Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 154 trang nguyenduy 12/04/2024 190
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ gia công cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép song pha được luyện từ sắt xốp
ạt F có ảnh hưởng lớn tới các chỉ tiêu cơ tính 
của thép DP. Do vậy, tạo ra pha F và M có hạt nhỏ, kích thước cận nanomét 
 45 
hoặc nanomét là một trong hướng giải quyết công nghệ để tăng độ bền và tính 
biến dạng hiệu quả của thép DP, có tác dụng làm thay đổi cơ chế biến dạng, từ 
đó làm tăng độ bền và tăng độ dẻo. Nhưng trong điều kiện công nghệ sản xuất 
hàng loạt, tạo được kích thước hạt gần nanomét đã là một bước tiến tiệm cận 
với công nghệ tạo hạt nanô, các cơ chế biến dạng cũng tiệm cận biến dạng của 
hạt nanô, nên thép DP cho độ bền và độ dẻo tốt. Vì vậy, một trong các yêu cầu 
đối với thép DP là phải có giải pháp tạo được kích thước nhỏ mịn, hạt F có kích 
thước nhỏ hơn 20μm và hạt M có kích thước nhỏ hơn 10μm. 
2.4.2. Một số giải pháp làm nhỏ hạt trong thép DP 
 1) Làm nhỏ hạt phôi ban đầu 
 - Lượng biến dạng của lần biến dạng cuối cùng. Khi rèn, thường tác động 
lực lớn, tạo biến dạng lớn ở giai đoạn đầu, nhằm phá vỡ các tổ chức đúc, phá 
vỡ các hạt tạp chất phi kim và hàn các rỗ xốp, nhưng đến bước cuối cùng cần 
chọn một lượng biến dạng nhỏ thích hợp để được hạt tinh thể nhỏ sau rèn. 
 - Khi biến dạng nóng, để làm đồng đều hạt, cần ủ đồng đều hạt. Khống 
chế nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt có thể không chế được độ lớn hạt sau ủ. 
 - Khi biến dạng nguội, các tinh thể bị phá vỡ tạo thành các block hạt, 
cũng tạo điều kiện làm nhỏ hạt. 
 2) Làm nhỏ hạt bằng hợp kim hóa 
 Hình 2.18: Quan hệ cỡ hạt F với hàm lượng các nguyên tố vi lượng và C [71] 
 Các vi hợp kim (Nb, Ti, V) được hợp kim hóa vào thép DP đóng vai trò 
ngăn cản tốc độ kết tinh lại, làm chậm quá trình lớn lên của hạt tinh thể sau đúc 
 46 
và biến dạng nóng. Hình 2.18 chỉ ra ảnh hưởng của các vi hợp kim lên cỡ hạt 
ferit của thép cacbon thấp được cán nóng và hàm lượng %C trong M. 
 3) Làm nhỏ hạt bằng công nghệ nung kết hợp làm nguội tại nhiệt độ nung 
một số lần, ôstenit hóa kết hợp làm nguội nhanh thép và lặp lại quá trình nhiều 
lần (hình 2.19). 
 Hình 2.19: Sơ đồ mô tả làm nhỏ hạt Ô bằng xử lý nhiệt chu kỳ [43] 
 4) Làm nhỏ hạt bằng khống chế nhiệt độ nung trong vùng 2 pha và thời 
gian giữ nhiệt khi nung. 
 Trong sản xuất thép DP, để có độ hạt siêu mịn, trên cơ sở độ lớn hạt ban 
đầu nhỏ, sau bước gia công biến dạng thô, thường sử dụng công nghệ cơ - nhiệt, 
nhờ khống chế chặt chẽ nhiệt độ nung trong vùng 2 pha và thời gian giữ nhiệt 
để tạo điều kiện hạt tinh thể F và M có kích thước cận nanô. 
2.5. Nhiệt động học chuyển biến tổ chức pha F và M 
2.5.1. Ảnh hưởng nhiệt độ nung 
 Để khống chế tỷ phần F và M chính xác cần ủ ở nhiệt độ giữa Ac1 và 
Ac3, giữ nhiệt để chuyển biến F và Ô và làm nguội nhanh để giữ nguyên F và 
Ô chuyển biến thành M. 
 Xét nhiệt động học chuyển biến hình thành Ô, khi nung thép DP trên 
Ac1, peclit sẽ chuyển biến thành Ô. Tại một nhiệt độ nằm trong vùng giữa Ac1 
và Ac3, với điều kiện cân bằng, chắc chắn tổ chức của thép có 2 pha F và Ô và 
chúng có tỷ phần pha VF và VÔ tương ứng, được xác ịđ nh bằng định luật cánh 
tay đòn (hình 2.20). Tăng giảm nhiệt độ nung, làm thay đổi tỷ phần thể tích của 
 47 
các pha (hình 2.21). Đồng thời, ta có thể xác định hàm lượng %C trong các pha 
F và Ô bằng tọa độ của đường nhiệt độ cắt với đường Ac2 và Ac3. Khi tăng 
nhiệt độ, do làm thay đổi tỷ phần các pha, nên thành phần %C trong các pha 
đều giảm. Sự giảm hàm lượng %C trong Ô dẫn đến giảm lượng %C trong F và 
M và từ đó giảm độ bền, tăng tính dẻo cho các pha F và M. Nhiệt độ càng cao 
hàm lượng C trong M càng giảm nhưng tỷ phần M lại tăng. 
 Hình 2.20: Giản đồ quan hệ nhiệt độ Hình 2.21: Quan hệ tỷ phần pha với 
 nung và tỷ phần pha của thép DP nhiệt độ nung vùng 2 pha 
 Hình 2.22 biểu diễn quan hệ giữa tỷ phần Ô của 4 mác thép với sự tăng 
hàm lượng %C, %Mn và %Al. 
 Hình 2.22: Tỷ lệ ôstenit của 4 thép khác nhau phụ thuộc nhiệt độ 
 Như vậy, có thể điều khiển giá trị nhiệt độ nung để thu được tổ chức F 
và Ô với một tỷ phần nhất định và khống chế hàm lượng %C trong các pha, 
nhất là %C trong Ô, để bảo đảm khi Ô chuyển biến thành M có hàm lượng %C 
đúng theo yêu cầu và bảo đảm có độ cứng và độ dẻo nhất định, làm cơ sở cho 
tính bền và dẻo của thép DP. 
 48 
2.5.2. Ảnh hưởng của thời gian giữ nhiệt 
 Thời gian giữ nhiệt làm thay đổi tỷ phần pha VM và VF, thay đổi độ lớn 
hạt và sự đồng đều thành phần hóa học trong các pha F và M. 
 a) b) 
 Hình 2.23: Quá trình hòa tan (a) và đồng đều ôstenit (b) quan hệ nhiệt độ và 
 thời gian của thép [96][29] 
 Khi giữ nhiệt tại vùng 2 pha, các NTHK khuếch tán và làm đồng đều 
thành phần. Thời gian khuếch tán Mn chậm hơn so với cacbon (hình 2.23a). 
Khi giữ nhiệt, các hạt F và Ô sẽ lớn lên. Hình 2.23b cho thấy, tốc độ kết tinh 
lại của ferit diễn ra rất nhanh và hoàn thành sớm hơn nhiều so với sự hình thành 
của ôstenit, độ lớn của F nhanh đạt giá trị tới hạn. 
 Hình 2.24; 2.25 và 2.26 cho thấy, quan hệ phần F và Ô, với nhiệt độ nung 
và thời gian giữ nhiệt. 
 a) b) 
 Hình 2.24: Quan hệ tỷ phần F với thời gian giữ nhiệt trong điều kiện biến 
 dạng trước khác nhau (a), nhiệt độ nung khác nhau (b) [82] 
 49 
 a) b) 
 Hình 2.25: Động học ôstenit hóa đẳng nhiệt [96][110] 
 a) b) 
 Hình 2.26: Quan hệ giữa tỷ phần Ô với thời gian giữ nhiệt ở các 
 nhiệt độ nung khác nhau [29][72] 
 Từ hình 2.26 tỷ phần Ô (hay M) quan hệ với thời gian giữ nhiệt ở các 
nhiệt độ nung khác nhau. Nếu nhiệt độ nung thấp 740  7600C tỷ phần Ô max 
đạt không quá 56  60% trong thời gian nhất định, kéo dài thời gian không làm 
tăng tỷ phần Ô. 
 Hình 2.27: Quan hệ tỷ phần mactenxit với thời gian và nhiệt độ [73] 
 Cùng đạt một tỷ phần M, nhưng nhiệt độ nung càng cao, thời gian đạt 
tỷ phần càng ngắn. Nhưng dưới một nhiệt độ nhất định (7300C) chuyển biến 
không thể đạt tỷ phần M theo yêu cầu (hình 2.27). 
 50 
2.5.3. Ảnh hưởng tốc độ nguội 
 Để bảo đảm hàm lượng %C và các NTHK trong M giữ nguyên như chúng 
đã tan trong Ô, cần phải nguội nhanh. 
 Môi chất tôi thường sử dụng nhất là nước và dầu. Khả năng làm nguội 
của nước như sau: Ở vùng nhiệt độ cao 650  5500C nước có tốc độ làm nguội 
từ 500 đến 6000C/s, nước hoà tan 10% NaCl, tốc độ nguội có thể đạt 11000C/s. 
 Bảng 2.2: Đặc điểm tốc độ làm nguội của một số môi chất tôi 
 Tốc độ làm nguội tới hạn (0C/S) 
 Môi chất tôi 
 Ở vùng 6505500C Ở vùng 3002000C 
 Nước (180C) 600 270 
 Nước (260C) 500 270 
 Nước (500C) 100 270 
 Nước + 10%NaCl (180C) 1100 300 
 Dầu máy khoáng vật 100 20 
 Như vậy, điều khiển các thông số công nghệ xử lý nhiệt: nhiệt độ nung, 
thời gian giữ nhiệt và tốc độ nguội để khống chế tỷ phần các pha F và M, hàm 
lượng %C và các NTHK trong F và M đồng thời khống chế tốc độ nguội để 
bảo đảm thành phần và độ lớn hạt của các pha F và M. 
2.6. Kết luận chương 2 
 1. Theo luật cộng tác dụng pha, giới hạn bền và độ giãn dài của thép DP 
được xác định bằng tổng của tích giới hạn bền hoặc độ giãn dài của các pha thành 
phần với tỷ phần thể tích của chúng. Như vậy, để cơ tính cho thép DP cần tăng 
độ bền và độ giãn dài các pha F và M đồng thời khống chế tỷ phầnV M. 
 2. Độ bền và độ dẻo thép DP tuân theo cơ chế biến dạng của lệch và sự 
hãm lệch. Như vậy, để tăng bền và tăng độ dẻo, có thể vận dụng 3 cơ chế hãm 
lệch: hãm lệch do tạo dung dịch rắn, hãmlệch do tạo ra các phaa c cbit xen kẽ và 
nhất là hãm lệch do chuyển biến pha tạo ra pha rắn M nằm xen kẽ giữa các hạt 
pha nền F. Cơ chế thứ 3 được phát huy tác dụngtrong thép DP. Khi độ lớn hạt F
 51 
và M siêu mịn, hạt F có kích thước nhỏ hơn 20μm và hạt M nhỏ hơn 10µm. 
 3. Để tăng bền và tăng độ dẻo, thép DP cần có kích thước hạt cận nanô, 
cần có giải pháp công nghệ nấu luyện để thép có độ sạch cao, phân giới hạt ít 
hoặc không có tạp chất phi kim, tạo điều kiện tích tụ lệch và tạo điều kiện lệch 
truyền từ hạt này sang hạt khác. 
 4. Từ các lý thuyết cơ sở trên, xét về nhiệt động học chuyển biến pha, để 
tạo nên tổ chức của thép song pha cần: 
 - Biến dạng ban đầu phôi với lượng rèn đủ lớn và có nhiệt độ dừng rèn 
thích hợp. 
 - Nhiệt độ nung ủ phải nằm trong vùng 2 pha Ac1 và Ac3, thời gian giữ 
nhiệt khống chế đủ làm đồng đều tổ chức và duy trì hạt nhỏ đồng thời tốc độ 
nguội nhanh đủ để chuyển biến Ô thành M. 
 Từ các nghiên cứu về cơ sở lý thuyết trên, Luận án chủ yếu đi nghiên 
cứu điều khiển 3 thông số công nghệ cơ nhiệt. 
 52 
 Chương 3 
 THỰC NGHIỆM KHOA HỌC 
3.1. Lưu đồ thực nghiệm và các thiết bị thí nghiệm 
 1) Lưu đồ thực nghiệm 
 Để thực hiện mục tiêu luận án cần nghiên cứu thưc nghiệm, trên cơ sở 
các thiết bị công nghiệp và các phương tiện đo lường tiên tiến đang có sẵn tại 
Việt Nam, để xác ịđ nh bộ số liệu về tổ chức và cơ tính của thép nghiên cứu 
được xử lý cơ nhiệt đủ độ chính xác để có thể rút ra được quy luật, biểu diễn 
bản chất vật lý của vật liệu. Lưu đồ thực nghiệm được tiến hành như hình 3.1 
 Hình 3.1: Lưu đồ thực nghiệm 
 Chọn mác thép có thành phần tương đương DP450/780 có độ bền cao và 
độ giãn dài tương ứng với mác thép sử dụng dập R122. Mác thép được luyện 
từ sắt xốp và được tinh luyện có các nguyên tố vi lượng, tạp chất thấp nhất là 
%P, S thấp. 
 Phôi thép được đúc chân không có đường kính Φ250mm, tiếp sau được 
rèn xuống Φ140mm, ủ đồng đều và rèn tiếp xuống Φ14mm, đủ điều kiện về tổ 
chức tế vi ban đầu dùng để chế tạo mẫu nghiên cứu. 
 Các mẫu thí nghiệm được xử lý nhiệt với 3 thông số công nghệ (nhiệt độ 
nung trong vùng hai pha, thời gian giữ nhiệt và tốc độ nguội). Mẫu thí nghiệm 
 53 
tổ chức được dùng để nhận dạng tổ chức song pha, độ lớn hạt và tỷ phần pha. 
Mẫu thử cơ tính được dùng để xác định các chỉ tiêu bền và dẻo. 
 2) Các thiết bị thí nghiệm xác định các thuộc tính cơ lý vật liệu 
 - Phân tích thành phần hóa học bằng máy đo quang phổ TASMAN Q4 
(Đức) tại MIREX và kiểm định chất lượng QUATEST; 
 - Xác định các tham số thuộc tính nhiệt, các nhiệt độ tới hạn, bằng máy 
đo giãn nở nhiệt NETZSCN STA 409PC, tại Đại học Bách khoa Hà Nội, kết hợp 
dùng phần mềm Thermo-Calc, JMatPro dựng giản đồ trạng thái, giản đồ CCT; 
 - Xác định các tổ chức tế vi bằng kính hiển vi quang học Axio-Observer, 
kết hợp sử dụng phần mềm IMageJ phân tích độ lớn hạt và tỷ phần pha tại 
Trung tâm đo lường Viện công nghệ Bộ Quốc Phòng; 
 - Xác định các đặc trưng cơ học của thép bằng máy kéo nén vạn năng tại 
Trung tâm đo lường Viện công nghệ Bộ Quốc Phòng. 
 3) Các công cụ gia công xử lý số liệu thực nghiệm 
 - Dùng phương pháp QHTN xácị đ nh số thí nghiệm, phạm vi biến đổi của 
3 thông số công nghệ, xây dựng hàm hồi quy và giải nghiệm các hàm hồi quy để 
tìm các cực trị. 
 - Dùng phần mềm STATISTICA phân tích thống kê, vẽ đồ thị 2D, 3D 
và đồng mức để xác định vùng công nghệ tối ưu về độ lớn hạt F, M, tỷ phần 
pha M, các chỉ tiêu bền và chỉ tiêu dẻo. 
3.2. Thực nghiệm xác định thuộc tính nhiệt động 
3.2.1. Thành phần thép nghiên cứu 
 Thép được nấu luyện trong lò cảm ứng 250kg và được tinh luyện, với 
nguồn nguyên liệu ban đầu là sắt xốp loại 1 dạng cục của MIREX (bảng1.7) 
cộng với thép phế (0,08%C, 0,3%Si, 0,5%Mn 0,025%P,S) với tỷ lệ 40:60, các 
nguyên liệu hợp kim hóa bao gồm FeMn80 và FeSi75 cacbon thấp, than điện 
cực. Hệ xỉ tinh luyện CaO/CaF2/SiO2 được sử dụng với tỷ lệ 5:1:1, Được khử 
khí bằng dây nhôm, được đúc trong khuôn kim loại 250x700mm. Thành phần 
 54 
hóa học của thép sau tinh luyện được liệt kê trong bảng 3.1. Mác thép đáp ứng 
được yêu cầu về thành phần của mác thép song pha có hàm lượng C thấp 
0,097%, %P nhỏ 0,024%, %S đạt0,012% đạt tiêu chuẩn quốc tế, với số lượng 
lớn có thể xử dụng để làm thí nghiệm nghiên cứu cho luận án. 
 Bảng 3.1: Thành phần hóa học mác thép sau khi nấu và tinh luyện 
 Thành phần hoá học (% trọng lượng ) 
 C Si Mn P S Cr Cu Co Mo V Ni Ti 
0,097 0,886 1,241 0,024 0,012 0,364 0,17 0,007 0,012 0,002 0,002 0,009 
3.2.2. Thuộc tính nhiệt động của mác thép DP nghiên cứu 
 1) Giản đồ trạng thái của Fe - C - Mn 
 Để xác định các nhiệt độ tới hạn, sử dụng phần mềm Thermo-Calc thiết 
lập giản đồ trạng thái cân bằng Fe-C-Mn (hình 3.2), đồng thời sử dụng phần 
mềm JmatPro thiết lập giản đồ CCT (hình 3.3a) và xác định tỷ phần thể tích F 
và M quan hệ với nhiệt độ (hình 3.3b). 
 Từ hình 3.2; 3.3; 3.4 xác định được các nhiệt độ tới hạn Ac1, Ac3, Ar1, 
Ar3. Các giá trị nhiệt độ tới hạn được xác ịđ nh bằng các phương pháp khác nhau 
được liệt kê ở bảng 3.2. 
 Bảng 3.2: Các nhiệt độ tới hạn Ac1, Ac3, Ar1, Ar3 
 Các nhiệt độ tới hạn (0C) 
 Phương pháp xác định 
 Ar1 Ar3 Ac1 Ac3 
 Thermo-Calc 717,5 865,1 - - 
 Jmatpro - - 724,5 883,8 
 Đo giãn nở nhiệt - - 723,2 878,6 
 Từ các kết quả bảng 3.2 cho thấy các nhiệt độ tới hạn tính theo phần mềm 
Thermo-Calc thấp hơn được xét ở điều kiện cân bằng. Các giá trị đo giãn nở 
nhiệt và tính theo phần mềm Jmatpro gần nhau. Do đó khoảng giá trị nhiệt độ 
 0 0
tới hạn được xác ịđ nh: Ac1 = 723 C và Ac3 = 878 C. 
 55 
 Hình 3.2: Giản đồ pha (Thermo - Calc) 
 a) b) 
 Hình 3.3: Giản đồ CCT(a) và biểu đồ tỷ phần các pha với nhiệt độ(b) 
 2) Xác định nhiệt độ tới hạn Ac1, Ac3 
 Mẫu thí nghiệm đo giãn nở nhiệt 5x20mm, mẫu được nung từ nhiệt 
độ phòng nung liên tục đến nhiệt độ 10000C, tốc độ gia nhiệt 50C/s, kết quả 
được biểu diễn bằng biểu đồ hình 3.4. 
 Hình 3.4: Biểu đồ giãn nở nhiệt mẫu thép nghiên cứu 
 56 
 3) Xác định tốc độ nguội 
 Tốc độ nguội được xác định bằng thực nghiệm với 3 môi trường: dầu, 
nước và nước muối 10%, kết quả được liệt kê ở bảng 3.3. Chọn giá trị tốc độ 
trung bình làm giá trị tốc độ thực nghiệm. 
 Bảng 3.3: Kết quả thử nghiệm tốc độ nguội của các môi trường 
 Tốc độ nguội, 0C/s 
 Dầu máy Nước Nước muối 10% 
 Giá trị đo 4060 90110 140160 
 Chọn thông số thực nghiệm 50 100 150 
3.2.3. Xác định tổ chức pha của thép bằng kính hiển vi quang học 
 1) Xác định tổ chức tế vi của thép 
 Thí nghiệm xác định tổ chức tế vi của 
 thép được thực hiện trên kính hiển vi quang 
 học Axio-Observer với độ khuếch đại X200 
 và X500. Sử dụng chất tẩm thực gồm hỗn hợp 
 dung dịch 2%HNO3 trong cồn êtylic và 5% Hình 3.5: Kính hiển vi quang 
 axit piric. học Axio-Observer 
 Tổ chức tế vi thép sau đúc, rèn nóng chỉ ra ở hình 3.6. Có thể thấy, sau 
khi cán nóng, phôi thép có tổ chức hạt đồng đều, hạt ferit có dạng đa cạnh, có 
cỡ hạt nhỏ, các pha peclit phân bố đều hơn. 
 a - x200 b- x500 
 Hình 3.6: Tổ chức tế vi: a - sau đúc, b - sau rèn 
 57 
 Các ảnh tổ chức tế vi của các mẫu nghiên cứu, sau xử lý nhiệt trong các 
trạng thái khác nhau được dùng để phân tích tổ chức tế vi thép song pha như 
hình 3.7 
 a -M2 b-M4 c-M7 
 Hình 3.7: Tổ chức tế vi của thép DP nghiên cứu sau xử lý nhiệt (a)740, 
 (b)760 và (c)7800C (x200) 
 2) Phương pháp xác định tỷ phần pha 
 Để xác định độ lớn hạt và tỷ phần thể tích các pha F và M, mẫu kim 
tương sau khi tẩm thực và nhuộm màu, nhờ phần mềm ImageJ V2.0, được trang 
bị kèm trong kính hiển vi, sử dụng kỹ thuật quét và đo đếm hạt tự động đã xác 
định được độ lớn trung bình hạt tính bằng micrromet và tiếp sau tính tỷ phần 
các pha (hình 3.8). Kết quả xác định độ lớn hạt và tỷ phần pha F và M được 
liệu kê trong bảng 3.5. 
 a) b) 
 Hình 3.8: Tổ chức thép DP và xác định tỷ phần F+M bằng ImageJ 
3.2.4. Xác định các mức biến đổi của thông số thực nghiệm xử lý nhiệt 
 1) Mức biến đổi nhiệt độ nung trong vùng hai pha 
 Trên cơ sở yêu cầu tỷ phần thể tích pha M từ 15 đến 30%, dựa trên biểu 
đồ pha hình 3.3b nhiệt độ thí nghiệm tương ứng trong từ 7400C đến 7800C. 
 Vậy, cần chọn 3 mức nhiệt độ nung thực nghiệm là 740, 760 và 7800C. 
 58 
 2) Mức biến đổi thời gian giữ nhiệt trong vùng hai pha 
 Thời gian giữ nhiệt cần phải đủ để các nguyên tố hợp kim khuếch tán 
làm đồng đều và không làm hạt ferit và ôstenit lớn lên, theo nghiên cứu ở hình 
2.24; 2.15; 2.26 và các ồđ thị liên quan, chọn thời gian giữ nhiệt nghiên cứu từ 
10 phút đến 20 phút. 
 Vậy chọn 3 mức thời gian giữ nhiệt thực nghiệm: 10, 15 và 20 phút. 
 3) Mức biến đổi tốc độ nguội 
 Từ giản đồ CCT hình 3.3, tốc độ nguội thực nghiệm phải lớn hơn tốc độ 
nguội tới hạn để tránh chuyển biến bainit. Từ bảng 3.3 cho thấy tốc độ nguội 
phải nằm trong phạm vi 50  1500C/s, chọn tốc độ nguội theo ba môi trường: 
dầu - nước - nước muối 10% tương ứng tốc độ tới hạn trung bình: 50, 100 và 
1500C/s. 
 Như vậy sơ đồ xử lý nhiệt được biểu diễn như hình 3.9 
 Hình 3.9: Sơ đồ chu trình xử lý nhiệt thực nghiệm 
3.3. Xác định các đặc trưng cơ tính của thép 
 Để xác ịđ nh các đặc trưng cơ học của thép song pha nghiên cứu, sử dụng 
phương pháp thử kéo, các mẫu kéo phù hợp theo TCVN 197-1: 2014, được xử 
lý nhiệt theo các chế độ như thực nghiệm tổ chức thép. 
 Bảng 3.5 liệt kê các kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số công 
nghệ đến tổ chức và cơ tính của thép. 
 59 
 Mỗi thí nghiệm được tiến hành 3 mẫu và xác ịđ nh giá trị trung bình, tính 
phương sai. Các ốs liệu vượt quá 3 đã được bỏ đi và làm thí nghiệm khác thay 
thế, bảo đảm mỗi trường hợp đều lấy giá trị trung bình. 
3.4. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 
3.4.1. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 
 1) Mục đích yêu cầu 
 - Mục tiêu phương pháp QHTN: Xác định ốs lượng mẫu thí nghiệm, độ 
tin cậy đáp ứng yêu cầu được trình bày bằng biểu thức toán học đơn giản. Xác 
định được giá trị tối ưu của giảiTSCN ảnh hưởng đến tổ chức và cơ tính vật liệu. 
 Hàm mục tiêu tổ chức: Độ lớn hạt mactenxit dM(m), độ lớn hạt ferit 
dF(m); tỷ phần mactenxit VM (%), 
 Hàm mục tiêu về cơ tính: Giới hạn bền mR (MPa), giới hạn chảy eR (MPa), độ 
giãn dài tương đối A(%), độ thắt tỷ đối (%), chỉ số hấp thụ năng lượng PSE (MPa%), 
 - Các biến là các tham số công nghệ: 
 0
 + Nhiệt độ nung tôi vùng hai pha T( C) được mã hóa: X1 {740;760;780} 
 + Thời gian giữ nhiệt vùng hai pha (phút) được mã hóa: X2 {10;15;20} 
 0
 + Tốc độ nguội vn( C/s) được mã hóa: X3 {50; 100; 150}. 
 Từ điều kiện bài toán, do đó tâm thí nghiệm được xác định T = 7600C, 
 0
 = 15 phút, vn= 100 C/s. 
 - Chọn quy hoạch trực giao cấp 2 phi tuyến 
 - Xác định số lượng thí nghiệm theo quy hoạch bậc 2, với k = 3: 
 k 3
 N = 2 + 2k + n0 => N = 2 + 2.3 + 1 = 15 (3.1) 
 Có nghĩa là 2k số thí nghiệm cơ bản 8; 2k số thí nghiệm trong không gian 
mở rộng 6; n0 số thí nghiệm ở tâm 1; tổng số thí nghiệm là 15. 
2) Xây dựng ma trận thực nghiệm và kết quả thí nghiệm 
 Xây dựng ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc 2 phi tuyến được 
xác định như bảng 3.4. 
 60 
 Bảng 3.4: Bảng ma trận thực nghiệm 
 0 ’ ’ ’
 N x0 x1 x2 x3 x1x2 x1x3 x2x3 x1 x2 x3 Yi 
 1 + - - - + + + 0,27 0,27 0,27 
 2 + + - - - - + 0,27 0,27 0,27 
 3 + - + - - + - 0,27 0,27 0,27 
 4 + + + - + - - 0,27 0,27 0,27 
 5 + - - + + - - 0,27 0,27 0,27 
 6 + + - + - + - 0,27 0,27 0,27 
 7 + - + + - - + 0,27 0,27 0,27 
 8 + + + + + + + 0,27 0,27 0,27 
 9 + - 0 0 0 0 0 0,75 -0,73 -0,73 
 10 + + 0 0 0 0 0 0,75 -0,73 -0,73 
 11 + 0 - 0 0 0 0 -0,73 0,75 -0,73 
 12 + 0 + 0 0 0 0 -0,73 0,75 -0,73 
 13 + 0 0 - 0 0 0 -0,73 -0,73 0,75 
 14 + 0 0 + 0 0 0 -0,73 -0,73 0,75 
 15 + 0 0 0 0 0 0 -0,73 -0,73 -0,73 
 Bảng 3.5: Bảng kết quả thực nghiệm 
 VM dM dF Rm Re A Rm/Re Z RmxA 
N0 n 
 (%) (µm) (µm) (MPa) (MPa) (%) (MPa) (%) (MPa%) 
1 12,4 7,6 11,4 624,6 398,8 24,5 1,566 56,1 15303 0,19 
2 17,4 8,6 13,3 669,9 461,5 24,0 1,452 48,4 16078 0,18 
3 20,5 9,1 13,7 691,5 444,2 22,7 1,557 52,1 15697 0,19 
4 25,3 10,1 16,8 704,7 487,9 24,3 1,444 46,2 17124 0,17 
5 14,2 6,8 10,4 631,6 428,3 25,4 1,475 66,7 16043 0,17 
6 28,6 7,9 15,2 765,6 494,2 23,5 1,549 46,4 17992 0,17 
7 18,2 8,4 11,6 735,9 488,7 20,0 1,506 46,5 14718 0,15 
8 31,8 9,6 15,8 819,3 530,6 17,0 1,544 42,2 13928 0,16 
9 18,8 7,7 11,4 639,7 410,2 20,8 1,560 55,3 13306 0,18 
10 31,3 9,1 14,2 706,3 452,8 23,7 1,560 51,5 16739 0,18 
11 23,5 7,6 12,3 671,5 451,0 19,9 1,489 52,5 13363 0,19 
12 26

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_anh_huong_cua_thong_so_cong_nghe_gia_cong.pdf
  • pdf2_Tóm tắt LATS.pdf
  • doc3_Trích yếu LATS.doc
  • doc4_Thông tin tóm tắt những đóng góp mới của LA_28-8-2018.doc