Đánh giá sự ảnh hưởng của thành phần silic và chiều dày vật đúc đến cơ tính của gang xám

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Gang xám là một loại vật liệu phổ biến và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhất là đối với ngành công nghiệp đúc. Gang xám có tổ chức tế vi graphit tấm, thành phần hóa học và tốc độ làm nguội là hai yếu tố chính quyết định để đạt được tổ chức này. Trong đó, thành phần hóa học điển hình là cacbon và silic. Ảnh hưởng của thành phần cacbon lên gang xám đã được nói đến trong bài viết trước. Bài nghiên cứu "Đánh giá sự ảnh hưởng của thành phần silic và chiều dày vật đúc đến cơ tính của gang xám" này nhằm mục đích nêu rõ ràng hơn sự ảnh hưởng của thành phần Silic và chiều dày vật đúc đến cơ tính của gang xám.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá sự ảnh hưởng của thành phần silic và chiều dày vật đúc đến cơ tính của gang xám

Nguyễn Thanh Tùng / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 2(51) (2022) 3-6 3 2(51) (2022) 3-6 Đánh giá sự ảnh hưởng của thành phần silic và chiều dày vật đúc đến cơ tính của gang xám Evaluation of the influence of silic composition and casting thickness on the mechanical properties of gray cast iron Nguyễn Thanh Tùnga* Nguyen Thanh Tunga* a Khoa Cơ khí, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam a Mechanical Engineering Faculty, Duy Tan University, 55000, Danang, Vietnam b Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Cao, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam b Institute of Research and Development, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam (Ngày nhận bài: 08/02/2022, ngày phản biện xong: 13/02/2022, ngày chấp nhận đăng: 20/02/2022) Tóm tắt Gang xám là một loại vật liệu phổ biến và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhất là đối với ngành công nghiệp đúc. Gang xám có tổ chức tế vi graphit tấm, thành phần hóa học và tốc độ làm nguội là hai yếu tố chính quyết định để đạt được tổ chức này. Trong đó, thành phần hóa học điển hình là cacbon và silic. Ảnh hưởng của thành phần cacbon lên gang xám đã được nói đến trong bài viết trước. Bài nghiên cứu này nhằm mục đích nêu rõ ràng hơn sự ảnh hưởng của thành phần Silic và chiều dày vật đúc đến cơ tính của gang xám. Từ khóa: Gang xám; cơ tính; cacbon; silic; chiều dày vật đúc. Abstract Gray cast iron is a popular and widely used material in many fields, especially in the foundry industry. Gray cast iron has a graphite microstructure, which is determined by two key factors: chemical composition and cooling rate. The typical chemical composition is carbon and silicon. The influence of carbon composition on gray cast iron has been discussed in the previous article. This study aims to clearly state the influence of Silicon composition and casting thickness on the mechanical properties of gray cast iron. Keywords: Gray cast iron; mechanical properties; carbon; silicon; casting thickness. 1. Giới thiệu (Fe3C) [1-6]. Vì vậy, silic là nguyên tố hợp kim rất quan trọng để tạo ra gang xám thay vì gang Trong thành phần hóa học của gang xám, trắng. Thành phần Silic chiếm từ 1% đến 3%, nguyên tố hợp kim chính là cacbon và silic. thông thường 1,8% đến 2,2% là hàm lượng phổ Ngoài cacbon, silic là hợp kim quan trọng nhất, biến nhất. Hàm lượng thành phần hóa học của nó thúc đẩy quá trình graphit hóa của cacbon, silic tăng sẽ làm tăng độ chảy loãng, tăng tính giúp tạo ra cấu trúc graphit thay vì cementit * Corresponding Author: Nguyen Thanh Tung; Faculty of Mechnical Engineering, Duy Tan University, 550000, Danang, Vietnam; Institute of Research and Devolopment, Duy Tan University, 550000, Danang, Vietnam Email: tungnt.s94@gmail.com
4 Nguyễn Thanh Tùng / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 2(51) (2022) 3-6 chịu mài mòn và ăn mòn của gang [5]. Không 2. Thí nghiệm chỉ thành phần hóa học ảnh hưởng đến cơ tính Để làm rõ sự ảnh hưởng của silic và chiều của gang xám mà tốc độ làm nguội cũng là yếu dày vật đúc đến cơ tính của gang xám, chúng ta tố quyết định đến việc tạo ra tổ chức gang xám tiến hành thực hiện các thí nghiệm thay đổi [5]. Tốc độ làm nguội phụ thuộc vào loại khuôn thành phần silic với 2 mẫu đúc có chiều dày đúc và chiều dày vật đúc. Tốc độ làm nguội khác nhau. Hàm lượng thành phần hóa học của càng chậm thì thời gian để cacbon khuếch tán và tích tụ dưới dạng graphit càng lớn. Ngược gang xám làm thí nghiệm được thể hiện ở Bảng lại, tốc độ làm nguội nhanh sẽ ngăn chặn quá 2.1. Thành phần hóa học được phân tích bằng trình graphit hóa, hình thành cementit (gang máy phân tích quang phổ SPECTRO MAXX trắng) [5]. Bài nghiên cứu này nhằm chỉ rõ ra LMX06 - Đức. sự ảnh hưởng của cả silic và chiều dày vật đúc lên gang xám. Bảng 2.1. Thành phần hóa học của gang xám, % khối lượng C Si Mn P S Cr Cu 3,38~3,42 1,2 ~ 2~2 0,35 ~ 0,4
Nguyễn Thanh Tùng / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 2(51) (2022) 3-6 5 Hình 2.2. Ảnh hưởng của thành phần silic tới độ bền kéo của gang xám Từ Hình 2.2, ta thấy rằng hàm lượng silic silic cũng vậy, độ cứng giảm khi thành phần tăng làm cho độ bền kéo bị giảm xuống. Không silic tăng lên, độ cứng của mẫu có chiều dày chỉ thành phần silic, chiều dày vật đúc cũng ảnh Ø20 lớn hơn độ cứng của mẫu Ø30. hưởng đến độ bền kéo, ứng với mẫu đúc có 3. Kết quả và thảo luận chiều dày lớn hơn (Ø30) thì độ bền kéo sẽ thấp Qua 2 trường hợp nghiên cứu trên, ta thấy hơn với mẫu đúc có chiều dày nhỏ hơn (Ø20). được rõ silic có ảnh hưởng tương tự cacbon đối 2.2. Trường hợp nghiên cứu 2 với cơ tính của gang xám. Silic tăng làm thúc Để đo sự ảnh hưởng của thành phần silic và đẩy quá trình tạo ra graphit nhiều hơn, việc tạo chiều dày vật đúc đến độ cứng chúng ta tiến ra nhiều graphit này làm cho cơ tính của gang hành thí nghiệm 2. Mẫu đo được lấy từ chính bị giảm xuống tương tự với cacbon. Chiều dày mẫu kéo để kiểm tra sau khi thực hiện xong vật đúc tác động đến tốc độ làm nguội và tổ trường hợp nghiên cứu 1. Cắt một đoạn mẫu dài chức của gang xám. Khi quan sát bề mặt kéo đứt 20mm từ đoạn kẹp có đường kính 18mm sau đó của mẫu thử ta thấy độ lớn hạt kim loại ở mẫu mài phẳng 2 mặt rồi tiến hành đo độ cứng. Sự kéo có đường kính mẫu đúc Ø30 có kích thước thay đổi độ cứng của gang xám khi thay đổi lớn hơn so với Ø20. Hạt kim loại nhỏ làm cho thành phần silic được thể hiện qua Hình 2.3. cơ tính gang xám tốt hơn và ít giòn hơn. Như Ở bài viết trước, ta đã thấy rằng độ bền kéo vậy, chiều dày vật đúc lớn làm tốc độ làm nguội và độ cứng trong gang xám có sự tương quan càng chậm, làm hạt kim loại phát triển lớn hơn với nhau khi thay đổi thành phần cacbon. Với dẫn đến cơ tính của gang xám giảm. Hình 2.3. Ảnh hưởng của thành phần silic tới độ cứng của gang xám
6 Nguyễn Thanh Tùng / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 2(51) (2022) 3-6 4. Kết luận Tài liệu tham khảo - Trong gang xám, tương tự với cacbon, silic [1] Schweitzer, Philip A (2003), Metallic materials, CRC Press, ISBN 9780203912423. có ảnh hưởng đến cơ tính của gang xám, khi silic [2] Smith, William F.; Hashemi, Javad (2006), tăng làm cho độ bền kéo và độ cứng giảm xuống. Foundations of Materials Science and Engineering, McGraw-Hill, ISBN 9780072921946. - Chiều dày vật đúc là yếu tố ảnh hưởng đến [3] Trần Mão, Phạm Đình Sùng (2019), Vật liệu Cơ khí, tốc độ làm nguội, cũng là yếu tố ảnh hưởng đến Nxb Xây Dựng. cơ tính của gang xám. Với chiều dày các vật [4] Lê Công Dưỡng (1997), Vật liệu học, Nxb Khoa học và Kỹ thuật. đúc khác nhau mà các yếu tố làm nguội như [5] DeGarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. nhau thì nên có sự điều chỉnh thành phần hóa (2003), Materials and Processes in Manufacturing, Wiley, ISBN 9780471033066. học để đạt được cơ tính mong muốn. [6] Berns, H.; Theisen, W. (2008), Ferrous Materials: Steel and Cast Iron, Springer Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-540-71848-2. [7] Haasen, P, (1978), Physical metallurgy, Cambridge [Eng.]; New York: Cambridge University Press.