870 oC 900 oC 930 oC
3.7.2. bền của gang cầu ADI nền đa pha
Cấu trúc gang cầu ADI nền đa pha bao gồm Ferit thứ cấp, ausferit và có thể có một ít macstenxit và austenit dư, tùy thuộc vào chế độ nhiệt luyện. Tổ chức ausferit thường xuất hiện trên biên giới các hạt cùng tinh và tôn tại ở dạng lưới liên tục hoặc độc lập. Nhiệt độ ủ vùng ba pha càng cao, nhiệt độ tôi đẳng nhiệt càng cao, tính liên tục càng cao và kích thước các kim ferit càng mịn. Tính liên tục của cấu trúc ausferit trên biên giới hạt có tầm quan trọng đặc biệt, quyết định đến độ bền của vật liệu. Tính liên tục của ausferit tăng, hình thái phá hủy thay đổi từ kiểu phá hủy dẻo sang phá hủy dòn.
Hình 3.47. Sự phụ thuộc của độ bền kéo vào thời gian tôi đẳng nhiệt và nhiệt độ austenit hóa G iớ i h ạn b ền k éo , M P a 720 710 930oC 700 690 680 670 660 650 640 40 Tỷ phần pha ferit thứ cấp, %
Hình 3.48. Sự phụ thuộc của độ bền kéo vào tỷ phần ferit thứ cấp khi thay đổi nhiệt độ
austenit hóa_890 - 900 - 930 oC/2 h - 770 oC/2 h - 360oC/2 h
Nhiệt độ austenit hóa tăng thì độ bền tăng theo và hàm lượng ferit thứ cấp giảm đi. Độ bền của gang tăng từ 651 - 682 đến 715 Mpa khi tăng nhiệt độ austenit hóa từ 870 – 900 đến 930 oC, tương ứng với 74,6 ; 61,3; 47,7 % ferit (Trong cùng nhiệt độ ủ vùng 3 pha là 770 oC, nhiệt độ và thời gian tôi đẳng nhiệt 360 oC/2 h) (hình 3.48)
Hình 3.49.Sự phụ thuộc của độ bền kéo vào thời gian tôi đẳng nhiệt và vùng nhiệt độ vùng 3 pha
Trên hình 3.49, sau khi austenit hóa hoàn toàn tại 900 oC/2 h, gang được ủ ferit hóa ở nhiệt độ 760; 770; 780 và 790 oC trong 2 giờ và có tỷ phần ferit thứ cấp đạt 73,7 %; 61,3 %, 40,6 % và 15,3 %, tương ứng. Sau đó tôi đẳng nhiệt ở 360 oC trong khoảng thời gian khác nhau. Độ bền của gang giảm dần khi thời gian tôi đẳng nhiệt tăng đến khoảng 90 phút và tăng dần từ (90 đến 120) phút, sau đó ổn định.
Trong một nền bao gồm nhiều pha, độ bền của vật liệu phụ thuộc vào độ bền của pha yếu nhất. Thời gian ban đầu của tôi đẳng nhiệt, hàm lượng C trong austenit còn thấp, austenit dễ dàng chuyển thành mactensit và tỷ phần ausferit cũng thấp. Kéo dài thời gian tôi đẳng nhiệt, tỷ phần mactensit giảm nhanh, tỷ phần austenit tăng lên nhưng không đủ bù trừ cho việc giảm tỷ phần mactensit, hậu quả là độ bền giảm theo thời gian cho đến 90 phút chuyển biến. Tiếp tục kéo dài thời gian tôi đẳng nhiệt, độ bền tăng nhẹ cho đến khi bắt đầu bước vào vùng cửa sổ quá trình. Kết quả đo độ cứng (hình 3.43 và 3.45) cũng cho một qui luật tương tự, nghĩa là, ban đầu độ cứng giảm theo thời gian tôi đẳng nhiệt sau đó sẽ tăng dần.
Trong đa số các mẫu gang, độ bền kéo bắt đầu tăng sau khi tôi đẳng nhiệt khoảng 90 phút. Thời điểm đó, quá trình bắt đầu bước vào vùng cửa sổ. Tại cùng nhiệt độ austenit hóa 900 oC giới hạn bền kéo của gang đạt giá trị (609, 655, 689 và 760) MPa, tương ứng ở nhiệt độ vùng ba pha 760, 770, 780 và 790 oC, tôi đẳng nhiệt 360 oC (hình 3.49).
Trong khoảng thời gian 90 đến120 phút tôi đẳng nhiệt, độ bền của gang đều tăng theo thời gian đẳng nhiệt. (hình 3.47 và 3.49). Thời gian giữ đẳng nhiệt càng dài, độ bền tăng, bởi vì austenit là pha dẻo với %C tăng trở nên cứng hơn và do đó bền hơn.