KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
68 Trong đó, K là hằng số; Q là năng lượng hoạt hóa của chuyển biến; R là hằng
Trong đó, K là hằng số; Q là năng lượng hoạt hóa của chuyển biến; R là hằng số khí; T - nhiệt độ K.
Mặt khác, hàm lượng của cacbon trong nền gang có thể mô tả bằng công thức:
C = Vα Cα+ Vγ Cγ
Vα- Tỷ phần thể tích ferit được hình thành, (%) Cα- hàm lượng cacbon trong ferit (%)
Vγ-tỷ phần thể tích austenit được hình thành sau phản ứng, (%) Cγ- hàm lượng cacbon trong austenit sau phản ứng (%).
Chia cả hai vế cho thể tích V:
Do hàm lượng cacbon trong ferit C rất nhỏ và có thể bỏ qua, nên: Ci = f.C
Quá trình chuyển biến austenit hóa chủ yếu do hiện tượng khuếch tán C. Bởi vậy có thể coi gần đúng: ( ) (3.5)
Biến đổi phương trình (4.6) bằng cách lấy loga hai vế:
(3.6) Quan hệ giữa tốc độ chuyển biến và nhiệt độ cũng là quan hệ bậc nhất y = ax + b được định dạng theo quan hệ giữa y = ln(C/t) và x = (1/T). Hệ số góc a trong phương trình sẽ là giá trị -Q/R của quá trình.
Dùng kết quả trên hình 3.8 để tính toán năng lượng hoạt hóa Q của chuyển biến. Giả thiết, 30 phút đầu tiên trên hình 3.8, khi hàm lượng C còn thấp, khuếch tán của quá trình là do C trong -Fe. Tại mỗi nhiệt độ, tính được giá trị C/t. Kết quả cho trên hình 3.9 và tìm được phương trình sau:
y = - 19097x + 11,91 Do đó: -Q/R = -19097
69
Hình 3.9. Quan hệ giữa ln(C/t) và 1/T của gang nghiên cứu
Năng lượng hoạt hóa Q của quá trình austenit hóa của gang nghiên cứu lớn hơn không nhiều so với kết quả [100] là 158000 (J/mol). Sử dụng công thức tính hệ số khuếch án của C trong -Fe [64]:
(m2/s) tại nhiệt độ 900 oC = 1133K, tính được: D = 3,29.10-12 (m2/s).
Số liệu này khá phù hợp với nhiều công trình đã công bố [98, 99, 101]
Tính hàm lƣợng C trong austenit theo các phƣơng pháp khác nhau
Thay đổi nhiệt độ austenit hóa, hàm lượng C bão hòa trong austenit thay đổi theo đường Acm trên giản đồ pha Fe_C (hình 3.2). Dựa trên giản đồ này, có thể xác định hàm lượng C trong austenit tại các nhiệt độ khác nhau bằng cách kẻ các đường nhiệt độ cho đến khi cắt đường SE.
Theo tác giả [96], công thức kinh nghiệm tính hàm lượng C trong austenit theo nhiệt độ và các nguyên tố hợp kim: %C = -0,435 +( 0,335×10-3)T+ (1,61×10-
6
)T2+ 0,006 (%Mn) – 0,11(%Si) -0,07(%Ni) + 0,014(%Cu) – 0,3(Mo) .
Kết quả phân tích hàm lượng C trong austenit theo phổ nguyên tố EDX của luận án này cho trong bảng 3.5.
Bảng 3.7. Hàm lượng C (% ) trong austenit tính theo 3 phương pháp
Phương pháp xác định hàm lượng C
Nhiệt độ
870 oC 900 oC 930 oC
Công thức [96] 0,84 0,90 0,97
Theo giản đồ thermocalc 0,75 0,82 0,91
70 Hàm lượng C bão hòa tại ba nhiệt độ 870, 900 và 930 oC tính bằng ba