Nghiên cứu nâng cao chất lượng gang cầu pherit sử dụng trong công nghệ chế tạo chi tiết tay quay

Bé c«ng th−¬ng

ViÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ Má-LuyÖn kim

BÁO CÁO ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn cÊp bé

§Ò tµi:

Nghiªn cøu n©ng cao chÊt l−îng gang cÇu pherit

trong c«ng nghÖ chÕ t¹o chi tiÕt

tay quay van xuÊt khÈu

Chñ nhiÖm ®Ò tµi: NguyÔn V¨n ChiÕn

§ång chñ nhiÖm: NguyÔn H÷u Dòng

C¬ quan qu¶n lý ®Ò tµi: ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ Má-LuyÖn kim

6861

15/5/2008

Hµ néi 2007

B¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu

ViÖn khoa häc c«ng nghÖ má-luyÖn kim 1

c¸c c¬ quan phèi hîp thùc hiÖn

1. §¹i häc B¸ch khoa HN

2. C«ng ty C¬ khÝ Hµ néi

3. C«ng ty c¬ khÝ §«ng anh

Danh s¸ch c¸c c¸ nh©n tham gia ®Ò tµi

TT Hä vµ tªn NghÒ nghiÖp §¬n vÞ

1 NguyÔn V¨n ChiÕn TiÕn sü ViÖn KHCN Má LuyÖn kim

2 NguyÔn H÷u Dòng PGS TS §¹i häc B¸ch khoa HN

3 NguyÔn Hång H¶i ThS §¹i häc B¸ch khoa HN

4 V¨n Ngäc Hång Kü s− §¹i häc KTCN Th¸i nguyªn

5 NguyÔn M¹nh §¹t Kü s− ViÖn KHCN Má LuyÖn kim

6 NguyÔn TuÊn Kü s− ViÖn KHCN Má LuyÖn kim

B¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu

ViÖn khoa häc c«ng nghÖ má-luyÖn kim 2

môc lôc

Lêi nãi ®Çu

Ch−¬ng 1. tæng quan vÒ Gang cÇu

1.1 Kh¸i qu¸t vÒ gang cÇu ............................................................................. 9

1.1.1 Tæ chøc gang cÇu.......................................................................... 9

1.1.2 Mèi quan hÖ gi÷a tæ chøc vµ tÝnh chÊt ................................... 11

1.2 C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi sù h×nh thµnh tæ chøc vµ tÝnh chÊt

gang cÇu............................................................................................... 11

1.2.1 H×nh d¹ng graphit....................................................................... 12

1.2.2 Thµnh phÇn hãa häc.................................................................... 12

1.2.3 C¸c ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn gang cÇu...................................... 16

1.2.4 ¶nh h−ëng cña tèc ®é nguéi............................................................

1.3 T×nh h×nh s¶n xuÊt gang cÇu ë trong n−íc vµ n−íc ngoµi.................... 18

Ch−¬ng 2. C«ng nghÖ chÕ t¹o gang cÇu

2.1 C¸c ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o gang cÇu ....................................................... 20

2.1.1 Ph−¬ng ¸n c¸c qu¸ tr×nh s¹ch ..................................................... 20

2.1.2 Ph−¬ng ph¸p cã c¸c qu¸ tr×nh hãa häc....................................... 21

2.1.3 Mét sè c«ng nghÖ biÕn tÝnh sö dông Mg vµ hîp kim

trung gian Mg. ..................................................................................... 22

2.2 T¸c dông cña magiª khi lµm chÊt biÕn tÝnh cÇu hãa ........................... 23

2.2.1 Khö khÝ vµ tinh luyÖn ................................................................ 23

2.2.2 T¸c dông khö l−u huúnh............................................................ 24

2.2.3 Hµm l−îng Mg d− sau biÕn tÝnh ................................................ 27

2.2.4 Sù ch¸y hao cña c¸c nguyªn tè khi biÕn tÝnh. ........................... 28

2.3 Gang cÇu pherit ................................................................................... 29

Ch−¬ng 3. Néi dung vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu

3.1 Néi dung nghiªn cøu ............................................................................. 36

3.1.1 ¶nh h−ëng cña thµnh phÇn phèi liÖu ®Õn viÖc h×nh

B¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu

ViÖn khoa häc c«ng nghÖ má-luyÖn kim 3

thµnh tæ chøc pherit................................................................... 36

3.1.2 ¶nh h−ëng cña hµm l−îng cacbon, silic, mangan ®Õn

viÖc h×nh thµnh tæ chøc pherit. .................................................. 36

3.1.3 ¶nh h−ëng cña chiÒu dµy thµnh vËt ®óc ®Õn c¬ tÝnh

gang cÇu pherit tr¹ng th¸i ®óc................................................... 37

3.1.4 ThiÕt kÕ c«ng nghÖ vµ ®óc thö cho chi tiÕt van tay

quay b»ng c«ng nghÖ khu«n c¸t t−¬i. ....................................... 38

3.2 Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu

3.2.1 ThiÕt bÞ vµ nguyªn liÖu thÝ nghiÖm............................................. 39

3.2.2 Qui tr×nh c«ng nghÖ:................................................................... 41

3.2.3 C¸c ®iÒu kiÖn ban ®Çu ................ 43

3.2.4 NhiÖt luyÖn gang cÇu.................................................................. 44

Ch−¬ng 4. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn

4.1 Kh¶o s¸t vµ ®¸nh gi¸ thùc tÕ c«ng nghÖ s¶n xuÊt gang cÇu

pherit.................................................................................................... 45

4.2 ¶nh h−ëng cña hµm l−îng mangan ®Õn tÝnh chÊt gang cÇu

pherit tr¹ng th¸i ®óc............................................................................. 51

4.3 ¶nh h−ëng cña chiÒu dµy thµnh vËt ®óc ®Õn tÝnh chÊt gang

cÇu tr¹ng th¸i ®óc ................................................................................ 53

4.4 ¶nh h−ëng cña Cu ®Õn tÝnh chÊt gang cÇu tr¹ng th¸i ®óc ................... 56

4.5 ¶nh h−ëng cña ®ång ®Õn tÝnh chÊt gang cÇu sau nhiÖt luyÖn............... 59

4.6 ¶nh h−ëng cña hµm l−îng Mg d−......................................................... 61

4.7 ¸p dông kÕt qu¶ vµo s¶n xuÊt ............................................................... 64

4.8 TÝnh to¸n s¬ bé gi¸ thµnh s¶n phÈm...................................................... 68

KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ..................................................................... 70

B¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu

ViÖn khoa häc c«ng nghÖ má-luyÖn kim 4

Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ

H×nh 1.1 Tæ chøc gang cÇu nÒn ferit + peclit

H×nh 1.2 §é bÒn vµ ®é d·n dµi cña gang cÇu phô thuéc hµm

l−îng Si vµ nÒn kim lo¹i

H×nh 1.3 H×nh d¹ng graphit vµ c¬ tÝnh cña gang

H×nh 1.4 ¶nh h−ëng cña hµm l−îng Mn ®Õn c¬ tÝnh gang

cÇu

H×nh 1.5 ¶nh h−ëng cña l−u huúnh ®Õn ®é d·n dµi cña gang

cÇu

H×nh 1.6 Ng−ìng gißn cña gang cÇu phô thuéc vµo hµm

l−îng photpho

H×nh 2.1 Ph−¬ng ph¸p biÕn tÝnh a) nhóng vµ b) nåi autoclap

H×nh 2.2 Ph−¬ng ph¸p biÕn tÝnh b»g d©y nhåi.

H×nh 2.3 Ph−¬ng ph¸p biÕn tÝnh trong thïng quay

H×nh 2.4 Ph−¬ng ph¸p biÕn tÝnh liªn tôc trªn dßng ch¶y

H×nh 2.5 Ph−¬ng ph¸p gÇu Tundish

H×nh 2.6 C©n b»ng Mg-S t¹i nhiÖt ®é 15000

C

H×nh 2.7 Gi¶n ®å tr¹ng th¸i Fe – Mg

Hinh 2.8 Ảnh hưởng của tổ chức nền đến độ dai va đập của

gang cầu pherit

Hình 2.9 ¶nh h−ëng cña Si tíi tÝnh chÊt cña gang cÇu pherÝt

Hình 2.10 Ảnh hưởng của hàm lượng P đến độ dai va đập của

gang cầu pherit

H×nh 3.1 MÉu thÝ nghiÖm vµ x¸c ®Þnh c¬ tÝnh

H×nh 4.1 Tæ chøc kim lo¹i cña mÉu

H×nh 4.2 ¶nh h−ëng cña tØ lÖ C/Si ®Õn c¬ tÝnh cña gang cÇu

Hình 4.3 Hàm lượng Mn và độ bền kéo của gang cầu

Hình 4.4 Hàm lượng Mn và độ d·n dµi của gang cầu tr¹ng th¸i ®óc

B¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu

ViÖn khoa häc c«ng nghÖ má-luyÖn kim 5

Hình 4.5 ChiÒu dµy vËt ®óc và độ bền kéo của gang cầu tr¹ng th¸i ®óc

H×nh 4.6 ChiÒu dµy vËt ®óc vµ ®é d·n dµi gang cÇu tr¹ng th¸i ®óc

H×nh 4.7 ¶nh h−ëng cña Cu ®Õn ®é bÒn kÐo gang cÇu tr¹ng th¸i ®óc

H×nh 4.8 ¶nh h−ëng cña Cu ®Õn ®é d·n dµi gang cÇu tr¹ng th¸i ®óc

H×nh 4.9 Gang cÇu 0,5% Cu tr¹ng th¸i ®óc

H×nh 4.10 ¶nh h−ëng cña Cu ®Õn ®é bÒn kÐo gang cÇu

H×nh 4.11 ¶nh h−ëng cña Cu ®Õn ®é d·n dµi gang cÇu

H×nh 4.12 Gang cÇu 0,5% Cu sau nhiÖt luyÖn

H×nh 4.13 ¶nh h−ëng cña hµm l−îng Mg d− ®Õn ®é bÒn

H×nh 4.14 ¶nh h−ëng cña hµm l−îng Mg d− ®Õn ®é d·n dµi

H×nh 4.15 C«ng nghÖ ®óc tay quay b»ng gang cÇu pherit tr¹ng th¸i ®óc

H×nh 4.16 B¶n vÏ chi tiÕt tay quay

H×nh 4.17 Chi tiÕt tay van

H×nh 4.18 VËt ®óc chi tiÕt tay van

H×nh 4.19 C«ng nghÖ ®óc mò sø gang cÇu

H×nh 4.20 Chi tiÕt ®óc mò sø gang cÇu

B¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu

ViÖn khoa häc c«ng nghÖ má-luyÖn kim 6

danh môc c¸c b¶ng biÓu

B¶ng 1.1 TÝnh chÊt cña gang cÇu hîp kim theo tiªu chuÈn DIN1693,

B¶ng 2.1 Sù thay ®æi hµm l−îng khÝ trong gang khi biÕn tÝnh b»ng

FeSiMg5

B¶ng 2 2 Kh¶ n¨ng khö S cña c¸c nguyªn tè ®Êt hiÕm phô thuéc vµo

nhiÖt ®é

B¶ng 2.3 §Æc tÝnh chñ yÕu cña mét sè chÊt biÕn tÝnh cÇu ho¸ ®Ó s¶n

xuÊt gang graphit cÇu.

B¶ng 2.4 Thµnh phÇn mét sè lo¹i chÊt biÕn tÝnh cÇu ho¸ chøa ®Êt hiÕm.

B¶ng 2.5 TÝnh chÊt cña gang cÇu pherit

B¶ng 2.6 Thµnh phÇn c¸c nguyªn tè th−êng gÆp trong gang cÇu graphit .

B¶ng 4.1 TÝnh chÊt gang cÇu kh«ng dïng gang thái trong mÎ liÖu

B¶ng 4.2 TÝnh chÊt gang cÇu khi dïng 20% gang thái trong mÎ liÖu,

hµm l−îng Mn thÊp.

B¶ng 4.3 TÝnh chÊt gang cÇu khi dïng C®l > 4,5%

B¶ng 4.4 §é bÒn kÐo vµ hµm l−îng Mn trong gang cÇu

B¶ng 4.5 §é d·n dµi vµ hµm l−îng Mn trong gang cÇu tr¹ng th¸i ®óc

B¶ng 4.6 ChiÒu dµy vËt ®óc vµ §é bÒn kÐo tr¹ng th¸i ®óc

B¶ng 4.7 ChiÒu dµy vËt ®óc vµ §é d·n dµi gang cÇu tr¹ng th¸i ®óc

B¶ng 4.8 ¶nh h−ëng cña Cu ®Õn c¬ tÝnh gang cÇu tr¹ng th¸i ®óc