Ảnh hưởng chuyển biến pha martensite dưới biến dạng dập nhỏ cho thép không gỉ 304 ở tốc độ biến dạng cao

Bài viết Ảnh hưởng chuyển biến pha martensite dưới biến dạng dập nhỏ cho thép không gỉ 304 ở tốc độ biến dạng cao nghiên cứu mô phỏng máy tính bằng phương pháp phần tử hữu hạn được thực hiện cho biến dạng dập mẫu nhỏ ở tốc độ biến dạng cao trong điều kiện nhiệt độ phòng và nhiệt độ 80K.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 ẢNH HƯỞNG CHUYỂN BIẾN PHA MARTENSITE DƯỚI BIẾN DẠNG DẬP NHỎ CHO THÉP KHÔNG GỈ 304 Ở TỐC ĐỘ BIẾN DẠNG CAO Phạm Thị Hằng1, Iwamoto Takeshi2 Trường Đại học Thủy lợi, email: pthang@tlu.edu.vn Trường Đại học Hiroshima, Nhật Bản GIỚI THIỆU CHUNG Thép không gỉ 304 ứng dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm, gia dụng chế tạo máy nhờ tính chất chống ăn mịn, chống mài mịn tốt tính chất học ưu việt [1] Sau nhiệt luyện chế độ thích hợp, thép có tổ chức pha austenite ổn định Trong trình biến dạng dẻo, pha austenite ổn định chuyển biến thành pha martensite theo chế chuyển biến pha biến dạng dẻo Nhiều nghiên cứu chứng minh trình chuyển biến pha martensite biến dạng dẻo làm tăng độ bền, khả biến dạng dẻo độ dai thép không gỉ 304 [2, 3] Tuy nhiên, tốc độ biến dạng cao điều kiện tải trọng động tương ứng với thí nghiệm tải trọng rơi, nhiệt độ tăng cao tượng đoạn nhiệt làm khử chuyển biến martensite gây tượng biến mềm nhiệt cho thép [4] Do vậy, chế chuyển biến pha martensite biến dạng thép không gỉ 304 tốc độ biến dạng cao phức tạp cần làm sáng tỏ Trong phương pháp thử tính vật liệu, phương pháp biến dạng dập mẫu nhỏ ghi nhận phương pháp thử tính đáng tin cậy [5] Trong phương pháp này, mẫu thí nghiệm dạng đĩa kích thước nhỏ sử dụng Mẫu có đường kính từ 3-10 mm, chiều dày 0,1-0,7 mm Đây phương pháp thí nghiệm đơn giản, áp dụng máy thử kéo-nén vật liệu thơng thường, chi phí thí nghiệm rẻ so với phương pháp truyền thống khác [6] Nhiều nghiên cứu thực với phương pháp thí nghiệm dập nhỏ để đánh giá tính chất học tính chất phá hủy vật liệu giịn vật liệu dẻo [6] Do đó, phương pháp hồn tồn phù hợp để nghiên cứu tính chất phá hủy cho thép không gỉ 304 Trong nghiên cứu này, mơ máy tính phương pháp phần tử hữu hạn thực cho biến dạng dập mẫu nhỏ tốc độ biến dạng cao điều kiện nhiệt độ phòng nhiệt độ 80K Sự ảnh hưởng chuyển biến martensite xem xét, thảo luận để làm sáng tỏ chế chuyển biến pha biến dạng dẻo thép không gỉ 304 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sơ đồ biến dạng dập mẫu nhỏ thể Hình D?n L? c tác ng Lực tácd? dụng hư?hướng ng Dẫn Khuôn Khuôn Chày Chày Khn dư? i Khn Vít Vít ?u thí nghi?m MẫuMthí nghiệm Hình Sơ đồ thí nghiệm dập mẫu nhỏ Hệ thống thí nghiệm bao gồm mẫu thí nghiệm dạng đĩa đặt khn có khuôn 51 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 khuôn siết chặt với vít Lực tác dụng vào mẫu thông qua chày viên bi thép Trong nghiên cứu này, mẫu thử có đường kính 10 mm, độ dày 0,5 mm chày có đường kính 2,4 mm sử dụng Đường kính khn mm Từ mơ hình thí nghiệm thực tế, mơ hình phần tử hữu hạn thiết lập thể Hình Do tính chất đối xứng hình học điều kiện biên mẫu thử, phần mẫu thử mô không gian hai chiều Dạng phần tử hữu hạn tam giác nút sử dụng cho mô để dễ dàng chia nhỏ miền hai chiều Một phần mẫu giới hạn bậc tự để giới hạn dịch chuyển theo phương thẳng đứng Phần mẫu ranh giới đối xứng giới hạn dịch chuyển theo phương ngang Tốc độ biến dạng mẫu kiểm soát tốc độ dịch chuyển phần tử bề mặt mẫu thử phạm vi bán kính chày mm/s Các kết thí nghiệm thu điều kiện tải trọng động Kết mơ có xu hướng gần giống với kết thu từ thí nghiệm dập mẫu nhỏ Vì vậy, kết mơ với điều kiện biên mơ tả Hình hồn tồn đáng tin cậy Hình thể ảnh hưởng chuyển biến martensite 298K cho tốc độ biến dạng 1500 mm/s Ảnh hưởng martensite rõ điều kiện nhiệt độ phịng Điều giải thích sau Ở tốc độ biến dạng cao, nhiệt độ gia tăng trình biến dạng lớn (cao khoảng 400K) thể Hình Hơn nữa, gia tăng nhiệt độ phân bố tập trung khu vực có biến dạng lớn nhất, nơi dự kiến sinh nhiều pha martensite theo chế chuyển biến pha biến dạng dẻo thép không gỉ 304 [2, 3, 7] Tuy nhiên, gia tăng nhiệt độ lớn làm khử chuyển biến austenite thành martensite chuyển biến pha biến dạng dẻo xảy nhiệt độ 340K theo công bố tài liệu [3, 7] Do đó, ảnh hưởng chuyển biến martensite quan sát thấy rõ Hình Hình Mơ hình phần tử hữu hạn Trong nghiên cứu này, mơ hình động học chuyển biến pha, công thức cấu thành Iwamoto (cộng sự) [2], cơng thức dẫn nhiệt có gia nhiệt chuyển biến pha Tomita (cộng sự) [7] áp dụng nghiên cứu mô Mô thực ngơn ngữ lập trình Fortran, ảnh hưởng chuyển biến pha martensite xem xét tốc độ gia tăng phần thể tích martensite theo mơ hình động học chuyển biến pha Iwamoto (cộng sự) [2] viết chương trình Hình Mối quan hệ lực tác dụng - độ võng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Hình thể mối quan hệ lực tác dụng - độ võng thu từ mô thực nghiệm tốc độ biến dạng cao 1500 52 Hình Ảnh hưởng chuyển biến martensite nhiệt độ phòng Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Tiếp theo, ảnh hưởng chuyển biến martensite xem xét điều kiện nhiệt độ thấp, pha austenite ổn định Hình thể mối quan hệ lực tác dụng-độ võng nhiệt độ 80K Ở nhiệt độ môi trường thấp, ảnh hưởng chuyển biến pha rõ rệt, làm tăng giá trị lực cực đại mà làm tăng giá trị độ võng điểm lực cực đại Vì vậy, tính chất phá hủy thép cải thiện rõ rệt nhờ chuyển biến pha Hình Sự phân bố nhiệt độ mẫu thí nghiệm sau biến dạng Hình Ảnh hưởng chuyển biến martensite nhiệt độ 80K KẾT LUẬN Trong báo này, mơ phương pháp phần tử hữu hạn có xem xét đến chuyển biến martensite trình biến dạng dẻo mẫu nhỏ thí nghiệm biến dạng dập nhỏ thực tốc độ biến dạng cao Sự ảnh hưởng mơ hình chuyển biến pha xem xét dựa hai điều kiện nhiệt độ mơi trường Ở điều kiện nhiệt độ phịng, tốc độ biến dạng cao sinh gia tăng nhiệt độ lớn tập trung vùng biến dạng lớn làm khử chuyển biến pha martensite Do đó, ảnh hưởng chuyển biến pha trường hợp rõ Trong điều kiện nhiệt độ môi trường thấp 80K, pha austenite ổn định Do đó, lượng lớn martensite sinh trình biến dạng dập mẫu nhỏ làm cải thiện rõ rệt tính chất phá hủy thép không gỉ 304 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J A Rodríguez-Martínez, A Rusinek, R Pesci, R Zaera 2013 Experimental and numerical analysis of the martensitic transformation in AISI304 steel sheets subjected to perforation by conical and hemispherical projectiles International Journal of Solids and Structures, 2, pp 339-351 [2] T Iwamoto, T Tsuta 2002 Computational simulation on deformation behavior of CT specimens of TRIP steels under mode I loading for evaluation of fracture toughness International Journal of Plasticity, 18, pp 1583-1606 [3] H T Pham, T Iwamoto 2016 A computational investigation on bending deformation behavior at various deflection rates for enhancement of absorbable energy in TRIP steel Metallurgical and Materials Transactions A, 47 (8), pp 3897-3911 [4] H T Pham, T Iwamoto 2015 An experimental investigation on rate sensitivity of fracture-mechanical characteristics in 304 austenitic stainless steel under bending deformation ISIJ International, 55 (12), pp 2661-2666 [5] X Mao, T Shoji, H Takahashi 1987 Characterization of fracture behavior in small punch test by combined recrystallization-etch method and rigid plastic analysis Journal of Testing and Evaluation, 15, pp 30-37 [6] E., H J.S Fleury 1998 Small punch tests to estimate the mechanical properties of steels for steam power plant: I Mechanical strength International Journal of Pressure Vessels and Piping, 75, pp 699-706 [7] Y Tomita, T Iwamoto 1995 Constitutive modeling of TRIP steel and its application to the improvement of mechanical properties International Journal of Mechanical Sciences, 37, pp 1295-1305 53 ... nhiều pha martensite theo chế chuyển biến pha biến dạng dẻo thép không gỉ 304 [2, 3, 7] Tuy nhiên, gia tăng nhiệt độ lớn làm khử chuyển biến austenite thành martensite chuyển biến pha biến dạng. .. độ 80K KẾT LUẬN Trong báo này, mô phương pháp phần tử hữu hạn có xem xét đến chuyển biến martensite trình biến dạng dẻo mẫu nhỏ thí nghiệm biến dạng dập nhỏ thực tốc độ biến dạng cao Sự ảnh hưởng. .. tốc độ biến dạng cao 1500 52 Hình Ảnh hưởng chuyển biến martensite nhiệt độ phòng Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Tiếp theo, ảnh hưởng chuyển biến martensite