Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng cacbon đến cấu trúc của liên kết hàn thép cacon thép không gỉ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHAN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG CACBON ĐẾN CẤU TRÚC CỦA LIÊN KẾT HÀN THÉP CACBON - THÉP KHÔNG GỈ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHAN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG CACBON ĐẾN CẤU TRÚC CỦA LIÊN KẾT HÀN THÉP CACBON - THÉP KHÔNG GỈ Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ HÀN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Vũ Đình Toại Hà Nội – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan ngoại trừ số liệu đƣợc trích dẫn từ tài liệu tham khảo nội dung cịn lại cơng trình nghiên cứu tính tốn riêng tơi Các số liệu tính tốn trung thực chƣa đƣợc cơng bố Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2018 Ngƣời cam đoan Phan Anh Tuấn LỜI CẢM ƠN Tác giả chân thành cám ơn TS Vũ Đình Toại tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện tài liệu động viên tác giả q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tác giả xin trân trọng cám ơn Thầy, Cô Bộ môn Hàn Cơng nghệ Kim loại – Viện Cơ Khí – Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi động viên tác giả trình học tập nghiên cứu thực luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Trung tâm Thực hành – Trƣờng Cao đẳng nghề công nghệ cao Hà Nội, Phịng thí nghiệm LAS XD01- Viện khoa học cơng nghệ Xây dựng, Phịng Thí nghiệm Kim tƣơng học - Viện KH & KT Vật liệu- Đại học Bách khoa Hà Nộiđã tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất phục vụ thí nghiệm, nhiệt tình giúp đỡ tác giả suốt trình tiến hành thực nghiệm để hoàn thành luận văn Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bố, mẹ thành viên gia đình tác giả ln động viên, ủng hộ tạo điều kiện suốt trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tác giả Phan Anh Tuấn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ PHẦN MỞ ĐẦU 10 Lý chọn đề tài 10 Lịch sử nghiên cứu 10 Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 11 Tóm tắt đọng luận điểm đóng góp tác giả 12 Phƣơng pháp nghiên cứu 12 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HÀN THÉP KHÁC CHỦNG LOẠI 13 1.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc: 13 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc ngồi: 14 1.3 Kết luận 1: 15 CHƢƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC HÀN THÉP KHÁC CHỦNG LOẠI 16 2.1 Mục đích: 16 2.2 Ứng xử kim loại hàn nóng chảy 16 2.2.1 Ứng xử thép cacbon hàn nóng chảy 16 2.2.2.Ứng xử thép khơng gỉ hàn nóng chảy 17 2.3 Cơng nghệ hàn nóng chảy thép khác chủng loại 17 2.3.1 Đặc điểm hàn nóng chảy thép khác chủng loại 17 2.3.2 Các trình khuếch tán kim loại tiết pha hàn nóng chảy 20 2.3.3 Sự hình thành kim loại mối hàn vùng ảnh hƣởng nhiệt 22 2.3.4 Ảnh hƣởng yếu tố cơng nghệ đến hình thành liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 26 2.3.5 Chọn vật liệu để hàn nóng chảy liên kết thép cacbon – thép khơng gỉ q trình hàn hồ quang 27 2.4 Kết luận 2: 30 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HÀN MIG LIÊN KẾT GIÁP MỐI GIỮA THÉP CACBON VỚI THÉP KHÔNG GỈ 33 3.1 Mục đích 33 3.2 Trang thiết bị thínghiệm 33 3.2.1.Thiết bị hàn 33 3.2.2 Các trang thiết bị phụtrợ 34 3.3 Mẫu thínghiệm 36 3.3.1 Vật liệu mẫu hàn dâyhàn 36 3.4 Xây dựng thí nghiệm 37 3.4.1 Sơ đồ gá kẹp hàn đính mẫu thínghiệm 37 3.4.2 Các chế độ hàn quy trình thí nghiệm 38 Lớp hàn 42 Phƣơng pháp hàn 42 Vật liệu hàn 42 Nguồn điện hàn 42 Điện áp 42 Lƣu lƣợng khí (lít/phút) 42 Tốc độ hàn 42 (mm/phút) 42 Mác 42 Đƣờng kính 42 Loại 42 Dòng điện 42 3.5 Các trang thiết bị kiểm tra chất lƣợng hàn 43 3.5.1 Các phƣơng pháp thiết bị kiểm tra NDT liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 43 3.5.2 Các phƣơng pháp thiết bị kiểm tra DT liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 44 3.6 Kết luận 3: 53 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 54 4.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng cacbon đến tính liên kết hàn thép cacbon – thép khơng gỉ 54 4.2 Cấu trúc thô đại liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 58 4.3 Cấu trúc tế vi liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 59 4.3.1 Cấu trúc tế vi vùng liên kết KLMH thép cacbon 59 4.3.2 Cấu trúc tế vi vùng liên kết KLMH thép không gỉ 60 4.4 Sự tiết pha cacbit độ cứng tế vi liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 61 4.5 Pha delta ferrite liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 65 4.6 Các dạng khuyết tật xuất liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 69 4.7 Kết luận 4: 70 KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN VĂN 71 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu / Viết tắt Đơn vị Ý nghĩa [kg/m3] Khối lƣợng riêng vật chất [%] Hiệu suất q trình hàn [MPa] Mơ đun đàn hồi - Vùng ảnh hƣởng nhiệt [A] Dòng điện hàn KLCB - Kim loại KLMH - Kim loại mối hàn MIG - Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trƣờng khí trơ bảo vệ MMA - Hàn hồ quang tay Uh [V] Điện áp hàn Vh [mm/s] Vận tốc hàn E HAZ / VAHN Ih DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học thép CCT38 (nguồn: [2]) 28 Bảng 2.2 Cơ tính thép CCT38 (nguồn: [2]) 29 Bảng 2.3 Thành phần hóa học thép C50 (nguồn: [3]) 29 Bảng 2.4 Cơ tính thép C50 (nguồn: [3]) 29 Bảng 2.5 Thành phần hóa học thép SUS304 (nguồn: [4]) 29 Bảng 2.6 Cơ tính thép SUS304 (nguồn: [4]) 29 Bảng 2.7: Thành phần hóa học dây hàn GM308L (nguồn [5] 30 Bảng 2.8: Cơ tính dây hàn GM308L (nguồn [5] 30 Bảng 3.1 Các trang thiết bị phụ trợ mục đích sử dụng 35 Bảng 3.2 Các thông số hàn lý thuyết cho dây hàn GM308L 39 Bảng 3.3 Các thông số hàn thực nghiệm cho dây hàn GM 308L 41 Bảng 3.4 Quy trình hàn 41 Bảng 3.5 Các trang thiết bị kiểm tra chất lƣợng liên kết hàn 50 Bảng 4.1 Kết thử kéo mối hàn 54 Bảng 4.2 Kết thử uốn mối hàn 54 Bảng 4.3 Kết thử độ dai kim loại mối hàn 55 Bảng 4.4 Thành phần hóa kim loại mối hàn 55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 2.1 Các dạng chế khuếch tán kim loại trạng thái rắn (nguồn: [7]) 20 Hình 2.2: mơ tả giai đoạn q trình tiết pha kim loại 21 Hình 2.3 Các dạng kết sau trình khuếch tán kim loại 21 Hình 2.4 Liên kết hàn thép cacbon-thép không gỉ austenit 23 Hình 2.4: Giản đồ Schaeffler (nguồn: [1]) 24 Hình 2.5 Vùng đƣờng chảy liên kết hàn thép cacbon-thép không gỉ 25 Hình 3.1 Thiết bị hàn WIM MIGWELD 280ESF Malaysia [http://hvweld.com] 34 Hình 3.2 Dạng chuẩn bị liên kết hàn theo quy phạm AWS D1.1 36 Hình 3.3 Các mẫu phơi thí nghiệm 37 Hình 3.4 Sơ đồ bố trí mẫu hàn thiết bị hàn thí nghiệm 38 Hình 3.5 Hàn đính thí nghiệm 38 Hình 3.6 Khuyết tật khơng ngấu hàn dịng thấp 40 Hình 3.7 Sự biến dạng mối hàn gia tăng chiều sâu ngấu hàn dòng cao 40 Hình 3.8 Mối hàn sử dụng thơng số bảng 3.3 42 Hình 3.9 Sơ đồ thiết bị kiểm tra siêu âm mối hàn 44 Hình 3.10 Ví trí cắt mẫu thử kéo uốn mối hàn [6] 45 Hình 3.11 Kích thƣớc mẫu thử kéo mối hàn [6] 46 Hình 3.12 Kích thƣớc mẫu thử uốn mối hàn [6] 47 Hình 3.13 - Mẫu thiết bị kiểm tra kéo mối hàn 48 Hình 3.14 - Mẫu thiết bị kiểm tra uốn mối hàn 48 Hình 3.15 - Mẫu kiểm tra độ bền va đập mối hàn 49 Hình 3.16 - Thiết bị kiểm tra độ bền va đập mối hàn 50 Hình 4.1 Mẫu sau thử kéo mối hàn thép CCT38 SUS304 56 Hình 4.2 Mẫu sau thử kéo mối hàn thép C50 SUS304 56 Hình 4.3 Mẫu sau thử uốn mối hàn thép CCT38 SUS304 57 Hình 4.4 Mẫu sau thử uốn mối hàn thép C50 SUS304 58 cacbit đƣợc tạo thƣờng nằm phía kim loại mối hàn (vùng nóng chảy hồn tồn) a Thép SUS304-C50 b Thép SUS304-CCT38 Hình 4.9- Pha cacbit liên kết hàn thép cacbon-thép khơng gỉ Nhƣ với thép có hàm lƣợng cacbon thấp (%C0.5%) hàn với vật liệu có hàm lƣợng số lƣợng hợp kim cao rễ sinh tổ chức cacbit, điều kiện khơng đƣợc sử lý tổ chức cacbit gây cho mối hàn đặc tính không tốt Độ cứng tế vi liên kết hàn Để đo độ cứng tế vi liên kết hàn tác giả dùng thiết bị đo độ cứng tế vi có mức thang đo HV0.1 Vị trí đo đƣợc xác định theo tiêu chuẩn AWS D1.1 Trong hình 4.10 4.11 hình ảnh trị số đo độ cứng HV0.1 vùng mối hàn hàn thép cacbon thép không gỉ 62 a Vị trí đo độ cứng tế vi b Liên kết hàn thép SUS304-C50 c Liên kết hàn thép SUS304-CCT38 Hình 4.10 Độ cứng tế vi vùng danh giới KLMH thép không gỉ 63 a Liên kết hàn thép SUS304-C50 b Liên kết hàn thép SUS304-CCT38 Hình 4.11 Độ cứng tế vi vùng danh giới KLMH thép cacbon Độ cứng tế vi liên kết hàn KLMH thép khơng gỉ SUS304 Trên hình 4.10 ta thấy hai trƣờng hợp hàn thép CCT38 C50 với thép không gỉ SUS304 vật liệu hàn thép khơng gỉ 308L độ cứng tế vi đo đƣợc vùng khác thuộc vùng liên kếthàn thép không gỉ SUS304 kim loại mối hàn có giá trị chênh lệch khơng đáng kể gần giống độ cứng thép không gỉ SUS304 Độ cứng tế vi liên kết hàn KLMH thép cacbon Trên hình 4.11b vị trí giá trị độ cứng thuộc vùng liên kết hàn thép cacbon thấp CCT38 kim loại mối hàn.Hình ảnh cho ta thấy giá trị độ cứng vùng ảnh hƣởng nhiệt có trị số cao vùng khác, điều hoàn toàn vùng tổ chức kim loại có thay đổi, xuất số tổ chức có đặc tính cứng, giòn KLCB Tại vùng giáp danh biên giới đƣờng chảy giá trị độ cứng với độ cứng kim loại SUS304 (các giá trị lần lƣợt 189 192, 193 HV0.1) Điều hợp lý hồn tồn với hình ảnh phân tích hàn thép cacbon thấp với thép khơng gỉ khơng có xu hƣớng 64 hình thành cacbit, hàm lƣợng cacbon thấp khơng đủ để hòa tan bão hòa pha để tạo cacbit Trên hình 4.11a vị trí giá trị độ cứng thuộc vùng liên kết hàn thép cacbon cao C50 kim loại mối hàn Giá trị độ cứng điểm nằm sát biên giới KLCB kim loại mối hàn có trị số cao hẳn, hình ảnh vết lõm mũi đâm gây nhỏ nông tất điểm khác, điều lần khẳng định có tiết pha cacbit khuếch tán cacbon từ pha rắn sang kết hợp với nguyên tố hợp kim (Cr) có pha lỏng vũng hàn đặc tính pha cacbit cứng giịn pha lại 4.5 Pha delta ferrite liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ Trong q trình hàn kim loại, tính tính chất liên kết hàn đƣợc định tổ chức tế vi hình thành suốt trình hàn Tại vùng kim loại nóng chảy mối hàn thép khơng gỉ, tính chất mối hàn phụ thuộc vào hàm lƣợng, phân bố nhƣ hình thái δ-ferit hình thành trình kết tinh Nhiều nghiên cứu rằng, hàm lƣợng δ-ferit phụ thuộc vào thành phần hóa học vật liệu chế độ công nghệ hàn đƣợc đánh giá thông qua hàm lƣợng Crtđ Nitđ Ngoài ra, hàm lƣợng δ-ferit phụ thuộc vào tốc độ nguội, cụ thể, tốc độ nguội tăng, hàm lƣợng pha δ-ferit giảm ngƣợc lại [13-15] Việc tăng hàm lƣợng δferit mối hàn nguyên nhân dẫn tới tƣợng nứt nóng, giảm độ dai va đập giảm khả chống ăn mòn vật liệu [16-19] Cũng giống nhƣ trình đúc, hình thái δ-ferit thay đổi phụ thuộc vào mơ hình kết tinh Đối với mối hàn thép khơng gỉ austenit, có bốn mơ hình kết tinh gồm: austenit (A), austenit – ferit (AF), ferit – austenit (FA) ferit (F) (Hình 4.13) Mơ hình kết tinh A AF với pha austenit pha đƣợc hình thành từ kim loại lỏng; ngƣợc lại mơ hình F FA với pha δ-ferit pha đƣợc hình thành Trong đó, pha δ-ferit có nhiều hình thái khác nhƣ dạng sợi mảnh, dạng xƣơng cá, hình kim trục [20] Chúng phụ thuộc vào građien nhiệt độ tốc độ phát triển mầm Đối với mối hàn nóng chảy, việc xác định mơ hình kết tinh hàm lƣợng δ-ferit kim loại mối hàn có vai trị quan trọng việc đánh giá tính kim loại mối hàn Về mặt lý thuyết giá trị đƣợc dự đoán dựa vào giản đồ Schaeffler Delong (Hình 4.13) [20-23] Trong thực tế, hàm lƣợng pha δ-ferit đƣợc định chế độ hàn điều kiện nguội (hay thay đổi tham 65 số hàn nhƣ độ bền kéodòng điện, tốc độ hàn, hiệu điện thế, tốc độ nguội…) dẫn tới sai lệch so với tính tốn [21-25] Hình 4.12 Giản đồ pha thép khơng gỉ austenit mơ hình kết tinh [20] Hình 4.13 Giản đồ dự đốn mơ hình kết tinh hàm lượng δ-ferit mối hàn giản đồ Schaeffler [20] 66 Tuy nhiên, hàn hai vật liệu khác loại, chênh lệch thành phần hóa học kim loại kim loại điện cực dẫn tới hình thành pha δ-ferit khác so với hàn hai vật liệu loại khó để xác định dựa vào tính tốn lý thuyết Sự thay đổi hình thái δ-ferit kim loại mối hàn Dựa theo giản đồ trạng thái thép khơng gỉ (Hình 4.12), tổ chức thu đƣợc vùng kim loại mối hàn phụ thuộc vào thành phần hóa học kim loại điện cực hàn Tuy nhiên, mối hàn thép không gỉ thép cacbon, thành phần hóa học vùng kim loại mối hàn khác Ngoài ra, tốc độ nguội ảnh hƣởng lớn tới hình thái pha thu đƣợc Do vậy, thay đổi hình thái δ-ferit kim loại mối hàn đƣợc chia thành ba vùng: vùng biên giới nóng chảy phía thép khơng gỉ, vùng biên giới nóng chảy phía thép cacbon vùng tâm mối hàn… Tại biên giới nóng chảy thép khơng gỉ, kim loại lỏng bắt đầu kết tinh từ kim loại thép không gỉ Từ kim loại nền, pha rắn biên giới nóng chảy nhƣ mầm kí sinh thuận lợi cho trình kết tinh Do hàm lƣợng phần trăm Cr Ni tƣơng ứng 18-20 % 8-10 % nên kim loại lỏng kết tinh theo mơ hình FA, nghĩa ferit đƣợc tiết từ pha lỏng trƣớc Hình thái δ-ferit hình thành có dạng sợi mảnh phát triển theo hƣớng vng góc với biên giới nóng chảy (Hình 4.14a) Tuy nhiên, tốc độ nguội lớn, nên xuất pha austenit Widmanstatten nằm dọc biên giới nóng chảy bên phía thép khơng gỉ (Hình 4.14a) Kế tiếp, hình dạng ferit có dạng xƣơng cá phát triển theo hƣớng građien nhiệt độ, vng góc với biên giới nóng chảy a Biên giới thép khơng gỉ b Biên giới thép cacbon Hình 4.14 Sự thay đổi δ-ferit biên giới nóng chảy mối hàn (x500) 67 Ngƣợc lại, hình thái δ-ferit tạo thành bên phía biên giới nóng chảy thép cacbon có khác biệt (Hình 4.14b) Do thành phần kim loại nóng chảy biên giới có hàm lƣợng cacbon thấp (0,25 %), nên mơ hình kết tinh ban đầu austenit (dài, pha màu trắng chạy dọc biên giới nóng chảy) Tiếp đó, pha δ-ferit đƣợc tiết có dạng tế bào austenit Vào sâu bên trong, phát triển cạnh tranh δferit austenit nên δ-ferit có dạng hình nhánh theo hƣớng vng góc theo phƣơng truyền nhiệt Hình thái δ-ferit austenit tâm vùng kim loại mối hàn thay đổi theo hƣớng građien nhiệt độ Vùng gần với biên giới nóng chảy, tốc độ nguội lớn hình thành δ-ferit dài trục dạng xƣơng cá, hƣớng vào tâm mối hàn vng góc với biên giới nóng chảy Tại tâm mối hàn, độ nguội giảm nhiệt độ đồng theo phƣơng nên δ-ferit có dạng trục Hình 4.15 Sự thay đổi hình thái pha ferit vùng tâm kim loại mối hàn Hình 4.16 Hình thái δ-ferit dạng xương cá sợi mảnh kim loại mối hàn(x1000) 68 Từ kết thí nghiệm rút số kết luận sau: - Hình thái δ-ferit kim loại mối hàn thép không gỉ thép cacbon thay đổi từ biên giới nóng chảy vào sâu bên mối hàn Tại gần biên giới, δferit có sợi mảnh, xƣơng cá kéo dài phát triển theo hƣớng vng góc với biên giới nóng chảy, vào sâu bên mối hàn hình thái δ-ferit có dạng trục - Xét tới hình dáng vi mơ, hình thái δ-ferit gần biên giới nóng chảy bên phía thép khơng gỉ thép cacbon có khác rõ rệt Bên phía thép khơng gỉ, δ-ferit có dạng sợi mảnh nằm xen kẽ pha austenit Widmanstatten, sau phát triển có dạng hình xƣơng cá Bên phía thép cacbon, δ-ferit phát triển từ austenit với dạng tế bào song song, tiếp dạng nhánh hƣớng vào tâm mối hàn - Hàm lƣợng δ-ferit thay đổi tùy vào vị trí kim loại mối hàn Vùng biên giới thép không gỉ hàm lƣợng δ-ferit lớn Khi hàm lƣợng δ-ferit tăng, độ cứng vật liệu giảm 4.6 Các dạng khuyết tật xuất liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ Qua kết thu thập đƣợc từ thử nghiệm đƣợc tiến hành ta thấy liên kết hàn thép cacbon với thép khơng gỉ có số khuyết tật thƣờng gặp sau đây: - Rỗ khí, đặc tính q trình hàn MIG, lƣợng khí bảo vệ đƣa vào trình hàn lớn, rỗ khí xuất nhiều lớp hàn vùng tiếp giáp KLCB kim loại mối hàn - Khuyết tật không ngấu: Dạng khuyết tập xuất vùng tiếp giáp KLCB kim loại mối hàn sảy biên giới lớp hàn Nguyên nhân loại khuyết tật bề mặt vật hàn vệ sinh chƣa sạch, chƣa loại bỏ hết chất bẩn, dầu mỡ, lớp oxit lớp hàn không đƣợc vệ sinh cẩn thận trƣớc hàn lớp - Nứt vùng ảnh hƣởng nhiệt: Loại khuyết tật chủ yếu sảy hàn kim loại có hàm lƣợng cacbon cao, dễ tạo tổ chức chứa cacbit cacbon với nguyên tố hợp kim có kim loại mối hàn Do tính nhạy tơi nhạy ảnh hƣởng nhiệt độ cao nên phần lớn cacbit làm cho tính mối hàn vùng chứa chúng trở nên giòn dễ nứt Để hạn chế xuất 69 cacbit mối hàn, thƣờng sử dụng quy trình hàn có lƣợng đƣờng thấp, mối hàn đƣợc hàn nhiều lớp mối hàn có tốc độ nguội nhanh Các điều nhằm mục đích giảm tối đa thời giam kim loại mối hàn tồn dƣới pha lỏng để hạn chế khuếch cacbon từ kim loại sang kim loại mối hàn để tạo loại cacbit bất lợi cho liên kết hàn 4.7 Kết luận 4: Qua phân tích kết nghiên cứu thực nghiệm chƣơng này, thấy việc hàn liên kết thép cacbon – thép khơng gỉ q trình hàn MIG có khó khăn định Tác giả tiến hành nhiều phép thử phá hủy không phá hủy mối hàn để đánh giá đƣợc ảnh hƣởng hàm lƣợng cacbon đến tính chất mối hàn Bằng thiết bị chụp ảnh tế vi đại, tác giả đƣa đƣợc hình ảnh cụ thể giả thích rõ ràng trình hình thành tiết pha cacbit, pha delta ferit trình hàn thép cacbon-thép khơng gỉ Từ thấy đƣợc ảnh hƣởng hàm lƣợng cacbon đến trình hình thành pha ảnh hƣởng chúng đến tính mối hàn - Khi hàm thép có hàm lƣợng cacbon cao cấu trúc liên kết hàn xuất tổ chức nhƣ cacbit, delta ferit làm ảnh hƣởng xấu đến tính mối hàn (pha cacbit bắt đầu xuất hàm lƣợng cacbon thép cacbon >0.45%) Đánh giá đƣợc dạng khuyết tật bản, đặc trƣng hàn thép cacbon thép khơng gỉ, từ đƣa đƣợc biện pháp kỹ thuật nhằm hạn chế tối đa hình thành dạng khuyết tật 70 KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN VĂN Hàn vật liệu khác chủng loại nói chung hàn thép cacbon với thép khơng gỉ nói riêng khơng cịn xa lạ giới Tuy nhiên nƣớc ta việc nghiên cứu sở lý thuyết đánh giá kết khoa học thực tiễn lĩnh vực hạn chế Với nhiệm vụ đề luận văn này, tác giả đƣa phân tích đƣợc số sở lý thuyết đánh giá thực nghiệm nhƣ sau: Nêu đƣợc sở khoa học hàn vật liệu thép khác chủng loại, sở phân tích ứng xử khác loại vật liệu thép cacbon thép không gỉ hàn nóng chảy, phân tích ảnh hƣởng yếu tố cơng nghệ đến q trình hình thành liên kết hàn Qua làm rõ đƣợc chất chế hình thành liên kết hàn thép cacbon –thép khơng gỉ Xây dựng đƣợc quy trình hàn hợp lý cho hàn thép cacbon thép không gỉ mức độ thành phần cacbon khác Lập đƣợc quy trình kiểm tra đầy đủ để đánh giá đƣợc ảnh hƣởng hàm lƣợng cacbon đến tính, tổ chức tế vi mối hàn hàn thép cacbon thép không gỉ Qua việc phân tích cấu trúc tế vi mối hàn thiết bị chụp ảnh tế vi đại, tác giả đƣa đƣợc hình ảnh cụ thể giải thích rõ ràng trình hình thành tiết pha cacbit, pha delta ferit trình hàn thép cacbon-thép khơng gỉ Từ thấy đƣợc ảnh hƣởng hàm lƣợng cacbon đến trình hình thành pha ảnh hƣởng chúng đến tính mối hàn - Khi hàm thép có hàm lƣợng cacbon cao cấu trúc liên kết hàn xuất tổ chức nhƣ cacbit, delta ferit làm ảnh hƣởng xấu đến tính mối hàn (pha cacbit bắt đầu xuất hàm lƣợng cacbon thép cacbon >0.45%) Pha delta ferit đƣợc hình thành dọc theo biên giới kim loại mối hàn thép khơng gỉ, chúng có dạng sợi mảnh kéo dài theo hƣớng nguội kim loại mối hàn Kết thử nhiệm cho thấy xuất tổ chức chứa cacbit dọc theo vùng đƣờng chảy làm cho vùng có tính chất cứng, giịn, dễ nứt, cịn xuất pha delta ferit làm cho tính mối hàn giảm xuống, pha lớn độ cứng độ dai va đập mối hàn giảm 71 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Mục đích luận văn nghiên cứu ảnh hƣởng hàm lƣợng cacbon đến tính tổ chức tế vi mối hàn, nhiên nội dung tác giả nghiên cứu ảnh hƣởng hàm lƣợng cacbon mức thấp trung bình Tuy nhiên thiết bị sản xuất cơng nghiệp y tế có sử dụng cơng nghệ hàn thép cacbon – thép khơng gỉ làm việc trạng thái chịu tải trọng lớn điều kiện thời tiết khắc nghiệt (làm việc điều kiện nhiệt độ thấp) Do tác giả có số ý kiến cho nghiên cứu nhƣ sau: Nghiên cứu ảnh hƣởng thép có hàm lƣợng cacbon tƣơng đƣơng cao đến tính mối hàn làm việc điều kiện nhiệt độ thấp hàn thép cacbon-thép không gỉ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt: [1] Ngô Lê Thơng (2007) Cơng nghệ hàn điện nóng chảy – tập NXB KHKT, Hà Nội 2007 [2]TCVN 1765-1975: Thép cacbon kết cấu thông thƣờng, mác thép yêu cầu kỹ thuật [3] TCVN 1766-1975: Thép cacbon kết cấu chất lƣợng tốt, mác thép yêu cầu kỹ thuật [4] ASTM A240/ A240M: Standard Specification for Chromium and ChromiumNickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications [5] ASTM A5.9/A5.9M: Specification for Bare Stainless Steel Welding Electrodes and Rods [6] AWS D1.1/ D1.1M: Structural Welding Code Steel [7] Lê Công Dƣỡng (1996) Vật liệu học NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội1996 [8] B N Arzamaxov (Ngƣời dịch: Nguyễn Khắc Cƣờng, Đỗ Minh Nghiệp, Chu Thiên Trƣờng, Nguyễn Khắc Xƣơng) (2000) Vật liệu học NXB Giáo dục, Hà Nội2000 [9] Vũ Đình Toại (2011) Bài giảng Xử lý nhiệt hàn Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội 2011 [10] Vũ Đình Toại (2009) Bài giảng Các trình hàn đặc biệt Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội 2010 Tài liệu tham khảo tiếng Anh: [11] McKenney,C.R.,Banker,J.G (1971) Explosion-Bonded Metals for Marine Structural Applications Marine Technology, July 1971, p.285-292 [12] Keith, Donald, J and Amy Blair (2007) Fracture Mechanics Characterization of Aluminum Alloys for Marine Structural Applications Ship Structure Committee report SSC-448, 2007 73 [13] J W Elmer, S M Allen, T W Eagar; MIGrostructural development during solidification of stainless steel alloys, Metallurgical transactions A, 20A, 10/1989, pp.1989-2117 [14] S A David, J M Vitek, T L Hebble; Effect of rapid solidification on stainless steel weld metal MIGrostructures and its implications on the schaeffler diagram, Supplement to the welding journal, 10/1987, 289-299 [15] Angelo Fernando Padilha, Caio Fazzioli Tavares, Marcelo Aquino Martorano; Delta ferrite formation in Austenitic stainless steel castings, Materials science forum, 730 – 732 2013, pp.733-738 [16] Rati Saluja; The emphasis of phase transformations and alloying constituents on hot cracking susceptibility of type 304L and 316L stainless steel welds, International journal of engineering science and technology, Vol.4, No.5, 05/2012, pp 2206-2216 [17] J C Lippold, W F Savage; Solidification of Austenitic stainlesssteel weldments: Part III – the effect of solidifica- tion behavior on hot cracking susceptibility, Welding research supplement, 12/1982, pp 362-374 [18] D Hauser, J A Vanecho; Effects of ferrite content in Austenitic stainless steel welds, Supplement to the welding journal, 02/1982, pp 37-44 [19] Almaida Gigovic – Gekic, Mirsada Oruc, Sulejman Muhamedagic; Effect of the delta ferrite content on the tensile properties in mitronic 60 steel at room temperature and 7500C, Materials and technology, 2012, pp 519-523 [20] John C Lippold, Damian J Kotecki; Welding metallyrgy and weldability of stainless steels [21] Rati Saluja, K M Moeed; Formation, quantification and significance of delta ferrite for 300 series stainless steel weld- ments, International journal of engineering technology, management and applied science,3, 12/2015, pp 23-36 [22] D L Olson; Prediction of Austenitic weld metal MIGrostructure and properties, Welding research supplement, 10/1985, pp 281-295 [23] C J Long, W T Delong; The ferrite content of Austenitic stainless steel weld metal, Welding research supple- ment, 07/1973, pp 281-297 [24] Chih Chun Hsieh, Dong Yih Lin, Ming Che Chen, Weite Wu; MIGrostructure, recrystallization, and mechanical property evolutions in the heat – affected and 74 fusion zones of the dissimilar stainless steels, Materials transaction, 48, No.11, 09/2007, pp 2898-2902 [25] J C Lippold, W F Savage; Solidification of Austenitic stainless steel weldments: Part I – A proposed mecha- nism, Welding research supplement, 12/1979, pp 388-396 [26]Jurgen Vrenken, Cierick Goos, Tony van der Veldt, Wolfgang Braunschweig (2009) Fluxless Laser Brazing of Aluminium to Steel Joining in Automotive Engineering 2009 [27] Weihua Zhang,Daqian Sun, Lijun Han,Wenqiang Gao and Xiaoming Qiu (2011) Characterization of Intermetallic Compounds in Dissimilar Material Resistance Spot Welded Joint of High Strength Steel and Aluminum Alloy ISIJ International, Vol 51 (2011), No 11, pp.1870–1877 [28] F Wagner, I Zerner, M Kreimeyer, T.Seefeld, G Sepold (2007) Characterization and Properties of Dissimilar Metal Combinations of Fe/Al and Ti/Al-Sheet Materials BIAS, Bremen Institute of Applied Beam Technology Bremen, Germany2009 [29]P Peyre, G Sierra, F Deschaux-Beaume, D Stuart, G Fras (2007) Generation of aluminium–steel joints with laser-induced reactive wetting Materials Science and Engineering: A, Volume 444, Issues 1–2, 25 January 2007, Pages327-338 [30]Alexandre Mathieu,Sébastien Pontevicci, Jean-claude Viala, Eugen Cicala, Simone Matteï, Dominique Grevey (2006) Laser brazing of a steel/aluminium assembly with hot filler wire (88% Al, 12% Si) Materials Science and Engineering: A Volumes 435- 436, November 2006, Pages 19-28 [31]Alexandre Mathieu,Rajashekar Shabadi, Alexis Deschamps, MIGhel Suery, Simone Matteï, Dominique Grevey,Eugen Cicala (2007) Dissimilar material joining using laser (aluminum to steel using zinc-based filler wire) Optics & Laser Technology, Volume 39, Issue 3, April 2007, Pages652-661 [32] Bergmann, H.W.; Waldmann, H.; Guyenot, M.; Haldenwanger, H.G.; Korte, M (2000) Untersuchungsergebnisse zum Laserschweißen von Al auf Stahl für Außenhautanwendungen European Automotive Laser Application, Bad Nauheim, Automotive Circle International, Berlin2000 75 [33] F Vollertsen and C Thomy (2007) Laser-MIG-Hybridfügen von AluminiumStahl Leichtbaustrukturen Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim2007 76 ... 54 4.2 Cấu trúc thô đại liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 58 4.3 Cấu trúc tế vi liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ 59 4.3.1 Cấu trúc tế vi vùng liên kết KLMH thép cacbon ... nghệ hàn cần đƣợc nghiên cứu làm sáng tỏ Nằm định hƣớng tác giả chọn nghiên cứu ảnh hƣởng hàm lƣợng cacbon đến cấu trúc liên kết hàn thép cacbon – thép không gỉ Mà cụ thể nghiên cứu ảnh hƣởng hàm. .. Hình 4.7 Cấu trúc tế vi vùng liên kết KLMH thép cacbon (x500) 60 Hình 4.8- Cấu trúc tế vi vùng liên kết KLMH thép khơng gỉ 61 Hình 4.9- Pha cacbit liên kết hàn thép cacbon- thép không gỉ