Nghiên cứu ảnh hưởng của hợp kim hóa cr, v và quá trình xử lý nhiệt tới tổ chức và tính chất của thép 15%mn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Dương Nam NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỢP KIM HÓA Cr, V VÀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT TỚI TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT CỦA THÉP 15%Mn LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Dương Nam NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỢP KIM HÓA Cr, V VÀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT TỚI TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT CỦA THÉP 15%Mn Chuyên ngành: Kỹ thuật vật liệu Mã số: 62520309 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS ĐÀO HỒNG BÁCH PGS TS LÊ THỊ CHIỀU Hà Nội – 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Vật liệu “Nghiên cứu ảnh hưởng hợp kim hóa Cr, V trình xử lý nhiệt tới tổ chức tính chất thép 15%Mn” công trình nghiên cứu thực Các thông tin, kết sử dụng luận án hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình khác Tất giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn thông tin trích dẫn luận án ghi rõ nguồn gốc Giáo viên hướng dẫn PGS.TS Đào Hồng Bách PGS.TS Lê Thị Chiều Tác giả luận án Nguyễn Dương Nam LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thầy cô PGS.TS Đào Hồng Bách PGS.TS Lê Thị Chiều tận tình giúp đỡ, hướng dẫn suốt trình thực luận án Những kết có luận án giúp đỡ nhiệt tình, TS Phạm Mai Khánh Tôi xin chân thành cảm ơn anh nhóm nghiên cứu thép Mn cao giúp đỡ hỗ trợ suốt trình làm luận án Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô giáo Bộ môn Vật liệu công nghệ đúc – Viện Khoa học kỹ thuật Vật liệu – trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình giúp đỡ suốt trình làm Nghiên cứu sinh Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện Khoa học kỹ thuật Vật liệu – trường Đại học Bách Khoa Hà Nội liên tục dạy suốt trình học Đại học đến làm xong nghiên cứu sinh Tôi xin bày tỏ biết ơn đến lãnh đạo Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn Công nghệ Vật liệu hỗ trợ, tạo điều kiên tốt cho trình làm nghiên cứu sinh Tôi xin chân thành cảm ơn tới anh Phùng Đình Thông quý công ty TNHH Thắng Lợi – Nam Định tạo điều kiện để thực nghiệm thực tế nhà máy suốt thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn tới phòng thí nghiệm, viện nghiên cứu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ thực thí nghiệm Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn động viên giúp đỡ gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp suốt thời gian qua Tác giả Nguyễn Dương Nam i MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm thép austenite mangan cao 1.2 Phân tích điều kiện làm việc phá hủy chi tiết búa đập làm thép Mn cao 1.2.1 Phân tích điều kiện làm việc chi tiết chế tạo từ thép austenite mangan cao làm việc điều kiện cần độ dai va đập chống mài mòn cao 1.2.2 Các dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục 1.3 Các dạng thép austenite mangan cao 1.4 Tình hình nghiên cứu thép austenit mangan cao CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ chế hóa bền thép austenit mangan cao 2.1.1 Nguyên lý hóa bền thép austenite mangan cao 2.1.2 Quá trình hóa bền biến dạng thép austenite mangan cao theo chế song tinh xô lệch 2.1.3 Ảnh hưởng cacbit 2.1.4 Cơ chế hóa bền thép austenite mangan cao theo chế chuyển biến mactenxit 2.2 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến thép austenite mangan cao 2.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng cacbon mangan 2.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng Crom 2.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng Vanadi 2.2.4 Ảnh hưởng nguyên tố khác 2.2.5 Ảnh hưởng tạp chất 2.2.6 Ảnh hưởng đất 2.3 Đặc điểm điều kiện đúc thép austenite mangan cao 2.3.1 Ảnh hưởng các thông số nhiệt lý tới tổ chức hợp kim đúc 2.3.2 Ảnh hưởng công nghệ đúc rót 2.3.3 Nguồn gốc tạp chất thép 2.4 Nhiệt luyện thép austenite mangan cao 2.4.1 Mục đích nhiệt luyện 2.4.2 Chuyển biến Austenite thép austenit mangan cao nung nóng Trang i v vi viii 3 4 12 16 16 18 21 24 27 32 32 34 34 36 38 38 41 41 43 43 44 44 44 ii 2.4.3 Sự hòa tan cacbit đồng hóa austenite thép austenit mangan cao 2.4.4 Ảnh hưởng xử lý nhiệt đến tính thép austenit mangan cao 2.4.5 Phân tích quy trình xử lý nhiệt PHẦN THỰC NGHIỆM CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THÉP AUSTENIT MANGAN CAO 3.1 Nội dung nghiên cứu 3.2 Chế tạo mẫu nghiên cứu 3.3 Nhiệt luyện mẫu nghiên cứu 3.4 Phương pháp nghiên cứu 3.4.1 Xác định thành phần hóa học 3.4.2 Nghiên cứu tổ chức 3.4.3 Nghiên cứu va đập mẫu 3.4.4 Nghiên cứu, đánh giá quá trình mài mòn 3.4.5 Nghiên cứu trình phá hủy mẫu va đập 3.4.6 Xác định độ cứng 3.4.7 Xác định tổng hàm lượng cacbit 3.4.8 Phân tích Rơnghen 3.4.9 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 3.4.10 Phương pháp EDS mapping 3.4.11 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) PHẦN KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA NGUYÊN TỐ CROM VÀ VANADI 4.1 Ảnh hưởng hàm lượng Cr (0%; 2% 2.5%) đến tổ chức tính thép austenit Mn cao với hàm lượng Mn khoảng 15% 4.1.1 Ảnh hưởng crom đến tổ chức tế vi sau nhiệt luyện thép 4.1.2 Ảnh hưởng hàm lượng Crom đến độ cứng tính chống mài mòn mẫu 4.1.3 Ảnh hưởng hàm lượng crom đến độ dai va đập 4.2 Ảnh hưởng hàm lượng Vanadi đến tổ chức tính thép 4.2.1 Ảnh hưởng vanadi đến tổ chức tế vi 4.2.1.1 Ảnh hưởng đến tổ chức sau đúc 4.2.1.2 Ảnh hưởng vanadi đến tổ chức tế vi mẫu sau nhiệt luyện kính hiển vi quang học 4.2.1.3 Phân tích SEM, EDS, mapping TEM 4.2.2 Ảnh hưởng vanadi đến độ cứng khả chịu mài mòn 46 46 51 53 53 53 54 56 57 57 57 57 58 59 59 60 60 61 61 62 64 64 64 65 68 70 70 72 72 74 75 77 iii 4.2.3 Ảnh hưởng vanadi đến độ dai va đập 4.3 Ảnh hưởng đất đến tổ chức tính thép austenit Mn cao 4.3.1 Phân tích tổ chức tế vi 4.3.2 Ảnh hưởng biến tính đến kết độ cứng, độ dai va đập mài mòn CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA QUY TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT ĐỐI VỚI THÉP Mn15Cr2V 5.1 Trạng thái đúc thép 5.1.1 Thành phần hóa học 5.1.2 Tổ chức tế vi 5.1.3 Phân bố tỷ phần cacbit 5.2 Sự tiết cacbit nung mẫu đúc dưới nhiệt độ austenit hóa 5.3 Giới thiệu quy trình nhiệt luyện 5.3.1 Giản đồ trạng thái 5.3.2 Kết nghiên cứu xử lý mẫu theo quy trình 5.3.3 Kết nghiên cứu xử lý mẫu theo quy trình 5.3.4 Nhiệt luyện theo quy trình 5.3.4.1 Lựa chọn nhiệt độ xử lý nhiệt trung gian 5.3.4.2 Lựa chọn nhiệt độ thời gian austenite hóa 5.3.4.3 Quy trìnhnhiệt luyện 3b:(nung trung gian 6500C, nung 11000C ) 5.4 So sánh tính các quy trình nhiệt luyện 5.4.1 So sánh độ cứng 5.4.2 So sánh độ dai va đập CHƯƠNG CƠ CHẾ HÓA BỀN THÉP AUSTENITE MANGAN CAO 15%Mn HỢP KIM HÓA BẰNG Cr, V 6.1 Ảnh hưởng hàm lượng Crom 6.1.1 Độ cứng mẫu 6.1.2 Tổ chức tế vi mẫu dưới tác dụng va đập 6.1.3 Phân tích ảnh SEM EDS 6.1.4 Kết quan sát TEM 6.2 Ảnh hưởng vannadi đến khả biến cứng sau va đập xử lý nhiệt độ âm 6.2.1 Ảnh hưởng vannadi đến khả biến cứng sau va đập 6.2.2 Ảnh tổ chức tế vi quang học mẫu 6.2.3 Phân tích ảnh TEM 6.3 Ảnh hưởng đất đến khả biến cứng thép Mn cao chịu va đập xử lý nhiệt độ âm 6.3.1 Ảnh hưởng đất đến kết độ cứng 6.3.2 Ảnh hưởng đất đến tổ chức tế vi sau va đập (quang học) 79 80 80 82 85 85 85 85 86 87 90 90 92 93 95 95 97 100 107 107 107 109 110 110 111 112 113 114 115 116 117 119 119 120 iv 6.3.3 Quan sát ảnh TEM PHẦN KẾT LUẬN CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 121 127 128 132 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Mđ – Nhiệt độ bắt đầu chuyển biến Mactenxit Mk – Nhiệt độ kết thúc chuyển biến Mactenxit Ms – Nhiệt độ bắt đầu chuyển biến Mactenxit Mf – Nhiệt độ kết thúc chuyển biến Mactenxit γ – pha austenite α – pha ferit Xe – pha Xementit Cr – nguyên tố Crôm V – nguyên tố Vanadi C – nguyên tố Cacbon Mn – nguyên tố Mangan Ti – nguyên tố Titan Ni – nguyên tố Niken Mo – nguyên tố Molypden Fe – nguyên tố sắt FCC – mạng lập phương tâm mặt BCC – mạng lập phương tâm khối TEM – hiển vi điện tử truyền qua SEM – hiển vi điện tử quét FESEM – hiển vi điện tử quét phân giải cao EDS – phương pháp vi phân tích nguyên tố BSED – hiển vi điện tử tán xạ ngược ASTM – tiêu chuẩn Hoa Kỳ NL – nhiệt luyện RE – đất σe – giới hạn đàn hồi Acm – đường giới hạn hòa tan austenite A1 – nhiệt độ tới hạn hòa tan austenite A3 - nhiệt độ tới hạn hòa tan austenite d – khoảng cách mặt tinh thể (hkl) θ – góc nhiễu xạ λ – chiều dài bước sóng chùm tia phân tích GM biến thiên nhiệt động học chuyển biến từ austenite sang mactenxit ∆Ghh thành phần nhiệt động học định thành phần hóa học hợp kim ∆Gchlà thành phần nhiệt động học gây nên biến dạng học vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Tính đúc thép austenite mangan cao Bảng 1.2: Thang độ cứng phân loại loại khoáng vật Bảng 1.3: Hệ số khả đập nghiền loại vật liệu Bảng 1.4: Phân chia giai đoạn đập nghiền Bảng 1.5: Thành phần hóa học thép Γ13 (tính theo % nguyên tố) Bảng 1.6: Cơ tính vật đúc thành dày 30mm mác 110Γ13A sau 1050-11000C nước Bảng 1.7: Thành phần hóa học (%) mác thép austenite mangan cao Mĩ theo tiêu chuẩn ASTM A128-90 Bảng 1.8: Thành phần hóa học (%) mác thép austenite mangan cao Nhật theo tiêu chuẩn JIS G5131-91 Bảng 1.9: Cơ tính mác thép austenite mangan cao trạng thái austenite hóa theo JIS G5131-91 Bảng 1.10: Một số mác thép austenite mangan cao Mỹ có hợp kim hóa Bảng 1.11: Thành phần hóa học (%) mác thép austenite mangan cao Nhật theo tiêu chuẩn JIS G5131-91 Bảng 1.12: Cơ tính mác thép austenite mangan cao trạng thái austenite hóa theo JIS G5131-91 Bảng 1.13: Thành phần tính thép austenite Mn có thêm vanađi Bảng 2.1: Các thông số đặc trưng cácbit Bảng 2.2: Độ cứng số pha Bảng 2.3: Nhiệt độ nóng chảy nguyên tố RE REO Bảng 2.4: Năng lượng tự phản ứng hóa học nguyên tố đất với Oxy S Bảng 2.5: Mối quan hệ thông số mạng LaAlO3 với ɣ -Fe Bảng 2.6: Hệ số lệch δ mặt xếp chặt oxyt Ce203 , Ce202S pha ɣ-Fe Bảng 3.1 Thành phần hóa học mẫu nghiên cứu Bảng 4.1: Thành phần mẫu thay đổi hàm lượng Cr Bảng 4.2:Giá trị độ cứng mẫu thay đổi hàm lượng Cr Bảng 4.3: Giá trị mài mòn mẫu Bảng 4.4: Giá trị độ dai va đập có Cr Bảng 4.5:Thành phần hóa học mẫu thay đổi hàm lượng Vanadi Bảng 4.6: Kết đo độ cứng mẫu 0%, 1%, 2% sau đúc Bảng 4.7: Kết đo độ cứng mẫu 0%, 1%, 2% V sau nhiệt luyện Bảng 4.8: Kết lượng mài mòn mẫu có hợp kim hóa Vanadi Bảng 4.9: Kết đo độ dai va đập mẫu 0%, 1%, 2% V không biến tính sau nhiệt luyện Bảng 4.10: Thành phần hóa học mẫu thay đổi hàm lượng Vanadi Bảng 4.11: Kết độ cứng mẫu có biến tính Bảng 4.12: Kết độ dai va đập mẫu có biến tính Trang 6 9 10 10 10 11 11 11 13 26 27 38 39 40 40 55 65 69 69 70 72 77 77 79 79 80 82 83 118 cứng biến cứng học chế song tinh cản trượt hạt cacbit phân bố austenite (hình 6.9) Hạt cacbit Đường trượt c) M5 – (-80) dải trượt d) M5 – (-80) dải trượt gặp cacbit Hình 6.9: Ảnh TEM vi nhiễu xạ mẫu sau xử lý nhiệt, va đập xử lý nhiệt độ -80oC Hình 6.9 ảnh TEM vi nhiễu xạ mẫu sau xử lý nhiệt, va đập xử lý nhiệt độ -80oC Khi hạ nhiệt độ mẫu xuống đến -80oC không nhận thấy xuất mactenxit tổ chức hai mẫu V (mẫu M4) có V (mẫu M5) Điều phù hợp với kết số tác giả nghiên cứu thép mangan cao [62] Trên ảnh nhìn thấy cacbit Cr (hình 6.9a) tương tự hình tròn cacbit V hình vuông (hình 6.9b) Ngoài hình 6.9b có dấu hiệu lệch mạng mẫu sau va đập (các đường màu đen) điểm tương tác lệch pha cacbit hình vuông nhỏ mịn Ngoài ra, hình 6.9c 6.9d thấy rằng: Nếu đường trượt không gặp cacbit chặn tạo dải trượt song song với (hình 6.9c); hình 6.9d thấy gặp hạt cacbit dải trượt bị biến dạng tập trung điểm cacbit 119 Có điều bất thường nhiệt độ -80oC, giá trị độ cứng giảm tất mẫu Trên ảnh tổ chức mẫu có V (M5) có xuất tổ chức lạ, tác giả nghĩ bắt đầu có dấu hiệu chuyển biến mactenxit dạng ε; (chưa thực xác định) Tuy nhiên, đáng tiếc với biện pháp phân tích có nước chưa thể khẳng định điều 6.3 Ảnh hưởng đất đến khả biến cứng thép Mn cao chịu va đập xử lý nhiệt độ âm 6.3.1 Ảnh hưởng đất đến kết độ cứng Bảng 6.6: Giá trị độ cứng tế vi mẫu sau va đập xử lý nhiệt độ âm khác Mẫu Độ cứng tế vi (HV) theo khoảng cách μm từ bề mặt M5 100 395 150 369 200 345 250 316 300 315 400 306 500 304 600 295 Lõi 261 M7 420 383 385 378 376 377 332 326 300 M5 – (-80) 370 351 336 300 293 289 275 286 253 M7 – (-80) 396 355 342 314 295 298 301 289 264 Hình 6.10: Giá trị độ cứng tế vi mẫu sau va đập xử lý nhiệt độ âm khác Trên bảng 6.6 hình 6.10 kết độ cứng tế vi đo từ bề mặt mẫu vào lõi Từ kết độ cứng nhận thấy với nhiệt độ xử lý, mẫu biến tính (M7) có giá trị độ cứng cao so với mẫu không biến tính (M5) Ở nhiệt độ thường giá trị độ cứng bề mặt M7 đạt tới 420HV mẫu M5 395HV; Ở -80oC giá trị độ cứng bề mặt tương ứng 396HV với mẫu M7 370HV với mẫu M5 Kết độ cứng cho thấy vai trò chất 120 biến tính trình làm tăng bền cho thép Chất biến tính, có vai trò làm nhỏ hạt hạt austenite, tạo hạt tăng bền cho thép Khi va đập nhiệt độ -80oC giá trị độ cứng mẫu biến tính không biến tính thấp so với mẫu tương ứng xử lý nhiệt độ thường Từ hình 6.10 nhận thấy từ bề mặt tới khoảng cách 120μm đường đo độ cứng có độ dốc lớn so với bên Có thể bình luận khoảng cách yếu tố hóa bền tổ chức hạt nhỏ, hạt cacbit có thêm vai trò hạt nano austenite (hình 6.13b, 6.13c) sinh hạt austenite bị cắt nhỏ tải trọng va đập [56] Mẫu có biến tính M7 có độ cứng ổn định khoảng cách lớn (khoảng 400μm) Việc tạo lớp biến cứng có chiều sâu lớn ổn định làm tăng khả chống mài mòn tuổi thọ cho chi tiết làm việc 6.3.2 Ảnh hưởng đất đến tổ chức tế vi sau va đập (quang học) a) M5 b) M7 c) M7 x1000 Hình 6.11: Tổ chức tế vi mẫu biến tính (M7) không biến tính (M5) Phân tích kết ảnh tổ chức tế vi hình 6.11 cho thấy không thấy xuất tổ chức mactenxit (hình 6.11a 6.11b) Với mẫu biến tính đất (M7) kể độ phóng đại cao 1000 lần nhận thấy tổ chức biến dạng song tinh (hình 6.11c) 121 a) M5– (-80) b) M7– (-80) Hình 6.12: Tổ chức tế vi mẫu biến tính (M7) không biến tính (M5) -800C Ngay thực xử lý nhiệt độ -800C không phát tổ chức mactenxit mẫu biến tính (M7) mẫu không thực biến tính (M5) (hình 6.12) 6.3.3 Quan sát ảnh TEM Để tìm kiếm chế hóa bền thực mẫu thép Mn15Cr2V biến tính, tác giả phân tích mẫu phương pháp điện tử truyền qua (TEM) Nano austenite b) M7 a) M5 c) M7 Hình 6.13: Ảnh TEM mẫu biến tính (M7) không biến tính (M5) sau va đập 122 Hình 6.13 ảnh TEM mẫu không biến tính M5 mẫu biến tính M7 sau va đập Ở mẫu M7 biến cứng mức độ cao (độ cứng đạt 420HV) Các kết phân tích ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) mẫu sau va đập không thấy xuất dạng tổ chức mactenxit hai mẫu, thấy xuất dạng cấu trúc song tinh có độ rộng cấp độ nano Tuy nhiên quan sát kỹ hơn, ảnh hiển vi điện tử truyền qua với độ phân giải cao nhận thấy khác với mẫu không biến tính M5 (hình 6.13a) mẫu biến tính M7 (hình 6.13b) biến cứng mức độ cao thấy xuất tổ chức dạng lạ: tổ chức có nhiều chấm trắng Theo tác giả [62] hạt nano austenite tạo biến dạng dẻo (chấm trắng hình 6.13b; 6.13c) Như qua trình biến dạng tạo hạt nano austenite Tổ chức nano austenite xuất mẫu có V biến tính, đạt mức độ biến cứng lớn (độ cứng cao nhất: 420HV bảng 6.6, hình 6.10) Việc hình thành hạt nano austenite bề mặt làm tăng bền nhờ trình tạo nhiều biên giới hạt gây cản trượt tạo song tinh có định hướng khác nhau; với việc tạo hạt nhỏ làm tăng độ dai va đập cho thép Tác giả D Canadinc University of Illnoils, USA cộng [28] nghiên cứu tương tác lệch song tinh sơ đồ hóa tương tác lệch song tinh hình 6.14 Hình 6.14: Sơ đồ tương tác lệch song tinh, đường trượt D Canadinc chụp ảnh TEM vùng lệch tập trung, tương tác lệch vị trí lệch tập trung tường trượt song tinh (HDDW) với mức độ biến dạng khác hình 6.15 a) Mẫu biến dạng 3% b) Mẫu biến dạng 62% Hình 6.15: Tương tác lệch tường lệch biến dạng 123 Tương tự D Canadinc tài liệu [15, trang 505 đến 507], TEM, tác giả luận án thu vùng tập trung lệch, hay tương tác lệch đường trượt (hình 6.16) Chính tập trung làm cho vật liệu biến cứng a) Dải trượt bề mặt mẫu b) Dải trượt bề mặt mẫu c) Vùng lệch tập trung Hình 6.16: Vùng tập trung lệch dải trượt Trên hình 6.16 nhận thấy: Từ bề mặt vào mẫu M7 sau va đập cho thấy bề mặt mẫu tập trung dải trượt (hình 6.16a) khoảng cách khoảng 150μm từ bề mặt va đập nơi có độ cứng cao khoảng 420HV (theo hình 6.10) Càng sâu vào bên mẫu tính từ bề mặt va đập nhận thấy số lượng lệch giảm dần; điều phù hợp với giá trị độ cứng đo hình 6.10 Lệch thưa khả hóa bền Ngoài ra, ảnh tổ chức nhận thấy rằng: Ở bề mặt (hình 6.16a) nhận thấy có hạt nano austenite nhỏ mịn (chấm trắng) phân tán bề mặt [62] 124 Đám trắng a) M5 – (-80) b) M7 – (-80) Hình 6.17: Ảnh TEM mẫu không biến tính (M5)và biến tính (M7) -80oC Khi xử lý -80oC (hình 6.17) mẫu M5 hình 6.17a không thấy rõ dạng tổ chức song tinh ở hình 6.13a mà có dạng tổ chức lệch (6.17a); mẫu M7 mẫu có biến tính có độ biến cứng cao phát thấy tổ chức lạ (đám trắng hình 6.17b) Căn hành vi giảm độ cứng mẫu làm lạnh -80oC: mẫu M5 độ cứng giảm từ 395HV xuống 370HV, mẫu M7 độ cứng giảm từ 420HV xuống 396 HV (bảng 6.6, hình 6.10), phán đoán pha trắng dấu hiệu chuyển biến từ austenite sang mactexit mạng lục giác ε Pha ε có độ cứng thấp trước chuyển sang mạng mactenxit phương tâm khối, nhiên thí nghiệm luận án tiến hành chưa khẳng định điều Từ kết chương đến số kết luận sau: Đã tiến hành va đập 1000 lần va đập cho thép hợp kim hóa Cr 3000 lần với thép hợp kim hóa V, thấy mẫu có khả biến cứng sau va đập Khả biến cứng sau va đập thép vanadi tốt thép Cr (395HV so với 304HV), chiều sâu ảnh hưởng va đập tốt tốt mẫu có biến tính (420HV) Trong mẫu biến tính độ rộng cỡ nano vùng song tinh thấy nhiều chấm trắng Theo tác giả [57] hạt nano austenite tạo biến dạng dẻo (chấm trắng hình 6.13b) Như trình biến dạng tạo hạt nano austenite Tổ chức nano austenite xuất mẫu có V biến tính với mức độ biến cứng lớn (độ cứng cao nhất: 420HV bảng 6.6, hình 6.10) Khi xử lý -80oC (hình 6.17) mẫu M5 không biến tính (hình 6.17a) không thấy rõ dạng tổ chức song tinh mà có dạng tổ chức lệch (hình 6.17a); mẫu biến tính đạt mức độ biến cứng cao (M7) phát thấy tổ chức lạ: hạt màu trắng Căn hành vi giảm độ cứng mẫu làm lạnh -80oC: (mẫu M5 độ cứng giảm từ 395HV xuống 370HV, mẫu M7 độ cứng giảm từ 420HV xuống 396 HV) phán đoán dấu hiệu chuyển biến từ austenite sang mactenxit mạng lục giác ε (pha ε có độ cứng thấp trước chuyển sang mạng mactenxit phương tâm khối, nhiên thí nghiệm luận án tiến hành chưa khẳng định điều 125 Trên sở đó, khẳng định thép Mn15Cr2V sau nhiệt luyện, trình va đập biến cứng chế: - Biến cứng tương tác lệch với cacbon nguyên tố hợp kim lớn austenite (1,2%C, 2%Cr, 1% V) - Biến cứng chế hạt nhỏ sau hợp kim hóa nhiệt luyện Trong kim loại đa tinh thể, hạt khác thường có định hướng tinh thể khác sinh biên giới hạt Biên dạng hạt coi nghịch đảo kích thước hạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất học Khi kim loại bị biến dạng, chuyển động biên giới hạt gây trở ngại cho chuyển động lệch hai lý sau đây: (a) lệch phải thay đổi hướng chuyển động định hướng khác hạt, (b) gây gián đoạn mặt phẳng trượt từ hạt tới hạt khác Do tăng mật độ biên hạt biện pháp tăng bền Việc tăng mật độ biên hạt có sau hợp kim hóa nhiệt luyện (sau hợp kim hóa thêm 2%Cr + 1%V xử lý nhiệt theo quy trình 3b độ hạt giảm xuống cấp khoảng 30μm so với mẫu không hợp kim hóa khoảng 100μm) - Biến cứng hạt cacbit vô nhỏ mịn, hạt thân cứng, lại có khả tăng bền cho thép tương tác với đường trượt - Biến cứng hạt austenite cỡ nano - Biến cứng chế song tinh đường trượt với định hướng khác Các đường song tinh cản trở chuyển động lệch điểm tập trung lệch tăng bền (hình 6.9) Theo lý thuyết lượng khuyết tật mạng, với hàm lượng thép là: 1.2%C; 15%Mn; 2%Cr 1%V, giá trị lượng khuyết tật xếp thép nằm khoảng 20 – 30mJ/m2 (hình 2.4) khoảng vật liệu hóa bền theo chế song tinh trượt Song tinh đường trượt tương tác với cacbit (hình 6.9d) Khả hóa bền tăng mật độ song tinh tăng có định hướng đa phương Tổ chức hạt nhỏ hợp kim hóa có mật độ song tinh lớn, định hướng khác làm tăng khả hóa bền cho thép chịu va đập Từ nhận thấy hợp kim hóa xây dựng quy trình nhiệt luyện tạo tổ chức hạt nhỏ với cacbit vô nhỏ mịn phương pháp biến cứng tăng bền cho hợp kim cách hiệu [13,32,38,39] 126 Trong tổ chức thép sau va đập không phát thấy tổ chức mactenxit Điều trùng với phát nhiều tác giả thép Mn cao khác [28,59,66] Như chương trích dẫn: Năng lượng khuyết tật xếp tính theo biểu thức Theo OLSON COHEN tài liệu số [22] 𝛾𝑆𝐹𝐸 = ∗ 𝜌 ∗ ∆𝐺 𝛾→𝜀 + ∗ 𝜎 𝛾→𝜀 [2.1] γ-ε Trong ∆G chênh lệch lượng tự Gibb pha austenit γ pha mactenxit ε; ρ mật độ nguyên tử mặt (111) σγ/ε lượng bề mặt γ ε Theo tác giả [22] nhiều tác giả khác, lượng khuyết tật xếp đóng vai trò định việc chịu lực, biến dạng, tổ chức song tinh hay mactenxit dạng ε Tổ chức mactenxit dạng ε tạo thành lượng khuyết tật nhỏ 18mJ/m2, việc chuyển mạng từ lập phương tâm mặt sang lục giác xếp chặt thuận lợi, song tinh tạo lượng khuyết tật có giá trị từ 12-35 mJ/m2 [14] băng trượt tạo lượng khuyết tật 35 mJ/m2 Như nguyên tố hạ thấp SFE làm giảm ổn định austenit tăng điều kiện chuyển pha từ γ sạng ε Quy trình nhiệt luyện: Đưa chi tiết vào lò, nâng nhiệt lên 650oC giữ nhiệt làm nguội không khí; sau tiếp tục nâng tiếp lên 1100oC giữ nhiệt làm nguội nhanh nước bước đầu áp dụng thực tế công ty TNHH Thắng Lợi – Nam Đinh Kết dùng để sản xuất thử búa đập đá với thành phần: 15%Mn, 2%Cr 1%V theo quy trình xử lý nhiệt nâng khối lượng đá đập từ 800m3đá lên 1200m3đá cho giàn búa làm việc Khảo sát tổ chức búa đập sau sử dụng không thấy xuất mactenxit 127 PHẦN KẾT LUẬN CHUNG Ảnh hưởng nguyên tố Cr: tốt hợp kim hóa với hàm lượng 2%Cr Làm nhỏ hạt austenite; tạo cacbit Cr7C3 có dạng cầu Điều có nhờ trình nung trung gian xử lý nhiệt Ảnh hưởng V tốt với 1% cho mác thép 15%Mn; 2%Cr: Làm nhỏ hạt trình kết tinh; làm nhỏ hạt nhiệt luyện 1100oC qua xử lý nhiệt trung gian Sau nung đến 1100oC; tổ chức tồn cacbit VC có kích thước nano phân tán Bằng phương pháp phân tích hiển vi điện tử truyền qua TEM: Đã nhận diện hạt VC có kích thước cỡ 50nm Các hạt cacbit Cr có dạng cầu có kích thước cỡ nano Ảnh hưởng đất biến tính vào thép có hàm lượng 15%Mn + 2%Cr + 1%V sau xử lý nhiệt có kích thước nhỏ mịn tính tốt Đã xây dựng quy trình xử lý nhiệt cho thép Mn15Cr2V qua nung trung gian 650oC; nung tiếp đến nhiệt độ austenite hóa 1100oC nhận tổ chức tính tốt Đã tiến va đập 1000 lần thép hợp kim hóa Cr; 3000 lần thép hợp kim hóa V thép hợp kim hóa V + RE cho thấy: - Thép hợp kim hóa 1%V + RE cho tính tốt lớp bề mặt 420HV (hạt nhỏ nhất) - Về mặt tổ chức: Sau va đập xuất tổ chức dạng song tinh; xô lệch mạng; dải trượt hạt cacbit phân tán có xuất lớp nano austenite không tìm thấy dạng tổ chức mactenxit Đối với thép Mn15Cr2V tác dụng tải trọng chế hóa bền thép là: - Tổ chức hạt austenite sau nhiệt luyện nhỏ mịn - Song tinh dải trượt - Các hạt nano cacbit nhỏ mịn phân tán Quy trình nhiệt luyện nâng nhiệt lên 650oC giữ nhiệt làm nguội không khí sau nung tiếp đến 1100oC giữ nhiệt làm nguội nhanh nước bước đầu áp dụng thực tế công ty TNHH Thắng Lợi – Nam Đinh Kết dùng để sản xuất thử búa đập đá với thành phần: 15%Mn, 2%Cr 1%V theo quy trình xử lý nhiệt nâng khối lượng đá đập từ 800m3 đá lên 1200m3 đá cho giàn búa Khảo sát tổ chức búa đập sau sử dụng không thấy xuất Mactenxit 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [1] Đỗ Minh Nghiệp (2011) Độ dẻo độ bền kim loại Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [2] Hoàng Thi Ngọc Quyên (2014) Nghiên cứu ảnh hưởng titan nguyên tố đất đến tính chất mài mòn, độ dai a đập gang 13% Luận án Tiến sỹ Đại học Bách Khoa Hà Nội [3] Lê Công Dưỡng (chủ biên) (1986) Kim loại học Đại học Bách Khoa Hà Nội [4] Lê Công Dưỡng (1973) Kim loại học vật lý Nhà xuất Đại học trung học chuyên nghiệp [5] Lê Công Dưỡng (chủ biên) (1997) Vật liệu học Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [6] Nguyễn Hữu Dũng (2006) Hợp kim đúc NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội [7] Nguyễn Hồng Ngân (2001) Máy sản xuất vật liệu cấu kiện xây dựng NXB ĐHQG TP.HCM [8] Phùng Văn Lự, Phạm Duy Hữu (1995) Vật liệu xây dựng Nhà xuất giáo dục [9] Phạm Mai Khánh [2014] Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu chế tạo búa đập chất lượng cao từ thép Hadfield” Sở Khoa học công nghệ Hà Nội [10] Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất (2000) Công nghệ nhiệt luyện Nhà xuất giáo dục [11] R.W Cahn (chủ biên) (1975) Kim loại học vật lý tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [12] Trần Quang Quý, Nguyễn Văn Vinh, Nguyễn Bính (2000) Máy thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng NXB Xây dựng II TÀI LIỆU TIẾNG ANH [13] (1992) Properties and Selection ferrous Alloys and Special-Purpose Materials ASM metal handbook, volume 01 [14] (1991) alloys phase diagrame ASM metal handbook, volume 03 [15] (2004) Metallography and Microstructures ASM metal handbook, volume [16] (1991) Heat Treating ASM metal handbook, volume [17] Ashok Kumar Srivastava, Karabi Das (2008) Microstructural characterization of Hadfield austenitic manganese steel J Mater Sci 43, pp.5654 – 5658 [18] A Chojecki, I Telejko (2009) Cracks in high-manganese cast steel ARCHIVES of FOUNDRY ENGINEERING [19] Akeel D Subhi* and Omar A Abdulrazaq** (2007) Phase Transformations of Hadfield Manganese Steels Eng & Technology, Vol 25, No.6, 2007 pp808-814 [20] Albin Stormvinter (2012) Low Temperature Austenite Decomposition in Carbon Steels Doctoral Thesis KTH Royal Institute of Technology [21] Adler PH, Olson GB, Owen WS (1986) Strain hardening of Hadfield manganese steel Metall Trans 1986;17A:1725–37 129 [22] A.Saeed-Akbari, J Imlau, U Prahl, and W Bleck (2009) Derivation and Variation in Composition-Dependent Stacking Fault Energy Maps Based on Subregular Solution Model in High-Manganese Steels The Minerals, Metals & Materials Society and ASM International [23] A.S.Argon (2008) Strengthening Mechanisms in Crystal Plasticity, Oxford series on materials modeling ISBN 978-0-19-851600-2 [24] Ashok Kumar Srivastava Karabi Das (2008) Microstructural characterization of Hadfield austeniteic manganese steel Springer Science + Business Media, LLC [25] B Lv, M Zhang, F.C Zhang, C.L Zheng, X.Y Feng, L.H Qian, X.B Qin (2012) Micro-mechanism of rolling contact fatigue in Hadfield steel crossing International Journal of Fatigue, Volume 44, November 2012, Pages 273-278 [26] C.S Mahlami, X.Pan (2014) Challenges and Developments of Hadfield manganese steel castings based on service life, Advanced Sustainable Foundry, World Foundry Congress [27] David B Wiliams, C Barry Carter; Transmission Electron Microscopy PLENUM PUBLISHING CORPORATION, New York 10013 – 1578, USA [28] D Canadinc, H Sehitoglu, H.J Maier, D Niklasch, Y.I Chumlyakov (2007) Orientation evolution in Hadfield steel single crystals under combined slip and twinning International Journal of Solids and Structures, Volume 44, Issue 1, January 2007, Pages 34-50 [29] D.K Subramanyam (1995) Austenitic manganese steel Metals Handbook 10 Edition, volume 1, “Properties and selection: stainless steels, tool materials and specialpurpose metals”, ASM International [30] Fredrik Haakonsen (2006) Optimizing of Strϕmhard austenitic manganese steel Thesis for the degree of Philosophiae Doctor, Department of Materials Science and Engineering, Norwegian University of Science and Technology [31] FANG Liang, XU Yurrhua, CEN Qrhong, ZHU Jirrhua J Cent (2005) Impact wear behaviors of Hadfield manganese steel South Univ, Technol Vol 12 No.2 pp150-154 [32] Guo-Shang Zhang, Jian-Dong Xing, Yi-Min Gao (2006) Impact wear resistance of WC/Hadfield steel composite and its interfacial characteristics Wear, Volume 260, Issues 7– 8, April 2006, Pages 728-734 [33] H.-S Yang*, J H Jang*, H K D H Bhadeshia*† and D W Suh* (2012) Critical Assessment: Martensite–Start Temperature for the γ → ε Transformation CALPHAD 36 (2012) 16-22 [34] I Karaman, Huseyin Sehitoglu, Ken Gall, Yuriy I Chumlyakov (1998) On The Deformation Mechanisms in Single Crystal Hadfield Manganese Steels Scripta Materialia, Volume 38, Issue 6, 13 February 1998, Pages 1009-101 [35] Kun Yany, Dhriti Bhattacharyya,* Qi Lian, Saurabh Kabraz, Megumi Kawasaki, David G Carr, Mark D Callaghanyy, Maxim Avdeev, Huijun Li, Yanbo Wang, Xiaozhou Liao, Terence G Langdon, Klaus-Dieter Liss§ and Rian J Dippenaar (2014) Martensitic Phase Transformation and Deformation Behavior of Fe–Mn–C–Al Twinning-Induced Plasticity Steel during High-Pressure Torsion** Advanced Engineering Materials [36] Lihe Qian, Xiaoyong Feng and Fucheng Zhang (2011) Deformed Microstructure and Hardness of Hadfield High Manganese Steel Materials Transactions, Vol 52, No (2011) pp 1623 to 1628 130 [37] Lihe Qian, Xiaoyong Feng and Fucheng Zhang (2011) Deformed Microstructure and Hardness of Hadfield High Manganese Steel, Materials Transactions, Vol 52, No pp 1623 to 1628 [38] Mohammad Bagher Limooei, Shabnam Hosseini (2012) Optimization of properties and Structure with Addition ò Titanium in Hadfield Steels Bmo Czech Republic, EU [39] Mehdi Mazar Atabaki, Sajjad Jafari, Hassan Abdollah-pour (2012) Abrasive Wear Behavior of High Chromium Cast Iron and Hadfield Steel—A Comparison Journal of Iron and Steel Research, International, Volume 19, Issue 4, April 2012, Pages 43-50 [40] N I Medvedeva, M S Park, D C Van Aken, and J E Medvedeva First-principles study of the Mn, Al and C distribution and their effect on the stacking fault energies in austenite [41] Owen W, Grujicic M (1998) Strain aging of austenitic Hadfield manganese steel Acta Mater 1998;47(1):111–26 [42] Peter Hedstrom (2005) Deformation induced martensitic transformation of metastable stainless steel AISI 301 Licentiate Thesis, Division of Engineering Materials, 2005:79, ISSN: 1402-1757 [43] Prof Ing Eva Mazancová, CSc., Prof Ing Ivo Schindler, CSc., Prof Ing Karel Mazanec (2009), Stacking Fault Energy Analysis of the High Manganese TWIP and Triplex Alloys, Materiálové inženýrství [44] Renlong Xiong, Huabei Peng, Haitao Si, Wanhu Zhang, Yuhua Wen (2014) Thermodynamic calculation of stacking fault energy of the Fe-Mn-Si-C high manganese steels Materials Science&EngineeringA598 (2014) pp.376–386 [45] R.W Smith∗, A DeMonte, W.B.F Mackay (2004) Development of high-manganese steels for heavy duty cast-to-shape applications Journal of Materials Processing Technology 153–154 (2004) pp 589–595 [46] RITTEL and I ROMAN (1988) Tensile Fracture of Coarse-Grained Cast Austenitic Manganese Steels METALLURGICAL TRANSACTIONS A Volume 89A pp.2269-2278 [47] S B Sant, R W Smith (1987) A Study in the work – harderning behaviour of austenitic manganese steels Journal of Materials Science 22 (1987), pp.1808 – 1814 [48] S Curtze, V.-T Kuokkala, (2010) Effects of temperature and strain rate on the tensile properties of twip steels Matéria (Rio J.) vol.15 no.2 Rio de Janeiro 2010 [49] S.L Guo, D.Y Sun, F.C Zhang, X.Y Feng, L.H Qian (2013) Damage of a Hadfield steel crossing due to wheel rolling impact passages Wear In Press, Corrected Proof [50] Sh Hosseini, M B Limooei, M Hossein Zade, and Z Asadi (2013) Optimization of Heat Treatment Due to Austenising Temperature, Time and Quenching Solution in Hadfield Steels [51] S R CHEN, H A DAVIES and W M RAINFORTH (1999) Austenite phase formation in Rapidly Solidified Fe-Cr-Mn-C Steels Acta mater Vol 47, No 18, pp 4555±4569 [52] S Rajasekhara, P.J Ferreira (2011) Martensite → austenite phase transformation kinetics in an ultrafine-grained metastable austenitic stainless steel Acta Materialia Vol 59 pp.738 – 748 [53] Sun Wei at All (2011) Research and development on new type of cast high manganese steel Proceedings of the 11th Asian Foundry Congress, Guangzhou 2011, pp 214 – 221 World Academy of Science, Engineering and Technology Vol: 2013-07-23 pp.1640-1643 131 [54] Tor Hartvig (1978) Austenitic wear-resistant steel, United States Patent 4130418 [55] Tor Hartvig (1983) Austenitic wear-resistant steel, United States Patent 4394168 [56] Unhua SU, Liang Fang, Qihong CEN, Jinhua ZHU (2005) Subsurface Microstructure Evolution of Hadfield Steel under High Impact Energy Materials Science Forum Vols 475497 (2005) pp 117-120 [57] XIE Jingpei, JIANG Qichuuan, HE Zhenming, LUO Quanshun and K Sommer (1992) Mechanism of Work-hardening for Austenitic Manganese Steel under Non-severe Impact Loading Conditions Chin.J.Met.Sci.Technol, Vol.8.1992 pp.406-410 [58] X.Y.Feng, F.C Zang*, Z.N Yang, M Zang (2012) Wear behavior of nanocrystallised Hadfield steel www.elsevier.com/locate/wear [59] Y N Dastur, W.C Leslie (1981) Mechanism of work – haderning in Hadfield Manganese steel; Metallurgical Transactions Volume 12A, May 1981, pp.749 – 759 [60] Yang Ping (2007) Dependency of deformation twinning on grain orientation in an FCC and a HCP metal Mater Sci China 2007, 1(4), pp 331 – 341 [61] Yüksel Akinay, Fatih Hayat (2014) Effect of the Heat Treatment on Mechanical Properties of Fe-Mn-C High Manganese Steel Proceedings of the International Conference on Mining, Material and Metallurgical Engineering pp149-1 – 149-6 [62] Yang Jian, Hao Feifei, Li Da, Zhou Yefei, Ren Xuejun (2012) Effect of RE oxide on growth dynamics of primary austenite grain in hardfacing layer of medium-high carbon steel Journal of Rare Earths, Vol 30, No 8, Aug 2012, pp 814-819 [63] Yuri N Petrov, Valentin G Gavriljuk, Hans Berns, Fabian Schmalt (2006) Surface structure of stainless and Hadfield steel after impact wear Wear 260 pp 687–691 www.elsevier/locate/wear [64] W S OWEN and M GRUJICIC (1999) Strain Aging of Austenitic Hadfield Manganese Steel Acta mater Vol 47, No 1, pp 111±126, 1999 [65] WeilinYan, LiangFang, ZhanguangZheng, KunSun , YunhuaXu (2009) Effect of surface nanocrystallization on abrasive wear properties in Hadfield steel Tribology International 42 (2009) pp.634–641 [66] W-S Lee and T-H Chen (2011) Plastic deformation and fracture characteristics of Hadfield steel subjected to high-velocity impact loading Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers [67] Weilin Yan, Liang Fang, Kun Sun, Yunhua Xu (2007) Effect of surface work hardening on wear behavior of Hadfield steel Materials Science and Engineering: A, Volumes 460–461, 15 July 2007, pp.542-549 [68] Weilin Yan, Liang Fang, Kun Sun, Yunhua Xu (2007) Thermodynamics of nanocrystilline formation in surface layer of Hadfield steel by shot peening Materials Science and Engineering: A, Volumes 445–446, 15 February 2007, pp.392-397 [69] Wiliam D.Callister, Jr Materials Science and Engineering ISBN-13: 978-0-471-73696-7 (cloth) [70] William B Mackay, Reginald W.Smith Hadfield’s Steel Containing 2% Vanadium United States Patent 4377422 132 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu, Hoang Thi Ngoc Quyen, Pham Mai Khanh (2013), Improvement of properties of High Manganese steel by alloy elements addtion and heat treatment AFC12 Nguyễn Dương Nam, Phạm Mai Khánh, Lê Thị Chiều, Hoàng Thị Ngọc Quyên (02/2014), Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng Cr đến tổ chức tính chất thép Mn cao,Tạp chí Khoa học công nghệ kim loại, ISSN 1859-4344, pp44-47 Nguyen Ngoc Huan, Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu, Hoang Thi Ngoc Quyen, Pham Mai Khanh (10/2014), Influence Of Rare-Earth (RE) On Microstructure And Properties Of High Manganese Steel, RCMME, ISBN: 978-604-911-942-2, pp104-106 Pham Mai Khanh, Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu, Hoang Thi Ngoc Quyen (2015), Effects Of Chromium Content And Impact Load On Microstrucrure And Properties Of High Manganese Steel, Materials Science Forum ISSN 0255-5476, pp297-300 Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu, Pham Mai Khanh, Pham Huu Kien (02/2015), Effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of High Manganese Steel 15Mn2Cr1V, International Journal of Engineering Research And Management (IJERM), ISSN: 2349-2058, Volume-02, Issue-02, pp15-17 Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu, Ta Duc Anh, Doan Minh Duc, Pham Mai Khanh (10/2015), Influence of Intermediating Heating Stage of The Heat Treatment Process On Microstructures and Properties of High Manganese Steel Mn15Cr2V; AFC13, ISBN: 978-604-938-550-6, pp174-179 Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu, Dao Hong Bach, Chu Tien Hung, Pham Mai Khanh (10/2015), Influence of Vanadium Content on the Microstructure and Mechanical Properties of High-Manganese Steel Mn15Cr2; AFC13, ISBN: 978-604938-550-6, pp126-130 [...]... chống mài mòn cho thép V i mong muốn nâng cao chất lượng, tuổi thọ làm việc của thép austenite mangan cao đề tài của luận án được lựa chọn là: Nghiên cứu ảnh hưởng của hợp kim hóa Cr, V và quá trình xử lý nhiệt tới tổ chức v tính chất của thép 15%Mn Mục đích của đề tài luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của Crom, Vanadi v quá trình xử lý nhiệt đến hình thái tổ chức v khả năng hóa bền của thép austenite... cao: 2 - Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng các nguyên tố Crom v Vanadi đến tổ chức v cơ tính của thép austenite mangan cao sau khi đúc v xử lý nhiệt Thăm dò nghiên cứu ảnh hưởng của đất hiếm đến thép austenite mangan cao - Nghiên cứu ảnh hưởng quy trình xử lý nhiệt đến tổ chức v cơ tính của thép austenite mangan cao - Nghiên cứu ảnh hưởng của va đập đến tổ chức v cơ tính của thép austenite mangan... Tổ chức tế vi của các mẫu không có vanadi (mẫu 4a, 4c) v có vanadi (mẫu 5b, 5d) các mẫu sau khi xử lý nhiệt, va đập v xử lý ở nhiệt độ âm Hình 6.8: Ảnh TEM của các mẫu sau khi xử lý nhiệt, va đập Hình 6.9: Ảnh TEM v vi nhiễu xạ của các mẫu sau khi xử lý nhiệt, va đập v xử lý ở nhiệt độ -800C Hình 6.10: Giá trị độ cứng tế vi của mẫu sau va đập v xử lý ở các nhiệt độ âm khác nhau Hình 6.11: Tổ chức. .. cho thép Mn cao như: hợp kim hóa kết hợp v i xử lý nhiệt, phương pháp đúc hai lớp, phương pháp cấy thanh cacbit tăng khả năng chống mài mòn Trong luận án này tác giả nghiên cứu phương pháp tăng bền bằng cách hợp kim hóa kết hợp v i quy trình xử lý nhiệt hợp lý Một quy trình xử lý nhiệt hợp lý cho thép Mn cao đã được hợp kim hóa sẽ góp phần tạo được các cacbit nhỏ mịn phân tán v a tăng độ dai va đập v a... nước Anh v thép mangan sản xuất bằng cách pha feromangan giàu mangan v o sắt Trong những năm tiếp theo, ông tiếp tục nghiên cứu những v n đề liên quan v i thép mangan Năm 1883, các công trình của ông Nghiên cứu v mangan v việc sử dụng nó trong ngành luyện kim , Nghiên cứu v một số tính chất mới phát hiện được của sắt v mangan” v Nghiên cứu v thép mangan” đã ra đời Các công trình nghiên cứu này... khi xử lý Nhóm này thường dùng trong các ngành công nghiệp liên quan đến hạt nhân - Nhóm thép v i hàm lượng Mn khoảng 15% v được hợp kim hóa v i một lượng nhỏ v trung bình các nguyên tố hợp kim như Cr, Ni, hoặc Ni-Cr-Mo v gần đây là Ti, V và đất hiếm Nhóm này thuộc v o giai đoạn phát triển thứ ba của nhóm thép Mn cao Việc đưa các nguyên tố hợp kim v o trong thép sẽ làm tăng độ dai va đập của thép. .. chức tế vi sau khi xử lý nhiệt mẫu biến tính v không biến tính Hình 4.22: Ảnh tán xạ ngược sau khi xử lý nhiệt mẫu biến tính v không biến tính Hình 4.23: Ảnh TEM các hạt phân tán của mẫu biến tính (M7) Hình 5.1: Tổ chức tế vi của mẫu sau đúc Hình 5.2: Ảnh SEM (a) v BSED (b) mẫu sau đúc Hình 5.3: Sự phân bố cac bit (5.3.a) v tỷ phần cacbit (5.3.b) sau đúc Hình 5.4: Ảnh tổ chức tế vi mẫu sau khi nung... Ảnh SEM v BSED Hình 5.6: Ảnh EDS Line mẫu 1 %V ở 6500C Hình 5.7: Phân tích EDS điểm mẫu 1 %V xử lý ở 6500C Hình 5.8: Giản đồ pha thép 19 Mn Hình 5.9: Các quy trình xử lý Hình 5.10: Tổ chức tế vi của mẫu sau khi xử lý nhiệt theo quy trình 1 Hình 5.11: Quy trình xử lý nhiệt số 2 Hình 5.12 : Tổ chức tế vi thép sau nhiệt luyện theo quy trình 2 Hình 5.13: Giản đồ nhiễu xạ Xray mẫu M3 Hình 5.14: Kết quả ảnh. .. 2.14: Ảnh hiển vi phân giải cao của thép austenite mangan cao sau biến dạng Hình 2.15: Ảnh vi nhiễu xạ phân tích v ng xếp lớp của thép austenite mangan cao Hình 2.16: Ảnh phân giải cao quan sát v ng xếp lớp của thép austenite mangan cao Hình 2.17: Tổ chức tế vi sau biến tính v có xử lý nhiệt (a); phân tích phân bố cacbit trên ảnh tổ chức Hình 2.18: Ảnh tổ chức tế vi mẫu Trung Quốc sau khi làm việc... do v y để tăng giá trị độ dai va đập của thép austenite mangan cao mà v n tăng được khả năng chống mài mòn trên thế giới thường sử dụng biện pháp tăng lượng Mn so v i truyền thống lên khoảng 15% v hợp kim hóa v o đó một số nguyên tố hợp kim như Cr, Ni, Ni-Mo-Cr v gần đây là V, Ti v đất hiếm Việc đưa v o một lượng nhỏ nguyên tố hợp kim (nhỏ hơn 5%) sẽ làm tăng hiệu quả hóa bền của thép này Ngoài việc