CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TƠI THÉP TRONG DUNG DỊCH POLYME BẰNG MÔ PHỎNG SỐ
3.4.1. Trường nhiệt độ phân bố trong mẫu tô
Khi tôi mẫu nhẫn chữ C trong dung dịch PVP 4% trong khoảng thời gian 500 giây, phần mềm Sysweld 2017.0 cho biết trường nhiệt độ phân bố ở tất cả các vị trí trên tồn bộ mơ hình mẫu tơi tại các thời điểm khác nhau. Hình 3.16 biểu diễn kết quả tính tốn xác định trường nhiệt độ phân bố trong mơ hình mẫu tơi dạng nhẫn chữ C ở các thời điểm 0s; 3,025409s; 7,024849s và 500s.
Hình 3.16 Trường nhiệt độ phân bố trong mẫu tơi tại các thời điểm a) 0 giây; b)
3,025409 giây; c) 7,024849 giây và d) 500 giây sau khi mẫu được nhúng vào trong dung dịch PVP 4%
Kết quả tính tốn cho biết rằng, tại thời điểm 0 giây (hình 3.16a), trước khi mẫu tơi được nhúng vào trong dung dịch tơi PVP 4% thì mọi điểm trên mẫu tơi đều có nhiệt độ là 850oC, nghĩa là tồn bộ mẫu tôi đã bảo đảm ở tổ chức austenit (trên đường Acm).
Sau khi mẫu tôi được nhúng vào trong dung dịch tơi (PVP 4%) 3,025409 giây (hình 3.16b) thì nhiệt độ tại các điểm trên mẫu tơi đã có sự khác biệt nhau khá lớn. Tại các điểm nằm ở trên bề mặt của mơ hình thì nhiệt độ đã giảm đi nhanh chóng do được tiếp xúc trực tiếp với mơi trường tơi, cịn tại các điểm nằm ở trong lõi thì nhiệt độ cịn khá cao (điểm có nhiệt độ cao nhất là 835,912 oC, thuộc tiết diện ngang và ở giữa mơ hình). Kết quả tính tốn cũng cho biết rằng nhiệt độ tại các điểm nằm trên bề mặt của chi tiết tôi là không đều nhau. Các điểm nằm trên bề mặt nhưng thuộc cạnh của mơ hình có nhiệt độ thấp hơn so với các điểm trên bề mặt mà không ở cạnh của mơ hình. Điều này phản ánh đúng với lý thuyết và thực tiễn do chúng được truyền nhiệt theo cả 2 phương. Điểm nằm ở vị trí góc mỏm của mơ hình nhẫn chữ C (nút 584) có nhiệt độ thấp nhất (362,154
oC) do tốc độ nguội tại đó là lớn nhất bởi tại đó q trình truyền nhiệt diễn ra theo cả 3 phương. Sau 3,025409 giây nhiệt độ đã giảm từ 850oC xuống còn 362,154 oC – tương ứng với tốc độ nguội là 161,25 oC/s > 40 oC/s – tốc độ nguội tới hạn của thép OL 100Cr1,5. Tuy nhiên vị trí mỏm nhẫn chữ C vẫn chưa chuyển sang giai đoạn chuyển biến mactenxit do nhiệt độ tại đó vẫn chưa giảm tới nhiệt độ Ms (210oC).
Sau khi tơi 7,024849 giây (bước tính số 117), kết quả tính tốn trường nhiệt độ phân bố trong mẫu tơi được thể hiện trên hình 3.16c. Kết quả tính tốn mơ phỏng ở thời điểm này cũng tiếp tục phản ánh quy luật phân bố nhiệt độ như đã phân tích hình ảnh trên hình 3.16b, tuy nhiên tại thời điểm này nhiệt độ trên mẫu đã giảm đi khá nhiều. Nhiệt độ tại mỏm của mẫu chữ C chỉ còn là 287,746 oC và nhiệt độ cao nhất tại vị trí giữa mơ hình là 771,013 oC (nút 19808). Căn cứ vào kết quả tính tốn thu được kết hợp với giản đồ CCT
a) b)
trên hình 2.3 ta thấy rằng vị trí tại mỏm mẫu chữ C đã chuyển sang giai đoạn chuyển biến mactenxit.
Kết quả tính tốn trường nhiệt độ phân bố trong mẫu tôi sau khi mẫu được nhúng vào trong mơi trường tơi 500 giây được thể hiện trên hình 3.16d. Tại thời điểm này, nhiệt độ cao nhất ở trong lòng của mẫu chỉ còn là 29,5564 oC và tại mỏm chữ C thì nhiệt độ đã gần bằng với nhiệt độ của môi trường tôi (26,9956 oC). Nghĩa là sau khi tơi 500 giây thì q trình truyền nhiệt từ mẫu ra môi trường tôi gần như là kết thúc.
Như vậy thơng qua tính tốn mơ phỏng q trình truyền nhiệt khi tơi bằng phương pháp số, chúng ta có thể biết trước được những vị trí có tốc độ nguội lớn để thơng qua đó xác định được những vị trí sẽ có độ cứng cao, đồng thời cũng biết được những vị trí có tốc độ nguội thấp để qua đó khuyến cáo sử dụng các biện pháp kỹ thuật bổ sung nhằm đạt được hiệu quả tôi cao nhất.