS.TS Trần Văn Địch Sổ tay sử dụng thép giới Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2003 Bùi Anh Hòa, Nguyễn Sơn Lâm, “Luyện thép hợp kim thép đặc biệt”, NXB KHKT 2010 74 Cơng trình khoa học Nguyễn Hồng Việt, Nguyễn Thị Hoàng Oanh, Phan Trường Thi Đỗ Minh Nghiệp, “Quan sát thay đổi tổ chức tế vi gang trắng Crôm cao sau nhiệt luyện hiển vi điện tử xuyên – TEM study on microstructure change of highchromium White cast iron after heat treatment”, Kim loại (ISSN 1859-4344), số 38, 10/2011 75 ... thấp tạo đặc tính bất lợi cho loại gang đúc 19 1.6 Gang trắng hợp kim cao Hợp kim gang trắng Cr cao hợp kim sở Fe có chứa 11-30% Cr 1.83.6% C, có chứa Mo, Mn, Cu, đơi Ni Tổ chức vi mơ điển hình hợp. .. vi mẫu đúc nhiệt luyện nhằm ? ?Nâng cao chất lượng chi tiết chế tạo từ gang 12% Cr, C cao? ?? Các nội dung nghiên cứu cụ thể sau: • Nghiên cứu công nghệ nấu luyện gang Cr (Grade IIA-ASTM 532M (2003... A, đồng thời nghiên cứu đặc trưng tổ chức, tính chất sản phẩm đúc sản phẩm xử lý nhiệt nhằm nâng cao chất lượng chi tiết chế tạo từ hợp kim gang Cr Nội dung luận văn bao gồm phần: • Tổng quan