TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.3.2.Tình hình nghiên cứu gang cầu tôi đẳng nhiệt trong nƣớc
* Ở nước ta việc nghiên cứu chế tạo gang cầu có tính chất mới gần đây được các cơ sở nghiên cứu như trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã có nhiều những đề tài nghiên cứu về gang cầu điển hình là đề tài nghiên cứu sinh của anh Quách Tất Bát về “Nghiên cứu công nghệ chế tạo gang cầu ADI”[38]. Với mác gang cầu có thành phần 3,6 %C; 2,44%Si; 0,36 %Mn; 0,89 %Ni; 0,11 %Cr; 0,61 %Cu; 0,036 %Mg; 0,015 %S; 0,0056 %P. Gang có tổ chức ban đầu ở trạng thái đúc là ferit và peclit (chiếm trên 80 %). Tác giả đã tiến hành tôi đẳng nhiệt ở các chế độ austenit hóa hoàn toàn.
Quá trình nghiên cứu đã thu được các kết quả, làm thay đổi cơ tính và tổ chức tế vi một cách rõ rệt của gang cầu sau khi austenit hóa và tôi đẳng nhiệt độ bền lên tới > 1000 Mpa, độ giãn dài tương đối ≈ 10 %.
* Trên tạp chí khoa học và công nghệ số 51 Thầy Nguyễn Hữu Dũng của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cũng nghiên cứu: „„Chuyển biến ausferit trong công nghiệp chế tạo gang cầu tôi đẳng nhiệt (ADI)‟‟[39]. Trong nghiên cứu này cũng đã phân tích rõ rằng các nguyên tố hợp kim có tác dụng làm xuất hiện nhánh phụ của đường cong chữ C, đẩy đường cong chữ C dịch phải và làm giảm nhiệt độ tôi tới hạn.
Trong nghiên cứu này cũng nói rõ từng giai đoạn của phản ứng tạo thành các pha, sử dụng phương trình Johnson-Mehl-Avrami để mô tả tiến trình chuyển biến đẳng nhiệt:
f = 1 – exp (- ktn)
f: Là tỉ phần của sản phẩm chuyển biến (%), t: Thời gian phản ứng, k và n: là hằng số thực nghiệm dưới điều kiên chuyển biến.
Với thành phần hóa học 3,55 %C; 2,6 %Si; 0,52 %Mn; 0,63 %Ni; 0,16 %Cr; 0,278 %Cu; 0,052 %Mo; 0,031 %Mg; 0,011 %S; 0,044 %P và tổ chức gang cầu ở trạng thái đúc có nền là ferit và peclit (chiếm > 80 %). Công trình đã nghiên cứu với các chế độ nhiệt luyện: nung mẫu lên nhiệt độ austenit hóa và tôi đẳng nhiệt.
- Bằng thực nghiệm công trình đã cho ra được quan hệ giữa độ giãn nở theo thời gian như hình 1.5
Hình 1.5.Quan hệ giữa độ giãn nở của gang theo thời gian
Qua kết quả nghiên cứu việc đánh giá tốc độ chuyển biến khi tôi đẳng nhiệt gang cầu (thể hiện bằng tốc độ của đường cong giãn nở nhiệt) và tỉ phần chuyển biến chỉ ra rằng ở nhiệt độ thấp, tốc độ chuyển biến xảy ra nhỏ hơn nhưng lượng pha ausferit tạo được nhiều hơn.
* Trong năm 2008 với nghiên cứu: „„Tổ chức Aus-ferit trong gang cầu ADI‟‟ của Cô Phùng Thị Tố Hằng và Lại Minh Dũng [40] cũng chỉ ra rằng:
Nghiên cứu sự phụ thuộc của tổ chức tế vi vào chế độ xử lý nhiệt đối với gang cầu ADI cho thấy, với độ quá nguội khác nhau, ferit tiết ra có hình dạng khác nhau. Độ quá nguội nhỏ từ nhiệt độ austenit hoá sẽ nhận được ferit đa cạnh nhỏ mịn có độ dẻo cao. Với độ quá nguội lớn, ferit nhận được hình kim dạng vitmanstet có độ cứng cao, dẻo thấp. Sự tồn tại đồng thời và đan xen của hai dạng ferit trên đã khắc phục các nhược điểm của hai loại ferit và do đó làm tăng cơ tính của ADI. Hơn nữa, sự giữ đẳng nhiệt ở 320°C còn điều chỉnh hơn nữa cơ tính của ferit dạng kim và tăng tính ổn định của austenit, tổ chức tồn tại đồng thời với các loại ferit trên, tổ chức tế vi cuối cùng trong ADI nghiên cứu nhận được là aus-ferit với cơ tính tốt nhất.
* Cũng trong năm 2008 với công trình nghiên cứu: „„Nghiên cứu gang cầu ADI, ứng dụng cho việc chế tạo trục khuỷu‟‟ trên tạp chí khoa học và công nghệ số 4 của Hoàng Minh Đức – Phạm Trường Tuấn – Lại Minh Dũng [41]. Với tổ chức ban đầu của gang là ferit + peclit có thành phần hóa học là (3,4 - 3,6) %C; (2,0 – 2,3) %Si; Mn < 0,3 %; (1,0 – 1,5) %Ni; 0,031; Cr < 0,07%; Cu < 0,4%; Mg < 0,03 %; Ti < 0,04 %. S ≤ 0,015 %. P ≤ 0,04 %.
Nhóm nghiên cứu đưa ra quy trình nhiệt luyện 3 bước: Đầu tiên nung lên vùng nhiệt độ austenit hóa hoàn toàn sau đó nguội xuống vùng 3 pha (α+γ+G) và cuối cùng tôi đẳng nhiệt.
Bằng các kết quả phân tích nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Tại nhiệt độ austenit hóa 760 oC với các thời gian giữ nhiệt 30, 60, 90 phút sau đó tôi đẳng nhiệt
tại 320 oC_30 phút cho kết quả thử cơ tính cho thấy gang cầu thí nghiệm có độ bền rất cao > 1000 Mpa và độ giãn dài tương đối từ 2 đến 5 %
* Ngoài ra Viện Luyện Kim Đen cũng đã nghiên cứu gang cầu song pha của Nguyễn Quang Dũng có tên “Nghiên cứu chế tạo gang cầu song pha bằng phương pháp tôi đẳng nhiệt” [42]. Với mác gang cầu có thành phần 3,7 %C; 2,85 %Si; 0,37 %Mn; 1,7 %Ni; 0,65 %Cu; 0,035 %Mg; 0,003 %S; 0,006 %P.
Chế độ nhiệt luyện như sau:
- Ủ: 650 – 750 oC thời gian 1 – 2 giờ
- Nung austenit hóa: 860 – 950 oC giữ nhiệt 2 giờ
- Nhiệt độ tôi: 260 – 400 oC giứ nhiệt 2 giờ, môi trường tôi là muối Thực chất đây là chế độ nhiệt luyện của gang cầu ADI thông thường
Qua công trình nghiên cứu cũng cho thấy gang cầu có độ bền khá tốt ≥ 900 Mpa, độ giãn dài đạt được ≈ 10 %.
* Qua các công trình nghiên cứu gang cầu trong nƣớc:
Nhưng các kết quả nghiên cứu đó cũng chỉ đi một hướng cho những mác gang cụ thể và cho kết quả nhất định và chưa có nhiều sản phẩm đưa rộng rãi áp dụng vào thực tế.
Các kết quả nghiên cứu ADI có tổ chức ferit và ausferit trên thế giới với trong nước ta còn chưa giống nhau, cả về nhiệt độ austenit hóa, tổ chức sau nhiệt luyện và cơ tính
Việc nghiên cứu phương pháp gia công nhiệt để tạo ra pha mới trong gang cầu có cơ tính tổng hợp cao cần phải có nhiều hướng nghiên cứu mới và hoàn chỉnh, có cơ sở lý luận chặt chẽ hơn.