Ảnh hưởng của quá trình ram đến tổ chức, độ cứng và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ mactensit AISI 420

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Ảnh hưởng của quá trình ram đến tổ chức, độ cứng và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ mactensit AISI 420 tập trung khảo sát ảnh hưởng của quá trình ram ở các nhiệt độ (200, 300, 400, 500, 600 và 700 oC) và thời gian giữ nhiệt khác nhau (1, 4 và 8 giờ) tới tổ chức và tính chất của thép không gỉ AISI 420 sau tôi ở nhiệt độ 1030 oC với thời gian giữ nhiệt 90 phút. Máy đo độ cứng HRC, thiết bị phân tích nhiễu xạ Rơnghen, kính hiển vi quang học, thiết bị đánh giá ăn mòn điện hóa được sử dụng trong nghiên cứu để kiểm tra và đánh giá tổ chức và tính chất của thép.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của quá trình ram đến tổ chức, độ cứng và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ mactensit AISI 420

Journal of Science and Technology of 14 Công trình nghiên cứu Ảnh hưởng của quá trình ram đến tổ chức, độ cứng và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ mactensit AISI 420 Effects of tempering process on microstructure, hardness and corrosion resistance of the AISI 420 stainless steel TRỊNH VĂN TRUNG1, NGUYỄN VĂN THÀNH1,2,* ,NGUYỄN ANH SƠN1, NGUYỄN THÀNH HỢP2, LÊ THIÊM TUẤN1 VÀ VÕ THỊ KIỀU ANH3 1. Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội 2. Viện Ứng dụng Công nghệ, Số 25, Lê Thánh Tông, Hoàn Kiếm, Hà Nội 3. Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 8, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội *Email: thanhmaterial@gmail.com Ngày nhận bài: 14/12/2020, Ngày duyệt đăng: 5/2/2021 TÓM TẮT Thép không gỉ mactensit AISI 420 được sử dụng phổ biến trong những ứng dụng yêu cầu độ cứng cao và khả năng chống ăn mòn trung bình như trong động cơ hơi nước, cánh trộn của máy hóa chất, khuôn nhựa. Để nâng cao độ cứng và khả năng chống mài mòn, thép cần phải được tôi và ram. Mặc dù quá trình tôi và ram thường nâng cao cơ tính nhưng lại ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn của thép, đặc biệt khi ram ở nhiệt độ lớn hơn 500 oC hoặc thời gian ram dài. Nghiên cứu này tập trung khảo sát ảnh hưởng của quá trình ram ở các nhiệt độ (200, 300, 400, 500, 600 và 700 oC) và thời gian giữ nhiệt khác nhau (1, 4 và 8 giờ) tới tổ chức và tính chất của thép không gỉ AISI 420 sau tôi ở nhiệt độ 1030 oC với thời gian giữ nhiệt 90 phút. Máy đo độ cứng HRC, thiết bị phân tích nhiễu xạ Rơnghen, kính hiển vi quang học, thiết bị đánh giá ăn mòn điện hóa được sử dụng trong nghiên cứu để kiểm tra và đánh giá tổ chức và tính chất của thép. Kết quả cho thấy, ở nhiệt độ ram nhỏ hơn 400 oC và thời gian giữ nhiệt không quá 4 giờ, quá trình nhiệt luyện (tôi + ram) đã cải thiện cơ tính và khả năng chống ăn mòn so với trạng thái ủ. Thép có khả năng chống ăn mòn tốt nhất khi ram ở nhiệt độ 200 oC với thời gian nhỏ hơn 4 giờ. Độ cứng thứ hai có giá trị khoảng 53 HRC xuất hiện ở nhiệt độ 500 oC với thời gian giữ nhiệt 4 giờ do quá trình tiết cacbit M7C3 thứ cấp có độ cứng cao. Tuy nhiên, độ cứng và khả năng chống ăn mòn của thép đều giảm khi tăng thời gian giữ nhiệt từ 4 lên 8 giờ. Khi tăng nhiệt độ ram trên 500 oC và thời gian giữ nhiệt lên tới 8 giờ, độ cứng và khả năng chống ăn mòn giảm mạnh. Nguyên nhân là quá trình chuyển biến mactensit tôi thành macten- sit ram và quá trình tiết cacbit M23C6 đã làm giảm mạnh độ cứng và khả năng chống ăn mòn. Từ khóa: Thép AISI 420, ram thép, chống ăn mòn, tiết cacbit. ABSTRACT The AISI 420 stainless steel is commonly used in parts such as steam generators, chemical mixer blades, plas- tic molds that required high hardness and medium corrosion resistance. To improve the hardness of the parts from this steel, it is required a heat treatment such as quenching and tempering. However, the tempering process affects both hardness and corrosion properties at tempering temperatures higher than 500 oC or long tempering duration, especially. This study focuses on the influence of both tempering temperatures (200, 300, 400, 500, 600, and 700 oC) and time (1, 4, and 8 hours) on the microstructures and properties of as-quenched specimens after austen- itizing at 1030 oC for 1.5 hours. Hardness tester, X-ray diffractometer, optical microscope, corrosion resistance tester, and the field-emission scanning electron microscope were used for the hardness, microstructure, phase composition, and corrosion resistance evaluation. The results show that tempering at temperature lower than 400 oC for holding time less than 4 hours improved the hardness and corrosion resistance of this steel compared _____________________________ Số 94 . tháng 2/2021 . TAP CHI KHOA HOC-CONG NGHE KIM LOAI DOI: 10.52923/vmfs.jstm.22021.94.03
Journal of Science and Technology of Công trình nghiên cứu 15 with as-received steel. The highest corrosion resistance was observed when tempering at 200 oC for holding time no longer than 4 hours. The second hardness of around 53 HRC was achieved after tempering at 500 oC for 4 hours because of the precipitation of secondary M7C3 carbides with high hardness. However, the hardness and the corrosion resistance decrease when tempering duration increases from 4 hours to 8 hours. When the tempering temperature is above 500 oC and tempering duration is around 8 hours, the hardness and corrosion resistance were significantly decreased because of the martensitic decomposition and precipitation of M23C6 carbides. Keywords: AISI 420 steel, tempering, corrosion resistance, carbides precipitation. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ trên 1200 HV. Quá trình thấm nitơ thường được Thép không gỉ AISI 420 chứa khoảng 13 %Cr là thực hiện trong khoảng nhiệt độ cao (500÷600) oC một trong những mác thép thông dụng nhất của họ và thời gian dài, điều này sẽ làm giảm độ cứng và thép không gỉ mactensit. Mác thép này được sử bền của nền thép. Tác giả Carlos Edurdo [18] đã chỉ dụng trong những ứng dụng yêu cầu độ bền và khả ra trong quá trình thấm nitơ nền thép tiếp tục năng chống ăn mòn tương đối cao như tuabin ở chuyển biến tương tự như quá trình ram. Tuy nhiên, trong động cơ hơi nước, cánh trộn trong máy pha chưa thấy công trình nghiên cứu cụ thể nào đánh hóa chất, khuôn nhựa, thiết bị y tế,… [1]. Nhiều giá ảnh hưởng thời gian ram dài trong khoảng nhiệt nghiên cứu cho thấy, ở trạng thái ủ thép có tổ chức độ ram cao đến đồng thời tổ chức, cơ tính và khả bao gồm cacbit M23C6 phân bố đều trên nền ferit [1- năng chống ăn mòn của thép AISI 420. Do đó, 4]. Tuy nhiên theo Bjarbo và Hatterstrand [5], với nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ram cao (≥ 500 oC) thời gian ram kéo dài (≥ 4 giờ) đến đồng thời tổ các mác thép có hàm lượng C cao hơn 0,2 % và chứa 12-13 %Cr thì các pha cacbit bao gồm M3C, chức, cơ tính và khả năng chống ăn mòn của thép M7C3 và M23C6 (với M là các nguyên tố hợp kim, AISI 420 là cần thiết để mở rộng ứng dụng của mác chủ yếu là Cr). Khả năng chống ăn mòn và cơ tính thép này. của thép khi đó phụ thuộc vào sự hòa tan lượng các 2. THỰC NGHIỆM cacbit này vào nền khi austenit hóa để tôi cũng như Thép không gỉ mactensit AISI 420 với thành sự tiết cacbit sau ram [6]. phần khối lượng các nguyên tố Fe - 0,38 %C - Trong nghiên cứu [7] đã gợi ý nên tôi thép AISI 13,49 %Cr - 0,1 %Mo - 1,00 %Si - 0,22 %V - 0,43 420 trong khoảng nhiệt độ (1000÷1040) oC để tối %Mn - 0,18 %Ni - 0,08 %N được sử dụng trong ưu sự phân bố cacbit trong nền mactensit, nhằm nghiên cứu. mục đích tăng độ bền và khả năng chống ăn mòn Thanh thép AISI420 có kích thước Ø22x400 mm cho mác thép này. ban đầu được cắt dây thành các mẫu thép có kích Mác thép không gỉ AISI 420 có thể được ram thước Ø22x20 mm. Sau đó, các mẫu thép được trong khoảng nhiệt độ từ 200 đến 700 oC tùy thuộc nung phân cấp và tôi trong lò chân không đơn vào yêu cầu cơ tính và mục đích sử dụng. Nhóm buồng Turbo2 Treater M: nung phân cấp lần 1 ở tác giả A. Nasery Isfahany [8] công bố độ cứng thứ 650 oC giữ nhiệt trong 1 giờ - lần 2 ở 850 oC giữ hai xuất hiện trong khoảng nhiệt độ ram (400÷500) oC do quá trình tiết cacbit thứ cấp M C . Tuy nhiên, nhiệt trong 1 giờ - austenit hóa tại nhiệt độ 1030 oC 7 3 giữ nhiệt trong 1,5 giờ, sau đó được tôi trong môi khoảng nhiệt độ ram (370÷600) oC thường không trường khí nén với áp suất tôi 4,5 bar. Mẫu sau tôi được khuyến cáo do độ dai va đập và khả năng được ram ở các nhiệt độ 200, 300, 400, 500, 600 chống ăn mòn suy giảm [7]. Các nghiên cứu trước và 700 oC, với khoảng thời gian giữ nhiệt khi ram đây [9-17] về ảnh hưởng của nhiệt độ ram chủ yếu khảo sát lần lượt là 1, 4 và 8 giờ. Mẫu được kí hiệu: tập trung đến cơ tính và khảo sát trong khoảng thời Rx-y, với x là nhiệt độ ram và y là thời gian ram. gian giữ nhiệt ngắn (thường nhỏ hơn 4 giờ). Độ cứng được đo bằng máy đo thô đại Metrolog, Mặt khác, hiện nay trong lĩnh vực khuôn đúc các với dải đo HRC tiêu chuẩn từ (20÷70) HRC, sai số polyme kỹ thuật (nhựa), thường yêu cầu khuôn có 0,5 HRC. Giá trị độ cứng tương ứng với mỗi chế độ khả năng chịu đồng thời mài mòn và ăn mòn cao. nhiệt luyện được lấy trung bình từ độ cứng đo trên Để đáp ứng yêu cầu đó, các khuôn đúc nhựa 3 mẫu cùng một chế độ. thường làm bằng thép 420, sau nhiệt luyện (tôi và Tổ chức tế vi được khảo sát trên kính hiển vi ram) cần được thấm nitơ để đạt độ cứng bề mặt quang học Axiovert và ảnh được sử dụng để phân TAP CHI KHOA HOC-CONG NGHE KIM LOAI . Số 94 . tháng 2/2021
Journal of Science and Technology of 16 Công trình nghiên cứu tích thành phần cacbit. Để xác định ảnh tổ chức tế vi thông thường, mẫu được tẩm thực bằng dung dịch Marbel (4g CuSO4 + 25ml HCl + 25ml HNO3). Để xác định thành phần pha cacbit mẫu được tẩm thực điện hóa. Với hiệu điện thế sử dụng U = 6 V, mẫu được nhúng trong dung dịch 5 %H2SO4 khoảng 5 giây. Mỗi mẫu chụp 10 ảnh với độ phóng đại 500 lần tại các vị trí khác nhau trên bề mặt. Sau đó sử dụng phần mền Image-Pro plus (hình 1) để phân tích và xác định thành phần pha cacbit (vùng tối màu) trên phần nền còn lại (vùng sáng màu). Kết quả phân tích hàm lượng cacbit được lấy trung bình từ các kết quả phân tích trên cho mỗi chế độ nhiệt luyện. Hình 1. Xác định hàm lượng cacbit (bằng phần Khả năng chống ăn mòn điện hóa của các mẫu mền Image-Pro plus) được khảo sát bằng phương pháp quét thế vòng bị hòa tan hoàn toàn khi austenit hóa. tuần hoàn (Cyclic Polarization). Diện tích bề mặt Với nhiệt độ ram thấp hơn 500 oC/ (1÷4) giờ, đánh giá ăn mòn khoảng 1 cm2. Mẫu được ngâm thành phần pha của mẫu ram hầu như không thay trong dịch NaCl 3,5%, để thực hiện thí nghiệm đo đổi so với mẫu tôi. Trong khoảng nhiệt độ này chủ điện hóa. Sau thí nghiệm mẫu được lấy ra đem đi yếu xảy ra quá trình khử ứng suất dư. Ở nhiệt độ sấy khô. Sử dụng kính hiển vi điện tử quét (JSM- ram 500 oC với thời gian giữ nhiệt 4 giờ, chưa thấy 6510LV) kết hợp phổ kế phân tán năng lượng EDX xuất hiện pha M23C6 nhưng khi tăng thời gian lên 8 (INCAx-act) để phân tích vết và sản phẩm ăn mòn. giờ thì có sự xuất hiện pha này. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Khi ram mẫu trong khoảng nhiệt độ (400÷500) oC, lượng cacbit bắt đầu tăng lên (bảng 2). Như vậy 3.1. Phân tích thành phần pha Kết quả phân tích thành phần pha bằng nhiễu xạ ở nhiệt độ ram 500 oC, ngoài cacbit sơ cấp M7C3 Rơnghen được trình bày trong bảng 1. Từ kết quả chưa bị hòa tan hết trong quá trình austenit hóa, có này thấy rằng ở trạng thái cung cấp, tồn tại cả hai thể đã sinh ra cacbit thứ cấp M7C3 [6] trước và sau loại là M23C6 và M7C3 (được coi là các cacbit sơ đó là cacbit thứ cấp M23C6 nếu kéo dài thời gian cấp). Do mác thép sử dụng có hàm lượng cacbon ram. Sự xuất hiện cacbit thứ cấp M23C6 khi ram ở khoảng 0,4 % và thành phần Cr trong khoảng 500 oC với thời gian ram kéo dài (lên 8 giờ) hoặc (12÷14) % nên sự xuất hiện của hai pha này này ở các nhiệt độ ram cao hơn nữa được một số tác phù hợp với kết luận của nhóm tác giả Bjarbo và giả [6, 17] giải thích do khi tăng thời gian ram hoặc Hatterstrand [5]. Tổ chức thép sau khi tôi gồm nhiệt độ thì cacbit M7C3 bị thô hóa và chuyển biến mactensit, austenit dư và cacbit (kiểu M7C3). thành thành M23C6. Nguyên nhân do ở nhiệt độ austenit hóa 1030 oC, Khi ram ở nhiệt độ 700 oC, pha austenit dư và cacbit sơ cấp M7C3 chưa bị hòa tan hết [15] trong mactensit bị phân hóa mạnh thành các pha cân khi các pha còn lại trong mẫu ở trạng thái cung cấp bằng hơn như ferit và do vậy làm giảm mạnh độ không thấy xuất hiện trong mẫu sau tôi chứng tỏ đã cứng. Bảng 1. Tổng hợp sự thay đổi các pha qua các chế độ nhiệt luyện Mẫu Cung cấp Tôi R200-4 R400-4 R500-1 R500-4 R500-8 R550-4 R600-4 R700-4 Pha Ferit x x Mactensit x x x x x x x x x x M23C6 x x x x x M7C3 x x x x x x x x x x Austenit (dư) x x x x x x x x Số 94 . tháng 2/2021 . TAP CHI KHOA HOC-CONG NGHE KIM LOAI
Journal of Science and Technology of Công trình nghiên cứu 17 Hình 3. Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian ram tới độ cứng trình chuyển biến mactensit tôi thành mactensit ram làm giảm độ cứng. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ram ở nhiệt độ ram 500 oC tới độ cứng cho thấy: - Khi thời gian ram ngắn (1 giờ) không có hiện tượng độ cứng thứ hai, có thể do lượng cacbit trong giai đoạn đầu tiết ra còn ít khi thời gian ram ngắn. - Khi thời gian ram đủ dài (4 giờ) thì hiệu ứng tăng độ cứng do tiết cacbit sẽ mạnh hơn hiệu ứng Hình 2. Ảnh hiển vi điện tử quét của các mẫu: giảm độ cứng do khử ứng suất dư và phân hóa (a) trạng thái sau tôi, (b) trạng thái sau ram mactensit tôi, quan sát thấy hiện tượng độ cứng thứ (R500-8) 2 xuất hiện rõ ràng. Độ cứng thứ hai trong chế độ 3.2. Tổ chức tế vi nhiệt luyện này đạt 53 HRC. Ảnh hiển vi điện tử quét của các mẫu sau tôi và - Tăng thời gian ram lên 8 giờ, độ cứng giảm sau ram cho thấy sự tồn tại của cacbit M7C3 thô xuống chỉ còn 48 HRC. Nguyên nhân là hiệu ứng (hình 2). tăng độ cứng do tiết cacbit không bù lại được việc suy giảm độ cứng do phân hóa mactensit. Đồng thời khi quan sát ảnh SEM mẫu ram ở nhiệt độ 500 oC (hình 2.b) với thời gian giữ nhiệt đủ Khi tăng nhiệt độ ram lên 600 và 700 oC, độ dài (8 giờ), nhận thấy sự xuất hiện của các hạt cứng mẫu thép giảm mạnh. Nguyên nhân là do cacbit nhỏ mịn hơn (có thể là cacbit M23C6) bên trong khoảng nhiệt độ này mactensit bị phân hóa cạnh các cacbit M7C3. mạnh và có hiện tượng tích tụ (thô hóa) của cacbit làm giảm mạnh độ cứng của nền thép. 3.3. Ảnh hưởng chế độ ram tới độ cứng 3.3. Ảnh hưởng chế độ ram tới khả năng chống Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến độ ăn mòn cứng của các mẫu sau nhiệt luyện được thể hiện trong hình 3. 3.3.1. Cơ chế ăn mòn Đối với các nhiệt độ ram nhỏ hơn 400 oC, chủ Hình ảnh hiển vi điện tử quét bề mặt mẫu R500- yếu xảy ra hiện tượng giảm ứng suất dư trong 1 và R500-8 sau thí nghiệm ăn mòn lần lượt thể mactensit tôi nên độ cứng của các đều mẫu giảm. hiện trên hình 4. Hiện tượng xuất hiện độ cứng thứ 2 xảy ra trong Quan sát bề mẫu R500-1, trên bề mặt hầu như khoảng nhiệt độ ram (400÷500) oC được giải thích chưa thấy xuất hiện các sản phẩm ăn mòn. Bề mặt bởi sự hình thành cacbit M7C3 thứ cấp và một phần mẫu bị bao phủ bởi tinh thể NaCl (màu trắng) của austenit dư tiếp tục chuyển biến [6, 8, 17]. Đồng dung dịch thử nghiệm ăn mòn. Điều này chứng tỏ thời trong khoảng nhiệt độ này tiếp tục xảy ra quá dung dịch chưa gây ra phản ứng ăn mòn mạnh hay TAP CHI KHOA HOC-CONG NGHE KIM LOAI . Số 94 . tháng 2/2021
Journal of Science and Technology of 18 Công trình nghiên cứu Hình 5. Phân tích phổ nguyên tố các vùng xung quanh vị trí ăn mòn trên bề mặt mẫu R500-8 Hình 4. Ảnh hiển vi điện tử quét bề mặt sau thí nghiệm đánh giá ăn mòn (a) mẫu R500-1, (b) Hình 6. Đường cong phân cực mẫu nhiệt luyện mẫu R500-8 qua các trạng thái thâm nhập được vào trong nền thép. Đồng thời, khi nhiệt độ cao trong quá trình ram đã làm suy giảm phân tích phổ phân tán năng lượng cho mẫu R500- khả năng chống ăn mòn của mác thép này. Quá 1, tất các vùng phân tích đều có thành phần Cr trình ăn mòn xảy ra trong vùng có sự hiện diện của khoảng (13-14)%, không có sự sai khác đáng kể cacbit (cụ thể là cacbit M23C6) tương tự như trong giữa các vùng phân tích. Kết quả này chứng tỏ nền nghiên cứu của Moch. Syaiful [14]. thép chưa tiết ra cacbit nhiều, mẫu thép còn giữ 3.3.2. Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian tới khả được khả năng chống ăn mòn tương đối tốt. năng chống ăn mòn Trong khi đó, mẫu R500-8 xuất hiện các vị trí ăn Từ đường cong phân cực (hình 6) có thể xác mòn (lỗ), các vị trí ăn mòn phân bố đều trên bề mặt, định điện thế ăn mòn Ecorr và mật độ dòng ăn mòn đây có thể là các vị trí xung quanh cacbit M23C6 icorr bằng phương pháp ngoại suy Tafel. Bảng 2 hoặc M7C3. Khi phân tích phổ phân tán năng lượng trình bày ảnh hưởng của nhiệt độ ram tới Ecorr, (hình 5) trên bề mặt mẫu R500-8 tại vùng ăn mòn icorr và lượng cacbit. tương ứng các vị trí 25; 26 và 28 lần lượt có thành Kết quả đánh giá ăn mòn điện hóa cho thấy khả phần crom tương ứng 35,50; 32,65 và 22,74 % và năng chống ăn mòn của thép không gỉ tốt nhất khi thành phần trăm cacbon tương ứng 8,22; 7,86 và ram ở nhiệt độ 200 oC, khi đó mật độ dòng ăn mòn 4,16 % đều cao hơn thành phần nguyên tố tương nhỏ nhất. Mẫu sau tôi có mật độ dòng ăn mòn giảm ứng của nền thép. Mặt khác, ngoài các nguyên tố mạnh so với mẫu ở trạng thái cung cấp, vì thời gian chính trên còn xuất hiện Cl, O, Si, Co, đây có thể là giữ nhiệt 90 phút đủ để hòa tan cacbit M23C6 ở thành phần trong sản phẩm ăn mòn. Tại những vị nhiệt độ austenit hóa 1030 oC. Trong khoảng nhiệt trí ăn mòn Cr và C cao hơn so với tỷ lệ trong nền độ này, cacbit sơ cấp M7C3 chưa bị hòa tan hết và thép (13 % và 0,38 %). Như vậy sự tiết cacbit ở Số 94 . tháng 2/2021 . TAP CHI KHOA HOC-CONG NGHE KIM LOAI
Journal of Science and Technology of Công trình nghiên cứu 19 Bảng 2. Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian tới khả năng chống ăn mòn và tổng lượng cacbit Mẫu Cung cấp Tôi R200-4 R400-4 R500-1 R500-4 R500-8 R600-1 R600-4 R700-4 Giá trị đo Ecorr, V -0,465 -0,435 -0,257 -0,169 -0,409 -0,324 -0,330 -0,322 -0,429 -0,958 Icorr, mA/cm2 9,545 0,482 0,024 0,035 0,285 0,603 1,630 0,674 4,447 8,177 Tổng %Cacbit 5,6 3,2 3,3 3,4 3,6 4,5 6,4 4,4 7,8 8,4 tồn tại trong mẫu sau tôi. i) Quá trình tôi thép ở nhiệt độ 1030 oC/1,5 giờ Mẫu sau tôi và các mẫu ram trong khoảng 200 đã nâng cao cơ tính và khả năng chống ăn mòn cho và 400 oC có thành phần pha tương tự. Do đó, các thép so với trạng thái cung cấp. mẫu sau ram ở 200 và 400 oC, có mật độ dòng ăn ii) Khi ram thép ở nhiệt độ 200 và 400 oC với thời mòn nhỏ hơn so với các mẫu ram ở nhiệt độ cao gian ram 4 giờ, độ cứng giảm so với mẫu sau tôi, hơn. Nguyên nhân có thể do ăn mòn ứng suất của nhưng khả năng chống ăn mòn là tốt nhất. mẫu khi ram ở nhiệt độ thấp đã được loại bỏ đồng iii) Tại nhiệt độ ram 500 oC, độ cứng và khả năng thời quá trình tiết cacbit chưa xẩy ra. Đây có thể là chống ăn mòn chịu ảnh hưởng mạnh bởi thời gian lý do mà hầu hết các nghiên cứu khuyến cáo không ram. Với thời gian ram 4 giờ, xuất hiện độ cứng thứ nên ram quá 400 oC cho mác thép này. Kết quả hai và khả năng chống ăn mòn giảm. Khi tăng thời phân tích lượng cacbit rất thấp với chênh lệch gian ram lên 8 giờ, xảy ra quá trình thô hóa và không lớn (3,3 và 3,4 %), sự sai khác chủ yếu do chuyển biến cacbit M7C3 thành M23C6 làm khả sai số trong phương pháp đánh giá. năng chống ăn mòn giảm mạnh hơn nữa. Khi ram trong khoảng nhiệt độ (500÷600) oC, iv) Tại nhiệt độ ram 600 oC, khả năng chống ăn khả năng chống ăn mòn giảm mạnh do có quá trình mòn của mẫu giảm mạnh chỉ sau thời gian ram 4 tiết cacbit M7C3 và M23C6 xảy ra. Trong khoảng giờ so với mẫu ram ở nhiệt độ 500 oC (chủ yếu do nhiệt độ này, khả năng chống ăn mòn của mẫu thép sự tăng lượng cacbit và đặc biệt là sự xuất hiện của bị ảnh hưởng mạnh bởi thời gian ram. Ở nhiệt độ cacbit thứ cấp M23C6). Cụ thể mật độ dòng ăn mòn ram 500 oC, mật độ dòng ăn mòn tương ứng với tương ứng với hai nhiệt độ ram 500 và 600 oC lần thời gian ram 1, 4 và 8 giờ lần lượt là 0,285; 0,603 lượt là 0,603 và 4,447 mA/cm2. và 1,630 mA/cm2. Lượng cacbit tương ứng khi tăng v) Ở nhiệt độ ram 700 oC, độ cứng và khả năng thời gian ram khảo sát là 3,6; 4,5 và 6,4%. Như giải chống ăn mòn của thép suy giảm rất mạnh do quá thích ở trên, khi ram ở 4 giờ xảy ra quá trình tiết trình thô hóa cacbit nói chung, tiết cacbit M23C6 và cacbit M7C3 thứ cấp, khi ram ở 8 giờ có thêm sự chuyển biến mactensit tôi thành mactensit ram xảy xuất hiện cacbit M23C6 do thô hóa cacbit M7C3. ra mạnh hơn nữa với sự xuất hiện của các pha cân Thời gian kéo dài trong khoảng nhiệt độ này đồng bằng hơn như ferit. thời làm thô hóa cacbit (tăng kích thước các hạt vi) Kết quả phân tích nguyên tố tại các vị trí bị ăn cacbit) do đó tăng lượng cacbit thu được trong mòn đều cho thấy thành phần Cr và C cao hơn so phương pháp phân tích tẩm thực màu. với nền (có thể là vị trí xung quanh các cacbit như Khi ram thép đến nhiệt độ 700 oC, khả năng M7C3 và M23C6). Điều này chứng tỏ, quá trình ram chống ăn mòn của thép thấp nhất, mật độ ăn mòn gây tiết cacbit sẽ là nguyên nhân chính làm suy cao nhất (8,4 mA/cm2). Do ở nhiệt độ ram này, quá giảm mạnh khả năng chống ăn mòn, đặc biệt là ở trình tiết cacbit thứ cấp M23C6 xảy ra mạnh và quá các vị trí tích tụ nhiều cacbit. trình thô hóa cacbit cũng xảy ra nhanh hơn, thể hiện ở lượng cacbit đạt giá trị cao nhất 8,4 %. LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu được sự hỗ trợ từ đề tài của Bộ khoa 4. KẾT LUẬN học công nghệ ‘‘Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Độ cứng và khả năng chống ăn mòn của mác Duplex nâng cao khả năng chống mài mòn cho chi thép không gỉ họ mactensit AISI 420 thay đổi đáng tiết cơ khí làm việc trong môi trường ăn mòn cao’’ kể trong quá trình ram. Một số kết luận chính được của Trung tâm Quang điện tử - Viện NACENTECH. đưa ra như sau: TAP CHI KHOA HOC-CONG NGHE KIM LOAI . Số 94 . tháng 2/2021
Journal of Science and Technology of 20 Công trình nghiên cứu TÀI LIỆU TRÍCH DẪN 1. C. J. Scheuer, R. A. Fraga, R. P. Cardoso, S. F. Brunatto; Effects of heat treatment conditions on microstruc- ture and mechanical properties of AISI 420 steel, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 509, 2011, pp. 3931-3936 2. C. Garcia Andres, L. F. Alvarez; Optimization of the properties obtained by quenching in martensitic stainless steels X30-40Cr13 and X40-60CrMoV14, Journal of Materials Science, 28, 1993, pp. 1264-1268 3. Bijan Abbasi-Khazaei, Akbar Mollaahmadi; Rapid tempering of martensitic stainless steel AISI420: microstructure, mechanical and corrosion properties, Journal of Materials Engineering and Performance, Volume 26, Issue 4, 2017, pp.1626-1633 4. C. Garcia de Andres, G. Caruana, L. F. Alvarez; Control of M23C6 carbides in 0.45C-13Cr martensitic stain- less steel by means of three representative heat treatment parameters, Materials Science and Engineering, A241, 1998, pp. 211-215 5. Anders Bjarbo, Mats Hattestrand; Complex carbide growth, dissolution, and coarsening in a modified 12 Pct chromium steel- an experimental and theoretical study, Metallurgical and Materials Transaction A, Volume 32A, 2001, p.19 6. Iftikhar Ahmed Chana, Shahid Hussain Abro, Aqeel Ahmed Shah, Ali Dad Chandio; Effect of tempering tem- perature on the properties of Martensitic stainless steel, Sukkur IBA University Journal of Emerging Technologies, Vol.2, No.1, 2019, pp. 51-56 7. Anil Kumar V., Karthikeyan M.K; Comparative study on tempering response of martensitic grade AISI-420 stainless steel with varying carbon content, Materials Science Forum, Vol.710, 2012, pp. 489-494 8. A. Nasery Isfahany, H. Saghafian, G. Borhani; The effect of heat treatment on mechanical properties and cor- rosion of AISI420 martensitic stainless steel, Journal of Alloys and Compounds, 2011, pp. 3931-3936 9. H. Sharifi, I.Kheirollahi-Hosseinabadi; The effect of tempering treatment on the microstructure and mechani- cal properties of DIN 1.4021 martensitic stainless steel, International Journal, Vol.12, No.1, 2015, pp. 9-15 10. Yoon-Seok Choi, Jung-Gu Kim, Yong-Soo Park, Jee-Yong Park; Austenitizing treatment influence on the electrochemical corrosionbehavior of 0.3C-14Cr-3Mo martensitic stainless steel, Materials Letter, Vol.61, 2007, pp. 244-247 11. K. Amini, M. R. Honda, A. Shafyei; Investigation of the effect of heat treatment on the mechanical proper- ties and microstructure on Din 1.4057 martensitic stainless steel, Metal Science and Heat Treatment, Vol.55, 2014, pp. 499-503 12. Qahtan Adnan Jawad; Investigation of the effect of austenitizing temperature and multiple tempering on the mechanical properties of AISI 420 martensitic stainless steel, The Iraqui for Mechanical and Materials Engineering, Special volume Babylon first international engineering conference, Issue (C), 2016, pp.576-580 13. Liu Yu-rong, Ye Dong, Yong Qui-long, Su Jie, Zhao Kun-yu, Jiang Wen; Effect of heat treatment on microstructure and property of Cr13 super martensitic stainless steel, Journal of Iron Steel Research, International, 18(11), 2022, pp. 60-66 14. Moch. Syaiful Anwar, Siska Prifiharni, Efendi Mabruri; The effect of tempering temperature on pitting corro- sion resistance of 420 stainless steels, The 3rd International Conference on Advanced Materials Science and Technology (ICAMST 2015), AIP Conf. Proc., 2015, p. 1725 15. Lilian D. Barlow, Medeleine Du Toi; Effect of the austenitising heat treatment on the microstructure and hardness of martensitic stainless steel AISI 420, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol 21, 2012, pp. 1327-1336 16. Mindrei Victor Sandu; Electrochemical evaluation of AISI 420 steel after several heat treatments, Acta Physica Polonica A, Vol. 135, 2019, pp. 115-118 17. H. Babaei, K. Amini, A. Shafyei; The effect of heat treatment on mechanical properties and microstructure of the AISI 422 martensitic stainless steel, ISSN 1392 - 1207. MECHANIKA, Volume 22(6), 2016, pp. 576 - 580 18. Carlos Eduardo Pinedo, Waldermar Alfredo Monteiro; Influence of heat treatment and plasma nitriding para- meters on hardening an AISI 420 martensitic stainless steel, 18th IFHTSE congress - International Federation for Heat Treatment and Surface Engineering, 2010, pp. 4750-4757 Số 94 . tháng 2/2021 . TAP CHI KHOA HOC-CONG NGHE KIM LOAI