TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Gang c ầu tôi đẳng nhiệ t AD
19là r ất khó khăn vì Mg dễ bay hơi cũng như nổ i trên m ặ t thoáng c ủ a gang l ỏ ng, làm
tăng lượng mất mát chất biến tính. Để khắc phục hiện tượng này, người ta đã dùng hợp kim trung gian FeSiMg làm chất biến tính [44, 45, 46, 47, 48].
Ceri, lantan và các nguyên tố đất hiếm khác cũng có thể được dùng làm nguyên tố biến tính cầu hoá. Đối với các chất biến tính là đất hiếm và hỗn hợp của Mg đất hiếm, do nhiệt độ chảy cao hơn (khoảng 800 oC) và nhiệt độ sôi rất cao nên khảnăng cháy hao ít hơn [44, 45, 46, 47, 48]. Thành phần một số chất biến tính cho trên bảng 1.2.
Bảng 1.4.Hàm lượng các nguyên tố biến tính trong hợp kim trung gian
Chất cầu hóa Si Mg Ca RE Fe Còn lại Ce NODULANT 45 7,0 1,0 0,6 0,34 Còn lại VL63(M) 45 5,0 0,8 1,0 - Còn lại FeREMg.06 41 6,0 0,8 3,1 Al = 0,6 Còn lại Trung Quốc 45 4 đến 7 0,6 - > 0,5 Còn lại
1.5.5. Các nguyên tố hợp kim hoá
Đồng: Là chất giúp cải thiện peclit và không có xu hướng hình thành cacbit. Do đó, ở gang cầu peclit, đồng giúp cải thiện đặc tính cơ học hiệu quảhơn mangan. Nó dẫn đến sự hình thành peclit mịn hơn nhằm cải thiện độ cứng và độ bền của gang trạng thái đúc. Nhược điểm duy nhất của đồng, đó là chi phí cao [44, 45, 46, 47, 48].
Thiếc: Cũng có có đặc điểm giống như đồng. Điểm khác biệt là, thiếc vượt quá 0,1 % có thể phân bố dọc biên hạt và gây ra hiện tượng hóa giòn [44, 45, 46, 47, 48].
Niken: Cũng là chất ổn định austenit rất tốt, nếu hàm lượng Ni cao trên 12 % gang sẽ có nền austenit hoàn toàn ở trạng thái đúc. Trong tỷ lệ nhỏ hơn (tới 4 %), niken cải thiện khảnăng thấm tôi. Nếu nhiệt luyện phù hợp, như quá trình austenit hóa xen kẽ, sau đó là tôi đẳng nhiệt, thì hợp kim chứa niken có thể có nền ferit- austenit [44, 45, 46, 47, 48].
Crom: Là nguyên tố cacbit hóa rất mạnh, rất dễ thiên tích. Khi kết tinh, crom bị thiên tích và tập trung ở tinh giới hạt, tạo ra một mạng lưới cacbit xung quanh các hạt. Khi làm nguội chậm, Cr cản trở quá trình ferit hóa. Để chắc chắn loại bỏđược tổ chức cacbit thì hàm lượng Cr không được vượt quá 0,05 %. Dùng Cr trong gang cầu có thể làm tăng độ cứng nhưng lại làm giảm độ dai, độ dẻo của gang cầu [44, 45, 46, 47, 48].
20
Molipden: Làm nhỏ kích thước các hạt graphit cầu, làm nhỏ tổ chức peclit và tăng tỷ lệ peclit trong tổ chức nền, qua đó làm tăng độ bền, độ cứng của gang. Hàm lượng 0,1 đến 0,3 % Mo sẽ gây ra tác dụng ferit hóa, lúc đó làm mở rộng vùng ferit Nếu hàm lượng Mo vượt quá 2 %, tổ chức nền gang có thể xuất hiện bainit. Mo là nguyên tố cacbit hóa yếu, làm thu hẹp vùng austenit và làm cản trở mạnh quá trình chuyển biến austenit, vì vậy rất dễ tạo ra tổ chức chuyển biến ở cấp bainit. Molipden có ảnh hưởng đến độ thấm tôi tương tựnhư niken, đồng. Ngoài niken, thì molipden cũng làm chậm sự hình thành peclit trong nền dưới dạng đúc hoặc nền tôi đẳng nhiệt [44, 45, 46, 47, 48].
1.5.6. Các nguyên tố hình thành cacbit và nguyên tố cản cầu
Sự hình thành cacbit trong nền rất có hại cho đặc tính cơ học của gang cầu. Bởi vậy, các nguyên tố hình thành cacbit như crom, vanadi, bo, telua, v.v… luôn được giữ ở mức tối thiểu. Gang cầu có chứa các nguyên tố cản cầu như bitmut, nhôm, chì, asen, atimon, nito, lưu huỳnh, v.v… thì tổng số hạt graphit sẽ giảm và hình thái học của graphit sẽ bị xấu đi, graphit có thể chuyển thành dạng tấm, cacbit cỡ lớn có thể hình thành, làm suy giảm tính chất cơ học của gang cầu. Ảnh hưởng của chì Pb có thể bị trung hòa bằng cách thêm các nguyên tố đất hiếm [2]. Các nguyên tố khác có ảnh hưởng lâu dài hơn tới đặc tính của vật liệu và chúng có tính di truyền.