KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thành ph ần, tổ chức của gang cầu ở tr ạng thái đúc
3.3. Quá trình austenit hóa và hàm lƣợng cacbon trong austenit
3.3.1. Nhiệt độ và thời gian austenit hóa
Quá trình austenit hóa là chuyển biến khuếch tán, từ hai pha có nồng độ cacbon rất khác nhau ( và xementit) thành một pha có nồng độ C đồng nhất (pha
). Vì nồng độ C trong ferit rất thấp, cacbon phải khuếch tán từ vùng có nồng độ cao (xementit) sang vùng có nồng độ thấp (pha ), nên thời gian khuếch tán tương đối dài. Mặt khác, hệ số khuếch tán của C trong sắt rất nhỏ, cho nên cần nung gang lên nhiệt độcao để nâng cao hệ số khuếch tán của các nguyên tử C.
Chuyển biến austenit hóa phụ thuộc và mấy yếu tốsau đây:
- Tổ chức ban đầu: peclit càng mịn, biên giới giữa ferit và xementit càng tăng, càng có nhiều vị trí tạo mầm của austenit. Kết quả là, tốc độ tạo mầm tăng lên, rút ngắn khoảng cách khuếch tán.
- Các nguyên tố hợp kim: Về nguyên tắc, các nguyên tố tạo thành cacbit sẽ làm chậm tốc độ chuyển biến peclit thành austenit. Các nguyên tố không tạo cacbit sẽthúc đẩy quá trình chuyển biến. Ngoài ra, các nguyên tố hợp kim nói chung, đều làm giảm tốc độ khuếch tán của C, trong khi đó, tốc độ phát triển các mầm austenit lại phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của C.
- Quá trình austenit hóa vật đúc gang cầu còn phụ thuộc vào chiều dày thành vật đúc, hình dạng, phân bố và kích thước graphit, tổ chức và sự thiên tích các nguyên tố trong nền kim loại ở trạng thái đúc. Do vậy, việc nghiên cứu quá trình austenit hóa gang cầu là vấn đề rất phức tạp, đặc biệt là quá trình chế tạo gang cầu chất lượng cao, như gang cầu ausferit.
Kết hợp từ phần tổng quan, dựa theo giản đồ pha hình 3.2; hình 1.4 và hình 3.3 đã có thể lựa chọn nhiệt độ austenit hóa cho gang nằm trong khoảng 870; 900và 930 oC.
3.3.2. Hàm lƣợng cacbon trong austenit
Hàm lượng cacbon trong austenit có ảnh hưởng nhiều đến quá trình chuyển biến trong vùng ba pha để tạo thành ferit thứ cấp và cũng nhưđến quá trình chuyển biến ausferit khi tôi đẳng nhiệt. Ảnh hưởng này đều dựa trên cơ chế khuếch tán của các nguyên tử C trong austenit. Việc xác định thành phần C bão hòa trong austenit tại mỗi nhiệt độ và thời gian là cần thiết để nghiên cứu các quá trình đó.
Mẫu gang cầu được austenit hóa ở các nhiệt độ và thời gian 2 giờ, sau đó tôi trong nước. Xác định hàm lượng C trong mactensit bằng phân tích nguyên tố (theo EDX điểm). Hàm lượng C trong mactensit cũng chính là hàm lượng C trong austenit ở nhiệt độ cao. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố C (tại một điểm) trong mactensit ở các nhiệt độ austenit hóa 870; 900và 930 oC được thể hiện trong các hình 3.4; 3.5 và 3.6.
63
Hình 3.4. Phổ phân tích nguyên tố EDX của mẫu austenit hoá ở 870 oC/2 h
64
Hình 3.6. Phổ phân tích nguyên tố EDX của mẫu austenit hoá ở 930 oC/2 h
Để có kết quả chính xác hơn, hàm lượng C được xác định tại 5 điểm nằm giữa hai hạt graphit, rồi lấy giá trị trung bình. Kết quả xác định hàm lượng C trong austenit khi nung đến 930 oC trong 120 phút cho trên bảng 3.4 và hình 3.7.
Bảng 3.4.Hàm lượng C trong austenit theo EDX, nung 930 oC trong 120 phút
% tỷ lệ Điểm 23 Điểm 24 Điểm 25 Điểm 26 Điểm 27 Trung bình
C 0,95 1,15 1,05 0,90 1,1 1,05
65 Bằng phương pháp tương tự. hàm lượng C trong austenit ở các nhiệt độ nung