5.5. Kết quả tôi cảm ứng từ các mẫu thép
5.5.1.3. Kết quả đánh giá cấu trúc tế vi và chiều sâu thấm tôi
Thành phần cấu trúc tế vi mẫu thép sau khi tôi cảm ứng được đánh giá bằng phương pháp phân tích kim tương theo tiêu chuẩn ASTM E112 1996 của Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ.
Q trình thí nghiệm được thực hiện bằng kính hiển vi quang học tại Phịng thí nghiệm vật liệu Đại học Bách Khoa Tp.HCM.
Việc lấy mẫu thí nghiệm được chọn tại hai vùng:
- Một mẫu tại khu vực hình vành khăn được tơi đạt độ cứng, tương ứng vị trí J7.
- Một mẫu tại khu vực tâm cuộn dây không đạt độ cứng yêu cầu, tương ứng vị trí G7.
Q trình lấy mẫu được thực hiện qua các bước sau:
1. Cắt đôi mẫu số 1 theo đường thẳng đi qua tâm cuộn dây tương ứng đường thẳng nằm giữa vị trí ơ số 6 và ơ số 7.
Hình 5.17: Quá trình cắt mẫu số 1 bằng máy cắt dây EDM
2. Tiếp tục cắt dây để lấy 02 mẫu thí nghiệm tại các ơ J7 tương ứng cho khu vực hình vành khăn và ô G7 cho khu vực tâm cuộn dây với kích thước 20 x 10 x 10 mm.
3. Mẫu sau q trình cắt dây EDM sẽ được gia cơng đạt độ nhám bề mặt bằng công đoạn mài lần lượt qua các loại giấy nhám có độ hạt #600, #800, #1000, #1200, #1500, #2000.
4. Tiếp theo bề mặt phân tích kim tương sẽ được đánh bóng trên máy đánh nỉ với dung dịch hạt mài Cr2O3 hàm lượng 72%.
Hình 5.19: Máy đánh bóng hồn thiện mẫu kim tương
5. Để nhận được hình ảnh rõ nét trong quá trình đánh giá kim tương thì bề mặt mẫu được xử lý qua cơng đoạn tẩm thực bằng hỗn hợp dung dịch axit Nitric 4% và axit Picric 4% trong cồn.
Q trình thí nghiệm được thực hiện trên máy phân tích kim tương quang học với độ phóng đại là X1000.
- Với mỗi mẫu, việc phân tích kim tương được thực hiện tại hai vị trí: Một vị trí trong vùng thấm tơi, tương ứng trong khoảng 3,5 mm từ bề mặt được tơi và một vị trí ngồi vùng thấm tơi, tương ứng khoảng cách từ bề mặt được tôi lớn hơn 3,5 mm.
Hình 5.21: Q trình phân tích kim tương trên mẫu thép
- Kết quả phân tích kim tương tại khu vực hình vành khăn đạt độ cứng yêu cầu sau khi tơi như sau:
Hình 5.22: Kết quả phân tích kim tương mẫu số 1 tại khu vực hình vành khăn J7 ở
Hình 5.23: Kết quả phân tích kim tương mẫu số 1 tại khu vực hình vành khăn J7 ở
khoảng cách từ bề mặt tôi lớn hơn 3,5 mm
- Kết quả phân tích kim tương tại khu vực tâm cuộn dây G7 chưa đạt được độ cứng yêu cầu như sau:
Hình 5.24: Kết quả phân tích kim tương mẫu số 1 tại khu vực tâm cuộn dây G7 ở
Hình 5.25: Kết quả phân tích kim tương mẫu số 1 tại khu vực tâm cuộn dây G7 ở
khoảng cách từ bề mặt tôi lớn hơn 3,5 mm Nhận xét:
- Kết quả phân tích kim tương tại khu vực hình vành khăn trong vùng thấm tơi cách bề mặt 3,5 mm thì ta có thể thấy rõ sự tồn tại của tổ chức Mactenxit. Mactenxit có hình dạng hình kim màu xám chiếm tỷ lệ lớn trên tồn bề mặt hình ảnh kim tương.
- Tại khu vực hình vành khăn với vị trí phân tích kim tương ở khoảng cách từ bề mặt được tôi lớn hơn 3,5 mm, ta nhận thấy thành phần Mactenxit xuất hiện rất ít trong khi thành phần Peclit chiếm đa số trên bề mặt. Trên hình ảnh phân tích kim tương ta thấy tổ chức Peclit cấu tạo từ Ferit màu trắng và các hạt Xementit dạng tấm nằm đan xen nhau.
- Ở khu vực tâm cuộn dây, do quá trình tôi cảm ứng chưa đạt được độ cứng yêu cầu nên hình ảnh từ kết quả kim tương cho thấy các tổ chức Peclit và Ferit màu trắng chiếm đa số. Nguyên nhân do nhiệt độ tôi chưa đủ để đạt chuyển biến thành Austenit nên tổ chức pha sau khi gia nhiệt chủ yếu vẫn là Peclit và Ferit. Do vậy sau khi làm nguội thì hình thành khơng hồn tồn tổ chức Mactenxit dẫn đến khơng thấy xuất hiện hình ảnh Mactenxit trên bề mặt khi phân tích kim tương.
- Kết quả phân tích cấu trúc tế vi trên phù hợp với lý thuyết nhiệt luyện và kết quả đo độ cứng bề mặt sau khi tơi cảm ứng. Chính thành phần Mactenxit được tạo thành và chiếm đa số là nguyên nhân giúp tăng độ cứng bề mặt sau khi tôi.
Kiểm tra chiều sâu thấm tơi bằng phương pháp đo độ cứng: Theo tính tốn lý thuyết đã thực hiện ở mục 5.3 thì chiều sâu lớp thấm tơi được xác định dựa vào đặc tính vật liệu và tần số máy phát cao tần trong quá trình thực nghiệm là 3,5 mm. Do đó việc kiểm tra sẽ được thực hiện bằng phương pháp đo độ cứng trong vùng thấm tôi và vùng chưa đạt độ cứng u cầu sau khi tơi. Q trình thực hiện bao gồm việc lấy dấu 3,5 mm từ bề mặt được tôi để phân biệt hai khu vực có độ cứng khác nhau. Kết quả độ cứng được xác định dựa vào giá trị trung bình của 03 lần đo trong mỗi khu vực.
Thực nghiệm xác định độ thấm tôi mẫu J7:
- Giá trị độ cứng trong vùng thấm tôi mẫu J7 sau 03 lần đo lần lượt là 60,5 HRC, 63 HRC và 62 HRC. Kết quả ta được giá trị độ cứng trung bình mẫu J7 trong vùng thấm tơi là 61,8 HRC
Hình 5.26: Đo độ cứng mẫu J7 trong vùng thấm tôi 3,5 mm
- Giá trị độ cứng ngồi vùng thấm tơi mẫu J7 sau 03 lần đo lần lượt là 27,5 HRC, 25 HRC và 26.5 HRC. Kết quả ta được giá trị độ cứng trung bình mẫu J7 ngồi vùng thấm tơi là 26,3 HRC
Hình 5.27: Đo độ cứng mẫu J7 ngồi vùng thấm tơi 3,5 mm
Nhận xét: Kết quả xác định độ cứng trên mặt cắt mẫu J7 phù hợp với lý thuyết tính tốn độ thấm tơi. Khi đó trong vùng thấm tơi tương ứng với khoảng cách từ bề mặt chi tiết nhỏ hơn 3,5 mm thì độ cứng đạt u cầu. Ngược lại ngồi vùng thấm tơi 3,5 mm thì độ cứng đạt được rất thấp là do vùng này chưa đạt được các thông số yêu cầu tôi cứng.
Thực nghiệm đo độ cứng trên mặt cắt mẫu G7:
- Giá trị độ cứng trong vùng 3,5 mm từ bề mặt mẫu G7 sau 03 lần đo lần lượt là 22 HRC, 26,5 HRC và 21 HRC. Kết quả ta được giá trị độ cứng trung bình mẫu G7 trong vùng này là 23,2 HRC
Hình 5.28: Đo độ cứng mẫu G7 trong vùng 3,5 mm
- Giá trị độ cứng ngoài vùng 3,5 mm từ bề mặt mẫu G7 sau 03 lần đo lần lượt là 22 HRC, 23,5 HRC và 22,5 HRC. Kết quả ta được giá trị độ cứng trung bình mẫu G7 khu vực này là 22,7 HRC
Nhận xét: Kết quả xác định độ cứng trên tiết diện mẫu G7 phù hợp với lý thuyết nhiệt luyện. Ở khu vực tâm cuộn dây, vì q trình tơi cảm ứng chưa đạt được độ cứng yêu cầu nên khơng hình thành vùng thấm tơi. Do đó độ cứng trên tồn mặt cắt mẫu G7 tương đối đồng đều và rất thấp so với khu vực hình vành khăn được tơi cứng.