L ỜI CẢ M ƠN
4.1. Tính chất vật liệu bimetal thép CT 3 thép CD 100 sau ép nóng
ðể nghiên cứu tính chất vật liệu bimetal thép CT3 - thép CD 100 sau biến dạng dẻo ở trạng thái nóng chúng tôi ñã chọn một số mẫu thí nghiệm sau hàn nổ có hiện trạng bề mặt ñiển hình có khả năng bám dính giữa 2 lớp trung bình và tốt ñể thực nghiệm.
Phôi vật liệu bimetal ñược nung nóng trong lò than có phủ một lớp bột than trộn lẫn với ôxit nhôm ñến nhiệt ñộ 1100 OC và ñem ép trên máy ép thủy lực 400 tấn. Mẫu sau ép nóng qua 1 hoặc 2 lần ép với mức ñộ biến dạng dẻo tương ñối là 10 % và 20 % tương ứng (tính theo tổng chiều dầy tổng cộng của 2 lớp thép CT3 và thép CD 100).
a) εεεε∑∑∑∑ = 10 % b) εεεε∑∑∑∑ = 20 %
Hình 4.1. Ảnh chụp hiện trạng bề mặt mẫu bimetal thép CT3 - thép CD 100 :
a) sau hàn nổ & cán nóng (mẫu số 1; 2; 3; 4; 5 sau 1 lần ép); b) sau hàn nổ & cán nóng, mẫu số 6; 7; 8; 9; 10 sau 2 lần ép)
Kết quả thực nghiệm cho thấy, qua hai lần ép nóng hiện trạng bề mặt mẫu vật liệu bimetal thép CT3 - thép CD 100 sau biến dạng dẻo với lượng biến dạng khá lớn (ε∑ = 20 %) nhưng liên kết giữa lớp vật liệu khá tốt, không bị bong tróc hoặc phá hủy.
ðộ bền bám dính 2 lớp vật liệu bimetal thép CT3 - thép CD 100 ñược xác ñịnh thông qua thí nghiệm thử phá hủy các mẫu tiện với kích thước hình học như cho trên hình 2.7. Vị trí cắt lấy mẫu thử phá hủy và nghiên cứu cấu trúc tế vi tuân thủ theo sơ ñồ cho trên hình 2.6. Giá trị của ñộ bền bám dính 2 lớp vật liệu bimetal ñược tính toán trên cơ sở các thông số hình học của từng mẫu tiện và lực phá hủy theo công thức (2.4) nhưñã trình bày ở Chương 2.
Trên hình 4.2 là ảnh chụp một số mẫu thử ñộ bền bám dính 2 lớp sau khi ñã bị phá hủy. Thực nghiệm cho thấy bề mặt phá hủy giữa 2 lớp vật liệu bimetal ña số theo lớp kim loại giòn hơn (lớp thép CD 100), một số ít bề mặt phá hủy xẩy ra theo lớp thép CT3. ðiều này có thể giải thích bởi những mẫu thí nghiệm phá hủy ñố ñược cắt từ những phôi bimetal hàn nổ ở các chế ñộ nổ khác nhau và tại nhiều vị trí lấy mẫu ngay trên một phôi nổñiển hình ñã chọn. Kết quả tính toán ñược ñưa vào bảng 4.1.
Hình 4.2. Hiện trạng mẫu thử sau khi ñã thử phá hủy ñể xác ñịnh ñộ bền bám dính hai lớp vật liệu thép CT3 - thép CD 100
Bảng 4.1 ðộ bền bám dính 2 lớp bimetal thép CT3 – thép CD 100 sau 2 lần ép nóng, thử bằng phương pháp kéo dứt. Kích thước hình học, mm TT Ký hiệu H D d Lực phá hủy mẫu P (KG) Diện tích tiếp xúc 2 lớp, F(mm2) ðộ bến bám dính 2 lớp, σbd (MPa) Mẫu sau 1 lần ép nóng ε∑ = 10 %, thường hóa trong không khí 1 1-1 34,88 14,92 11,98 4375.5 62,08 704,8 2 2-1 25,0 14,8 11,88 4573 61,16 747,8 3 3-1 20,8 15,2 11,9 3877 70,20 552,3 4 4-1 17,46 14,92 11,94 4030 62,83 641,4 5 5-1 27,66 14,72 11,8 4126.5 60,79 678,8
Mẫu sau 2 lần ép nóng ε∑ = 20 %, thường hóa trong không khí 6 1-2 32,8 14,92 11,7 3366 67,29 500,2 7 2-2 21,58 15,8 12,72 3167 68,96 459,3 8 3-2 33,9 15,1 11,78 3774 70,05 538,7 9 4-2 21,20 15,1 11,78 3409 70,05 486,6 10 5-2 27,22 14,34 11,9 2155.5 50,26 428,9
Phân tích các số liệu thực nghiệm cho trong bảng 4.1 cho thấy:
- ðộ bền bám dính 2 lớp bimetal thép CT3 - thép CD 100 qua một lần ép nóng ñạt trong khoảng 552,3 ÷ 747,8 MPa, tức cao hơn ñộ bền lớp vật liệu dẻo là thép CT3, tương ứng với bề mặt phá hủy theo lớp kim loại giòn hơn (thép CD 100);
- ðộ bền bám dính 2 lớp bimetal thép CT3 - thép CD 100 qua 2 lần ép nóng ñạt trong khoảng 538,7 ÷ 428,9 MPa, tức có xu hướng giảm so với các mẫu tương ứng khi qua một lần ép nóng. Bề mặt phá hủy mẫu ña số cũng theo lớp thép CD 100 như khi qua một lần ép nóng;
- Giải thích hiện tượng này có thể dựa trên quan ñiểm khoa học cho rằng: các mẫu thí nghiệm qua 2 lần biến dạng dẻo với mức ñộ ép tổng cộng ε∑ = 20 % ñã làm cho biên giới liên kết giữa 2 lớp thép CT3 - thép CD 100 có dạng sóng âm bị nén ép với mức ñộ cao hơn so với mẫu tương ứng khi qua 1 lần ép nóng. Do ñó, biên ñộ sóng nhận ñược ñối với các mẫu qua 2 lần ép nóng nhỏ hơn nhiều so với trạng thái qua 1 lần ép nóng với mức ñộ biến dạng tổng cộng ε∑ = 10 %. ðiều này có liên quan tới diện tích tiếp xúc thực tế (Ftx 1) theo bề mặt sóng liên kết giữa 2 lớp trên lô mẫu qua 1 lần ép nóng sẽ cao hơn so với mẫu qua 2 lần ép nóng (Ftx 2): (Ftx 1) > (Ftx 2), nên lực phá hủy
liên kết giữa chúng phải có giá trị cao hơn, tức là ñộ bền bám dính 2 lớp σbd1 > σbd 2 (vì diện tích tiếp xúc tính toán xác ñịnh theo kích thước hình học
ñối với các mẫu thử phá hủy ñược coi như theo bề mặt phẳng giữa chúng). Kết luận này rất phù hợp với nhận xét trong công trình nghiên cứu ở tài liệu tham khảo [7];
- Trên hình 4.3 là ảnh chụp nhóm nghiên cứu ñang ño kiểm các mẫu thí nghiệm trước khi thử phá hủy.
Hình 4.3. Kiểm tra các kích thước hình học và hiện trạng bề mặt mẫu thử phá hủy xác ñịnh ñộ bền bám dính 2 lớp bimetal thép CT3 - thép CD 100 tại Trường Cao
ñẳng nghề Việt – Hàn (Tp. Vinh, Nghệ An)