870 oC 900 oC 930 oC
3.5.2. Sự hình thành tổ chức ausferit trong gang cầu ADI nền đa pha
Gang cầu được austenit hóa ở 900 oC trong 2 giờ và sau đó ủ ở vùng ba pha tại các nhiệt độ 760; 770; 780 và 790 oC với thời gian 2 giờ, gang được chuyển sang tôi đẳng nhiệt ở vùng nhiệt độ và thời gian như đã xác định ở phần 3.5.1. Khi đó, xảy ra phản ứng giai đoạn 1 và tổ chức ausferit được hình thành. Với điều kiện cùng
chế độ austenit hóa và cùng chế độ giữ nhiệt vùng ba pha, khi tôi đẳng nhiệt, ở giai đoạn ban đầu, nồng độ C trong austenit γHC còn thấp, austenit γHC không ổn định và dễ dàng chuyển thành mactexit, tỷ phần pha mactensit khá cao. Thời gian tôi đẳng nhiệt tăng lên, nồng độ C trong austenit cũng tăng theo, austenit dần trở nên ổn định hơn và khó chuyển biến thành mactensit. Tồn tại một khoảng thời gian đủ lớn để austenit đạt trạng thái ổn định và không có khả năng chuyển thành mactensit. Tổ chức ferit được tiết ra tại vùng ba pha không có sự thay đổi và không tham gia chuyển biến pha. Tổ chức nền gang chỉ bao gồm ferit thứ cấp và ausferit.
Tỷ phần pha của gang phụ thuộc theo chế độ ủ trong vùng 3 pha và thời gian tôi đẳng nhiệt được minh họa trên bảng 3.9 và hình 3.20. Chế độ nhiệt luyện như sau: austenit hóa ở 900 oC trong 2 giờ; chuyển sang ủ ở các nhiệt độ khác nhau trong vùng ba pha trong thời gian 2 giờ; sau đó tôi đẳng nhiệt ở 360 oC trong 90 phút (hình 3.20a) và 120 phút (hinh 3.20b).
Bảng 3.9. Tỷ phần các pha theo nhiệt độ ủ vùng ba pha và thời gian tôi đẳng nhiệt
Nhiệt Thời gian độ austenit Austenit hóa, o hóa, C phút 900 120
% ph a, ph ần T ỷ
Hình 3.20. Tỷ phần pha và nhiệt độ vùng ba pha. Austenít hóa 900 oC/2 h; ủ ở vùng ba pha trong 2h; tôi đẳng nhiệt 360 oC, a - 30 phút, b – 60 phút, c – 90 phút, d – 120 phút
Hình 3.20 chỉ ra mối phụ thuộc giữa tỷ phần pha, nhiệt độ vùng 3 pha và thời gian tôi đẳng nhiệt với chế độ austenit hóa như nhau (900 oC/2 h). Khi thời gian tôi đẳng nhiệt lên đến 90 phút, tỷ phần mactensit vẫn còn khoảng 3,3 đến 13,3 % với mọi nhiệt độ trong vùng ba pha (hình 3.20c). Kéo dài thời gian tôi đẳng nhiệt lên khoảng 120 phút, không còn mactensit (hình 3.20d) vì trong khoảng thời gian này, austenit càng giàu cacbon và trở nên rất ổn định nên khi làm nguội xuống nhiệt độ phòng và chúng sẽ không chuyển biến thành mactensit. Tổ chức nền của gang chỉ bao gồm ferit trước cùng tích và ausferit. Như vậy kết thúc giai đoạn I, tức là kết thúc phản ứng: γ → αb + γHC, khi đó, austenit giàu cacbon rất ổn định. Tiếp tục kéo dài thời gian tôi đẳng nhiệt, không có phản ứng nào xảy ra mà chỉ có sự sắp xếp và
ổn định tổ chức. Khoảng thời gian này gọi là cửa sổ quá trình.
Hình 3.21 cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ vùng 3 pha và thời gian tôi đẳng nhiệt đến tỷ phần pha nền gang cầu ADI. Khi ủ ở vùng nhiệt độ 3 pha, nhiệt độ càng cao thì tỷ phần ferit càng thấp dần và hầu như không thay đổi theo thời gian tôi đẳng nhiệt. Ngược lại tỷ phần ausferit tăng dần theo nhiệt độ ủ và thời gian tôi đẳng nhiệt. Trong khi đó lượng mactensit tăng dần theo nhiệt độ ủ và giảm xuống khi tăng thời gian tôi đẳng nhiệt. Ở tất cả các nhiệt độ ủ, khi thời gian tôi đẳng nhiệt lớn hơn 2 giờ đã không còn mactensit nữa.
% ph a, ph ần T ỷ d)
Hình 3.21. Thay đổi tỷ phần pha khi tôi đẳng nhiệt. Nhiệt độ austenit hóa 900oC/2 giờ. Nhiệt độ vùng 3 pha: a-760 oC; b-770 oC; c-780 oC và d-790 oC, thời gian 2 giờ. Tôi
đẳng nhiệt 360 oC với thời gian khác nhau.