C i= Vα α + Vγ γ (2.2) Trong đó:
870 oC 900oC 930 oC
87 thước mẫu ổn định Tiếp tục kéo dài thời gian đẳng nhiệt, phản ứng giai đoạn II xảy
thước mẫu ổn định. Tiếp tục kéo dài thời gian đẳng nhiệt, phản ứng giai đoạn II xảy ra và kích thước mẫu lại tăng.
Phần dưới đây mô tả vùng “cửa sổ” quá trình trong gang cầu ADI nền đa pha khi austenit hóa ở 870, 900 và 900 oC trong 2 giờ; ủ vùng 3 pha ở 770 oC trong 2 giờ, sau đó tôi đẳng nhiệt. Kết quả đo giãn nở nhiệt tại các nhiệt độ tôi đẳng nhiệt 280, 320, 360 và 400 oC cho trên các hình 2.13 và 3.22 đến hình 3.32.
Thời điểm kết thúc giai đoạn I và bắt đầu giai đoạn II được xác định trên các đường cong giãn nở ở các chế độ nhiệt luyện khác nhau cho trong bảng 4.10.
Hình 2.13. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 870 oC/2 h-770 oC/2 h-280 oC
Hình 3.22. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 870 oC/2 h-770 oC/2h-320 oC
88
Hình 3.23. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 870 oC/2 h-770 oC/2 h-360 oC
Hình 3.24. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 870 oC/2 h-770 oC/2 h-400 oC
Hình 3.25. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 900oC/ 2h-770 oC/2 h-280 oC
89
Hình 3.26. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 900 oC/2 h-770 oC/2 h-320 oC
Hình 3.27. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 900 oC/2 h-770 oC/2 h-360 oC
Hình 3.28. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 900 oC/2 h-770 oC/2 h-400 oC
90
Hình 3.29. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 930 oC/2 h-770 oC/2 h-280 oC
Hình 3.30. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 930 oC/2 h-770 oC/2 h-320 oC
Hình 3.31. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 930 oC/2 h-770 oC/2 h-360 oC
91
Hình 3.32. Mối quan hệ giữa độ giãn dài và thời gian giữ đẳng nhiệt, xử lý nhiệt 930 oC/2 h-770 oC/2 h-400 oC
Bảng 3.10. Thời gian kết thúc giai đoạn I và bắt đầu giai đoạn II khi thay đổi nhiệt độ austenit hoá Nhiệt độ austenit hóa, oC Vùng cửa sổ Nhiệt độ đẳng nhiệt, oC 280 320 360 400 930 Kết thúc giai đoạn I, phút. 117,3 98,0 112,4 124,7 Bắt đầu giai đoạn II, phút. 359,7 389,5 393,6 345,3 900
Kết thúc giai đoạn I, phút. 107,3 92,1 106,3 119,4 Bắt đầu giai đoạn II, phút. 349,3 377,4 383,1 335,1 870
Kết thúc giai đoạn I, phút. 103,3 87,3 101,3 114,0 Bắt đầu giai đoạn II, phút. 338,3 369,2 375,0 327,3 Từ bảng 3.10 cho thấy tăng nhiệt độ austenit hóa từ 870 oC, 900 oC, 930 oC, sẽ làm dịch chuyển thời gian kết thúc giai đoạn I sang phải (a1 b1 c1) có nghĩa là thời gian kết thúc giai đoạn I sẽ tăng, bởi vì %C trong austenit tăng, làm tăng độ thấm tôi cho gang cầu ausferit. Tương tự thời gian bắt đầu giai đoạn II cũng dịch sang phải (a2 b2 c2).
Từ kết quả trong bảng 3.10 đã xác định được vùng “cửa sổ” của quá trình chế tạo gang cầu ausferit ở nhiệt độ và thời gian giữ đẳng như hình 3.33.
92
Hình 3.33.Vùng “cửa sổ” quá trình trong gang cầu ADI nền đa pha. Đường cong a1 là thời điểm kết thúc giai đoạn I; a2 thời điểm bắt đầu phản ứng giai đoạn II của nhiệt độ austenit hóa 870 oC. Đường b1-kết thúc phản ứng giai đoạn I; b2- bắt đầu giai đoạn II của
nhiệt độ austenit hóa 900 oC. Đường c1-kết thúc phản ứng giai đoạn I; c2- bắt đầu giai đoạn II của nhiệt độ austenit hóa 930 o
C
Qua hình 3.33 ta nhận thấy :
- Vùng “cửa sổ” hình thành tổ chức ausferit xảy ra trong khoảng rộng, điều đó cho phép xây dựng phương án công nghệ chế tạo gang cầu ausferit khá thuận lợi.
- Khi nhiệt độ tôi đẳng nhiệt thấp hoặc cao, vùng “cửa sổ” bị thu hẹp lại. Nếu nhiệt độ tôi đẳng nhiệt xuống quá thấp thì sẽ tạo thành mactensit, còn quá cao thì vùng cửa sổ sẽ bị đóng lại.
- Theo phương pháp đã nêu, có thể xác định vùng “cửa sổ” chế tạo gang cầu ausferit cho tất cả các chế độ austenit hóa khác nhau.
Giảm nhiệt độ austenit hoá, nồng độ cacbon trong austenit giảm theo, đồng thời làm tăng nhiệt độ bắt đầu chuyển biến mactensit Ms. Giảm nhiệt độ austenit hoá lại làm tăng tốc độ phản ứng giai đoạn I, các kim ferit trở nên mịn hơn và phân bố đồng đều hơn, tỷ phần thể tích của austenit dư sẽ giảm đi. Như vậy, giảm nhiệt độ austenit hoá, hệ nhanh chóng đạt trạng thái cân bằng, phản ứng giai đoạn I kết thúc sớm hơn, điểm bắt đầu của cửa sổ quá trình sẽ dịch về phía thời gian ngắn hơn. (hình 3.33).
Khi nhiệt độ austenit hoá cao khoảng 930 oC, đường kính hạt austenit cỡ 28 µm. Khi tôi đẳng nhiệt, các mầm của kim ferit được hình thành trên biên giới hạt austenit. Khoảng cách giữa các kim ferit rất nhỏ, chỉ khoảng 1 đến 2 m. Các nguyên tử C phải khuếch tán ra khỏi kim ferit với khoảng cách khuếch tán bằng chiều dày lớp kim ferit.
Giả thiết rằng, hệ số khuếch tán D được thể hiện qua công thức [102]. Tại nhiệt độ tôi đẳng nhiệt 360 oC, hệ số khuếch tán D = 4,60.10-17 (m2/s)