Báo cáo Nghiên cứu chế tạo gang hợp kim độ bền cao mác gx330nicr42 làm đĩa nghiền phục vụ công nghiệp sản xuất giấy

Bộ công THƯƠNG TổNG CÔNG TY THéP VIệT NAM Viện Luyện kim Đen -------------------- Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển CÔNG NGHệ cấp bộ Tên đề tài: “NGHIấN CỨU CHẾ TẠO GANG HỢP KIM ĐỘ BỀN CAO MÁC GX330NiCr42 LÀM ĐĨA NGHIỀN PHỤC VỤ CễNG NGHIỆP SẢN XUẤT GIẤY” DFGEDFGEDFGE Cơ quan chủ quản: tổng công ty thép vN Cơ quan chủ trì: Viện Luyện kim Đen Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN VĂN SƯA 6829 27/4/2008 Tháng 12/2007 những ng−ời thực hiện chính TT Họ và tên Học vị Đơn vị công tác 1 Nguyễn văn S−a Tiến sĩ Viện Luyện kim Đen 2 Nguyễn văn Ngũ Kĩ s− Viện Luyện kim Đen 3 Nguyễn hồng Phúc Kĩ s− Viện Luyện kim Đen 4 Vũ Thái Sơn Kĩ s− Cty CP Giấy Hoàng Văn Thụ 5 Bùi Quang Sơn Kĩ s− Cty CP Giấy Hoàng Văn Thụ 2 Mục lục Mở đầu 3 1. Tổng quan về gang hợp kim chịu mài mòn 5 1.1 Phân loại gang hợp kim chịu mài mòn 5 1.2 Gang trắng crôm –niken (Ni-hard) 7 1.2.1 Tính chất vật lý của gang Ni-hard 9 1.2.2 Tính chất cơ học của gang Ni-hard 9 1.2.3 Đặc tính đúc của gang Ni-hard 10 1.2.4 Tính gia công của gang Ni-hard 10 1.2.5 Chế độ nhiệt luyện 10 1.2.6 Khả năng chịu mài mòn của gang Ni-hard 11 1.3 ảnh h−ởng các nguyên tố hợp kim đối với gang Ni-hard 13 1.3.1 ảnh h−ởng của niken 13 1.3.2 ảnh h−ởng của silic 14 1.3.3 ảnh h−ởng của crôm 14 1.3.4 ảnh h−ởng của mangan 14 1.3.5 ảnh h−ởng của đồng 14 1.3.6 ảnh h−ởng của molipđen 15 1.4 Lựa chọn mác gang nghiên cứu 15 2. Nội dụng nghiên cứu và phuơng pháp thực nghiệm 17 2.1. Nội dung nghiên cứu 17 2.2. Ph−ơng pháp nghiên cứu 17 3. Kết quả thực nghiệm 19 3.1 Công nghệ nấu luyện gang GX330NiCr42 19 3.2 Công nghệ đúc gang GX330NiCr42 21 3.2.1 Một số đặc điểm về công nghệ đúc 21 3.2.2 Lựa chọn công nghệ và thiết bị đúc 22 3.3. Công nghệ nhiệt luyện gang GX330NiCr42 23 3.3.1 ủ mềm gang GX330NiCr42 23 3.3.2 Tôi và ram gang GX330NiCr42 23 3.4 Các tính chất của gang GX330NiCr42 26 3.4.1 Thành phần hoá học 26 3.4.2 Tính chất cơ lý 26 3.4.3 Cấu trúc pha 26 3.4.4 Khả năng chịu mài mòn abrasive 28 3.5 Chế tạo sản phẩm và kết quả dùng thử 29 3.5.1 Chế tạo dao nghiền đĩa 39 3.5.2 Dùng thử và đánh giá chất l−ợng sản phẩm 39 4. Kết luận và kiến nghị 33 5.Tài liệu tham khảo 34 6. Phụ lục 35 3 Mở đầu Trong công nghiệp sản xuất giấy, có nhiều chi tiết trong thiết bị dùng sơ chế nguyên liệu th−ờng xuyên phải thay thế vì phải làm việc liên tục trong điều kiện va đập, chịu mài mòn nh− dao nghiền đĩa, quả lô khuấy trộn... ở n−ớc ta, phần lớn các cơ sở sản xuất giấy đ−ợc lắp đặt thiết bị n−ớc ngoài, hoạt động đã nhiều năm, thiết bị dự phòng không còn, do đó việc thay thế gặp nhiều khó khăn... Sau khi tìm hiểu tình hình ở một số cơ sở sản xuất lớn nh− Công ty Giấy Bãi Bằng, Công ty Giấy Hoàng Văn Thụ … Chúng tôi nhận thấy dao nghiền đĩa là một trong những chi tiết phải làm việc trong điều kiện chịu va đập và mài mòn, nên cần thay thế liên tục. Hiện nay, dao nghiền đĩa đ−ợc cung cấp từ nhiều nguồn: nhập từ Trung Quốc, sản xuất trong n−ớc... Tuy nhiên, vật liệu chế tạo đều là gang xám không hợp kim, độ bền thấp, khả năng chịu mài mòn kém. Từ thực tế trên, chúng tôi cho rằng nên chế tạo dao nghiền đĩa bằng gang hợp kim chịu mài mòn. Trong nhóm gang hợp kim này, mác GX330NiCr42 theo tiêu chuẩn DIN 1695-81 của Đức có nhiều đặc tính tốt, phù hợp cho việc chế tạo các chi tiết chịu va đập và mài mòn nêu trên. Viện Luyện kim Đen đã đề xuất và đ−ợc Bộ Công nghiệp (nay là Bộ Công Th−ơng) giao cho thực hiện đề tài “ Nghiên cứu chế tạo gang hợp kim độ bền cao mác GX330NiCr42 làm đĩa nghiền phục vụ công nghiệp sản xuất giấy”. Qua một thời gian triển khai, đề tài đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu. Trong báo cáo tổng kết đề tài chúng tôi xin trình bày các phần sau: - Mở đầu - Tổng quan về gang hợp kim chịu mài mòn abrasive. - Ph−ơng pháp nghiên cứu - Kết quả đạt đ−ợc - Kết luận và kiến nghị - Tài liệu tham khảo - Phụ lục 4 Nhân dịp này, Ban chủ nhiệm đề tài xin chân thành cảm ơn sự quan tâm và chỉ đạo sát sao của Vụ Khoa học & Công nghệ- Bộ Công Th−ơng, sự hợp tác giúp đỡ tận tình của Công ty Giấy Hoàng Văn Thụ Thái Nguyên, các cơ sở nghiên cứu nh− Tr−ờng ĐHBK Hà Nội, Trung tâm Đo l−ờng Việt nam và một cơ sở nghiên cứu khác đã giúp chúng tôi thực hiện thành công đề tài. 5 1.Tổng quan về Gang chịu mài mòn 1.1 Phân loại gang chịu mài mòn Khả năng chịu mài mòn của gang khi chịu tác động mài abrasive tuỳ thuộc vào tổ chức tế vi (vi độ cứng, hình dạng, sự tác dụng t−ơng hỗ cũng nh− số l−ợng cấu trúc hợp thành). Thành phần tổ chức cơ bản của gang đ−ợc sắp xếp theo chiều tăng của vi độ cứng với trật tự sau: graphit, ferit, peclit, austenit, mactensit, xementit, xementit hợp kim, các cacbid của crôm, wolfram, vanađi và của các nguyên tố khác, các borid. Khả năng chịu mài mòn phụ thuộc rất phức tạp vào số l−ợng cũng nh− sự phân bố của các pha rắn, giòn so với kim loại nền có tính mềm và dẻo. Kim loại nền phải là giá đỡ vững chắc cho các độ cứng thành phần nhằm ngăn ngừa sự phá huỷ giòn. Có nhiều loại gang chịu mài mòn khác nhau đ−ợc đem vào sử dụng trong điều kiện làm việc có tác động mài mòn. Theo cấu trúc và thành phần hoá học có thể phân chia gang chịu mài mòn thành các nhóm sau: - Gang xám hợp kim - Gang biến trắng hợp kim Gang trắng hợp kim bao gồm: + Gang trắng hợp kim thấp, + Gang niken - crôm (Ni-hard), + Gang hợp kim cao crôm. Gang hợp kim cao là nhóm vật liệu quan trọng của mà sản phẩm của chúng cần đ−ợc quan tâm đặc biệt so với loại gang thông th−ờng. Trong gang hợp kim cao, hàm l−ợng các nguyên tố hợp kim hoá trên 4%, do vậy không thể nấu luyện chúng đạt thành phần tiêu chuẩn chỉ bằng cách hợp kim hoá ngay tại gầu rót. Chúng th−ờng đ−ợc sản xuất ở các cơ sở có trang bị máy móc đặc biệt chỉ dùng riêng để nấu luyện loại gang này. 6 Gang hợp kim là loại gang chủ yếu dùng làm vật liệu chịu mài mòn và đúc thành những chi tiết cần thiết trong việc chế tạo máy đập, nghiền và nhiều loại dụng cụ chịu mài mòn khác. Trong gang trắng hợp kim cao, l−ợng Cr cao làm tăng khả năng chịu ăn mòn của gang. Phần thể tích lớn của kim loại nền và cácbid cùng tinh trong tổ chức tế vi sẽ tạo nên độ cứng lớn cần thiết cho tác động va đập, nghiền nhỏ các vật liệu khác. Trong gang này, pha cácbid gắn chắc trên nền kim loại và biến đổi tuỳ thuộc vào hàm l−ợng hợp kim đ−a vào. Quá trình nhiệt luyện sẽ tạo ra sự cân bằng đặc biệt giữa khả năng chịu mài mòn và tính dẻo cần thiết cho khả năng liên tục chịu va đập . Trong khi vật đúc từ gang trắng hợp kim thấp có hàm l−ợng hợp kim d−ới 4%, độ cứng chỉ trong khoảng 350 – 550 HB trong khi gang hợp kim cao có dải độ cứng từ 450 – 800 HB. Tiêu chuẩn ASTM A552 đ−a ra thành phần và độ cứng của nhiều mác gang trắng chịu mài mòn. Rất nhiều vật đúc đ−ợc chế tạo theo mác gang của tiêu chuẩn này. Tuy nhiên một số l−ợng lớn vật đúc đ−ợc sản xuất có sự thay đổi về thành phần hoá học tuỳ theo từng ứng dụng riêng. Điều cần nói là các chuyên gia thiết kế, kỹ s− luyện kim và thợ đúc cần hợp tác với nhau để đ−a ra đ−ợc các mác gang có thành phần, ph−ơng pháp nhiệt luyện và quy trình đúc hợp lý cho từng ứng dụng đặc biệt. Gang trắng hợp kim cao đ−ợc phân ra các nhóm chính nh− sau: - Gang niken-crôm (Ni-hard) : Chứa 3-5 % Ni và 1-4 % Cr , Ngoài ra có một loại hợp kim với thành phần biến đổi, chứa 7-11 % Cr. - Gang crôm – molipđen: Chứa 11-23 % Cr và đến 3 % Mo, thông th−ờng nó đ−ợc hợp kim hoá với niken và đồng. - Gang cao crôm: hàm l−ợng Cr từ 25-28 % và chứa các nguyên tố hợp kim hoá khác nh− Mo hoặc Ni tới 1,5 %. 8 Bảng 1. Thành phần hoá học của gang Ni-hard loại IA (C cao, chịu mài mòn lớn) Chiều dày vật đúc (mm) Khuôn cát Khuôn kim loại 12 25 50 75 100 12 25 50 75 100 Nguyên tố Thành phần hoá học (%) C 3,2 - 3,6 3,2 – 3,6 Si 0,7 0,6 0,5 0,4 0,4 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Mn 0,3 – 0,5 0,3 – 0,5 Ni 3,8 4,0 4,2 4,5 4,8 3,3 3,6 4,0 4,4 4,7 Cr 1,6 1,8 2,0 2,2 2,5 1,5 1,7 1,9 2,2 2,5 Trong điều kiện va đập liên tục, hợp kim loại IB (Ni-Hard 2) là thích hợp vì chúng có ít cacbon hơn và độ dẻo cao hơn. Một mác đặc biệt khác, loại I C đã đ−ợc tạo ra để sản xuất bi, đạn nghiền. ở đây thành phần hợp kim crôm – niken đ−ợc điều chỉnh thích hợp cho ph−ơng pháp đúc – nhiệt luyện cũng nh− công nghệ đúc đặc biệt bằng cát (xem bảng 2). Bảng 2. Thành phần hoá học của gang Nihard loại II (C thấp, độ bền cao). Chiều dày vật đúc (mm) Khuôn cát Khuôn kim loại 12 25 50 75 100 12 25 50 75 100 Nguyên tố Thành phần hoá học (%) C 2,7 - 3,2 2,7 -3,2 Si 0,9 0,7 0,6 0,5 0,4 1,0 0,8 0,7 0,6 0,5 Mn 0,3 – 0,5 0,3 – 0,5 Ni 4,0 4,2 4,5 4,8 5,0 3,5 3,8 4,2 4,5 4,8 Cr 1,5 1,7 1,9 2,2 2,5 1,4 1,6 1,8 2,0 2,3 - Hợp kim loại ID (Ni-hard 4) là loại gang niken - crôm biến đổi, nó chứa hàm l−ợng crôm cao hơn, trong khoảng từ 7 – 11% và hàm l−ợng niken tăng dần theo trong khoảng 5 – 7%. Cacbon thay đổi tuỳ theo tính chất yêu cầu cho điều kiện làm việc. Hàm l−ợng cacbon trong khoảng 3,2 – 3,6 % đ−ợc quy định khi 9 độ bền chịu mài mòn đ−ợc yêu cầu lớn nhất. Còn khi khả năng chịu va đập đ−ợc −u tiên thì hàm l−ợng cacbon phải đ−ợc khống chế trong khoảng 2,7 – 3,2 % (Bảng 3) Bảng 3. Thành phần hoá học của gang Ni-Hard có ứng dụng đặc biệt Thành phần hoá học (%) Mác gang C Si Mn Cr Ni Mo S P Tip III 1,0-1,6 0,4 - 0,7 0,4 – 0,7 1,4 - 1,6 4,0 -4,75 - ≤0,05 ≤0,05 HK 3-2-1 3,3 - 3,6 0,3 - 0,6 0,5 – 0,8 1,5 - 2,0 2,75 -3,75 0,7 – 1,1 ≤0,15 ≤0,40 Ni-Hard4 2,6 - 3,2 1,7 - 2,0 0,4 – 0,6 7,5 - 9,0 5,5 -6,5 - ≤0,15 ≤0,40 1.2.1 Tính chất vật lý của gang Ni-hard - Tỷ trọng : 7,6 ữ 7,8 g/cm3 - Hệ số dãn nở vì nhiệt • 10 -100 oC : 4,5 ữ 5,0 .10-6 • 10 -260 oC : 6,3 ữ 6,6 .10-6 • 10 -430 oC : 6,8 ữ 7,1 .10-6 - Điện trở suất ρ ở 25 oC : 80 àΩ.cm. - Modul đàn hồi : (16,8 ữ 19,6).103 kG/mm2 1.2.2 Tính chất cơ học của gang Ni-hard Nhờ sự hợp kim hoá bằng niken mà chúng có các đặc tính t−ơng ứng v−ợt trội so với gang trắng không hợp kim. Độ cứng cao đi đôi với việc giảm trị số giới hạn bền khi uốn và kéo. Các chi tiết chế tạo từ gang Ni-hard cần đ−ợc sử dụng trong các điều kiện chịu va đập và có tải trọng. Bảng 4 . Tính chất cơ học của gang Nihard σB HB σU Loại gang Ph−ơng pháp làm khuôn kG/mm2 Độ võng f khi uốn tính bằng mm I - Cát - Kim loại 28-35 35-42 550-650 600-725 48-60 54-82 2,0 – 2,8 II - Cát - Kim loại 32-38 42-52 525-625 575-675 54-66 66-85 2,5 – 3,0 III - Cát - Sau nhiệt luyện - 325-375 400-600 - - HK 3-2-1 - Cát - 550-650 - - 10 1.2.3 Đặc tính đúc của gang Ni-hard - Độ chảy loãng của gang Ni-hard thấp hơn một chút so với gang xám. - Độ co ngót: trong khoảng 2-2,15 % Đậu ngót và đậu hơi cần phải dễ loại bỏ, việc cắt bằng hàn hơi là không nên vì dễ tạo thành vết nứt. Các chi tiết từ gang Ni-hard có xu thế xuất hiện vết nứt khi gặp nóng lạnh đột ngột, nhạy cảm do co ngót ngoài và dãn nở nhiệt (ứng suất nhiệt). Những đặc điểm này cần đ−ợc các nhà thiết kế nghiên cứu kỹ cấu hình vật đúc, tr−ớc hết là các vật đúc từ gang Ni-had, cần l−u ý nhiều đến đặc tính công nghệ của nó. Tốt nhất là đúc bằng khuôn kim loại, nh−ng điều muốn nhấn mạnh là cấu hình vật đúc cần đ−ợc thực hiện nghiêm ngặt về mọi yêu cầu, đảm bảo việc đông cứng có định h−ớng. Các chi tiết làm tấm lót hoặc trục cán th−ờng đ−ợc chế tạo hai lớp. Lớp bề mặt làm việc bằng gang Ni-hard, mặt đệm d−ới hay lõi trục bằng gang xám hợp kim hay gang cầu. 1.2.4 Tính gia công của gang Ni-hard Các vật đúc từ gang Ni-hard không thể gia công bằng dụng cụ cắt gọt mà chỉ nên hoàn thiện bằng ph−ơng pháp mài. Nếu việc gia công là bắt buộc, thì ở nơi cần gia công cơ khí của vật đúc, nên bổ sung bằng cách đúc phụ thêm gang xám hay thép cacbon. Điều này rất có lợi khi thiết kế các chi tiết từ gang chịu mài mòn hợp kim hoá cao. 1.2.5 Chế độ nhiệt luyện Chế độ nhiệt luyện vật đúc từ gang Ni-hard có mục đích là loại bỏ ứng suất và giảm nhỏ l−ợng austenit d−. Việc ram mactensit vật đúc và chuyển hoá austenit d− thành bainit hay mactensit khi nhiệt luyện là loại trừ những thay đổi mạnh về thể tích austenit trong quá trình vận hành và cải thiện các chỉ tiêu về độ mỏi của chi tiết gang Ni- hard, đặc biệt là làm việc trong điều kiện va đập có tải trọng ví dụ nh− cối nghiền bi . Với mục đích này ng−ời ta dùng nhiệt luyện đơn giản: ram ở 250-275 oC trong khoảng 4-6 giờ hay nhiệt luyện kép các chi tiết chịu va đập nặng : nung tới 475 oC hay 700-780 oC trong 4 giờ làm nguội ngoài không khí và ram thấp ở 275 11 oC trong 4 giờ. Gang Ni-hard-4 có thể nhiệt luyện ở 750 oC trong 8 giờ và làm nguội ngoài không khí. 1.2.6 Khả năng chịu mài mòn của gang Ni-hard Khái niệm về khả năng chịu mài abrasive - Cơ chế mài abrasive Đối với phần lớn các hệ tribology, những cơ chế mài chính không tồn tại riêng lẻ mà có thể xuất hiện đồng thời . Trong các cơ chế mài thì quá trình mài abrasive chiếm vị trí quan trọng nhất. Hơn một nửa số l−ợng chi tiết máy và phụ tùng hỏng hóc là do mài abrasive gây ra. Có 4 cơ chế mài vi mô dẫn đến sự tổn hao khối l−ợng trong hệ mài abrasive là: Biến dạng vi mô bề mặt mài, gẫy vi mô bề mặt, cắt vi mô bề mặt, mỏi vi mô bề mặt. Các cơ chế mài vi mô abrasive đ−ợc mô tả trong hình 2 . Hai cơ chế biến dạng vi mô và cắt vi mô th−ờng đi đôi với nhau và đ−ợc gọi theo một khái niệm khác là bào rãnh vi mô. Đối với những loại vật liệu mềm và có khả năng biến dạng dẻo lớn, quá trình bào rãnh vi mô sẽ làm biến dạng một phần vật liệu trong khu vực rãnh bào sang hai bên thành rãnh và hất phần vật liệu còn lại ra khỏi bề mặt chi tiết bị mài. Tỷ lệ giữa phần vật liệu biến dạng và phần bị bào đi phụ thuộc vào kích th−ớc hạt mài và bản chất vật liệu bị mài. Những loại vật liệu giòn, khi mài sẽ xảy ra hiện t−ợng nứt tế vi bề mặt, nếu ứng suất bề mặt sinh ra do mài mòn lớn hơn giới hạn bền của vật liệu thì vết nứt sẽ phát triển và lan truyền. Khi các vết nứt bề mặt liên kết với nhau sẽ dẫn đến bong bề mặt và làm giảm khối l−ợng chi tiết bị mài. Quá trình này đ−ợc gọi là cơ chế gẫy vi mô. Kết quả nhiều đề tài nghiên cứu và thí nghiệm về mài abrasive cho thấy, quá trình biến dạng dẻo lớp vật liệu bề mặt và gẫy vi mô th−ờng xảy ra đồng thời. Đối với vật liệu đa pha (không đồng nhất), các cơ chế mài vi mô tham gia đồng thời vào quá trình mài. Trong khi những phần mềm (vật liệu nền) có tổ chức bề mặt bị bào rãnh vi mô thì ở những phần cứng (pha giòn) sẽ xảy ra quá trình gẫy vi mô. Những pha cứng có tác dụng tăng độ cứng tổng thể của vật liệu nh−ng lại làm giảm độ dai. ảnh h−ởng tổng hợp của pha cứng đối với khả năng 13 Khả năng chịu mài mòn cao của gang Ni-hard trong điều kiện có tác động mài mòn đ−ợc lý giải bởi có một l−ợng lớn crôm hợp kim hoá d−ới dạng xementit (Fe,Cr)3C có vi độ cứng HV 950-1100 kG/mm 2 và nền mactensit- austenit cũng không thua kém cacbid về vi độ cứng (HV 670-840 kG/mm2). trong điều kiện mài mòn −ớt, hệ số mài mòn t−ơng đối của gang Ni-hard so với thép CT20 là 5,0-5,7. ng−ời ta đã thiết lập đ−ợc bảng so sánh độ bền chịu mài mòn của gang Ni-hard và của gang hợp kim khác (bảng 5 ) Bảng 5 : Tốc độ mài mòn của gang Ni-hard và loại gang hợp kim khác Thành phần hoá học Độ mài mòn t−ơng đối Mác gang C Si Mn Cr Ni Mo S P HB Lớ p ló t r ãn h th áo qu ạn g và m án g Lớ p tro ng c ùn g m áy n gh iề n bi Đ ầu m áy p hâ n lo ại C án h qu ạt m áy tu yể n nổ i Peclit 3,3 0,5 0,5 1,0 - 444 100 100 100 100 Ni-hard 3,2 0,5 0,6 2,0 4,5 - 0,12 0,2 601 - 55 80 - Mactensit cao Cr - - - 27 - 0,5 - - 653 70 49 48 27 Cr15M3 2,75 0,7 0,7 15,0 - 3,0 0,03 0,06 712 51 44 41 - Việc kiểm tra vật đúc gang Ni-hard có thể dùng mắt th−ờng nh−ng việc kiểm tra tổ chức tế vi cũng cần thiết. Khi đạt đ−ợc thành phần yêu cầu và chế độ nhiệt luyện đảm bảo, trong tổ chức tế vi không còn graphit, l−ợng austenit d− phải ở giới hạn thấp nhất và độ cứng sau nhiệt luyện phải đạt các gía trị nh− nêu trong bảng 4. 1.3 ảnh h−ởng của nguyên tố hợp kim đối với gang Ni-hard 1.3.1 ảnh h−ởng của niken: Hàm l−ợng niken tăng cùng với kích th−ớc mặt cắt hoặc thời gian làm nguội sẽ hạn chế việc chuyển đổi peclit. Đối với vật đúc có chiều dày 38 - 50 mm hàm l−ợng niken 3,4 – 4,2 % là đủ để cản trở việc tạo thành peclit khi làm nguội khuôn. Những tiết diện lớn hơn có thể cần hàm l−ợng niken đến 5,5 % để loại bỏ việc tạo thành peclit. Điều quan trọng là làm sao có thể giới hạn hàm 14 l−ợng niken đến khoảng cần thiết để khống chế peclit. Việc d− thừa niken sẽ làm tăng l−ợng austenit d− và độ cứng giảm thấp hơn. 1.3.2 ảnh h−ởng của silic Silic rất cần thiết vì hai lý do: Một l−ợng tối thiểu silic cần thiết để tăng c−ờng tính chảy loãng của mẻ luyện và tạo ra xỉ lỏng, nh−ng một điều quan trọng không kém là tác dụng của nó tới độ cứng của vật đúc. Hàm l−ợng của silic tăng lên khoảng từ 1 – 1,5 % sẽ thấy ngay sự tăng số l−ợng mactensit và kết quả là tăng độ cứng của hợp kim. Việc thêm ferô-silic vào sau cùng (0,2% khi dùng loại FeSi75) đã cho thấy độ dẻo tăng lên. Điều cần ghi nhớ là với hàm l−ợng silic cao hơn sẽ thúc đẩy việc tạo thành peclit và yêu cầu cần phải tăng niken. 1.3.3 ảnh h−ởng của crôm Crôm là nguyên tố đầu tiên đ−ợc cho vào để bù đắp tác dụng graphit hoá của niken và silic trong hợp kim dạng A, B và C với hàm l−ợng Cr khoảng 1,4- 3,5%. Hàm l−ợng crôm cần phải tăng thêm cùng với việc tăng kích th−ớc mặt cắt. ở hợp kim type D, hàm l−ợng crôm trong khoảng 7-11 % (điển hình 9%) để tạo ra cacbid cùng tinh với dạng cacbid crôm M7C3, loại này rắn hơn và có ảnh h−ởng không lớn đối với độ dai. 1.3.4 ảnh h−ởng của mangan Mangan đ−ợc giữ cực đại tới 0,8% ngay cả khi cho phép 1,3 % nh− trong tiêu chuẩn ASTM A532. Mangan làm tăng độ cứng, loại trừ sự tạo thành peclit. Nó là chất ổn định austenit mạnh hơn so với niken và tăng c−ờng l−ợng austenit d− cũng nh− làm độ cứng vật đúc thấp hơn. Vì lý do trên hàm l−ợng mangan cao hơn là không mong muốn. Khi tính toán hàm l−ợng niken cần thiết để loại bỏ pha peclit trong một sản phẩm đúc định sẵn, thì hàm l−ợng mangan có mặt phải là một hệ số phụ thuộc. 1.3.5 ảnh h−ởng của đồng Đồng làm tăng độ cứng cũng nh− duy trì đ−ợc pha austenit, do đó phải khống chế nó vì cùng nguyên nhân đó mà phải hạn chế mangan. Đồng phải 15 đ−ợc xem nh− chất thay thế niken và nó phải đ−ợc tính vào l−ợng niken cần thiêt để hạn chế peclit, nó làm giảm l−ợng niken yêu cầu đó. 1.3.6 ảnh h−ởng của molipđen Molipđen là một tác nhân tăng độ cứng trong các loại gang hợp kim này và nó đ−ợc dùng trong vật đúc có tiết diện lớn để làm tăng thêm độ cứng và hạn chế peclit. 1.4 Lựa chọn mác gang nghiên cứu Gang hợp kim chịu va đập và chịu mài mòn nh− gang Ni-hard là loại vật liệu đ−ợc các quốc gia có nền công nghiệp luyện kim tiên tiến nh− Mỹ, Nga, Đức, Nhật... nghiên cứu và áp dụng vào thực tế sản xuất từ rất sớm. Một trong các mác gang phổ biến là GX330NiCr42 theo tiêu chuẩn DIN1695-81 của Đức. Thành phần hoá học của gang GX330NiCr42 và một số mác khác đ−ợc nêu trong bảng 6 Bảng 6 : Thành phần hoá học của mác gang GX330NiCr42 và t−ơng ứng Thành phần hoá học (%) Mác gang C Si Mn Cr Ni Mo S P GX330NiCr42 DIN1695-81 3,0 - 3,6 0,2 - 0,8 0,3 - 0,7 1,4 - 2,4 3,3 – 5,0 ≤ 0,5 ≤0,05 ≤0,05 KmTBNi4Cr2-GT GB8491-78 3,2 - 3,6 0,3 - 0,8 0,3 - 0,8 2,0 - 3,0 3,0 – 5,0 0 - 1,0 ≤0,10 ≤0,10 1ANi-Cr-HC A352/A352M-93a 2,8 - 3,6 ≤ 0,8 ≤ 2,0 1,4 - 4,0 3,3 – 5,0 ≤ 1,0 ≤0,30 ≤0,15 FBNi4Cr2HC NF A32-401 3,2 - 3,6 0,2 - 0,8 0,3 - 0,7 1,5 - 2,5 3,0 – 5,0 0 - 1,0 - - 14-0513-0 SS14 3,2 - 3,6 0,3 - 0,6 0,3 - 0,6 1,5 - 2,5 3,0 – 5,5 0 - 1,0 ≤0,30 ≤0,15 Mác gang GX330NiCr42 t−ơng đ−ơng với mác KmTBNi4Cr2-GT theo tiêu chuẩn GB8491-78 của Trung Quốc, mác 1ANi-Cr-HC theo tiêu chuẩn ASTM