Nghiên cứu chế tạo gang cầu austenit trong khuôn mẫu cháy

Những loại vật liệu mới này là những vật liệu tổng hợp mà vật liệu tự nhiên không đáp ứng được, thí dụ như vật liệu có độ bền cao, tính bền nhiệt, chịu ăn mòn, mài mòn, tính chất từ… Gan

TRƯỜNG ĐAI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GANG CẦU AUSTENIT

TRONG KHUÔN MẪU CHÁY

LƯƠNG TRƯỜNG GIANG

HÀ NỘI 2008

TRƯỜNG ĐAI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GANG CẦU AUSTENIT

TRONG KHUÔN MẪU CHÁY LƯƠNG TRƯỜNG GIANG Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN HỮU DŨNG

HÀ NỘI 2008

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những kết quả trong đề tài “Nghiên cứu chế tạo gang cầu austenit trong khuôn mẫu cháy” Dưới sự hướng dẫn của PSG.TS Nguyễn Hữu Dũng là kết quả do chính cá nhân tôi làm Chưa từng được công bố ở bất

kỳ công trình nào

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

- Vật liệu, đặc biệt là vật liệu kim loại đóng một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình phát triển của xã hội loài người Từ thời kỳ đồ đá chuyển sang đồ đồng thì kim loại đã đóng vai trò hết sức quan trọng, giúp con người sáng tạo, khai phá và chinh phục tự nhiên

Với trình độ và sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật như hiện nay, các chi tiết máy móc và thiết bị phải làm việc trong những môi trường đặc biệt, thì con nguời ngày càng tạo ra những loại vật liệu đặc biệt đáp ứng nhu cầu đó Những loại vật liệu mới này là những vật liệu tổng hợp mà vật liệu tự nhiên không đáp ứng được, thí dụ như vật liệu có độ bền cao, tính bền nhiệt, chịu ăn mòn, mài mòn, tính chất từ…

Gang và thép là vật liệu kim loại được sử dụng với tỷ lệ lớn nhất và vai trò của chúng cũng rất quan trọng Hiện nay đã có rất nhiều các mác gang và thép được tạo ra ở Việt nam cũng như trên thế giới, trong đó gang cầu là một vật liệu cơ bản Gang cầu được sử dụng rộng rãi trong các ngành và các lĩnh vực cơ khí và các thiết bị máy móc, thí dụ dùng để chế tạo vỏ máy, bánh trăng, trục khuỷu, séc măng và dùng để đúc ống gang Nhưng gang cầu austenit là loại gang với những tính chất đặc biệt (Tính không nhiễm từ, tính chịu mài mòn, chịu ăn mòn…) Ứng dụng chủ yếu của gang austenit để chế tạo các vỏ máy, nắp đậy, các bạc và ống lót của máy ngắt dầu, vòng cách biến thế nguồn Các bộ phận của rôto và stato, bánh đà trong các cuộn dây và thanh góp của máy phát điện, các chi tiết của máy tuyển từ , các dụng cụ đo

lường về điện, các dụng cụ thao tác trong khu vực có từ trường , nắp các loại

lò tần số… Tuy nhiên, các mác gang này vẫn chưa được chưa được nghiên cứu và đưa vào sản xuất tương xứng với tiềm năng và ứng dụng của nó ở Việt Nam

Trên thế giới gang phi từ đã được nghiên cứu và sản xuất ở nhiều nước như Đức, Anh, Nhật, Mỹ… nhưng ở Việt Nam thì loại vật liệu này vẫn chưa được nghiên cứu nhiều Mới có Viện Luyện kim đen nghiên cứu do KS Lê

Văn Nguyên chủ trì “Đề tài nghiên cứu chế tạo gang phi từ làm việc trong

môi trường từ trường mạnh” và hiện nay được nghiên cứu tại trường Đại học

Bách khoa Hà nội

2 Mục đích nhiên cứu

- Đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo gang cầu Austenit trong khuôn mẫu cháy ” nhằm mục đích nghiên cứu, tìm ra công nghệ sản xuất một vài mác gang cầu Austenit tại Việt Nam và khảo sát những tính chất của chúng để góp phần đáp ứng nhu cầu thực tế và phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước đồng thời góp phần hoàn chỉnh lý thuyết về gang cầu và gang cầu Austenit

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là quá trình nấu luyện để tạo ra mác gang hợp

kim Ni cao ( Gang D-2 theo tiêu chuẩn của Mỹ ), những tính chất của gang theo mác D-2 bao gồm

Thành phần hóa học

Tổ chức tế vi

Độ bền, độ dãn dài

Độ cứng

Tính chịu ăn mòn Tính chịu mài mòn Tính chất từ

Mẫu cháy chỉ ứng dụng để đúc mẫu sản phẩm

4 Ý nghĩa của đề tài

- Đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo gang cầu Austenit trong khuôn mẫu cháy ” đã góp phần hoàn chỉnh lý thuyết về gang cầu và gang cầu hợp kim cao, đồng thời nó cũng chế tạo ra mẫu sản phẩn để chào hàng với hãng

Bray của Mỹ

Để hoàn thành luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của PGS.TS Nguyễn Hữu Dũng, Khoa khoa học và Công nghệ vật liệu, Bộ môn Vật liệu học và Công nghệ Đúc, Bộ môn Công nghệ Gang thép, Bộ môn vật liệu – khoa cơ khí Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự … đã giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này

Hà nội; ngày 02 tháng 11 năm 2008 Lương Trường Giang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GANG CẦU

Gang cầu là loại gang có graphit hình cầu, một loại vật liệu kết cấu được phát triển và sử dụng trọng nhiều lĩnh vực, đặc biệt là làm vật liệu kết cấu và

cơ khí Nó có cơ tính cao hơn hẳn gang thường Gang cầu có độ bền cao, độ dẻo lớn và modul đàn hồi cao Cơ tính của gang cầu cao tương đương với thép nhưng tính đúc tốt hơn hẳn, tính chịu mài mòn cao, do vậy nó được sử dụng thay thế thép trong một số chi tiết phức tạp như trục khuỷu ôtô, biên, trục cán…

1.1.Gang cầu

1.1 1 Tổ chức của Gang cầu

Tổ chức của gang cầu bao gồm Graphit và nền kim loại, tổ chức nền của gang cầu giống nền của thép về cơ bản có các loại sau Austenit, péclit, pherit

và pherit + peclit Trong gang cầu thì các hạt graphit hình cầu phân bố đều trên toàn bộ nền kim loại như hình1.1:

Hình 1.1 : Tổ chức của gang cầu ở trạng thái đúc a) Vùng sáng là pherit : b) vùng tối là của peclit

1.1.2 Tính chất của gang cầu

Hình dạng và kích thước các hạt cầu graphits quyết định tới cơ tính, độ

bền và tính chịu mài mòn, ăn mòn của gang cầu so với gang xám

Gang cầu có cơ tính cao gần bằng thép( độ bền của gang cầu vào khoảng

70-90% độ bền của thép)

Sau khi chế tạo gang cầu người ta cũng có thể tăng cơ tính cho gang

bằng cách xử lý nhiệt luyện để được tổ chức nền và tăng cơ tính cho gang

(các tổ chức đạt được sau khi xử lý nhiệt có thể là xoocbit, bainit, austenit,

mactenxit…) tính chất của gang cầu được tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 1.1 Tính chất của gang hợp kim theo tiêu chuẩn DIN 1693 [ I.5 ]

Loại gang theo tiêu

chuẩn DIN 1693 Chiều dày

thành vật đúc mm

Chiều dày mẫu đúc

Độ bền kéo Rm

Giới hạn chảy Rp 0,2

Độ dãn dài A5

Độ dai va chạm(mẫu có vết khía) đo ở

Tính chất của một số loại gang phổ biến hiện nay

Ngoài các tính chất như trong bảng trên thì gang cầu còn có những tính chất đặc biệt khác như:

Khả năng giảm chấn: tuy không tốt bằng gang xám nhưng nó lại tốt hơn

Tính vững mài mòn: do có độ cứng cao và graphit hình cầu lên tính chịu

mài mòn của gang rất lớn

Tính vững ăn mòn: Gang cầu chịu mài mòn tốt hơn gang xám và thép Tính gia công: Gang cầu dễ cắt gọt và dễ hàn hơn so với gang xám

1.1.3 Mối quan hệ giữa tổ chức và tính chất của gang

Tổ chức và tính chất của gang cầu có mối quan hệ chặt chẽ với nhau tùy thuộc vào nền kim loại và dạng graphit Cùng là graphits cầu nhưng nếu nền khác nhau thì tính chất gang cũng khác hẳn nhau Do vậy, người ta tạo ra các mác gang khác nhau bằng cách thay đổi nền của chúng Hình 1.3 mô tả mối quan hệ giữa tổ chức và tính chất của gang cầu

Nhận xét:

Ta thấy với gang ở trạng thái đúc khi hàm lượng của Si >2,8% thì độ bền giảm rất mạnh Do vậy, người ta thường dùng gang đúc có hàm lượng Si< 2,8%

Hình 1.3 : Sự phụ thuộc của độ bền, độ dãn dài của gang vào

hàm lượng Si

1 Trạng thái đúc – 2 nền pherit

– 3 Nền péclit

Đối với gang có nền ferrit thì giá trị này lớn hơn, Với hàm lượng Si lớn hơn 3,7% thì độ bền mới giảm Do vậy với gang có nền pherit thì hàm lượng

Si trong gang đúc có thể dùng tới 3,7%

Với gang có nền peclit thì độ bền không chịu ảnh hưởng của hàm lượng

Si

1.1.4 Phân loại gang cầu

-Theo tổ chức của các pha trong gang: Gang cầu có tổ chức nền là pherit, gang cầu peclit, gang cầu martensite, gang cầu austenit, gang cầu bainit và gang có tổ chức nền là hỗn hợp của cá pha trên

-Theo thành phần hóa học: Gồm có gang trước cùng tinh, gang sau cùng tinh và gang cầu hợp kim

1.1.5 Hình dạng graphit

Hình dạng graphit ảnh hưởng lớn tới cơ tính của gang vì khi tồn tại trong gang nó làm giảm diện tích chịu tải và tính liên tục của nền kim loại, làm giảm cơ tính của vật liệu Nếu coi graphit trong gang là lỗ hổng thì ứng suất tập trung rất nhiều xung quanh các lỗ hổng do đó hình dạng lỗ hổng (graphit) quyết định tới sự tập trung ứng suất và qua đó tác động tới cơ tính Hình 1.4 cho thấy quan hệ giữa độ bền, hình dạng của graphít trong gang với cùng một

tổ chức nền

1.1.6 Thành phần hóa học

Trong hầu hết các gang đúc, các bon và silic có ảnh hưởng lớn nhất lên tính chất gang Các bon và silic tác động chính lên số lượng và hình dạng của graphit có trong vật đúc

C: Lượng C trang gang cầu thường lấy sao cho C đương lượng gần với thành phần cùng tinh hoặc cao hơn một chút để tăng tính chảy loãng cho gang

và làm giảm lượng Si trong gang, đồng thời tránh sự biến trắng sau khi đúc Thông qua việc điều chỉnh thành phần của C người ta cũng có thể điều chỉnh được tổ chức nền của gang (lượng C cháy hao trong quá trình nấu đúc có thể cháy hao từ 0.2-0.8% tùy thuộc vào quá trình nấu và lượng C trong gang)

Si : Silic tan trong sắt làm tăng độ cứng của nền Lượng Silic cao còn giúp cho gang không bị biến trắng sau khi đúc, thông thường lượng Si trong gang cầu vào khoảng 2-3% (muốn nền mềm thì dùng nhiều silic) nhưng không dùng quá 3,2% vì như vậy dễ tạo ra silicopelit (tăng độ cứng và giảm

độ dẻo) Đối với những chi tiết làm việc trong điều kiện chịu tải trọng va đập thì lượng Si cần thấp hơn nữa và người ta thường thay Silic bằng Nikel để tránh biến trắng cho gang

Hình 1.4 : Quan hệ giữa hình dạng graphit và độ bền của gang

Mn: Trong gang cầu Mn thường bị thiên tích Hàm lượng của nó trên biên hạt thường cao hơn từ 3 – 4 lần so với trong hạt Mangan là nguyên tố có tác dụng điều chỉnh tổ chức của nền gang do nó có tác dụng mở rộng khu vực austenit Nhưng mangan lại làm giảm độ dẻo, độ dai va đập Ngoài ra, Mn còn có tác dụng khử lưu huỳnh rất tốt Thông thường lượng Mn trong gang cầu peclit vào khoảng 0,4-0,6% trong gang pherit là 0.2-0.4%

P : Phốt pho là nguyên tố ảnh hưởng rất xấu tới gang cầu nó làm giảm mạnh độ dẻo, độ dai va đập và độ dãn dài.Vì vậy tùy theo từng mác gang và yêu cầu sử dụng mà người ta giữ lượng P ở mức độ khác nhau thông thường khống chế để hàm lượng P < 0,08%

S : Lưu huỳnh là nguyên tố có hại khi biến tính cầu hóa Bản thân lưu huỳnh làm giảm sức căng bề mặt của gang, hạn chế khả năng tiết ra graphit khi kết tinh Do vậy, người ta thường hạn chế nó dưới 0.03% Mặt khác, nhiều

S trong gang sẽ làm tốn chất khử và tạo ra khuyết tật điểm đen MgS trong gang

Các nguyên tố hợp kim

Cu: Đồng làm tăng quá trình graphit hóa của tổ chức cùng tinh và ngăn trở quá trình graphit hóa của tổ chức cùng tích, đồng thời nó cũng có tách dụng giảm đường kính của cầu graphit Ngoài ra, Cu còn có tác dụng làm tăng khả năng xuất hiện của peclit trong nền gang và làm nhỏ tổ chức peclit Nếu trong gang chứa nhiều nguyên tố cản trở quá trình cầu hóa thì khi có mặt của

Cu sẽ làm xấu tính chất của gang

Ni: Nikel là nguyên tố hòa tan vô hạn trong thép, nikel có tác dụng mở rộng vùng austenit, nó cũng thúc đẩy graphit hóa khi chuyển biến cùng tinh, làm nhỏ mịn nền và tăng tính vững nóng cho gang Gang cầu có lượng Ni thấp cho tổ chức nền là peclit, lượng Ni trung bình cho tổ chức là Mactenxit

và khi lượng Ni cao thì tổ chức thu được của nền là austenit

Ưu điểm của việc hợp kim hóa Ni cho gang biến tính bằng Mg là có thể tăng thời gian giữ gang sau biến tính mà không làm giảm tác dụng biến tính

Mo: Molipden có tác dụng làm nhỏ kích thước hạt và giảm đường kính cầu, từ đó làm tăng độ bền, độ cứng của gang Trong gang cầu khi lượng Mo vượt qua 2% thì tổ chức nền của gang đạt được có mặt bainit Mo là nguyên

tố cacbit hóa yếu, có tác dụng thu hẹp vùng austenit và hạn chế chuyển biến austenit khi thêm vào trong gang khoảng 0,1-0,3% Mo thì quá trình pherit hóa xảy ra làm mở rộng vùng pherit( vùng trắng bao quanh hạt graphit cầu) và làm giảm lượng pha peclit Tuy nhiên, khi dùng Mo với lượng lớn hơn thì chuyển biến xảy ra theo chiều ngược lại

Tác dụng chủ yếu của Mo trong gang đó là làm tăng tính chống dão, tính vững nhiệt và chịu mài mòn của gang, khi thêm 0,5%Mo vào trong gang thì

độ bền của gang ở nhiệt độ cao có thể tương đương với thép 0,2%C 0,6%Mn Trong thành phần của gang trắng và gang biến trắng molipden tồn tại trong các bít cùng tinh và trong nền Trong gang graphit hóa, chức năng chính của chúng là làm tăng chiều sâu thấm tôi, tăng độ bền nhiệt và chịu ăn mòn Trong thành phần của gang biến trắng, molipden được thêm vào một lượng nhỏ làm tăng chiều sâu biến trắng (chúng có tác dụng bằng 1/3 crôm) Molipden thêm một lượng nhỏ (0,25 tới 0,75%) vào gang biến trắng làm tăng cường khă năng của lớp bề mặt biến trắng chịu bong tróc, ăn mòn lỗ, ăn mòn tinh giới Molipden làm nền peclit cứng và dai hơn

Trong gang trắng mactenxit, molipden được sử dụng cho mục đích chịu mài mòn cao, thêm vào khoảng 0,5 tới 3% Molipden có tác động khử tạo peclit Molipden phát huy ảnh hưởng lớn hơn khi sử dụng kết hợp với đồng, crôm, niken hay với cả niken và crôm Molipden vượt cả niken, đồng và mangan trong việc tăng chiều sâu biến cứng và ổn định austenit

Khả năng loại trừ peclit của molipden là ưu điểm nổi bật trong gang trắng crôm cao Gang trắng với 12 tới 18% crôm được sử dụng cho đúc chi tiết chịu mài mòn, thêm vào 1 tới 4 % Mo có thể loại trừ tạo peclit ngay cả khi đúc các chi tiết lớn có tốc độ nguội chậm

Molipden có thể thay thế niken trong một số dạng gang trắng mactenxit crôm – niken cao Các chi tiết lớn chứa khoảng 4,5% Ni, nếu thêm vào khoảng 1% Mo cho phép giảm hàm lượng Niken tới 3% Với các chi tiết đúc nhỏ của loại này, sử dụng khoảng 3% niken, thêm 1%Mo cho phép giảm 1,5% Niken

Molipden với số lượng 1 tới 4% có tác dụng tăng cường tính chịu ăn mòn, đặc biệt trong môi trường có clo Với số lượng 0,5 tới 2% Mo tăng bền nhiệt và chống dão cho gang xám và gang dẻo với nền ferit hay austenit

Cr: Crôm là nguyên tố cacbit mạnh, dễ thiên tích Khi kết tinh, Cr bị

thiên tích mạnh và tập trung ở tinh giới hạt tạo thành mạng lưới cacbit xung quanh các hạt Dùng Cr trong gang làm tăng cơ tính, tính vững nóng, oxihóa

bề mặt và tính chịu mài mòn, tuy nhiên nó làm giảm độ dẻo và dai của gang cầu

Zn: Kẽm là nguyên tố peclit hóa mạnh nên được dùng chủ yếu để sản xuất gang cầu peclit ở trạng thái đúc Cũng như Cu, Kẽm cũng rất nhạy cảm với các nguyên tố phản cầu, do vậy không nên sử dụng nhiều Zn khi trong thành phần gang có nhiều nguyên tố phản cầu

V: Vanadi là nguyên tố tạo các bít, tăng chiều sâu biến trắng Độ tăng

chiều sâu biến trắng tùy thuộc trên hàm lượng của vanadi, thành phần của gang, kích thước vật đúc và điều kiện đúc Đưa thêm niken và đồng, tăng hàm lượng cácbon hay silic, hoặc cả hai có thể làm giảm khả năng gây biến trắng của vanadi Lượng vanadi khoảng 0,10 tới 0,50% làm tổ chức của lớp biến trắng nhỏ mịn và hạn chế phát triển cấu trúc hạt trụ thô

1.1.7 Ứng dụng và tình hình sản suất gang cầu ở Việt nam

Gang cầu được sử dụng rộng rãi trong các ngành và các lĩnh vực cơ khí

và các thiết bị máy móc, thí dụ dùng để chế tạo vỏ máy, bánh trăng, trục khuỷu, séc măng và dùng để đúc ống gang

Sản lượng gang cầu tại Việt nam và trên thế giới không ngừng tăng cao Theo số liệu thì tới năm 2004 Việt nam cần khoảng 450.000 tấn gang cầu để đúc ống gang cầu và dự báo tới năm 2020 thì phải cần tới trên 600.000 tấn

Về tình hình sản xuất thì hiện nay nhiều cơ sở trong nước như Cở khí Mai Động (Hà Nội ), Đúc Tân Long(Hải Phòng), Đài Việt (Đồng Nai ), Cơ khí đông anh, Viện công nghệ, Cơ khí Mê linh mới đáp ứng được khoảng 15% nhu cầu, lượng còn lại khoảng 85% vẫn phải nhập khẩu từ một số nước như Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản

Gang cầu hợp kim chưa được tìm thấy trong các công trình nghiên cứu ở Việt nam trong 10 năm trở lại đây, đặc biệt là gang cầu austenit hợp kim hóa bằng Nikel Cho nên, việc nghiên cứu công nghệ chế tạo và một số đặc tính

kỹ thuật của gang là thực sự cần thiết

1.2 Gang cầu Austenit

Gang cầu Austenit là loại gang có graphit hình cầu nền austenit (Austenit

là pha chứa cácbon hòa tan trong thép ở nhiệt độ cao tuy nhiên nó cũng tó thể xuất hiện ngay ở nhiệt độ thường ở dạng austenit tôi và đúc Ở dạng austenit đúc nó tồn tại ổn định nhờ vào hàm lượng Ni cao 18-36% (Gang này có tên

thương mại là Ductile Ni- Resist) Ở dạng austenit tôi, bằng cách hợp kim

hóa và xử lý nhiệt (làm nguội nhanh ) loại gang này có cơ tính cao và những tính đặc biệt tốt khi sử dụng làm các thiết bị gang không bị oxihóa, bền ăn mòn đặc biệt là tính chất từ và kích thước ổn định khi thay đổi nhiệt độ

1.2.2 Thành phần của gang cầu austenit

Thành phần các mác gang austenit của các nước về cơ bản là tương đương nhau và có thể lựa chọn theo tiêu chuẩn Nhưng hiện nay trên thế giới thường sử dụng theo các mác gang theo tiêu chuẩn của Mỹ và tiêu chuẩn ISO

Bảng 1.2: Thành phần hóa học và tên thương mại của các mác gang thuộc họ

austenit (Theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM và UNS) [I.4]

D-2C F4 3002 ≤2.9 1,0-3 1,8-2,4 ≤0,5 21-24 ≤0,08

D-3 F4 3003 ≤2.6 1,0-2,8 ≤ 1,0(*) 2,3-3,5 28-32 ≤0,08 Mo: 0,7-1 D-3A F4 3004 ≤2.6 1,0-2,8 ≤ 1,0(*) 1,0-1,5 28-32 ≤0,08

D-4 F4 3005 ≤2.6 5-6 ≤ 1,0(*) 4,5-5,5 28-32 ≤0,08

D-5 F4 3006 ≤2.4 1,0-2,8 ≤ 1,0(*) ≤0,1 34-36 ≤0,08

D-5B F4 3007 ≤2.4 1,0-2,8 ≤ 1,0(*) 2,0-3,0 34-36 ≤0,08

D-5S ≤2.3 4,9-5,5 ≤ 1,0(*) 1,75-2,0 34-37 ≤0,08

(Những nguyên tố * là những nguyên tố không mong muốn đưa vào)

Với các mác gang thuộc họ gang Austenit theo tiêu chuẩn trên thì cơ tính của chúng được tóm tắt trong bảng 1.3:

Bảng 1.3: Cơ tính của gang theo tiêu chuẩn của Mỹ [I.4]

Bảng 1.4: Ký hiệu và thành phần của gang cầu Austenit theo tiêu chuẩn ISO (2892)[I.4]

S-NiMn234 ≤2.6 1,5-2,5 4,0-4,5 ≤0,2 21-24 ≤0,08 ≤0,5 S-NiCr301 ≤2.6 1,5-3,0 0,5-1,5 1,0-2,5 28-32 ≤0,08 ≤0,5 S-NiCr302 ≤2.6 1,5-3,0 0,5-1,5 2,5-3,5 28-32 ≤0,08 ≤0,5 S-NiSiCr3055 ≤2.6 5,0-6,0 0,5-1,5 4,5-5,5 28-32 ≤0,08 ≤0,5 S-Ni35 ≤2.4 1,5-3,0 0,5-1,5 ≤0,2 34-36 ≤0,08 ≤0,5 S-NiCr353 ≤2.4 1,5-3,0 0,5-1,5 2,0-3,0 34-36 ≤0,08 ≤0,5

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự hình thành tổ chức austenit trong gang

a Ảnh hưởng của Nikel

Nikel có kiểu mạng lập phương tâm diện với a=3.51A0 gần giống với cấu trúc mạng của Feץ Khi hòa tan trong sắt, Ni tạo dung dịch đặc Fe-Ni với giản

đồ trạng thái như hình 1.6:

Hình 1.6: giản đồ trạng thái hệ Fe-Ni [I.12]

Ni nâng cao điểm A4 và giảm điểm A3( A4 là điểm tới hạn chuyển biến sắt Fe thành austenit khi nung nóng và A3 là điểm tới hạn bắt đầu tiết ferit

từ austenit khi làm nguội) Trong trường hợp khi hàm lượng Ni cao thì chuyển biến ferit diễn ra theo hướng tạo thành Mactenxit( chuyển biến này không làm thay đổi nồng độ)

Khi Ni tồn tại trong gang với lượng hơn 20% thì cấu trúc của gang là austenit hoàn toàn Gang cầu nền austenit hoàn có những tính chất rất ưu việt nhưng giá thành của nó rất cao Để giảm giá thành thì nguời ta cũng có thể thay thế Ni bằng các nguyên tố khác như Mn, Cu, Al…

b Ảnh hưởng của Mangan(Mn)

Mangan có 4 dạng thù hình là α, β, γ, δ trong đó Mnγ có dạng chính phương thể tâm với thông số mạng là a =9.894A0, không khác nhiều so với

Feγ nên Mn có thể hòa tan vô hạn vào Fe tạo thành dung dịch đặc Fe-Mn Giản đồ trạng thái của hệ Fe-Mn được thể hiện như hình 1.7

Hình 1.7: giản đồ trạng thái hệ Fe-Mn [I.12]

Cũng như Ni, Mn là nguyên tố mở rộng khu vùng austenit Trong gang hợp kim Cacbon cùng Mn tạo thành cacbít (Fe,Mn)3C có độ cứng cao Mn cũng liên kết với Lưu huỳnh (S) tạo thành MnS rất bền vững, do vậy với gang austenit khi có Mn thì giảm được hiện tượng bở nóng của kim loại Hàm lượng Mn sử dụng trong gang Austenit( gang phi từ) phổ biến trong khoảng 5-7,5% Cũng có thể sử dụng hàm lượng Mn cao hơn, tới 13% nhưng loại gang này có tính gia công cắt gọt kém, nhiễm từ và tăng độ thấm từ do trong cấu trúc có mặt của Cácbít

c Ảnh hưởng của Đồng (Cu)

Cu cũng là nguyên tố mở rộng và ổn định vùng Austenit tuy nhiên lượng

Cu hòa tan trong Fe thường chỉ giới hạn trong khoảng 1,5- 2% vì với lượng

Cu cao hơn sẽ khó gia công Khi có mặt của Mn và Mo(đặc biệt là Mo) thì tác dụng của Cu tăng lên rất mạnh do vậy xu hướng hiện nay là sử dụng đồng thời Mn và Cu thay thế một phần Ni Trong công nghiệp thì mác gang austenit(gang phi từ) thường được sử dụng có thành phần như sau:

Ngoài ảnh hưởng chủ yếu của các nguyên tố như trên thì tổ chức Austenit trong gang cũng chịu ảnh hưởng của các nguyên tố khác như C, Si, Al lượng các nguyên tố C và Si tốt nhất trong gang khi Si đảm bảo cho C trong gang tồn tại ở dạng austenit và C dư hoàn toàn ở graphít

% 3.3-3.9 2.3-3.2 7-12 0.3-0.7 0.03-0.05 1-2 <0.6

1.2.4 Gang cầu ADI (Austempered Ductile Iron)

Một trong những loại hiện đang thu hút được sự quan tâm nghiên cứu và

sử dụng vì có cơ tính tốt với tổ chức nền là hỗn hợp của austenit và các pha khác, đó là gang gang tôi đẳng nhiệt ADI (Austempered Ductile Iron) Trong gang ADI pha austenit được tạo ra ở nhiệt độ cao của quá trình tôi đẳng nhiệt

Nó là kết quả của chuyển biến bainit ferit Trong chuyển biến này, austenit dư

sẽ được làm giàu cacbon Pha mới này sẽ tách hẳn ra khi kết thúc chuyển biến bainnit và tồn tại ổn định ở nhiệt độ phòng nhờ tác động của sự làm giàu cacbon

Đối với gang ADI, chuyển biến bainnit thường diễn ra ở khoảng

250-4500C Kết quả cho thấy đối với gang cầu đúc ADI thì sau khi tôi đẳng nhiệt,

độ bền sẽ tăng lên đáng kể trong khi đó độ cứng và độ dẻo gần như không đổi Quá trình xử lý nhiệt gang ADI thường bao gồm 2 giai đoạn

1 Giai đoạn Austenit hóa Giai đoạn này nhiệt độ của vật đúc được nâng nên khoảng 9500

2 Giai đoạn tôi đẳng nhiệt (Austempering) giai đoạn này thường diễn ra ở khoảng 400-2000C trong 0,5-3h

Hình 1.8: Giản đồ mô tả quá trình tôi đẳng nhiệt [II.2]

Phân loại: Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà người ta phân gang ADI

thành hai loại

Loại 1: Gang có chuyển biến ở nhiệt độ thấp hơn chuyển biến bainit (dưới

3300C ) loại gang này có độ cứng cao(> 400HB) độ bền và tính chất rất tốt, đặc biệt là chịu ứng suất tiếp xúc lớn Do đó thường được dùng làm bánh răng

Loại2 : Gang có chuyển biến ở nhiệt độ cao hơn chuyển biến bainit Loại gang này có độ cứng trong khoảng 260-350HB, chúng kết hợp được độ dẻo,

độ bền và tính chất chống mài mòn và chịu mỏi tốt

Cơ tính: Cơ tính của một số mác gang ADI được cho trong bảng 1.6

Ứng dụng Ứng dụng chủ yếu của gang ADI là trong lĩnh vực chế tạo máy và

các thiết bị công nghiệp nặng như:

Chế tạo các cặp bánh răng trong, các trục đỡ cho động cơ diesel Các silanh bơm dầu, thân valse và các thiết bị khác, Trong công nghiệp mỏ thì gang ADI dùng làm các tấm chịu mài mòn và các đầu khoan…

Bảng 1.5: Cơ tính của một số mác gang ADI theo tiêu chuẩn Anh [II.3]

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO GANG CẦU

Công nghệ chế tạo gang cầu chủ yếu dựa trên cơ sở biến tính gang xám bằng Mg sạch, hợp kim trung gian trên cơ sở Mg và đất hiếm Có rất nhiều nghiên cứu đã và đang được thực hiện nhằm cầu hóa gang một cách hiệu quả nhất Theo quan điểm hóa học thì quá trình cầu hóa là một quá trình phức tạp

và hiện nay có nhiều lý thuyết cầu hóa khác nhau, tuy nhiên giải thích về quá trình cầu hóa nhờ chất biến tính là Mg được thừa nhận rộng rãi là khi đưa Mg (đất hiếm) vào trong gang lỏng sẽ làm tăng sức căng bề mặt cho gang Khi chưa biến tính thì các mầm SiO2 (mạng lục lăng sinh ra graphit tấm) sẽ được chuyển biến thành mầm MgO có mạng lập phương nên graphit được cầu hóa, đồng thời gang được tinh luyện bớt S và oxi hòa tan

Theo quan điểm nhiệt động học thì bản chất quá trình biến tính cầu hóa

là các quá trình hóa lý trong đó diễn ra nhiều quá trình phức tạp, nhưng nhìn chung thì người ta chia phương pháp biến tính cầu hóa thành hai phương án: Phương án các quá trình sạch và phương án các quá trình hóa học

1 Phương án các quá trình sạch

Theo phương án này thì các điều kiện luyện kim được khống chế rất chặt chẽ Khi đã đạt được các điều kiện này chất biến tính chỉ còn thực hiện một chức năng duy nhất là cầu hóa khi graphit kết tinh, điều này có nghĩa là gang xám biến tính phải có hàm lượng lưu huỳnh, oxy và các nguyên tố phản cầu ở mức tối thiểu

Để đạt được các điều kiện biến tính như trên phải dùng phương pháp nấu luyện tổng hợp (luyện gang từ sắt thép vụn , sau đó bổ xung các nguyên tố khác bằng cacbon và phero) Cũng có thể sử dụng lò hồ quang Bazơ để nấu luyện Trong lò hồ quang, các nguyên tố S, P được khử xuống mức rất thấp, thấp đến mức mà phản ứng giữa Mg và S, P không thể xảy ra

Một phương án khác thường được sử dụng là phương pháp bán tổng hợp Bản chất của phương pháp này là sử dụng thành phần phối liệu thích hợp (gang thỏi có chất lượng cao) nấu phối hợp giữa lò hồ quang và lò điện cảm ứng

Trong sản xuất thực tế thì việc lựa chọn quá trình sản xuất sạch không chỉ phụ thuộc vào chỉ tiêu kỹ thuật mà còn phải quan tâm tới hiệu quả kinh tế Công nghệ này chỉ phù hợp cho phương pháp biến tính trong gàu điều chỉnh được, thí dụ như phương pháp biến tính bằng nhúng, phương pháp rót đổ, phương pháp biến tính trên dòng chảy, biến tính trong khuôn…

2.2 Phương pháp có các quá trình hóa học

Đối với phương pháp này thì không cần quan tâm nhiều tới các điều kiện luỵện kim bởi vì trong quá trình biến tính các chất biến tính sẽ phản ứng với các nguyên tố có mặt trong kim loại lỏng đồng thời nó cũng đóng vai trò là khử oxy, khử lưu huỳnh và tinh luyện kim loại lỏng Trong phương pháp này chất biến tính đóng hai vai trò một là chất biến tính cầu hóa, hai là chất tinh luyện kim loại lỏng Do đó, lượng chất biến tính sử dụng phải đủ lớn Thí dụ khi biến tính cầu hóa bằng Mg ngoài lượng Mg bay hơi và tác dụng với oxy, lưu huỳnh thì phải có một lượng Mg dư đủ lớn (0,04-0,07%) để cầu hóa graphít Đối với phương pháp biến tính này, có thể sử dụng gang lỏng ban đầu

có hàm lượng S đến 0,1% Tuy nhiên hàm lượng S ban đầu càng thấp và ổn định thì hiệu quả biến tính cầu hóa càng cao

Khi sản xuất gang cầu từ gang ban đầu có hàm lượng S cao có thể sử dụng phương pháp nấu kép Trước hết là khử lưư huỳnh sơ bộ trong lò cảm ứng sau đó biến tính trong gàu Kết quả thu được sau biến tính hàm lượng lưu huỳnh giảm đi 1,5 lần và gang cầu có cơ tính khá cao: Rm = 529-720MPa, A5=5,2-18%

Hiện nay trên thế giới có khoảng 60 phương pháp biến tính gang cầu Mỗi phương pháp có những đặc trưng riêng Việc lựa chọn phương pháp sản xuất phải căn cứ theo điều kiện thực tế của xưởng, trang thiết bị kỹ thuật và trình độ chuyên môn của cán bộ kỹ thuật cũng như yêu cầu của người mua hàng

2.3 Một số công nghệ biến tính sử dụng Mg và hợp kim trung giang của

Mg đất hiếm

Hình 2.1: Phương pháp biến tính: a) Nhúng : b) Nồi auto clap

Trong các phương pháp biến tính trên , phương pháp biến tính liên tục trên dòng chảy (hình 2.4) đang được sử dụng để biến tính gang cầu có hàm lượng S ban đầu nhỏ Hiệu suất sử dụng chất biến tính đạt 60-70% Nguyên lý của phương pháp này là chất biến tính được phân phối và định lượng từ thùng phân phối rồi rơi xuống hốc chứa Khi chảy qua hốc chứa, gang lỏng sẽ lấy dần chất biến tính và hòa tan chúng Mức độ hòa tan phụ thuộc vào tốc độ

Hình 2.2: Phương pháp biến tính bằng dây nhồi

1.Trục quay đẩy dây vào kim loại lỏng

2.Đồng hồ đo chiều dài dây

Hình 2.3: Phương pháp biến tính trong thùng quay

Hình 2.4: Phương pháp biến tính liên

tục trên dòng chảy

Hình 2.5: Phương pháp gàu Tundish

rót, diện tích buồng phản ứng và nhiệt độ rót Sau khi hòa tan chất biến tính các phản ứng biến tính xảy ra trong buồng phản ứng Kim loại lỏng đã biến tính chảy xuống gàu rót và tại đây chúng tiếp tục được xáo trộn làm đồng đều thành phần

2.4 Tác dụng của Mg và chất biến tính khi cầu hóa

2.4.2 Tác dụng khử lưu huỳnh

Mg và các nguyên tố đật hiếm có ái lực rất mạnh với lưu huỳnh do vậy khi đưa vào gang lỏng thì tác dụng đầu tiên của chúng là với Lưu huỳnh tạo thành các hợp chất như MgS, CeS , Ce2S3…

Trong gang lỏng Mg có tác dụng với S theo phản ứng sau:

R G

Gang lỏng là dung dịch thực do đó ta cần xét ảnh hưởng của các nguyên tố khác tới hoạt độ của Mg và mối quan hệ được thể hiện qua phương trình sau:

T

Si Mg

C

Mg[% ] %522

,123,

 Si   Mg

S C

Mg

e Hai thông số của quá trình phản ứng là nhiệt độ và áp suất đều đẩy đường cong phản ứng về phía phải, điều này có nghĩa là chúng làm giảm khả năng khử S của Mg

Hình 2 6 Cân bằng Mg-S tại các nhiệt độ khác nhau [I.2]

Trong quá trình biến tính xảy ra đồng thời cả 3 quá trình, bay hơi, hòa tan và khử S của Mg do vậy kết quả của quá trình biến tính được thể hiện như trên hình 2.7:

Từ giản đồ hình trên ta thấy khi lượng S không thay đổi thì đưa Mg vào càng nhiều hiệu suất sử dụng Mg càng giảm và lượng Mg bay hơi càng tăng, Nếu hàm lượng S ban đầu nhỏ tới một mức nào đó thì sẽ không cần dung Mg

để khử S Trong trường hợp này thì Mg chỉ tham gia 2 quá trình đó là bay hơi mất khoảng 50-60% và cầu hóa

Từ những phân tích trên để tối ưu hóa quá trình biến tính cầu hóa thì trong điều kiện kỹ thuật có 3 phương án

- Giảm lượng S ban đầu (như đã mô tả ở hình trên) khi đó sẽ nâng cao hiệu suất sử dụng Mg vì không cần Mg để khử S

- Nâng cao hàm lượng Mg của chất biến tính Điều này có nghĩa là tăng % của Mg trong hợp kim trung gian

- Nâng cao áp suất biến tính: Phương án này hiệu quả vì nó nâng cao được hiệt suất sử dụng Mg do áp suất biến tính tác động làm giảm sự bay hơi của

Mg rất nhiều

Hình 2.7: Cân bằng của phản ứng Mg-S

tại nhiệt độ 1500 0 C [I.2]

2.5 Sự cháy hao của các nguyên tố khi cầu hóa

Các nguyên tố dùng để biến tính thường bị cháy hao trong quá trình biến tính Mg có nhiệt độ nóng chảy thấp 6380C, nhiệt độ sôi 11050C, thấp hơn nhiều so với nhiệt độ biến tính gang lỏng nên bị cháy hao mạnh

Đối với các chất biến tính là đất hiếm và hỗn hợp của Mg đất hiếm, do nhiệt độ chảy cao hơn( khoảng 8000C) và nhiệt độ sôi rất cao lên khả năng cháy hao ít hơn

Để phát huy hết tác dụng của chất biến tính, khi biến tính xong dùng than hoa phủ lên lớp bề mặt nước gang để tránh hiện tượng khử cầu hóa (Hiện tượng này là do mất Ce ở mặt thoáng của gang)

Bảng 2.1: Đặc tính chủ yếu của một số chất biến tính cầu hóa [I.8]

Hợp kim Mg

Silicocanxi 10-30Mg 2,2-2,9 1000-1050 20-40 Hợp kim Mg + Ni

Mg +Cu

10-50Mg 5-8 850-1200 15-40 Hợp kim Mg + Ce ФLIM5 4-7Mg + 45Ce 5,9-6,0 760-800 20-30

2.6 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình cầu hóa

2.6.1 Cácbon đương lượng

Cấu trúc graphit chịu ảnh hưởng của hàm lượng C và cácbon đương lượng cũng như tỷ lệ C/Si.Trong gang cầu thì các nguyên tố cácbit hóa như

Mg, Ce và các nguyên tố đất hiếm thường có xu hướng làm cho gang bị biến trắng do vậy người ta thường sử dụng gang có thành phần sau cùng tinh (Cdl > 4,3)

Cacbon đương lượng được tính theo công thức sau:

Cdl = Ct + (Si+P)/3

Trong đó Cdl là thành phần cacbon đương lượng của gang %

Ct là hàm lượng cacbon tổng của gang

Si,P Hàm lượng Silic và photpho trong gang

Hình 2.7 cho thấy ảnh hưởng của Cdl tới độ bền kéo và độ dãn dài của gang

Hình 2.8: Ảnh hưởng của C đương lượng tới độ bền kéo và

độ dãn dài của gang khi biến tính bằng Ce

Qua giản đồ trên ta thấy hàm lượng Cacbon đương lượng của gang cầu dùng trong khoảng 4,3 – 4,6 là hợp lý nhất vì nó kết hợp được những tính chất của độ bền và độ dẻo

2.6.2 Ảnh hưởng của Lưu huỳnh

Lưu huỳnh là nguyên tố gây nhiễu trong quá trình cầu hóa Lưu huỳnh làm giảm sức căng bề mặt của gang lỏng đồng thời nó hấp phụ chọn lọc lên bề mặt lăng trụ của tinh thể graphit làm tăng tốc độ phát triển của mặt này, từ đó dẫn đến sự hình thành graphit tấm

Khi biến tính gang bằng các chất cầu hóa, các chất cầu hóa sẽ tác dụng mạnh với S tạo thành hợp chất và quá trình cầu hóa chỉ xảy ra khi lượng S trong gang lỏng < 0,03% ( Do vậy thông thường khi tính toán nấu biến tính gang cầu thì người ta phải khống chế lượng S ban đầu < 0,03%)

Hình 2.9: Ảnh lưởng của S tới mức độ cầu hóa

2.7 Chất cầu hóa và chất phản cầu

2.7.1 Các nguyên tố cầu hóa

Các nguyên tố cầu hóa là các nguyên tố cỏ khả năng thúc đẩy quá trình tiết ra graphit ở dạng cầu Những nguyên tố này bao gồm Mg,Ce,Ca,Li Na,K

và các nguyên tố đật hiếm Thông thường các nguyên tố cầu hóa có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ bay hơi thấp(nhiệt độ bay hơi của các nguyên tố này thường thấp hơn hoặc bằng nhiệt độ nóng chảy của gang lỏng sau khi biến tính)

Khi đưa vào thành phần của gang các nguyên tố thúc đẩy quá trình graphit hoá (được gọi là nguyên tố graphit hoá) như Si, Al, Ni, Cu,Co… và các nguyên tố ngăn cản quá trình graphit hoá (các nguyên tố cácbit hoá) như

Mn, Mo, S, Cr,V… Nếu lấy hệ số graphít hoá của Si là 1 thì mức độ ảnh hưởng của các nguyên tố như trong bảng1.2:

Ở đây: dấu + là thúc đẩy quá trình graphít hoá

dấu – là cản trở qúa trình graphit hoá

Magiê là nguyên tố biến tính cầu hóa rất tốt và thường có mặt trong đa số các hợp kim trung gian Các hợp kim trung gian thường thấy là hợp kim của magiê với Ni, Si, Ca, Ce Ngoài ra người ta còn sử dụng Mg dưới dạng các muối như MgCl2. Ce là nguyên tố cầu hóa rất hiệu quả nhưng tác dụng cầu hóa của nó chỉ phát huy tác dụng tốt đối với gang sau cùng tinh Người ta thường sử dụng Ce đồng thời với Mg để đạt hiệu quả biến tính cao

2.7.2 Các nguyên tố phản cầu

Trong quá trình biến tính, có một số nguyên tố tuy hàm lượng rất nhỏ nhưng lại có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình hình thành graphit cầu Đó là các nguyên tố phản cầu Nhóm các nguyên tố này bao gồm Ti, Pb, Bi, Ag, Sn Khi có mặt trong gang các nguyên tố này sẽ hạn chế tác dụng cầu hóa của

Mg

Đặc điểm của các nguyên tố phản cầu:

- Khối lượng riêng tương đối cao

- Nhiệt độ nóng chảy thấp (trừ Ti)

- Nhiệt độ bay hơi rất cao

- Có khuynh hướng tạo thành các hợp chất hóa học với các chất cầu hóa

- Làm giảm sức căng bề mặt của gang lỏng

Các nguyên tố phản cầu không những ảnh hưởng tới sự hình thành graphit cầu mà nó còn ảnh hưởng tới tổ chức nền của gang cầu Do vậy, khi chọn lựa

và tính toán phối liệu người ta cần khống chế hàm lượng của chúng

Sb = 4,4Ti + 2,0As + 2,3Sn + 5,0Sb + 290Pb + 370Bi + 1,6Al Muốn tạo được cầu tốt thì hệ số phản cầu Sb < 1

2.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính

Nhiệt độ biến tính có vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất

sử dụng chất biến tính và mức độ cầu hóa Chất lượng gang cầu phụ thuộc vào mức độ cầu hóa đó Nhiệt độ biến tính sẽ quyết định tới sự hòa tan và cháy hao của chất biến tính Do vậy phải chọn nhiệt độ biến tính phù hợp để đảm bảo quá trình cầu hóa xảy ra hoàn toàn, thông thường khi biến tính cầu hóa gang thì nhiệt độ biến tính ở khoảng 1400-14500C

2.9 Thời gian biến tính

Thời gian biến tính tác dụng mạnh tới hàm lượng Mg dư sau biến tính và làm tăng hàm lượng S điều này rất dễ tạo cho graphit chuyển sang dạng tấm Lượng Mg dư được tính theo công thức sau

MgT = Mg0 e-k.t

Trong đó: MgT là hàm lượng Mg dư tạ thời điểm sau biến tính

Mg0 là hàm lượng Mg dư tại thời điểm t=0 (sau biến tính)

t thời gian giữ gang lỏng (phút)

k hệ số sử dụng k= 0,09-0,14

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

Từ tài liệu về công nghệ và kỹ thuật của các nước, từ sự so sánh về tiêu chuẩn các mác gang Austenit của các nước, kết hợp với công nghệ thiết bị và điều kiện nấu thực tế tìm ra công nghệ chế tạo ổn định mác gang cầu austenit D2 theo tiêu chuẩn ASTM Đánh giá các tiêu chuẩn của mác gang này theo yêu cầu, chế tạo loạt sản phẩm chào hang cho hang Bray(Mỹ)

Trên cơ sở thành phần hóa học đã được lựa chọn, xác định thiết bị nấu luyện là lò tần số vì thiết bị này làm việc trên nguyên lý chuyển đổi điện năng thành nhiệt năng nên quá trình nâng nhiệt và nấu luyện là quá trình sạch Hơn nữa, các quá trình luyện kim xảy ra trong lò tần số chủ yếu là quá trình nấu chảy và hợp kim hóa, các quá trình tạo xỉ ổn định theo từng nguyên tố trong

mẻ liệu vì thế việc tính toán chính xác phối liệu sẽ giúp kết quả nấu có thành phần chính xác hơn

3.2 Các bước và các phương pháp kiểm tra chất lượng sản phẩm

1 Kiểm tra thành phần hóa học: Phân tích thành phần hóa học trên máy phân tích quang phổ ARL3460 tại Viện Mỏ Luyện Kim do hãng FISSTON của Thụy sỹ chế tạo

2 Kiểm tra độ bền kéo, độ dãn dài và một số tính chất khác trên máy thử kéo vạn năng tại Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự

3 Soi và kiểm tra tổ chức tế vi tại phòng thí nghiệm Kim Loại Học (Trường ĐHBKHN)

4 Đo độ cứng tại phòng thí nghiệm Kim Loại Học (Trường ĐHBKHN)

5 Đo khả năng nhiễm từ μ tại phòng thí nghiệm …(Viện Vật lý kỹ thuật trường ĐHBKHN)

6 Đo độ ăn mòn tại Trung tâm ăn mòn và bảo vệ Kim loại (Trường ĐHBKHN)

7 Đo độ mài mòn tại Trung tâm Vật liệu học (Trường ĐHBKHN)

3.3 Mẫu và cách lấy mẫu

3.3.1 Mẫu chuẩn

Mẫu chuẩn được thiết kế theo tiêu chuẩn của mỹ về chế tạo mẫu đo độ bền kéo với kích thước như hình 3.1:

Khối chữ Y này sau khi đúc được cắt lấy phần ExAxC (25x75x175) sau

đó dùng để chế tạo thành 3 mẫu thử kéo

3.3.2 Mẫu đúc thử trong khuôn mẫu cháy

Mẫu chế tạo sản phẩm được đúc bằng cách đúc thỏi hình trụ trong khuôn cát và đúc thử nghiệm trong khuôn mẫu cháy

Hình 3.1:Kích thước mẫu chuẩn theo tiêu chuẩn Mỹ về

chế tạo gang cầu [II.4]

Hình 3.2: Kích thước vật đúc trong khuôn mẫu cháy

a) Chi tiết 1: b) chi tiết 2