TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
8 phần của quá trình nhiệt luyện, và (4) quá trình austenit hóa và sau đó là tôi đẳng
phần của quá trình nhiệt luyện, và (4) quá trình austenit hóa và sau đó là tôi đẳng nhiệt tạo ra loại vật liệu có khả năng gia công tốt hơn, tuổi thọ tốt hơn và tính chống chịu với các môi trường ăn mòn tốt hơn rất nhiều so với ADI thông thường [13, 14, 15].
ADI thông thường được tạo ra bằng quá trình austenit hóa hoàn toàn, sau đó là tôi đẳng nhiệt. Giai đoạn đầu, phản ứng giai đoạn 1, bao gồm quá trình tạo mầm và phát triển mầm ferit. Độ hòa tan thấp của cacbon trong ferit, đồng thời nồng độ silic cao đã làm trì hoãn quá trình tạo cacbit. Khi quá trình bị dừng ở cuối giai đoạn này, austenit có thể có nồng độ cacbon đủ cao để ổn định sau quá trình tôi tới nhiệt độ phòng, điều đó dẫn đến sự hình thành tập hợp ferit và austenit ổn định gọi là ausferit. Nếu dừng quá trình ở cuối giai đoạn 1, gang sẽ có tính chất cơ học tốt nhất. Giai đoạn thứ 2 của quá trình bắt đầu với sự tạo cacbit, sau đó là sự phát triển các tấm ferit [16, 17, 18, 19].
Hình thái học ausferit phụ thuộc vào nhiệt độ tôi đẳng nhiệt. Ở nhiệt độ tôi đẳng nhiệt cao, động lực cho phản ứng khá thấp và sự khuếch tán cacbon khá cao dẫn đến tỷ phần pha ferit hình kim nhỏ hơn và tỷ phần theo thể tích của austenit lớn hơn. Ở nhiệt độ thấp, động lực cho phản ứng khá cao và sự khuếch tán cacbon khá chậm và sau đó có nhiều ferit hình kim hơn và ferit hình kim mịn hơn được hình thành [18].
Các nguyên tố hoá học có trong thành phần gang đều có ảnh hưởng đến quá trình chuyển biến. Silic làm trì hoãn quá trình tạo cacbit, nghĩa là mở rộng cửa sổ quá trình ADI. Các nguyên tố hợp kim như là mangan và niken cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất ADI thông thường. Mangan là chất ổn định austenit và là nguyên tố thúc đẩy hình thành cacbit khá mạnh. Các pha cacbit này sẽ nằm trên biên giới hạt trong quá trình đông đặc, làm giảm cơ tính vật liệu, nhất là giảm độ dẻo. Mặt khác, mangan còn thúc đẩy phản ứng giai đoạn 1, dẫn đến việc hình thành austenit cacbon thấp, ổn định biên hạt, nó làm giảm độ dẻo của vật liệu [17, 18]. Hàm lượng Mn đủ cao, cửa sổ quá trình bị đóng lại [20]. Bởi vì thế, trong ADI thông thường, nồng độ mangan bị hạn chế để tránh những ảnh hưởng xấu. Niken là chất ổn định austenit giúp làm tăng khả năng tôi cứng của ADI và làm giảm xu hướng hình thành cacbit [21].
Các tác giả đã giới thiệu về pha ausferit trong các vùng xung quanh hạt graphit và vùng biên giới (điều này tương đương với các vị trí hình thành vết nứt trong gang cầu) trong khi vẫn giữ nền ferit có kết nối với nhau, điều đó dẫn tới sự phát triển của loại vật liệu bền hơn ADI thông thường [22]. Tổ chức tế vi được hoàn thiện bằng quá trình austenit hóa không hoàn toàn và nhanh chóng. Lượng austenit ở nhiệt độ cao phụ thuộc vào thời gian austenit hóa, có nghĩa là, khi thời gian lâu hơn tạo ra tỷ phần theo thể tích austenit lớn hơn. Hơn nữa, austenit tạo mầm và phát triển chủ yếu trong vùng xung quang các hạt graphit [23].
Một số tác giả nghiên cứu chi tiết sự ảnh hưởng của nhiệt độ austenit hoá và thời gian tôi đẳng nhiệt đến tổ chức tế vi và độ bền kéo của gang cầu được tôi đẳng nhiệt từ vùng ba pha. Các tác giả đó sử dụng gang cầu nền ferit trước khi nhiệt luyện, họ chỉ ra rằng, việc tăng nhiệt độ austenit hóa vùng ba pha sẽ làm tăng số