Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình hình thành vật đúc (Phần 2) - Nguyễn Ngọc Hà

đầu Hợp kim: nói chung, kết tinh xảy ra trong một khoảng nhiệt độ: “khoảng đông đặc” (gọi tắt: “khoảng đông”) Trong khoảng đông, hai pha rắn và lỏng cùng tồn tại: “vùng 2 pha” Bề mặt phân cách rắn – lỏng: “bề mặt kết tinh” hay “sóng kết tinh” PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5 4.1.2. Đông đặc có hƣớng Đông đặc có hƣớng: vật đúc có 3 vùng rõ rệt: 1. Vùng rắn: T<TS 2. Vùng 2 pha: TS<T<TL 3. Vùng lỏng: T>TL 6 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.1.3. Đông đặc thể tích Đông đặc thể tích: vùng 2 pha choán hầu như toàn bộ chiều dày thành vật đúc: VĐ đông đặc gần như đồng thời trên toàn thể tích PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7 4.2. MỘT SỐ KHÁI NIỆM 4.2.1. Kết tinh (Crystallization) Kết tinh là quá trình hình thành VĐ ở trạng thái vi mô, bao gồm: - Quá trình hình thành tâm mầm - Sự phát triển của các tâm mầm - Sự hình thành và phát triển của nhánh cây Nghiên cứu quá trình kết tinh là NC sự hình thành tổ chức của VĐ 8 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.2. Đông đặc (Solidification) Đông đặc là quá trình KL chuyển từ trạng thái lỏng  rắn mà không xét đến cấu trúc tinh thể NC quá trình đông đặc bao gồm: - Quá trình hình thành và phát triển lớp KL rắn - Sự hình thành và dịch chuyển vùng 2 pha NC quá trình đông đặc nhằm xác định nguyên nhân các khuyết tật có liên quan 9 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.3. Hệ số phân bố cân bằng  Trong quá trình đông đặc, thành phần pha rắn và pha lỏng thay đổi theo đường đặc và đường lỏng trên giản đồ trạng thái  Hệ số phân bố k của hợp kim có thành phần C0: k= hàm lượng chất tan trong pha rắn / hàm lượng chất tan trong pha lỏng  Trong quá trình kết tinh, k thay đổi liên tục 10 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.3. Hệ số phân bố cân bằng Quá trình kết tinh HK có thành phần C0 - Khi T giảm đến T1: pha rắn xuất hiện có thành phần CS; pha lỏng-vẫn C0 - Khi T giảm đến T2: pha rắn kết tinh có thành phần C1 ; pha lỏng-C2 - Khi T đến T3: giọt KLL cuối cùng có thành phần CL  trong quá trình kết tinh, pha rắn ngày càng giàu B  Thiên tích trong VĐ 11 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.4. Độ quá nguội KL nguyên chất ở trạng thái lỏng được làm nguội dù với tốc độ rất chậm thì T kết tinh thực tế vẫn thấp hơn T kết tinh lý thuyết  KLL có thể tồn tại ở T thấp hơn T kết tinh lý thuyết T0. KLL lúc này được gọi là KLL quá nguội T= T0-T: độ quá nguội 12 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3.HÌNH THÀNH & PHÁT TRIỂN MẦM 4.3.1.Sự hình thành mầm nội sinh  Làm nguội KLL với độ quá nguội T  năng lượng tự do của hệ giảm: đây là động lực thúc đẩy quá trình kết tinh PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 13 4.3.1.Sự hình thành mầm nội sinh Giả sử có 1 cụm nguyên tử với bán kính r, thể tích V, diện tích bề mặt F đang hình thành trong KLL quá nguội. Năng lượng tự do của hệ sẽ thay đổi một lượng G do 2 nguyên nhân: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 14 4.3.1.Sự hình thành mầm nội sinh 1. Giảm năng lƣợng tự do thể tích GV - Pha rắn có năng lượng tự do nhỏ hơn pha lỏng  năng lượng tự do giảm: GV= - nGm n-số mol của mầm; n= V/Vmol = 4r 3/3Vmol Gm- ứng với 1 mol KL Gm= Hm - TSm = Hm - T.H/To  Lnc - T.Lnc/T0= Lnc(1-T/T0)= Lnc T/T0  GV= -4r 3Lnc T/(3T0Vm) 15 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3.1.Sự hình thành mầm nội sinh 2. Tăng năng lƣợng tự do bề mặt GF Xuất hiện pha mới (rắn) có diện tích bề mặt F làm năng lượng tự do tăng: GF= F  - scbm của mầm 16 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3.1.Sự hình thành mầm nội sinh  G= GV+GF = -4r3Lnc T/(3T0Vm) + 4r 2  G= f(r, T) T càng lớn  G càng âm  càng dễ tạo mầm PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 17 Khi T= const Đường biểu diễn G=f(r) có cực đại Gmax tại rth - Những mầm có r< rth không thể phát triển lên được do khi r tăng thì G cũng tăng - Chỉ những mầm có r> rth mới có thể phát triển lên được 18 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3.2.Sự hình thành mầm ký sinh (Ngoại sinh, ngoại nhập) Thực tế, quá trình kết tinh của KLL xảy ra với T nhỏ hơn rất nhiều so với độ quá nguội cần cho mầm tự sinh Nguyên nhân: do các phần tử rắn có mặt trong KLL, mầm được tạo nên trên chúng Bằng các tính toán tương tự, năng lượng cần thiết để tạo mầm ký sinh có rth: G’max=(2-3cos+cos 3) Gmax/4= c.Gmax -góc thấm ướt của mầm lên phần tử rắn 19 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3.2. Sự hình thành mầm ký sinh  thay đổi từ 0  1800  cos  thay đổi từ 1  -1  c thay đổi từ 0  1: - Khi = 1800; cos= -1; c=1 - Khi = 00; cos= 1; c= 0  trong mọi trường hợp, sự tạo mầm ký sinh đều có lợi hơn sự tạo mầm tự sinh do: G’max  Gmax 20 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ So sánh tạo mầm tự sinh và ký sinh PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 21 4.3.2.Sự hình thành mầm ký sinh Nguồn gốc các phần tử rắn trong KLL: - Các hợp chất hóa học có nhiệt độ nóng chảy cao trong bản thân KLL Thí dụ: khử ôxy trong thép lỏng bằng nhôm  Al2O3 - Các khí hòa tan trong KLL tạo nên các ôxit, nitrit có nhiệt độ nóng chảy cao - Cố tình đưa vào KLL các chất đặc biệt để tạo mầm ký sinh - Các vết nứt, chỗ lồi lõm trên thành khuôn, chất sơn khuôn 22 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3.3. Sự phát triển mầm Mô hình lớp nguyên tử không hoàn chỉnh Mô hình bề mặt nhấp nhô Mô hình mặt lệch xoắn PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 23 Sơ đồ quá trình tạo mầm và phát triển thành hạt tinh thể PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 24 Tóm tắt Nguyên lý để cho vật đúc có nhiều hạt tinh thể (hạt nhỏ mịn): 1.Làm nguội nhanh (T lớn) 2.Tạo mầm theo kiểu kí sinh PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 25 4.4. KẾT TINH NHÁNH CÂY 4.4.1. Mở đầu Trong một số điều kiện, KL có thể kết tinh theo cơ chế nhánh cây: - Đầu tiên, mầm phát triển theo một hướng xác định tạo thành trục chính của tinh thể - Sau đó, trục thứ 2 phát triển từ trục chính, rồi đến trục thứ 3, trục thứ 4 - KLL còn lại lấp đầy khoảng không giữa các trục - Khi khoảng cách giữa các nhánh cây đạt đến một giá trị nhất quá trình kết tinh kết thúc 26 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4.1. Mở đầu 27 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4.1. Mở đầu 28 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4.2. Nguyên nhân KL kết tinh kiểu nhánh cây Giả sử bề mặt kết tinh (BMKT) dịch chuyển theo chiều x do dòng nhiệt dịch chuyển theo chiều ngược lại Nếu dòng nhiệt nhỏ, BMKT dịch chuyển chậm  nhiệt lượng kết tinh (NLKT) sinh ra không làm thay đổi đáng kể sự phân bố T đã có của KLL  T tăng liên tục về phía KLL. Nếu trên BMKT xuất hiện phần nhô ra về phía pha lỏng thì nó sẽ rơi vào vùng có Tq>TL  bị hòa tan lại vào KLL: không thể kết tinh kiểu nhánh cây 29 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4.2. Nguyên nhân KL kết tinh kiểu nhánh cây 30 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4.2. Nguyên nhân KL kết tinh kiểu nhánh cây 31 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4.2. Nguyên nhân KL kết tinh kiểu nhánh cây Nếu KL nguội với tốc độ đủ lớn : - Nhiệt kết tinh không kịp truyền đi để san bằng nhiệt độ - Xuất hiện hiện tượng tích tụ chất tan trên BMKT  xuất hiện vùng quá nguội trạng thái: nếu có KL kết tinh nhô khỏi BMKT nó sẽ rơi vào vùng có độ quá nguội lớn và sẽ phát triển nhanh sâu vào trong KL  trục chính của nhánh cây 32 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4.2. Nguyên nhân KL kết tinh kiểu nhánh cây 33 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4.3. Hệ quả quá trình kết tinh nhánh cây Quá trình kết tinh nhánh cây tạo nên các tinh thể nhánh cây (dendrite) Các tinh thể làm cơ tính vật đúc bị giảm mạnh PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 34 3 dạng cấu trúc đúc cơ bản PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 35 4.5. KẾT TINH CÙNG TINH Khi làm nguội KLL có thành phần cùng tinh đến T chuyển biến cùng tinh  từ pha lỏng sẽ tiết ra đồng thời các pha rắn khác nhau tạo nên tổ chức cùng tinh Nói chung: những quy luật kết tinh của KL nguyên chất đều có thể áp dụng cho hợp kim cùng tinh (HKCT) 36 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.5. KẾT TINH CÙNG TINH 37 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.5. KẾT TINH CÙNG TINH 38 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.6.ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH KẾT TINH 4.6.1. Mở đầu Tính chất VĐ phụ thuộc nhiều vào hình dạng và kích thước hạt tinh thể Nguyên lý chung: hạt tinh thể càng nhỏ mịn  cơ tính càng cao Điều khiển được độ hạt của tinh thể khi kết tinh  điều chỉnh được các tính chất (chủ yếu là cơ tính) của VĐ theo ý muốn 39 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.6.1. Mở đầu Các nguyên lý làm nhỏ hạt tinh thể bằng các biện pháp cải thiện điều kiện đông đặc: 1. Tăng tốc độ tạo mầm và số lượng mầm kết tinh ký sinh 2. Hạn chế tốc độ phát triển mầm bằng cách tăng năng lượng bề mặt ở biên giới lỏng - rắn 3. Tăng tốc độ nguội khi kết tinh 40 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.6.2. Biến tính Quá trình kết tinh được đặc trưng bởi: - Tốc độ tạo mầm vt - Tốc độ phát triển mầm vp Nếu vt lớn và vp nhỏ  nhận được hạt nhỏ mịn: đây là cơ sở lý luận của QT biến tính Biến tính là đưa vào KLL một lượng nhỏ các chất (chất biến tính)  thay đổi kích thước và đôi khi hình dạng của các tinh thể sơ cấp  thay đổi cơ tính (đôi khi cả các tính chất khác) của HK nhưng không làm thay đổi thành phần của HK 41 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Tác dụng của chất biến tính 1. Tạo mầm kết tinh ngoại nhập Thí dụ: - Đưa Ce, Y vào thép lỏng - Đưa TiC, TiN, Ce, Zr vào hợp kim nhôm 2. Làm thay đổi sức căng bề mặt giữa pha lỏng và pha rắn để ngăn cản sự lớn lên của tinh thể Thí dụ: đưa Mg vào gang lỏng 42 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ a. Biến tính gang Cơ tính gang (và một số tính chất khác) phụ thuộc chủ yếu vào tổ chức của gang Tổ chức gang bao gồm: - Nền kim loại: F, P+F, P - Graphit Độ lớn, hình dạng, kích thước, sự phân bố của graphit ảnh hưởng lớn đến cơ tính của gang 43 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ a. Biến tính gang Biến tính gang là cho một số chất vào gang lỏng nhằm: - Tăng số tâm mầm kết tinh - Làm thay đổi số lượng, hình dạng và kích thước graphit - Làm thay đổi cách thức tiết ra graphit Biến tính gang không làm thay đổi tổ chức nền kim loại 44 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Cơ chế tác dụng của chất biến tính gang 1. Cơ chế tạo tâm mầm mới - Chất biến tính phải có kiểu mạng và thông số mạng gần giống kiểu mạng và thông số mạng của graphit - Thí dụ: dùng CaC2 làm chất biến tính 2. Cơ chế làm thay đổi sức căng bề mặt - Biến tính bằng Mg: graphit có dạng cầu - Biến tính bằng Fe-Si, SiC: thúc đẩy quá trình graphit hóa 45 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ b. Biến tính thép Mục đích: - Hạt tinh thể nhỏ mịn - Tạp chất nhỏ mịn và phân bố đều Tác dụng cơ bản của chất biến tính: - Đóng vai trò của mầm ngoại sinh - Làm thay đổi sức căng bề mặt giữa các pha - Làm giảm Gmax  giảm rth 46 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Một số chất biến tính thép Al: - Là chất khử ôxy mạnh  [O] trong thép giảm mạnh  sức căng bề mặt giữa mầm và thép lỏng giảm  nhiều mầm hơn  hạt mịn Ce, Y, La: - Khử ôxy, lưu huỳnh mạnh - Làm nhỏ hạt - Làm nhỏ mịn các tạp sunfit, ôxit, nitrit 47 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.6.3. Sử dụng các tác động vật lý Gồm: rung cơ học, siêu âm, từ trường, điện trường Tác động: - Làm hình thành và biến mất các lỗ hổng, tạo nên áp suất rất cao ở vùng xung quanh  tăng nhiệt độ  tăng độ quá nguội  làm nhỏ hạt - Tạo nên ba động năng lượng  thuận lợi cho việc hình thành mầm  hạt nhỏ mịn - Bẻ gẫy các nhánh cây, các tinh thể thô to  tạo nhiều mầm  hạt nhỏ mịn 48 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.6.4. Làm nguội nhanh a. Ƣu điểm của chất rắn vô định hình so với chất rắn tinh thể: - Độ bền cơ cao hơn - Một số tính chất vật lý tốt hơn - Khả năng chống ăn mòn hóa học cao hơn 49 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.6.4. Làm nguội nhanh b. Chế tạo hợp kim vô định hình bằng phƣơng pháp nguội nhanh Khi làm nguội KLL với tốc độ rất lớn: - KLL tồn tại ở nhiệt độ thấp hơn T0 rất nhiều - Độ sệt tăng cao  hệ số khuếch tán giảm mạnh  các nguyên tử có độ linh động rất thấp - Không xảy ra quá trình kết tinh KLL mà hầu như vẫn giữ nguyên cấu trúc không trật tự của KLL trước đó Vng > 10 5 – 106 độ K/s 50 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Làm nguội nhanh trên đĩa đồng PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 51 4.6.4. Làm nguội nhanh 52 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH ĐÔNG ĐẶC 53 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.1. THỜI GIAN ĐÔNG ĐẶC CỦA VẬT ĐÚC Thời gian đông đặc của VĐ TTS là thời gian cần thiết để VĐ đông đặc hoàn toàn sau khi rót TTS phụ thuộc hình dạng và kích thước VĐ, được xác định theo công thức Chvorinov: V – thể tích vật đúc; A – diện tích bề mặt VĐ; n = 2 (trong nhiều trường hợp); Cm – hằng số khuôn PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 54        n TS m V T C A Hằng số khuôn Hằng số khuôn Cm phụ thuộc: – Vật liệu làm khuôn – Các tính chất nhiệt vật lý của hợp kim đúc – Nhiệt độ rót Giá trị của Cm được xác định bằng thực nghiệm PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 55 Trƣờng nhiệt độ khuôn – vật đúc PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 56 5.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐÔNG ĐẶC 5.2.1. Vật liệu làm khuôn Khuôn có độ dẫn nhiệt càng cao  khoảng cách giữa 2 sóng kết tinh càng hẹp (càng thu hẹp vùng 2 pha) Khuôn có hệ số tích nhiệt càng lớn  càng thu hẹp vùng 2 pha  Khuôn có khả năng lấy nhiệt của KL càng nhanh, càng mạnh  càng thu hẹp vùng 2 pha 57 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.2.2. Hợp kim đúc Các yếu tố làm thu hẹp vùng 2 pha: - Hệ số dẫn nhiệt của hợp kim thấp - Hợp kim có nhiệt độ đông đặc cao - Hợp kim có khoảng đông hẹp 58 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.2.3. Tốc độ nguội (vng) vng nhỏ: kết tinh trong điều kiện gần như cân bằng  tinh thể phát triển tự do và đều theo mọi hướng  hạt thô, đều trục vng đủ cao: vùng 2 pha hẹp  tinh thể dạng trụ vng lớn: tổ chức xuyên tâm vng rất lớn: mọi vị trí kết tinh đồng thời  không còn tinh thể dạng trụ vng cực lớn: nguyên tử ở nguyên vị trí  không có chuyển biến  vô định hình 59 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3. ĐÔNG ĐẶC CỦA KL TRONG KHUÔN ĐÚC 5.3.1. Đặc điểm chung Khi rót khuôn, KLL thải nhiệt chủ yếu qua khuôn  phần KLL sát thành khuôn được nguội với tốc độ nguội rất lớn và càng vào tâm VĐ, tốc độ nguội càng giảm dần 60 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.2. Tổ chức vật đúc 1. Lớp ngoài cùng (lớp da đúc):  KLL được nguội rất nhanh; trong vùng tiếp xúc thành khuôn có vô số tâm mầm ngoại sinh được hình thành  Những hạt tinh thể nhỏ mịn có trục định hướng bất kỳ  Cơ tính cao, chịu mài mòn tốt, có khả năng chống ăn mòn cao 4 1 2 3 61 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.2. Tổ chức vật đúc 2. Lớp các tinh thể hình trụ:  Các tinh thể vùng 1 phát triển đến khi chúng tiếp xúc & cản trở lẫn nhau  Các tinh thể phát triển chủ yếu theo hướng toả nhiệt chính (vuông góc thành khuôn)  tạo thành những tinh thể dài hình trụ 3. Vùng trung tâm:  Đặc điểm: - KLL được nguội chậm: số lượng mầm kết tinh ít - KLL toả nhiệt gần như đồng đều theo mọi hướng   Các mầm kết tinh phát triển theo các hướng là như nhau và tạo thành các tinh thể đẳng trục thô to 62 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Quá trình đông đặc của thỏi đúc (a): tạo mầm ở bề mặt khuôn (b): lớp tinh thể nhỏ mịn (c): hình thành lớp tinh thể hình trụ (d): các tinh thể thô to đẳng trục PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 63 © 2 0 0 3 B ro o k s/ C o le , a d iv is io n o f T h o m so n L ea rn in g , In c. T h o m so n L ea rn in g ™ i s a tr ad em ar k u se d h er ei n u n d er l ic en se . 5.3.2. Tổ chức vật đúc Khi làm nguội đủ nhanh Các tinh thể hình trụ có thể phát triển vào tận tâm thỏi đúc: tổ chức xuyên tinh Chỉ tồn tại vùng 1 và 2 Đặc điểm: - KL có tính dị hướng - Ít rỗ co, ít bọt khí phân tán - Mật độ KL cao - Dễ bị nứt khi biến dạng dẻo PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 64 5.3.2. Tổ chức vật đúc 65 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.2. Tổ chức vật đúc Khi làm nguội đủ chậm Hầu như chỉ quan sát thấy các tinh thể vùng 1 và 3 Lớp da đúc (vùng 1) mỏng Cơ tính VĐ thấp do phần lớn thể tích là các tinh thể thô to Khi làm nguội rất nhanh Tổ chức VĐ hầu như chỉ tồn tại vùng 1 KL có nhiều tính chất siêu việt 66 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.3. Phƣơng thức điều chỉnh tốc độ nguội Thay đổi chiều dày thành khuôn Sử dụng vật liệu làm khuôn có hệ số dẫn nhiệt khác nhau Thay đổi nhiệt độ rót Làm nguội cưỡng bức khuôn 67 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4.THIÊN TÍCH TRONG VẬT ĐÚC Thiên tích là sự không đồng đều về thành phần hóa học trong vật đúc, xảy ra trong quá trình đông đặc của hợp kim 68 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4.1. Thiên tích trong tinh thể Không đồng đều về thành phần hóa học của hợp kim ngay trong từng tinh thể: - Tinh thể dạng hạt: phần tâm (kết tinh trước) giàu các nguyên tố khó chảy hơn ngoài - Tinh thể nhánh cây: Trục chính chứa nhiều nguyên tố khó chảy hơn các trục thứ cấp và phần ở giữa các trục nhánh cây 69 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4.1. Thiên tích trong tinh thể Nguyên nhân: sự khuếch tán không hoàn toàn của các nguyên tố trong quá trình kết tinh Các yếu tố ảnh hưởng đến thiên tích trong tinh thể: - Tính chất của hợp kim (thể hiện qua GĐTT) - Điều kiện nguội: nguội càng chậm càng ít thiên tích trong tinh thể 70 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4.1. Thiên tích trong tinh thể Biện pháp phòng tránh và khắc phục: 1.Làm nguội đủ chậm trong quá trình kết tinh 2.Sử dụng các tác động vật lý để phá hủy nhánh cây trong quá trình kết tinh 3.Ủ khuếch tán để làm đồng đều thành phần hóa học 71 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4.2. Thiên tích tỉ trọng (thiên tích lớp) Không đồng đều về thành phần hóa học ở phần trên và phần dưới của vật đúc Nguyên nhân: sự khác biệt đáng kể về tỉ trọng của pha rắn đã kết tinh và phần KLL còn lại: Pha rắn đã kết tinh nổi lên (nếu nhẹ hơn pha lỏng còn lại) hoặc lắng xuống Thường quan sát thấy khi đúc các HK đồng trong điều kiện nguội chậm hoặc đúc li tâm 72 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4.2. Thiên tích tỉ trọng Các biện pháp phòng tránh Khuấy trộn hợp kim trước khi rót Tăng tốc độ nguội trong quá trình kết tinh Biến tính bằng một số nguyên tố nhằm: - Làm quá trình kết tinh xảy ra sớm - Tạo thành khung xương ngăn cản quá trình lắng hoặc nổi Ví dụ: Cu  HK Pb-Sb; Ni  HK Cu-Pb 73 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ