Tổ chức thép khi làm nguội nhanh

II. THÉP KHÔNG GỈ SONG PHA

3.1.2.Tổ chức thép khi làm nguội nhanh

Dựa vào tính toán bằng phần mềm Thermo-Calc ở trên, pha  tạo thành do quá trình chuyển pha -ferit  . Để nhận được tổ chức hai pha thì thép phải được nung lên vùng nhiệt độ 1200K-1400K. Đây là vùng xuất hiện 2 pha tính toán theo giản đồ. Trong thực tế thép không gỉ song pha sau khi đúc thường được làm nguội chậm cùng khuôn nên nhiều khả năng xuất hiện pha trung gian làm xấu cơ tính của thép. Ngoài ra, sau đúc có thể xuất hiện các vùng thiên tích làm xấu tính chất của thép. Việc ủ thép để tránh hiện tượng tiết pha trung gian và giữ cho thép ở đúng trạng thái song pha (là rất cần thiết.

Thép không gỉ song pha đạt được tính chất tốt nhất, khi hàm lượng giữa hai pha ferrit và austenit phải đạt được là 50% ferit và 50% austenit. Theo tính toán bằng phần mềm Thermo-Calc, tại nhiệt độ 1320K (1050oC) thành phần hai pha ferit và austenit bằng nhau. Do vậy nghiên cứu đã chọn nhiệt độ nung cho thép 2205 là 1050oC. Để bảo tồn tổ chức sau nung, thép được làm nguội nhanh trong nước do khi làm nguội với tốc độ cao sẽ ngăn cản quá trình tiết pha xảy ra.

Hình 3.4. Ảnh tổ chức mẫu thép 2205: (a)-thép ban đầu; (b)- thép sau tôi trong

nước

Tổ chức tế vi của các phôi thương phẩm và mẫu sau nguội nhanh trong nước cho thấy sự tồn tại của austenite (màu sáng) trên nền ferit (tối) (hình 3,4). Các hạt austenite đều có dạng đa cạnh. Tuy nhiên sau nguội nhanh trong nước, hình thái đa cạnh của tổ chức austenite rõ rệt hơn và có kích thước, phân bố khá đồng đều. Với

51

dạng tổ chức như vậy thép sau nguội nhanh sẽ có độ dai cao hơn so với thép thương phẩm. Sử dụng phần mềm phân tích ảnh Materials-Pro Analyzer để xác định thành phần hai pha cho thấy có sự khác biệt về thành phần pha sau nguội nhanh so với thép thương phẩm. Tỷ lệ các pha ferit và austenit gần hơn với tỷ lệ 50/50 (bảng 3.1).

Bảng 3.1. Tỉ phần các pha có trong thép

Loại mẫu % %

Mẫu phôi thương phẩm 57,3 42,7

Mẫu sau tôi làm nguội trong nước 49,6 50,4

Như vậy cho dù phôi thép thương phầm sau khi đúc được xử lý tốt tạo ra được hai pha tuy nhiên hàm lượng giữa hai pha có thể chưa tương đồng nên cần phải ủ để cho thép luôn đạt được tỷ cân bằng giữa hai pha. Điều này cũng phù hợp lý với các tính toán nhiệt động học ở phần trên.

Phân tích pha bằng nhiễu xạ rơngen nhằm mục đích khẳng định sự tồn tại của các pha austenite và ferit sau nguội nhanh đồng thời để xác định liệu có tồn tại các pha khác bằng phương pháp xử lý nhiệt này hay không. Giản đồ nhiễu xạ rơngen các mẫu sau nguội nhanh đươc đưa ra ở hình 3.5.

Hình 3.5. Giản đồ nhiễu xạ mẫu làm nguội trong môi trường nước

52

- Pha với hai pic nhiễu xạ mạnh nhất tương ứng với các góc nhiễu xạ 2 là 43,4o và 50,4o

- Pha với hai pic nhiễu xạ mạnh nhất tương ứng với các góc nhiễu xạ 2 là 44,5o và 64,7.

Kết quả nhiễu xạ tia rơngen cho thấy rõ khi nguội nhanh trong môi trường nước chỉ có sự tồn tại của hai pha và Trên giản đồ nhiễu xạ không thấy xuất hiện các pic nhiễu xạ của các pha trung gian thường gặp trong thép 2205. Như vậy khi mẫu được xử lý nhiệt ở nhiệt độ chỉ tồn tại vùng 2 pha là vàkhi đó nhận được tổ chức đồng nhất giữa hai pha.