BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN DƯƠNG NAM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỢP KIM HÓA Cr, V
VÀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT TỚI TỔ CHỨC VÀ TÍNH
CHẤT CỦA THÉP 15%Mn

Chuyên ngành: Kỹ thuật Vật liệu
Mã số: 62520309

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU

Hà Nội - 2016


DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1. Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu, Hoang Thi Ngoc
Quyen, Pham Mai Khanh (2013), Improvement of properties of
High Manganese steel by alloy elements addtion and heat
treatment. AFC12
2. Nguyễn Dương Nam, Phạm Mai Khánh, Lê Thị Chiều,
Hoàng Thị Ngọc Quyên (02/2014), Nghiên cứu ảnh hưởng của
hàm lượng Cr đến tổ chức và tính chất của thép Mn cao,Tạp chí
Khoa học công nghệ kim loại, ISSN 1859-4344, pp44-47.
3. Nguyen Ngoc Huan, Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu,
Hoang Thi Ngoc Quyen, Pham Mai Khanh (10/2014), Influence
Of Rare-Earth (RE) On Microstructure And Properties Of High
Manganese Steel, RCMME, ISBN: 978-604-911-942-2, pp104106.
4. Pham Mai Khanh, Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu,

Phản biện 3:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ
cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam


1

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của luận án:
Thép austenite magan cao là thép hợp kim với hàm lượng Mn cao
(trên 10%). Sau khi xử lý nhiệt, trước khi chịu tải, thép có tổ chức
austenite với độ dai cao và độ cứng thấp. Trong quá trình làm việc,
dưới tải trọng va đập, lớp bề mặt của thép bị biến cứng làm tăng khả
năng chịu mài mòn cho chi tiết. Đây là đặc điểm rất đặc trưng, riêng
biệt của loại thép này. Trong quá trình làm việc những chi tiết chế
tạo từ thép austenite mangan cao sẽ bị chịu đồng thời hai tác động
lớn là va đập theo ứng suất pháp và chà xát theo ứng suất tiếp, ban
đầu chi tiết chịu tác động va đập, sau đó bị chà xát và dẫn đến chi tiết
mòn dần.
Họ thép austenite mangan cao đã và đang đóng vai trò quan trọng
trong công nghiệp. Nhiều ngành công nghiệp ứng dụng thép
austenite mangan với một lượng lớn như ngành sản xuất xi măng, vật
liệu xây dựng, ngành khai khoáng, khai thác đất đá, máy xúc, trong
các thiết bị đập nghiền khoáng vật... và rất nhiều ngành khác nữa.

trình biến cứng vật liệu qua va đập để kiểm nghiệm phương pháp xử
lý tăng bền đã lựa chọn.
Với mong muốn nâng cao chất lượng, tuổi thọ làm việc của thép
austenite mangan cao đề tài của luận án được lựa chọn là: “Nghiên
cứu ảnh hưởng của hợp kim hóa Cr, V và quá trình xử lý nhiệt tới
tổ chức và tính chất của thép 15%Mn”.
Các kết quả nghiên cứu đã được áp dụng tại Công ty Cơ khí Đúc
Thắng Lợi.
Mục đích của đề tài luận án:
Nghiên cứu ảnh hưởng của Cr, V và quá trình xử lý nhiệt đến hình
thái tổ chức của và khả năng hóa bền của thép austenite mangan cao
làm thay đổi tổ chức, sự phân bố cacbit và giảm kích thước hạt pha
nền nhằm mục đích thay đổi cơ tính, tăng tuổi thọ làm việc cho hệ
thép austenite mangan cao với hàm lượng Mn là 15%. Thăm dò
nghiên cứu ảnh hưởng của đất hiếm đến tổ chức và cơ tính của thép
austenite mangan cao.
Ý nghĩa khoa học của đề tài luận án:
* Đã phân tích ảnh hưởng các nguyên tố tạo cacbit Cr, V đối với
tăng cơ tính cho thép austenite mangan cao.
* Trên cơ sở phân tích quá trình trình tiết và hòa tan cacbit, quá trình
làm nhỏ hạt austenite, xác định được quy trình nhiệt luyện hợp lý,
tăng khả năng chống mài mòn và tăng độ dai va đập cho thép....
*Trên cơ sở phân tích năng lượng khuyết tật xếp và bằng phương
pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) đã xác định được cơ chế
biến cứng cơ học của thép austenite mangan cao Mn15Cr2V dưới tác
dụng của lực va đập, từ đó tìm ra phương pháp tăng khả năng biến
cứng cho thép. Việc làm nhỏ hạt austenite sẽ có tác dụng tạo nhiều
định hướng song tinh dưới tác dụng của tải trọng dẫn đến tăng khả
năng hóa bền của thép. Cacbit nhỏ mịn hòa tan phân bố trong nền
góp phần tăng tính chống mài mòn cho thép; ngăn cản quá trình

năng hóa bền của thép. Cacbit nhỏ mịn hòa tan phân bố trong nền
góp phần tăng tính chống mài mòn cho thép; ngăn cản quá trình
chuyển động của lệch. Trong quá trình biến cứng khi chịu va đập,
thép Mn15Cr2V không xảy ra chuyển biến mactenxit.
5. Phân tích tìm kiếm được các hạt nano austenite trên bề mặt của
thép dưới tác dụng của lực va đập.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1. 1 Đặc điểm của thép austenite mangan cao
Thép austenite mangan cao là loại thép có tính chống mài mòn đặc
biệt cao khi làm việc trong điều kiện va đập, dưới tác dụng của ứng
suất pháp.
1.2 Phân tích điều kiện làm việc và phá hủy của chi tiết chế tạo
từ thép austenite mangan cao
1.2.1 Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết chế tạo từ thép
austenite mangan cao làm việc trong điều kiện cần độ dai va đập
và chống mài mòn cao


4

Thép austenite mangan cao được ứng dụng chính trong chế tạo các
chi tiết như búa đập, tấm lót, răng gầu xúc… Các chi tiết này đều
làm việc trong điều kiện va đập, chịu mài mòn và bị chà xát. Trong
nội dung của luận án, một số vấn đề về điều kiện làm việc có liên
quan đến vật liệu đã được đề cập.
Từ các phân tích trên có thể thấy, vật liệu làm búa đập phải có thể
chịu được tải trọng lớn khi va đập mạnh và có thể chịu được mài
mòn trong quá trình bị chà xát. Có nghĩa là vật liệu làm búa đập phải
vừa mềm dẻo ở bên trong (để không bị vỡ khi va đập mạnh) lại vừa
cứng vững bên ngoài (để ít bị bào mòn bởi hạt quặng). Trong điều

5

[2.1]
Theo các tác giả [22], [40], và nhiều tác giả khác, năng lượng
khuyết tật đóng vai trò quyết định trong việc chịu lực, biến dạng, tổ
chức sẽ là song tinh hay mactenxit dạng ε.
Tổ chức mactenxit dạng ε chỉ có thể được tạo thành khi năng lượng
khuyết tật nhỏ hơn 18mJ/m2, khi đó việc chuyển mạng từ lập phương
tâm mặt sang lục giác xếp chặt thuận lợi, trong khi song tinh được
tạo ra khi năng lượng khuyết tật có giá trị từ 12-35mJ/m2 [22] còn
băng trượt được tạo ra khi năng lượng khuyết tật là 35mJ/m2.
Các yếu tổ ảnh hưởng đến năng lượng khuyết tật xếp
- Thành phần hóa học
Thành phần thép có ảnh hưởng to lớn đến SFE. Cacbon tăng giá trị
của SFE ít nhất là 12mJ/m2 ứng với 1%, theo quy luật tuyến tính.
Khi cacbon phân bố tại vùng gần khuyết tật, giá trị đó càng lớn hơn
(74mJ/m2). Vì vậy thường chỉ quan sát thấy chuyển biến mactenxit
trong các thép có hàm lượng cacbon nhỏ hơn 0,6%.
Ảnh hưởng của mangan đến SFE rát phức tạp. Trong khoảng từ 0
đến 12%, magan làm giảm SFE theo mức: cứ 1% giảm 5 mJ/m2.
Theo hình 2.3 các thép có hàm lượng cacsbon nhỏ hơn 1% mới có
năng lượng khuyết tật nhỏ hơn 18mJ/m2 và có khả năng chuyển biến
thành mactenxit ε

Hình 2.3: Ảnh hưởng của C và Mn đến
năng lượng khuyết tật xếp

Hình 2.4: Ảnh hưởng của C và Mn
đến nhiệt động học chuyển biến


cấu trúc hạt nano austenite bị lồng vào trong cấu trúc vô định hình.
Điều đó có lợi trong việc nâng cao cơ tính cùng khả năng chống mài
mòn của thép austenite mangan cao [57].

Hình 2.16: Ảnh hiển vi phân giải cao của thép austenite mangan cao sau
biến dạng [57].

2.1.3 Ảnh hưởng của cacbit
Các quan điểm trước đây cho rằng khi hợp kim hóa bằng các
nguyên tố tạo cacbit thì quá trình biến cứng của austenite sẽ trở nên
khó khăn và cacbit có thể gây giòn cho thép khi chịu va đập. Các tác


7

giả theo quan điểm mới cho rằng nếu trong tổ chức có cacbit thì, độ
cứng tăng, tính chống mài mòn tăng, tuổi thọ tăng [13,32,38,39].
Cacbit chỉ gây giòn khi tập trung ở biên giới hạt. Nếu bằng quá trình
nhiệt luyện, thay đổi sự phân bố cacbit đều trong hạt thì tính chống
mài mòn của thép tăng lên nhiều và tuổi thọ của chi tiết tăng lên.
2.1.4. Cơ chế hóa bền thép austenite mangan cao theo cơ chế
chuyển biến mactenxit
Mặc dù khi tính toán nhiệt động học về chuyển biến mactenxit các
nhà khoa học nhận thấy rằng chuyển biến mactenxit chỉ xảy ra khi
năng lượng khuyết tật nhỏ hơn 18mJ/m2 ứng với hàm lượng cacbon
khá nhỏ (nhỏ hơn 0.6%). Tuy nhiên trong một thời gian dài, chuyển
biến từ austenit sang mactenxit dưới tải trọng va đập đã được sử
dụng để giải thích về sự hóa bền của thép mangan cao. Một số tác
giả cho rằng việc có thể có tổ chức mactenxit là do trong quá trình
nung thép không có khí bảo vệ nên thành phần đã bị thoát C và Mn.

có một ít Cr. Việc bổ sung thêm 2% crom ở mác C không làm giảm
bớt độ dẻo dai của thép. Tuy nhiên nếu lớn hơn ảnh hưởng của nó
tương tự như việc tăng hàm lượng cacbon, là làm giảm tính dẻo do
sự gia tăng lượng cacbit trong tổ chức tế vi.
2.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng V
V là nguyên tố tạo cacbit mạnh và nó làm cho thép mangan tăng
ứng suất chảy bao nhiêu thì làm giảm độ dẻo bấy nhiêu. V được sử
dụng trong thép mangan biến cứng phân tán trong phạm vi hàm
lượng từ 0.5 đến 2%. Cacbit V là nguyên tố rất ổn định do vậy khi
tôi cần thực hiện ở nhiệt độ cao hơn khoảng 1120 đến 1175oC và
trước đó cần phải hóa già ở nhiệt độ từ 500 đến 650oC. V có tác dụng
làm nhỏ hạt cho thép
2.2.6. Ảnh hưởng của đất hiếm
Đất hiếm là những nguyên tố, hiếm có trong lòng đất, bao gồm 17
nguyên tố: scanđi, ytri, lanthan… Các nguyên tố này rất khó tách ra
riêng biệt. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng đưa đất hiếm vào thép
sẽ có tác dụng làm nhỏ mịn cấu trúc và tăng độ dai va đập cho vật
liệu này.
2.3. Đặc điểm điều kiện đúc thép austenite mangan cao
2.3.1. Ảnh hưởng của các thông số nhiệt lý tới tổ chức của hợp
kim đúc
2.3.2 Ảnh hưởng của công nghệ đúc rót
2.3.3. Nguồn gốc tạp chất trong thép
2.4. Nhiệt luyện thép austenite mangan cao
2.4.1. Mục đích nhiệt luyện
2.4.2. Sự hòa tan cacbit và đồng đều hóa austenite trong thép
austenite mangan cao
Sau khi tạo thành, hạt austenite sẽ phát triển bằng cách mở rộng
biên giới hạt. Trong quá trình này, vẫn còn 1 số cacbit chưa hòa tan
do tốc độ phát triển của austenite là nhanh hơn. Để những cacbit này

phương pháp tăng bền cho thép này là hợp kim hóa và xử lý nhiệt.
2. Về hợp kim hóa, luận án tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của Cr,
V (một số mẫu có thực hiện biến tính bằng đất hiếm) đến tổ chức và
cơ tính của thép austenite mangan cao. Như đã phân tích trong
chương 3, phần hợp kim hóa các mẫu có hàm lượng Cr là 0%; 2%;
2.5% và V là 0%; 1% và 2%.
3. Về xử lý nhiệt, luận án tập trung nghiên cứu và đưa ra quy trình
xử lý nhiệt phù hợp cho mác thép 15%Mn + 2%Cr + 1%V nghiên
cứu các quy trình nhiệt luyện khác nhau, nghiên cứu sự thay đổi tổ
chức, sự phân bố và giảm kích thước hạt pha nền, sự thay đổi cơ tính
thép austenite mangan cao với hàm lượng Mn là 15% nhằm lựa chọn
quy trình hợp lý nhất.
4. Nghiên cứu cơ chế chuyển biến của thép austenite mangan cao
dưới tác dụng của tải trọng va đập: luận án tiến hành va đập mẫu
(được mô tả ở phần 3.4.3) và xử lý ở nhiệt độ -800C để tìm hiểu bản
chất quá trình tăng bền đối với thép austenite mangan cao.


10

3.2. Chế tạo mẫu nghiên cứu
Các mẫu được chia thành 3 nhóm hợp kim theo mục đích nghiên
cứu như sau:
Các hợp kim nhóm 1: Gồm các mẫu ký hiệu từ 1 đến 3 là các mẫu
thép mangan cao với hàm lượng mangan là khoảng 15% hàm lượng
crôm được thay đổi là 0%; 2% và 2.5%.
Các hợp kim nhóm 2: Gồm các mẫu ký hiệu từ 4 đến 6 là các mẫu
thép mangan cao với hàm lượng mangan là khoảng 15%, hàm lượng
crôm là khoảng 2%, hàm lượng V được thay đổi là 0%; 1% và 2%.
Các hợp kim nhóm 3: Là mẫu thép mangan cao với hàm lượng

3.4.6. Xác định độ cứng
Độ cứng của mẫu được xác định theo phương pháp HB trên máy
ATKF 1000 của hãng Mitutoyo
3.4.7. Xác định tổng hàm lượng cacbit
Tổng hàm lượng cácbit được phân tích trên phần mềm image ProPlus, là phần mềm cài trên thiết bị hiển vi quang học Axiovert 25.
3.4.8 Phân tích rơnghen
Xác định thông số mạng hợp kim.
Xác định các thông số mạng của các pha tạo ra.
3.4.9 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét
Xác định tổ chức hợp kim ở mức độ phóng đại cao.
Quan sát được các tổ chức và các pha tạo thành không quan sát
được dưới hiển vi quang học thông thường.
3.4.10 Phương pháp EDS và mapping
Phương pháp EDS.
Mục đích:
Xác định tổ chức hạt.
Xác định phân bố nguyên tố hợp kim trong hạt và tại biên hạt theo
điểm. Mức độ tạp chất trong hạt và biên hạt theo điểm
Phương pháp mapping:
Mục đích:
Xác định phân bố nguyên tố hợp kim trong hạt và tại biên hạt bằng
quét phân bố bề mặt.
3.4.11 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua
Phân tích cấu trúc tế vi của thép: tổ chức sau va đập và xử lý ở
nhiệt độ âm, phân tích hạt cacbit sử dụng phương pháp hiển vi điện
tử truyền qua.
CHƯƠNG 4 ẢNH HƯỞNG CỦA NGUYÊN TỐ Cr VÀ V
4.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Cr (0%; 2% và 2.5%) đến tổ
chức và cơ tính của thép austenite Mn cao với hàm lượng Mn là
khoảng 15%.

(TEM). Trên ảnh TEM ở hình 4.6 cacbit Cr có hình tròn, vô cùng
nhỏ mịn, có kích thước khoảng 50nm có thể được nhận diện.
4.1.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Cr đến độ cứng và tính chống
mài mòn của mẫu


13

Từ kết quả độ cứng thấy rõ: khi lượng Cr tăng độ cứng của mẫu
tăng lên: Mẫu 0% Cr có độ cứng 160HB, mẫu 2% Cr có độ cứng
182HB và mẫu 2,5% Cr độ ứng là 185HB.
Kết quả khi cùng một chế độ thử mài mòn như đã trình bày trong
phần thực nghiệm: mẫu khi được hợp kim hóa thêm Cr, khối lượng
hao mòn có giảm đi so với mẫu không được hợp kim hóa. Mẫu
không hợp kim hóa hao mòn 14.2% còn mẫu hợp kim hóa lượng hao
mòn là 10.9%.
4.1.3 Ảnh hưởng của hàm lượng Cr đến độ dai va đập
Bảng 4.4 trình bày kết quả đo độ dai va đập của mẫu 0% Cr và 2%
Cr. Kết quả thử nghiệm độ dai va đập cho thấy: Khi được hợp kim
hóa Cr và với quy trình xử lý nhiệt (quy trình số 3a – như hình 4.1)
giá trị độ dai va đập thu được là 84J/cm2 cao hơn hẳn so với giá trị
độ dai va đập của mẫu không được hợp kim hóa Cr.
4.2 Ảnh hưởng của hàm lượng V đến tổ chức và cơ tính của thép
Trong luận án này, tác giả tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của V
với các thành phần V được thay đổi với các giá trị 0%V; 1%V và
2%V trên nền thép có 15%Mn và 2%Cr. Mẫu sau đúc được xử lý
theo quy trình 3b
4.2.1 Ảnh hưởng của V đến tổ chức tế vi
4.2.1.1 Ảnh hưởng đến tổ chức sau đúc
Tổ chức các mẫu đều bao gồm nền austenite với cacbit phân bố ở


Hình 4.19: Giá trị độ cứng của mẫu sau đúc và sau nhiệt luyện khi thay đổi hàm
lượng V

Khi thép không được hợp kim hóa bằng V (0%V), giá trị độ cứng
của mẫu sau nhiệt luyện là 180HB.
Được hợp kim hóa bằng vanadi 1%V ,kết quả thu được thay đổi
theo trạng thái xử lý như sau: Giá trị độ cứng của mẫu sau đúc là
175HB, độ cứng của mẫu sau khi nhiệt luyện là 223HB.
Khi hợp kim hóa với hàm lượng 2%V, giá trị độ cứng của mẫu sau
đúc lớn hơn giá trị độ cứng của mẫu sau nhiệt luyện. Mẫu 6 không
biến tính sau đúc có độ cứng là 216HB giá trị độ cứng của mẫu sau
nhiệt luyện là 186HB.


15

Từ kết quả ở bảng 4.7 cho thấy: Mẫu chỉ được hợp kim hóa bằng
Cr hao mòn 0.9g còn mẫu được hợp kim hóa thêm V lượng hao mòn
là 0,35g.
4.2.3 Ảnh hưởng của V đến độ dai va đập
Mẫu không có V (mẫu số 4) độ dai va đập chỉ đạt được 75 J/cm2.
Mẫu 1%V (mẫu số 5) có kết quả độ dai va đập cao nhất (115 J/cm2).
Mẫu được hợp kim hóa 2%V (mẫu số 6) có giá trị độ dai va đập thấp
nhất (26 J/cm2).
4.3 Ảnh hưởng của đất hiếm đến tổ chức và cơ tính của thép
austenite mangan cao
4.3.1 Phân tích tổ chức tế vi
Tổ chức tế vi của mẫu thép sau đúc khi không biến tính và có biến
tính bằng đất hiếm. Mẫu có hàm lượng V là 1%, không biến tính có

Tổ chức của thép gồm hai thành phần chính: nền austenite và
cacbit. Theo bảng tiêu chuẩn ASTM, kích thước hạt của austenite
sau đúc trên hình 5.1 được xác định cấp hạt ở cấp hạt 5 kích thước
trung bình của hạt là: 3,910µm2.
Trong tổ chức sau đúc của có mặt rất nhiều hạt cacbit, phân bố
xung quanh biên giới hạt vói kích thước khá lớn.
5.1.3 Phân bố và tỷ phần cacbit

Hình 5.3a chỉ sự phân bố cacbit của mẫu sau đúc và hình 5.3b là
đánh giá tỷ phần cacbit. Trong mẫu đúc, tỷ phần cacbit là 6.12%.
5.2 Sự tiết cacbit khi nung mẫu đúc dưới nhiệt độ austenite hóa

Kết hợp các phương pháp nghiên cứu: tổ chức tế vi trên kính hiển
vi quang học (hình 5.4), phân tích: Ảnh SEM BSED (hình 5.5), phân
tích đường nồng độ các nguyên tố khi quét qua hạt, EDS Line (hình
5.6) và Phân tích EDS điểm (hình 5.7) có thể đi đến kết luận rằng tại
nhiệt độ xử lý ở 650oC từ austenite sau đúc, các hạt cacbit của Cr, V
hoặc dạng cacbit phức được tiết ra. Kích thước các hạt này rất nhỏ,
khoảng cách giữa chúng cũng rất nhỏ.


17

Trong quá trình nung tôi tiếp theo, các hạt cacbit có vai trò như
những chốt ngăn chặn quá trình lớn hạt khi nung lên đến nhiệt độ
austenite hóa là trên 1000oC.
5.3 Giới thiệu các quy trình nhiệt luyện
5.3.1. Giản đồ trạng thái
5.3.2 Kết quả nghiên cứu khi xử lý mẫu theo quy trình 1
Ảnh tổ chức tế vi cho thấy là với thép Mn15Cr2V, do trong thành


nhất. Như vậy, có thể thấy rằng nhiệt độ nung trung gian thích hợp
đối với mác thép này là ở 650oC rồi sau đó xử lý ở nhiệt độ austenite
hóa tiếp theo.
5.3.4.2 Lựa chọn nhiệt độ austenite hóa
Để lựa chọn chế dộ austenitee hóa hợp
lý, luận án tiến hành nung ở austenite hóa
ở hai nhiệt độ nung: 1050oC và 1100oC,
cùng một nhiệt độ nung trung gian là
650oC.
 Quy trình 3a: Nung trung gian
650oC, giữ nhiệt trong 2 giờ, nung tôi
ở 1050oC, giữ nhiệt trong 2 giờ.
Tổ chức mẫu sau khi nhiệt luyện ở
quy trình 3a nhận thấy cacbit vẫn còn trong tổ chức nhưng ít hơn rất
nhiều so với quy trình 1. Kích thước hạt austenite sau nhiệt luyện
theo quy trình 3a đạt trung bình là: 1,950µm2. Xác định theo bảng
ASTM ở cấp hạt 6.
So với trạng thái đúc (lượng cacbit là 6,12%), sau nhiệt luyện theo
quy trình 3a, lượng cacbit giảm xuống còn khoảng 4%.
Với các kết quả thu được ở quy trình 3a có thể kết luận rằng ở nhiệt
độ austenite hóa là 1050oC là không phù hợp cho mẫu có thành phần:
15%Mn+2%Cr+1%V.
5.3.4.3 Quy trình nhiệt luyện 3b: (nung trung gian 650oC, nung tôi ở
1100oC)
Do đã xác định nhiệt độ nung trung gian là 650oC, các thí nghiệm
được tiến hành với thời gian nung trung gian 01h, 02h và 03h.
Các kết quả phân tích về mặt tổ chức cho thấy quy trình xử lý nhiệt
nung ở 650oC trong 02h và nung tiếp đến 1100oC trong 02h sẽ có
được kết quả tốt hơn cả.


Hình 5.32 : Biểu đồ giá trị độ cứng của mẫu tại các quy trình xử lý khác nhau


20

Giá trị độ dai va đập của mẫu nhiệt luyện theo quy trình 3b cao hơn
hẳn so với quy trình 1 và quy trình 2 và quy trình 3a. Điều này có thể
giải thích là với quy trình nhiệt luyện 3b cacbit đã được hòa tan hầu
hết vào trong hạt austenite, lượng còn lại là cacbit vanadi có độ cứng
cao, kích thước khoảng 40nm (hình 5.32) dẫn đến độ dai va đập tăng
lên một cách rõ rệt. Ngoài ra độ hạt austenite khi nhiệt luyện theo
quy trình này nhỏ hơn so với các quy trình khác, là nguyên nhân
khiến cho giá trị độ dai va đập đạt được giá trị cao vượt trội.
CHƯƠNG 6 HÓA BỀN THÉP AUSTENITE MANGAN CAO
6.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Cr

Từ kết quả độ cứng thấy rõ: sau một 1000 lần va đập với tải trọng
như đã trình bày ở mục 3.4.3 tất cả các mẫu đều tăng độ cứng khi
lượng Cr tăng độ cứng của mẫu tăng lên.
Tổ chức tế vi của mẫu sau va đập 1000 lần tải trọng như đã trình
bày ở mục 3.4.3 của các mẫu. Khi các mẫu hợp kim hóa Cr sau nhiệt
luyện. Trên ảnh. Không phát hiện thấy tổ chức mactenxit, chỉ phát
hiện thấy song tinh định hướng khác nhau theo định hướng hạt.

Hình 6.5: Ảnh TEM mẫu 2 sau khi va đập a) Ảnh trường sáng; (b) Ảnh
trường tối; (c)Ảnh vi nhiễu xạ

Từ ảnh trường sáng và ảnh trường tối (TEM) trên hình 6.5 có thể
nhận thấy các giải song tinh trong mẫu sau khi bị va đập trong tinh

Hình 6.8 là ảnh chụp trên kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).
Mẫu (M4) là mẫu không có V (6.8a) và M5 là mẫu là và có V (6.8b).
Các mẫu trải qua nhiệt luyện và va đập. Trên ảnh TEM không thấy
có sự xuất hiện tổ chức mactenxit mà có thể nhận thấy rất rõ các giải
song tinh. Trong mẫu chứa V, các giải song tinh có vẻ sắc nét hơn.


22

Khi hạ nhiệt độ mẫu xuống đến -80oC cũng không nhận thấy xuất
hiện mactenxit trong tổ chức ở cả hai mẫu không có V (mẫu M4) và
có V (mẫu M5). Trên các ảnh nhìn thấy cacbit Cr (hình 6.9a) tương
tự hình tròn và cacbit V hình vuông (hình 6.9b). Ngoài ra trên hình
6.9b) có dấu hiệu của lệch mạng của các mẫu sau va đập (các đường
màu đen) và các điểm tương tác giữa lệch và pha cacbit hình vuông
nhỏ mịn.
6.3 Ảnh hưởng của đất hiếm đến khả năng biến cứng trong thép
mangan cao khi chịu va đập và xử lý ở nhiệt độ âm
6.3.1. Ảnh hưởng của đất hiếm đến kết quả độ cứng
Từ kết quả độ cứng có thể nhận thấy là với cùng một nhiệt độ xử
lý, mẫu biến tính (M7) có giá trị độ cứng cao hơn so với mẫu không
biến tính (M5): Ở nhiệt độ thường giá trị độ cứng bề mặt của M7 đạt
tới 420H trong khi đó mẫu M5 là 395HV; Ở -80oC giá trị độ cứng ở
bề mặt tương ứng là 396HV với mẫu M7 và 370HV với mẫu M5.
Kết quả độ cứng này cho thấy vai trò của các chất biến tính trong quá
trình làm tăng bền cho thép.
6.3.2 Ảnh hưởng của đất hiếm đến tổ chức tế vi sau va đập

Hình 6.13: Ảnh TEM của mẫu được biến tính (M7) và không biến tính
(M5) sau va đập