Nghiên cứu công nghệ sản xuất gang bền nhiệt hệ Fe – Al thay thế hệ Fe – Cr- Ni

 
0.5-3.0 
1.0 0.5 
0.10 
7.0-9.0 1.5-3.5 
Cơ tính 
σb σu 
Loại 
gang 
Kg/mm2 
HB 
f 
cm 
11-18 23-28 240-300 1-3 7.2 1.4 Gang 
Al-Si 12-16 18-22 240-280 6.8-7.0 1.2 
10-14 16-20 260-300 
2 
6.7-6.9 1.3 Gang 
Al-Cr 8-12 12-18 280-320 1 6.7-6.8 1.6 
Qua số liệu các bảng 2,3,4 ta thấy rõ về khả năng ứng dụng rộng rãi và quá 
trình phát triển mạnh mẽ của gang nhôm. 
Việc thêm nguyên tố vi lượng đã cho thấy có nhiều ảnh hưởng tốt đối với gang 
nhôm. Hình 8 nêu rõ ảnh hưởng của một số nguyên tố vi lượng đến tính dẻo của 
hợp kim Fe – Al. 
 23
Hình 8: Ảnh hưởng của một số nguyên tố vi lượng đến tính dẻo 
của hợp kim Fe – Al 
4.3. Lựa chọn mác gang nghiên cứu 
Như phần trên đã trình bày, gang nhôm có nhiều ưu điểm nổi bật so với nhiều 
loại gang hợp kim bền nhiệt khác. Khối lượng riêng nhẹ hơn, thậm chí dưới 
6,0.103kg/m3 (đối với gang hợp kim nhôm hàm lượng nhôm lên 19-25% khối lượng 
riêng chỉ còn 5,5.103-6,0.103kg/m3). 
Tính bền nhiệt của gang nhôm ở nhiệt độ cao rất cao. Dưới tải trọng làm việc 
bình thường gang nhôm thấp có thể làm việc lâu dài trong môi trường nhiệt độ 850-
9000C, gang nhôm hợp kim hóa thêm Silic hoặc Crôm có thể làm việc lâu dài ở 
950-10000C còn gang nhôm cao có cấu trúc các bít (gang Piroferal) có thể làm việc 
lâu dài ở nhiệt độ 1200-12500C. 
Ưu việt hơn nữa là gang nhôm có khả năng chống lại sự ăn mòn trong môi 
trường như môi trường hàm lượng oxy cao, môi trường khí và hợp chất lưu huỳnh, 
nitơ và hợp chất của nitơ. 
Ngoài ưu điểm về cơ lý tính, gang nhôm rẻ hơn nhiều so với nhóm gang bền 
nhiệt hệ Fe-Ni-Cr . 
 24
Từ thành phần của 2 mác gang có độ bền nhiệt, độ cứng, khả năng chịu ăn 
mòn và mài mòn gần tương đương nhau là mác ЧЮ6C5 và mác ЧH19X3Ш trong 
tiêu chuẩn ГOCT 7769-82 ta có thể sơ bộ tính toán được sự sai khác về giá thành 
của hai mác gang trên. Giả thiết các chi phí khác là như nhau, giá nguyên liệu chi 
phí cho 1000kg gang ЧЮ6C5 và1000kg ЧH19X3Ш chênh nhau khoảng 90,0 triệu 
đồng. 
(Bài tính với giá vật tư hiện thời là 28.000đ/kg silic, 40.000đ/kg nhôm, 
500.000đ/kg niken và 70.000đ/kg crôm.. Giá Silic và Crôm là giá quy đổi từ giá 
FeSi và FeCr). 
Rõ ràng, nếu sản phẩm xuất một khối lượng dù không lớn lắm loại gang bền 
nhiệt ЧЮ6C5 cũng sẽ tiết kiệm được khối lượng không nhỏ tiền chi phí cho vật tư 
so với sản xuất loại gang ЧH19X3Ш. 
Với những phân tích trên chúng tôi lựa chọn mác gang ЧЮ6C5 để tiến hành 
nghiên cứu. 
Mác gang ЧЮ6C5 có thành phần hóa học và cơ tính như trong bảng 5 
Bảng 5 : Thành phần hoá học và cơ tính gang ЧЮ6C5 
Thành phần hoá học, % Cơ tính 
C Si Mn P S Cr Al σb ,MPa σk,MPa HB 
1.8 - 2.4 4.5 - 6 0.8 0.3 0.12 - 5.5 - 7.0 235 - 240 118 - 120 240 - 300
 25
II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 
1 Nội dung nghiên cứu 
- Dựa trên tài liệu nghiên cứu của nước ngoài, kết hợp với việc khảo sát điều 
kiện làm việc thực tế ở một số nhà máy, xí nghiệp nghiên cứu tổng quan về tính 
chất, cấu trúc cơ bản của gang bền nhiệt, đặc biệt là các vấn đề liên quan đến hệ 
gang Fe-Al. 
- Nghiên cứu thiết lập quy trình công nghệ sản xuất mác gang lựa chọn gồm 
các khâu công nghệ sau ; 
+ Công nghệ nấu luyện 
+ Công nghệ đúc 
+ Công nghệ nhiệt luyện 
-Đánh giá chất lượng sản phẩm (thành phần hoá học, cơ tính, tính chất pha, 
tính chịu nhiệt). 
- Chế tạo sản phẩm dùng thử (theo yêu cầu của đơn vị dùng thử) để đánh giá 
chất lượng. 
- Viết báo cáo tổng kết đề tài 
2. Phương pháp nghiên cứu 
Những thông tin thu thập phục vụ cho việc nghiên cứu gồm có : 
- Các cơ sở lý thuyết liên quan đến quá trình luyện gang nhôm như các thông 
số về công nghệ, vai trò các nguyên tố hợp kim ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của 
gang như : độ cứng, tính dẻo, khả năng bền nhiệt, khả năng chống ăn mòn và mài 
mòn 
- Những thành tựu đã đạt được của đồng nghiệp trong và ngoài nước có liên 
quan đến đề tài trong các tiêu chuẩn, các công trình, các tạp chí đã xuất bản. 
Từ các thông tin trên ta tìm được các giải pháp để thực hiện đề tài. 
Những thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu : 
- Thiết bị phân tích : thực hiện phương pháp và thiết bị phân tích hoá học cổ 
điển của phòng nghiên cứu Viện Luyện kim đen để phân tích các nguyên tố C, Mn, 
 26
Si, Cr, Ni, CaF, TiO2, Al2O3Trên các thiết bị phân tích này chúng tôi đã phân 
tích các nguyên liệu trước khi nấu luyện và đánh giá kết quả sơ bộ thành phần mẻ 
gang nấu luyện được. 
- Thiêt bị nhiệt luyện : +tiến hành nhiệt luyện đối với các mẫu thử cơ tính và 
cấu trúc nên chỉ sử dụng các loại lò nung trong phòng thí nghiệm như lò chân 
không, lò nung thanh C-Si. 
 + Thiết bị kiểm tra cơ tính : xác định độ bền kéo trên máy kéo nén vạn 
năng WE 15/60. Thử độ cứng trên máy đo độ cứng TK2M, HPO250 và máy đo độ 
cứng cầm tay Computest. 
 + Quy trình kiểm tra độ bền kéo, độ cứng đều thực hiện theo TCVN 
197:2002 ; TCVN 256-1 : 2007. 
-Kiểm tra cấu trúc của gang : cấu trúc của gang được kiểm tra trên kính hiển vi 
quang học AXIOVERT 
Ngoài các thiết bị kiểm tra chất lượng vật liệu như đã kể ở trên, sản phẩm của 
đề tài được đánh giá qua thời gian dùng thử trên lò nung phôi có nhiệt độ làm việc 
950-10000C. 
 27
III. NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 
1 Công nghệ nấu luyện 
Việc lựa chọn lò tần số để nấu luyện đòi hỏi bước chuẩn bị nguyên liệu và tính 
toán phối liệu phải rất chính xác. Nguyên liệu thì hầu hết là nguyên liệu sẵn có 
trong nước, mặc dù đã biết nguồn gốc song vẫn phải phân tích kiểm tra để biết 
chính xác về thành phần hóa học sau đó tiến hành phân loại và làm sạch, loại bỏ tạp 
chất. trong các loại nguyên liệu, gang phế chiếm một tỷ trọng lớn, nếu là gang phế 
thu hồi từ nhiều nguồn thì trước hết phải nấu cô thành một loại, sau đó phân tích 
thành phần hoá học tức là coi sản phẩm nấu cô là một loại nguyên liệu, làm như 
vậy mẻ nấu luyện chính thức mới đạt kết quả tốt. Trong quá trình nghiên cứu thấy 
rõ hệ gang Fe-Al có đặc điểm nổi bật về công nghệ nấu luyện là tỷ trọng của gang 
lớn hơn nhiều so với nhôm vì vậy việc hoà tan nhôm vào gang lỏng là khó và phức 
tạp. Mặt khác ở nhiệt độ cao trong điều kiện tiếp xúc trực tiếp với oxy, phản ứng 
cháy của nhôm với ôxy xẩy ra mãnh liệt vì vậy bảo vệ nhôm không bị cháy hao 
nhiều, hoà tan dễ dàng vào gang lỏng là vấn đề cần nghiên cứu. Qua nhiều tài liệu 
cũng như lần nấu thử đề tài đã giải quyết được vấn đề này, tạo ra công nghệ nấu 
phù hợp. 
Trước khi nấu luyện cần : 
- Phân tích thành phần mẻ liệu : Thành phần hoá học trung bình các loại 
nguyên liệu được trình bày trong bảng 6 
 28
Bảng 6 : Thành phần hoá học các nguyên tử phối liệu 
Thành phần hoá học, % Tên cấu tử 
C Si Mn P S Cr Ni Al Mg
1 Thép phế CT3 0.18 0.19 0.48 0.021 0.016 - - - - 
2 
Gang xám sau xử lí nấu 
cô 
3.4 1.9 0.5 0.3 0.1 - - - - 
3 FeSi75 0.2 0.75 - - - - - - - 
4 Nhôm kim loại - - - - - - - 98.5 - 
5 Nhôm magiê - - - - - - - 96.5 2 
6 Fe – Mn 1.0 - 81.0 - - - - - - 
- Xác định hệ số tiêu hao : Để tính toán phối liệu cho mẻ nấu thí nghiệm, đề tài 
đã sử dụng các số liệu thống kê về hệ số cháy hao của các nguyên tố C, Si, Mn, Al 
trong lò cảm ứng trung tần và kinh nghiệm thao tác nạp liệu nhiều năm của Viện 
Luyện kim đen. Hệ số cháy hao các nguyên tố xác định cho quá trình thí nghiệm đề 
tài này như trong bảng 7. 
Bảng 7 : Hệ số cháy hao các nguyên tố hoá học 
Nguyên tố Hệ số cháy hao,% 
C 6-10 
Si 6-12 
Mn 8-10 
Al 10-15 
Căn cứ thành phần hoá học của gang ЧЮ6C5 ở bảng 5, thành phần các cấu tử 
nguyên liệu ở bảng 6 và hệ số cháy hao các nguyên tố như trong bảng 7, đề tài đã 
tiến hành nấu 3 mẻ thí nghiệm, theo tỷ lệ phối liệu như trong bảng 8. 
 29
Bảng 8 : Tỷ lệ phối liệu trong các mẻ nấu luyện thí nghiệm 
TT Loại nguyên liệu Mẻ 1 Mẻ 2 Mẻ 3 
1 Gang xám 115 120 115 
2 Phế thép CT3 85 80 85 
3 FeiSi75 14 14 12 
4 Nhôm kim loại 9 10 12 
5 Nhôm manhê 2 2 2 
6 FeMn 2 2 2 
- Quá trình nấu luyện tiến hành như sau : 
Chuẩn bị nguyên vật liệu : Nguyên liệu sau khi nhận về xưởng phải loại bỏ chất 
lẫn. Kiểm tra thành phần hoá học các nguyên tố sau : C, Si, P, S, Mn, Cr. Sau phân 
tích xác định hàm lượng trung bình mỗi loại. 
+ FeMn : phân tích hàm lượng các nguyên tố C, Mn, Si, P, S. 
+ FeSi : Phân tích hàm lượng các nguyên tố C, Si, P, S 
+ Al : phân tích hàm lượng nguyên tố Al. 
+ Vôi sống : Không phải phân tich, nếu dùng đá vôi thì phân tích CaCo3, Al 
+ Các chất khử lưu huỳnh ngoài lò là loại sạch, tinh khiết 
Nấu luyện: 
+ Chuẩn bị lò : Làm sạch lò, trước khi nấu luyện như : 
+ Kiểm tra chất lượng tường lò, kiểm tra hệ thống điện, kiểm tra hệ thống 
nâng hạ, kiểm tra hệ thống cấp thoát nước làm lạnh. 
Trình tự nạp liệu : Lót lò bằng vôi nung (dạng cục), khối lượng 5 – 6% khối 
lượng mẻ nấu. Xếp thép phế, gang nguyên liệu thành một lớp dày 300 – 400 mm 
rồi xếp nguyên liệu gang xen kẽ với FeMn sao cho chiều cao tổng lớp liệu đến 
khoảng 2/3 chiều cao vong cảm. Liệu phải xếp sít chặt, chiều dài liệu dọc theo 
chiều sâu nồi lò. Số liệu còn lại sẽ bỏ vào trong quá trình nấu luyện. 
 30
Đóng điện : Lúc đầu để công suất 50 – 60% công suất lò, sau tăng dần lên 
100% công suất. Liệu bắt đầu chảy, dùng que chọc lò chọc cho liệu tụt dần xuống, 
liệu tụt đến đâu thì bổ xung số liệu còn lại cho đến hết mẻ liệu. Khi liệu chảy hoàn 
toàn, vớt xỉ đầu và tạo xỉ mới bằng hỗn hợp CaO- CaF2. Vớt xỉ lần 2, nhúng nhôm 
dần dần vào hỗn hợp kim loại lỏng. Nhôm thỏi chảy hết, dùng que gỗ khuấy trộn sơ 
bộ sau đó cho 2/3 FeSi vào lò. Nâng nhiệt lên 1500 – 1550oC khoảng 10 phút để 
đồng đều nhôm. Cho nốt FeSi còn lại vào thùng rót đã sấy nóng đỏ, rót gang vào 
thùng rót. Tiếp tục khuấy kĩ bằng que gỗ, rót gang nhôm lỏng vào khuôn đúc. 
 Kết quả phân tích thành phần hoá học 3 mẻ nấu được trình bày trong bảng 9. 
Bảng 9 : Thành phần hoá học của các mẻ thí nghiệm 
Thành phần hóa học,% 
Mẻ số 
C Mn Si S P Al 
1 2.45 0.7 6.35 0.08 0.12 5.2 
2 2.35 0.65 6.5 0.075 0.10 5.8 
3 2.3 0.72 5.93 0.08 0.10 6.24 
Mẫu so 
sánh 
1.8-2.4 ≤0.8 4.5-6.0 ≤0.12 ≤0.3 5.5-7.0 
Kết quả phân tích các mẻ nấu luyện trên đây chứng tỏ đã xác định được công 
nghệ nấu luyện gang hợp kim nhôm theo thành phần hoá học đã lựa chọn. 
2 Công nghệ đúc 
Gang nhôm là loại gang hợp kim có tính đúc tốt, vì vậy những vấn đề chung 
của công nghệ đức như hòm khuôn, mộc mẫu, cát đúc, chế độ đầm khuôn, xấy 
khuôn, vị trí đặt đậu ngót, đậu ngót không có gì khác với công nghệ đúc gang 
thường mà các xưởng đúc đang tiến hành. Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi tập 
trung nghiên cứu những đặc trưng riêng của gang phi từ đó là : 
- Độ co của vật liệu. 
- Tính chảy loãng 
 31
- Nhiệt độ rót. 
- Một số vấn đề liên quan khác. 
2.1 Xác định độ co của gang nhôm 
“Co” là hiện tượng thu nhỏ kích thước của kim loại, khi chuyển từ trạng thái 
lỏng sang trạng thái rắn. 
“Co” được coi là một trong những thông số quan trọng liên quan đến quá trình 
đúc vì vật liệu có độ co càng lớn càng khó đúc, càng dễ bị nứt, cong vênh và thiết 
hụt kích thước. Không điền đầy. 
Quá trình co của vật liệu kim loại có thể chia làm ba giai đoạn: 
-Co ở trạng thái lỏng 
-Co ở trạng thái đông đặc 
-Co ở trạng thái rắn 
Co ở trạng thái lỏng là quá trình co từ khi kim loại lỏng được rót vào khuôn 
đến khi kim loại bắt đầu kết tinh. 
Co ở trạng thái đông đặc là quá trình co từ khi bắt đầu kết tinh đến khi kết tinh 
hoàn toàn. 
Co ở trạng thái rắn là quá trình co từ khi kim loại kết tinh xong đến nhiệt độ 
thường 
Mỗi loại vật liệu có độ co khác nhau và trong cùng một vật liệu tuỳ theo kích 
thước, bề dày thành vật đúc độ co cũng khác nhau. 
Để dễ ứng dụng trong thực tế sản xuất, độ co của vật đúc được xác định bằng 
hai thông số chung là co thể tích và co tuyến tính. Co thể tích: độ co thể tích là tỷ lệ 
% giữa thể tích kim loại lỏng điền đầy và thể tích kim loại lỏng đó sau khi kết tinh 
thành thể rắn ở nhiệt độ thường. Nếu kí hiệu εtt là độ co thể tích thì: 
 εtt=(Vkll-vvđ).100%/vvđ 
Việc xác định độ co thể tích của một mác kim loại được thực hiện bằng “mẫu 
đo thể tích” thể hiện ở hình 9 
 32
Hình 9: Mẫu đo độ co thể tích kim loại 
Trong công thức xác định độ co thể tích ở trên, Vkll là thể tích kim loại lỏng, 
Vvđ là thể tích kim loại sau khi kết tinh thành thể rắn ở nhiệt độ thường. 
Đối với gang nhôm, độ co thể tích εtt phụ thuộc nhiều vào hàm lượng nhôm. 
Hàm lượng nhôm càng cao, εtt càng lớn. Với hàm lượng nhôm 5-10%, εtt khoảng 
1,05-1,1%. 
Co tuyến tính: độ co tuyến tính của kim loại khi không bị cản trở được gọi là 
“co tự do”còn khi bị cản trở gọi là “co bị cản”. Trong thực tế để dễ xác định mức 
co ngót tuyến tính người ta dùng công thức: 
εtt=(Lmđ-Lvđ).100%/Lvđ 
Trong đó Lmđ: chiều dài mẫu đúc 
 Lvđ: chiều dài vật đúc 
Đối với gang nhôm thấp ε = 1,5-1,8%, đối với gang nhôm cao ε = 2,4-2,6%. 
2.2 Xác định độ chảy loãng 
Độ chảy loãng là khả năng điền đầy khuôn của kim loại lỏng trong quá trình 
đúc. Độ chảy loãng được xác định bằng mẫu “mẫu đo”. Độ chảy loãng của kim loại 
ở nhiệt độ cao phụ thuộc vào thành phần hoá học của kim loại đó, ngoài ra còn phụ 
thuộc vào điều kiện đúc như nhiệt độ rót, vật liệu làm khuôn, hình dạng phức tạp 
 33
của chi tiết đúc. Các tài liệu nghiên cứu cho thấy độ chảy loãng của gang nhôm hợp 
kim thấp thực tế ít khác biệt so với độ chảy loãng của gang xám, cho nên gang 
nhôm có đủ điều kiện để tạo ra các loại sản phẩm có hình dạng phức tạp. Tuy nhiên 
trong quá trình sản xuất phải lưu ý rằng, khi tăng hàm lượng nhôm lên, tính chảy 
loãng của gang nhôm giảm đi. Vì vậy, với chi tiết đúc đòi hỏi hàm lượng nhôm cao 
phải sử dụng thêm chất biến tính FCM với lượng vừa đủ và đặc biệt nhiệt độ rót 
phải cao hơn mức bình thường 150-2000C. 
2.3 Vật liệu làm khuôn 
Để tránh sự cản trở của gang lỏng trong quá trình điền đầy khuôn, chúng tôi đã 
sử dụng vật liệu làm khuôn độ hạt nhỏ và sử dụng công nghệ khuôn đông cứng 
nhanh. 
Tuy nhiên tuỳ theo phương pháp biến cứng, độ bền của hỗn hợp cát- nước 
thuỷ tinh có khác nhau. Các phản ứng cơ bản khi thổi CO2 để đông cứng nhanh như 
sau: 
Na2Si2O6+2H2O↔H2Si2O6+2NaOH 
2NaOH+2CO2↔2NaHCO3 
Na2Si2O6+2H2O+2CO2↔H2Si2O6+2NaHCO3 
Độ bền khuôn khi sử dụng nước thuỷ tinh phụ thuộc vào môđun và tỷ trọng 
của nước thuỷ tinh. Khi môđun càng thấp thì tính dẻo giữ được càng lâu và để cho 
độ bền hỗn hợp làm khuôn ở trạng thái khô cao hơn, trong hỗn hợp cát+nước thuỷ 
tinh có cho thêm dung dịch NaOH tỷ lệ 0,5%, nồng độ 25%. 
2.4 Một số vấn đề liên quan khác đến công nghệ nấu luyện 
Khi nhúng nhôm, nhiệt độ gang lỏng giảm nhanh do mất nhiệt làm nóng chảy 
nhôm. Khi luyện gang nhôm với hàm lượng thấp, nhiệt lượng làm nóng chảy nhôm 
không lớn. Vì vậy tốc độ nhúng nhôm có thể tiến hành liên tục và với lượng nhúng 
tương đối lớn. Song khi luyện gang nhôm với hàm lượng nhôm cao tốc độ nhúng 
nhôm phải khống chế phù hợp, thậm chí còn ngừng đợi nhiệt độ kim loại lỏng tăng 
lên mới tiếp tục nhúng. 
 34
Quá trình nhôm chảy lỏng hoà tan vào gang lỏng tương đối chậm chạp, vì thế 
dễ gây nên hiện tượng thiên tích. Để tránh hiện tượng thiên tích cần sự khuấy trộn 
mạnh trước khi đúc rót. Lò tần số ưu việt hơn các dạng lò luyện phổ thông khác là 
có khả năng khuấy trộn, nhưng sự khuấy trộn này vẫn cần thiết phải khuấy trộn hỗ 
trợ thêm [2] 
2.5 Công nghệ nhiệt luyện gang nhôm 
Khác với thép, các chi tiết chế tạo gang thường là các chi tiết không qua gia 
công biến dạng. Hơn nữa một số mác gang còn có khả năng tự tôi hơn trong môi 
trường thiên nhiên. Chính vì điều đó, vấn đề nhiệt luyện gang thường không theo 
qui trình đầy đủ như đối với thép chế tạo. Song, tuỳ từng mục đích cụ thể gang 
cũng đựơc nhiệt luyện theo các bước công nghệ khác nhau. Một số bước công nghệ 
nhiệt luyện điển hình là: 
- Ủ graphít hoá: mục đích ủ graphít hoá là làm giảm độ cứng, thường được 
sử dụng với các loại gang hợp kim, gang có hàm lượng Silic cao. 
- Thường hoa: mục đích là làm tăng độ cứng. Được sử dụng cho các mác 
gang chống mài mòn như gang crôm, gang có hàm lượng nhôm thấp, niken 
thấp. 
- Ram sau đúc: mục đích để khử ứng suất đối với các chi tiết đúc. Có kích 
thước lớn hay có chiều dài lớn hơn nhiều so với chiều dày, chiều rộng. 
- Austenit hoá: mục đích là đưa toàn bộ cấu trúc của gang về cấu trúc 
Austenit. Austenit hoá thường được sử dụng với gang phi từ. 
Đối với mác gang nghiên cứu, các mẫu thử được thường hoá trong phong thí 
nghiệm để nâng cao độ cứng. 
Quá trình nhiệt luyện có thể tóm tắt như sau: 
- Nâng nhiệt với tốc độ chậm từ 150 - 200oC/h 
- Giữ nhiệt ở 830oC trong 2h 
- Làm nguội ngoài không khí 
 35
3. Các tính chất cơ học đạt được 
Các mẫu thử kéo được gia công theo TCVN 197:2002 và các mẫu thử độ cứng 
gia công theo TCVN 256 - 1: 2007. Các kết quả trình bày trong bảng 9 là kết quả 
trung bình của nhiều lần đo trên một mẫu đo. 
Bảng 9: kết quả đo độ bền kéo, đô cứng của gang nghiên cứu 
Mẫu đo 1 2 3 4 TB Mẫu so sánh (GOCT 7769 – 82)
Độ bền kéo, MPa 165 167 169 166 166.75 ≥120 
Độ bền uốn, MPa 236 239 238 241 238 ≥230 
Độ cứng , HB 306 302 309 307 306 ≥294 
Kết quả kiểm tra tính chất cơ học của gang nghiên cứu đã được thử đối chứng 
tại Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng. Kết quả thử đối chứng phù hợp với 
kết quả đo liệt kê trong bảng 9 (xem phần phụ lục). 
4. Cấu trúc 
Hợp kim hệ Fe – Al – C là hợp kim nhiều pha, có hai pha cơ bản là ferrit và 
peclit. Ngoài ra còn có các pha khác chứa các bon như graphít, cácbít Al4C2 và pha 
ε ( FeAlCx). Khi tăng hàm lượng nhôm lên pha peclit giảm còn ferrit tăng lên, 
tương tự như pha ferrit tỷ lệ graphit cũng tăng. Trong trường hợp có thêm các 
nguyên tố hợp kim có thêm các pha cácbít hợp kim mới [3]. Gang nhôm ЧЮ6C5 
có cấu trúc cụ thể như hình 10. 
 36
Hình 10: Cấu trúc gang nhôm (x 500) 
Từ hình 10 ta thấy hạt của gang nhỏ mịn, graphit có dạng giống như gang 
giun. Gang có cấu trúc như hình 10 đảm bảo cơ tính tốt và đồng đều. 
5. Quá trình dùng thử sản phảm 
Gang nhôm đã được thử tại lò nung phôi của xí nghiệp cơ khí 79 Bộ Quốc 
phòng từ từ tháng 8/2007 đến nay. Theo dõi quá trình làm việc ban chủ nhiệm đề 
tài và tổ theo dõi Xí nghiệp Z179 đều có chung nhận xét: 
- Gang có khả năng chịu nhiệt cao 
- Gang có độ bền nhiệt cao vì suốt thời gian làm việc ở môi trường nhiệt độ 
cao vừa chịu tải trọng lớn mà chi tiết không bị cong vênh, nứt vỡ. 
- Bề mặt chi tiết lúc đầu có mầu xám xanh, đến nay chuyển dần sang mầu 
vàng nhạt, không có hiện tượng bị oxy hoá. 
Điều nay khẳng định chất lượng gang tốt. 
 37
Hình 11: Ảnh ghi lò nhiệt luyện 
 38
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
1. Kết luận 
- Đã xác lập được công nghệ sản xuất gang bền nhiệt hệ Fe – Al mác ЧЮ6C5 
từ khâu nấu luyện, đúc nhiệt luyện bằng nguồn vật tư và thiết bị có sẵn trong nước. 
Điểm nổi bật trong công nghệ luyện gang Fe - Al là điều khiển được quá trình hoà 
tan nhôm vào sắt lỏng và chống thiên tích nhôm trong quá trình kết tinh. 
- Gang nghiên cứu đã có các tính chất cơ lí, cấu trúc tương đương mác so sánh 
của Nga theo ΓΟCT 7769- 82 và TCVN 514 – 91. 
- Kết quả sử dụng sàn lò nhiệt luyện khẳng định thêm chất lượng gang nghiên 
cứu là đạt các chỉ tiêu đề ra, có thể sử dụng tốt trong sản xuất. 
2. Kiến nghị 
Hiện nay nhu cầu thị trường còn đòi hỏi các chi tiết gang nhôm với hàm lượng 
nhôm > 20% làm việc ở nhiệt độ trên 1150oC. Đây là vấn đề cần được nghiên cứu 
tiếp. Viện đề nghị nhà nước tiếp tục hỗ trợ nguồn kinh phí để giải quyết tốt vấn đề 
trên. Hơn nữa đề nghị nhà nước hỗ trợ nguồn kinh phí đề xây dựng phòng thí 
nghiệm nghiên cứu các tính chất liên quan đến vật liệu kim loại nói chung 
 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. ALESANDROV N.N; VUSOKOZAROSTOIKI ALUMINNHE 
ZHUGUN-SUTEIN; VUP 1981 
2. KEIZ C.L; VANGORI K.P ALUMINIE ZHUGUNE ISTALI 
METANLURGIZDAT. 1997 
3. ZHUJING HAN LUHEJIN-ZEJIN BU.BEIJING 1998 
4. Bùi Văn Mưu, Nguyễn Văn Hiền, Nguyễn Kế Bính, Trương Ngọc Thận (2006) : 
Lý thuyết các quá trình luyện kim-NXB khoa học- Kỹ thuật. 
5. Lê Công Dưỡng (1986) kim loại học và nhiệt luyện-Trường Đại học Bách Khoa 
Hà Nội.