3. KẾT QUẢ VẢ THẢO LUẬN
3.1. Nhiệt độ bắt đầu co ngót
Đường cong dãn nở nhiệt mẫu thiêu kết cho phép xác định nhiệt độ bắt đầu co ngót, ảnh hưởng của nhiệt độ (hình 5) và thời gian (hình 6) đến sự co ngót của mẫu. Điểm bắt đầu co ngót được xác định bằng điểm ΔL/L0 bắt đầu giảm trên đường cong.
Hình 5 và 6
Kết quả cho thấy với tốc độ nung không đổi 15°C/phút bột bắt đầu co ngót trong khoảng nhiệt độ (720-900) °C và thay đổi theo hàm lượng TiC. Thép gió nghiền bắt đầu co ngót ở khoảng nhiệt độ (726-729) °C, tăng nhẹ đến (730-732) °C khi đưa thêm 3%TiC và với 9% TiC nhiệt độ bắt đầu co ngót của mẫu ở vào khoảng (742-745) °C. Sự phụ thuộc của nhiệt độ bắt đầu co ngót vào hàm lượng TiC có trong mẫu nêu trong bảng 2.
| Thành phần | Nhiệt độ (°C) | T/Tnc |
| Thép gió | 726±3 | 0,52 |
| Thép gió + 3% | TiC 730±2 | 0,53 |
| Thép gió + 6% | TiC 739±3 | 0,54 |
| Thép gió + 9% | TiC 742±3 | 0,54 |
3.2. Sự co ngót và tốc độ co ngót
Độ co ngót của mẫu chiụ ảnh hưởng mạnh của nhiệt độ (hình 7). Mẫu nhanh chóng co ngót trong khoảng (10-15) phút đầu, tại một nhiệt độ nhất định, nhưng khi tiếp tục kéo dài thời gian giữ mẫu ở nhiệt độ này, độ co ngót của mẫu tăng không đáng kể (hình 8). Sự co ngót chỉ tiếp tục khi tăng nhiệt độ nung .
Hình 7 và 8
Mối quan hệ giữa độ co ngót và tốc độ co ngót vào nhiệt độ nêu trên hình 7 và hình 8 cho thấy 3 giai đoạn co ngót tương ứng với các khoảng nhiệt độ (800- 1000) °C, (1000C-1200) °C và (1200-1300) °C.
Trong khoảng nhiệt độ (800-1000) oC khi bắt đầu xảy ra hiện tượng co ngót, tốc độ co ngót tăng rất nhanh và đạt được giá trị tối đa (0,7- 1,0)%/giây. Hàm lượng TiC tăng trong mẫu làm giảm tốc độ co ngót tức giảm độ co ngót và làm tăng nhiệt độ đạt tốc độ tối đa. Với thép gió, tốc độ co ngót tối đa đạt 1%/giây ở nhiệt độ 900°C, trong khi với thép gió +9%TiC tốc độ này chỉ còn là 0,7%/ giây tương ứng với nhiệt độ 982°C.
Trong khoảng nhiệt độ (1000-1200) °C, tốc độ co ngót của mẫu giảm dần và giữ giá trị cực tiểu (0,1-0,2)%/ giây, mẫu gần như không co ngót hoặc co ngót không đáng kể.
Mẫu tiếp tục co ngót mạnh khi nhiệt độ đạt 1240°C cho đến 1280°C. Trong khi mẫu thép gió tiếp tục co ngót ở nhiệt độ 1300°C và cao hơn, các mẫu compozit có TiC từ nhiệt độ 1290°C bị trương nở, nứt tế vi dẫn đến phá hủy mẫu.
Sự tăng cường quá trình co ngót trong khoảng nhiệt độ (800-1000) oC được giải thích bằng cơ chế phát triển bề mặt tiếp xúc bằng khuếch tán bề mặt và khuếch tán thể tích trong giai đoạn đầu quá trình thiêu kết. Độ co ngót trong khoảng nhiệt độ này là (10-15)% đối với théo gió và (6 – 12)% đối với compozit.
Sự giảm tốc độ co ngót trong khoảng nhiệt độ (1000-1100) °C là do tốc độ khuếch tán của nguyên tử trong mạng lập phương tâm mặt của austenit thấp và do sự có mặt của cácbit phân tán trong thép gió làm giảm khả năng khuếch tán của các nguyên tử trong mạng [6, 7] .
Sự tăng tốc độ co ngót trong khoảng (1100- 1200) °C có thể do quá trình hoàn nguyên ôxit sắt. Như đã biết, ôxit sát hoàn nguyên tối ưu ở nhiệt độ (1075-1100) oC tạo thành sắt nguyên tử. Trên bề mặt hạt bột thép gió siêu mịn chế tạo bằng phương pháp nghiền có một lượng ôxy đáng kể dưới dạng Fe2O3. Trong môi trường nung có bột than bảo vệ và do lượng cacbon hấp phụ từ hecxan trong quá trình nghiền, bột ôxit sắt có thể được hoàn nguyên. Các nguyên tử sắt mới hoàn nguyên có hoạt tính cao làm tăng cường khả năng kết khối, do vậy tốc độ co ngót lại có xu hướng tăng lên.
