CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1.2. Kết quả phân tích hiển vi điện tử quét
Để đánh giá được mức độ ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim dễ tạo cacbit như Cr, Mo, V đến sự tồn tại và hình thành các loại cacbit trong tổ chức thép. Việc quan sát và đánh giá tổ chức trên kính hiển vi điện tử quét cũng đã được tiến hành với mác thép hợp kim cao (SKD61). Kết quả phân tích được thực hiện trên cả 2 loại mẫu bao gồm mẫu thép sau tôi và sau ram.
Kết quả trên mẫu thép sau tôi:
Mẫu thép SKD61 sau khi được tôi trong dầu nóng theo quy trình đã đề cập tại chương III của luận án (hình 3.13) sẽ được mang đi mài, đánh bóng và tẩm thực nhẹ trước khi được quan sát dưới hình hiển vi điện tử quét. Kết quả ghi nhận lại như trên hình 4.2 và 4.3.
Hình 4.2: Ảnh hiển vi điện tử quét trên mẫu thép SKD61 sau tôi (a) và phổ EDX xác định thành phần của các hạt cacbit (b)
Các kết quả phân tích bởi kính hiển vi điện tử quét (FESEM) trên các hình 4.2 và 4.3 đã cho thấy rằng: tại nhiệt độ tôi 1030oC và trong thời gian giữ nhiệt đủ lâu, cacbit Cr và cacbit Mo đã bị phân hủy và hòa tan hoàn toàn vào austenit. Sự phân bố đồng đều của Cr và Mo (hình 4.3c và 4.3e) trên toàn tiết diện mẫu quét đã chứng tỏ: kết quả sau quá trình tôi, các nguyên tố hợp kim như Cr và Mo đều tồn tại dưới dạng hòa tan trong dung dịch rắn của Fe. Với vanađi (V) thì đã có sự khác biệt khá rõ nét, đây là một nguyên tố được đánh giá là có khả năng tạo cacbit mạnh, ở nhiệt độ tôi như trên, cacbit này chưa bị phân hủy và vẫn tồn tại dưới dạng các đám nhỏ. Việc quan sát sự phân bố nguyên tố trên hình 4.3d đối với vanađi và sự tích tụ cacbon tại các vùng tương ứng với vị trí của vanađi trên hình 4.3f đã chứng minh được sự tồn tại của các hạt cacbit vanađi không bị phân hủy trong quá trình nung tôi thép. Việc sử dụng phổ EDX xác nhận thành phần hóa học tại các hạt cacbit
(a) (b)
V4C3
46
vanađi như trên hình 4.2b đã chứng tỏ rằng, cacbit vanađi trong trường hợp này đã tồn tại ổn định dưới dạng V4C3, điều này hoàn toàn phù hợp với các công bố khoa học gần đây khi các nhà khoa học đã chứng mình rằng: cacbit vanađi có thể tồn tại rất ổn định dưới dạng VC hoặc V4C3 [78].
Hình 4.3: Phân bố nguyên tố trên thép SKD61 sau tôi bằng phổ mapping: (a) bề mặt thực mẫu thép, (b) phân bố hàm lượng Fe, (c) phân bố hàm lượng Cr, (d) phân bố hàm
lượng V, (e) phân bố hàm lượng Mo và (f) phân bố hàm lượng C.
(a) (b)
(d)
(f) (c)
47
Kết quả trên mẫu thép sau ram:
Mẫu thép sau ram cũng được tiến hành quan sát tổ chức trên kính hiển vi điện tử quét và kết quả quan sát tổ chức thép được thể hiện trên hình 4.4.
Hình 4.4: (a) ảnh hiển vi điện tử quét và (b) ảnh tẩm thực màu hiện cácbit phóng đại 1000 lần trên mẫu thép SKD61 sau ram
Quan sát trên ảnh chụp SEM đối với mẫu thép sau ram có thể thấy rất rõ hiện tượng tiết cacbit của các nguyên tố hợp kim như Cr và Mo qua việc so sánh ảnh SEM của mẫu thép SKD61 sau tôi và ram. Sự phân bố các loại cacbit thứ cấp hiện lên khá rõ nét (hình 4.4a).
Sử dụng phương pháp tẩm thực màu hiện cacbit (hình 4.4b) còn chứng minh được rằng: việc tiết ra cácbít hợp kim thứ cấp ngoài khu vực tập trung chủ yếu tại biên hạt thì loại cacbit này còn tồn tại một lượng khá lớn nằm bên trong hạt Mactenxit (dung dịch rắn quá bão hòa của C trong Fe). Để kiểm chứng tốt hơn kết quả tiết cacbit của Cr và Mo, mẫu thép sau ram cũng được tiến hành quan sát sự phân bố nguyên tố bằng việc sử dụng phổ mapping và kết quả cũng được thể hiện trên hình 4.5.
Các kết quả trên hình 4.5 cũng đã cho thấy rằng: ngoài cacbit sơ cấp của vanađi tồn tại ngay từ ban đầu tập trung tại những vùng rõ nét trên hình 4.5e, quan sát sự phân bố nguyên tố Cr và Mo trên các hình 4.5d và 4.5f cũng đã cho thấy đã có sự phân bố lại nồng độ các nguyên tố này tại những vùng nhất định, tập trung nhiều tại những vùng tương ứng với vị trí các biên hạt như trên hình 4.5a. Ngoài ra, sự phân bố lại nồng độ cacbon tập trung nhiều tại biên hạt cũng khẳng định thêm một lần nữa về việc tiết ra cacbit Cr và Mo trong quá trình ram thép.
Cácbit
Fe(C)
(b) (a)
48
Hình 4.5: Phân bố nguyên tố trên thép SKD61 sau ram bằng phổ mapping: (a) ảnh SEM tổ chức tế vi của thép, (b) phân bố hàm lượng Fe, (c) phân bố hàm lượng C, (d) phân
bố hàm lượng Cr, (e) phân bố hàm lượng V và (f) phân bố hàm lượng Mo.
(a) (b)
(c)
(e)
(d)
49