Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các chế độ nhiệt luyện đến sự thay đổi cơ tính của thép. Một số mẫu cũng đã được mang đi thử kéo. Từ kết quả độ cứng ta lựa chọn chế độ nhiệt luyện 930 oC để tiến hành thử kéo mẫu. Các mẫu được chọn theo bảng 3.2
Bảng 3.1 Các mẫu được lựa chọn thử kéo (màu đỏ)
Nhiệt độ tôi (o C) 905 oC 930 oC 955 oC 980 oC 1005 oC T1 T2 T3 T4 T5 Nh i ệt đ ộ r am ( o C) 280oC 2 giờ T122 T222 T322 T422 T522 3 giờ T123 T223 T323 T423 T523 4 giờ T124 T224 T324 T424 T524 5 giờ T125 T225 T325 T425 T525 360oC 2 giờ T132 T232 T332 T432 T532 3 giờ T133 T233 T333 T433 T533 4 giờ T134 T234 T334 T434 T534 5 giờ T135 T235 T335 T435 T535 440oC 2 giờ T142 T242 T342 T442 T542 3 giờ T143 T243 T343 T443 T543 4 giờ T144 T244 T344 T444 T544 5 giờ T145 T245 T345 T445 T545
Hình 3.40 Ảnh kết quả giản đồ thử kéo của các mẫu được tôi tại nhiệt độ 930 oC và ram ở chế độ nhiệt khác nhau trong 2 giờ
Bảng 3.2 Bảng kết quả thử kéo
Mẫu Ban đầu Nhiệt độ ram 280 oC, 2 giờ Nhiệt độ ram 360 oC, 2 giờ Nhiệt độ ram 440 oC, 2 giờ Độ bền kéo (MPa) 1390 1601 1570 1466 Độ giãn dài (%) 13,33 14 10 12
Từ kết quả giản đồ các mẫu thử kéo trong hình 3.40. Việc phân tích và tính toán ra các chỉ tiêu cơ tính của mẫu cũng đã được thực hiện. Kết quả như thể hiện trong bảng 3.3. Kết quả thể hiện sự thay đổi độ bền theo nhiệt độ ram thể hiện trên hình 3.41.
Mẫu ban đầu Nhiệt độ ram 280 o
C, 2 giờ
55
Hình 3.41 Đồ thị ảnh hưởng của nhiệt độ ram đến cơ tính của vật liệu
Từ kết quả trên hình 3.41 cho thấy: giá trị độ bền có xu hướng tăng khi nhiệt độ ram thấp. Điều này là do quá trình tiết pha hóa bền tăng dần về số lượng các hạt trong tổ chức. Giá trị độ bền của mẫu đạt được cực đại trong thời gian ram 2 giờ khi nhiệt độ ram đạt tới 280oC. Nếu nhiệt độ ram tiếp tục tăng, xu hướng thô hóa các hạt pha liên kim sẽ làm giảm độ bền. Nhiệt độ được biết đến là thông số ảnh hưởng rất lớn đến khả năng khuếch tán các nguyên tố hợp kim. Do đó, nhiệt độ tăng sẽ làm tăng tốc hiệu ứng hóa bền, dẫn đến kích thước hạt pha liên kim tăng nhanh khi đó sẽ làm giảm độ bền do ảnh hưởng của sự thô hóa hạt như đã quan sát được trong các ảnh SEM. Giá trị độ dẻo cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ ram. Tuy nhiên, trong trường hợp nghiên cứu, nhiệt độ ram mặc dù tăng nhưng giá trị độ dẻo vẫn ở mức thấp, nguyên nhân có thể do sự thô hóa của hạt pha liên kim (khi ram ở nhiệt độ cao hơn) trong tổ chức cũng là yếu tố ảnh hưởng đến độ dẻo. Sự thô hóa càng cao, giá trị độ dẻo cũng có xu hướng giảm. Kết quả thử kéo cũng đã cho thấy, thép 28Cr3SiNiMoWV sẽ đạt được giá trị cơ tính (cả độ bền và độ dẻo) ở mức tốt nhất khi tôi tại 930oC và ram tại 280oC trong 2 giờ.
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN
1. Thép hợp kim kết cấu độ bền cao (28Cr3SiNiMoWV) có thể cải thiện cơ tính (độ bền, độ dẻo) thông qua quá trình xử lý nhiệt (tôi + ram) hợp lý.
2. Cơ chế hóa bền khi nhiệt luyện thép cũng đã được chỉ ra là nhờ sự tiết pha liên kim hóa bền. Ảnh hưởng của kích thước hạt pha liên kim đến độ bền cũng đã được làm sáng tỏ. Ở mức độ thấp, kích thước các hạt của pha hóa bền tăng sẽ làm tăng cơ tính (độ bền). Tuy nhiên, chiều hướng này có xu hướng ngược lại khi kích thước hạt chuyển sang thô hóa.
3. Với thép hợp kim kết cấu độ bền cao (28Cr3SiNiMoWV), chế độ nhiệt luyện hợp lý để cải thiện cơ tính là: nhiệt luyện tôi tại 930o
C và ram trong 2h cho phép cải thiện độ bền kéo tăng thêm 15% (từ 1390MPa lên 1601Mpa), độ dẻo tăng 5% (từ 13,3% lên 14%)
Đề xuất:
1. Ảnh hưởng của thời gian giữa nhiệt khi tôi đến độ cứng của mẫu đối với thép có thành phần hợp kim phức tạp vẫn chưa được cụ thể một cách rõ ràng. Do đó, việc nghiên cứu chuyên sâu cũng là một định hướng có thể nghiên cứu mở rộng và phát triển thêm.
2. Ảnh hưởng của kích thước pha hóa bền tiết ra trong quá trình ram đến độ dẻo cũng là một trong những nội dung có thể tập trung cân nhắc và tìm hiểu sâu. Cùng với việc sử dụng kết hợp các phần mềm tính toán nhiệt động học có thể cho phép tìm hiểu và giải thích một cách tường tận và thuyết phục hơn.
57
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] GE.Pellissier. Effects of microstructure on the fracture toughness of ultrahigh-strength steels. Engineering Fracture Mechanics，1968, 1:55-60 [2] F.B.Pickering, Phaysical metallurgy and the design of stecels. London:
Applied Science Publishers LTD, 1978
[3] W.F.Brown，Jr. Acrospace Structural Metals Handbook。Code，Metals and Ceramics Information Center, 1989.
[4] JW.B.Jones，J.C.Swearengen. Mechanical stability of ultrahigh strength
steels Materials Science and Engineering, 1979, 41.
[5] A.G.Allten, P.payson. The effect of silicon on the tempering of martensite. Transaction of the ASM, 1953, 499-525
[6] D.Dilipkumar, W.E.Wood. Acoustic-emission analysis of fracture-toughness test. Experimental Mechanics, 1979, 19
[7] J.T.Ryder, F.M.Pickel. Effect of Temperature on Stress Corrosion Cracking of 300M Steel. Journal of Testing and Evalution, 1978, 6
[8] Y.tomita. Low-Temperature improvement of mechanical properties of AISI 4340 steel through high temperature theromechanical treatment. Metallurgical and Materials Transactions A, 1991, 22A.
[9] M.Dilmore, J.D.Ruhlman. Eglin steel-a low alloy high strength composition. Unated States Patent. C21B, No.WO 2004/067783 A2, 2004. 8. 12.
[10] J.R.Paules, M.F.Dilmore, K.J.Handerhan. Development of Eglin Steel – A new, Ultrahigh-Strength Steel for Armament Aerospace Applications, Material Science and Technology, Pittsburgh, PA, 2005, 2.
[11] R.M.Horn, R.O.Ritchie. Mechanisms of tempered martensite embrittlement in low alloy steels. Metallurgical Transactions A, 1978, 9A.
[12] M.R.Carlson, B.V.N.Rao, G.Thomas. The effect of austenitizing temperature upon the microstructure and mechanical properties of experiment Fe/Cr/C steel. Metallurgical Transactions A, 1979, 10A.
[13] David K. Matlock, John G. Speer, Emmanuel De Mppr, and Paul J. Gibbs, “Recent developments in advanced high strength sheet steel for automotive applications: an overview”, 2012
[14] Progress in Materials Science, 2018: High strength low alloy steel
[15] ASM Metal Handbook, Vol 01-Properties and Selection Iron: “High- Strength Low-Alloy Forgings”, “High-Strength Structural and High- Strength Low-Alloy Steels”.
[16] ASM Metal Handbook, Vol 04-Heat treating: Heat treating of Ultrahigh- Strength Steels, 503-527.
[17] Elena Pereloma, Ilana Timokhina “Clustering and Precipotation in Ferritic Microalloyed Steels”, in Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, 2020
[18] Tạp chí khoa học công nghệ hằng hải 51-8-2017 trang 58
[19] Nghiêm Hùng. Vật liệu học cơ sở. NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 2002
[20] Lê Công Dưỡng (chủ biên). Vật liệu học. NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 2000