Đánh giá cơ chế phá hủy dẻo của thép hợp kim bằng phương pháp nghiên cứu tham số mặt gẫy

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> ĐÁNH GIÁ CƠ CHẾ PHÁ HỦY DẺO CỦA THÉP HỢP KIM<br /> BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THAM SỐ MẶT GẪY<br /> Lê Hải Ninh1, Đỗ Văn Minh2, Nguyễn Xuân Phương1, Nguyễn Huynh1,<br /> Nguyễn Văn Minh1, Vũ Tuấn Linh1<br /> Tóm tắt: Phá hủy dẻo có vai trò rất quan trọng trong quá trình vận hành của các<br /> chi tiết. Việc đánh giá cơ chế phá hủy dẻo có nhiều phương pháp khác nhau nhưng<br /> chưa được thống nhất cũng như còn mang nhiều định tính. Sử dụng phương pháp<br /> nghiên cứu mặt gẫy để đánh giá cơ chế phá hủy là cách tiếp cận có cơ sở và tính<br /> thực tiễn cao. Bài báo xác định một số tham số quan trọng của mặt gẫy và tiến hành<br /> nghiên cứu sự thay đổi của chúng trong mối tương quan với cơ tính của vật liệu, từ<br /> đó có những nhận định, đánh giá về quy luật của mặt gẫy phá hủy dẻo cũng như<br /> mối quan hệ giữa cơ chế phá hủy, tổ chức của thép với hình thái học của mặt gẫy.<br /> Từ khóa: Mặt gẫy; Phá hủy dẻo; Ảnh lập thể; Mô hình bề mặt 3D; Các tham số hình học của mặt gẫy; Cơ chế<br /> phá hủy dẻo; Thép hợp kim.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Công nghệ hiện nay chưa cho phép chế tạo được thép sạch tuyệt đối. Do đó, bên trong<br /> kim loại luôn tồn tại các loại tạp chất hoặc lỗ xốp với mật độ, kích thước khác nhau, được<br /> sinh ra trong quá trình nấu luyện, tinh luyện,… Trên thực tế, các nguyên tố bao gồm cả<br /> ôxy, nitơ, lưu huỳnh có trong thép đều có khả năng tạo tạp phi kim ở các cấp độ khác nhau<br /> (đơn giản hoặc phức hợp), chẳng hạn Al2O3, AlN, TiN, FeO,… làm giảm chất lượng của<br /> thép. Các tạp chất này tồn tại làm mất tính liền khối của kim loại, là nguyên nhân trực tiếp<br /> gây ra các lỗ xốp, các khoảng trống (hố) trong lòng kim loại và là một trong các vị trí tập<br /> trung ứng suất, dễ bị phá hủy trong quá trình hoạt động của chi tiết [1-3].<br /> Xét trên quan điểm năng lượng phá hủy, phá hủy giòn hay dẻo khác nhau ở mức độ hấp<br /> thụ năng lượng phá hủy. Phá hủy dẻo có khả năng hấp thụ năng lượng phá hủy cao hơn<br /> phá hủy giòn. Nếu như phá hủy giòn thường xảy ra đột ngột, nguy hiểm, không có sự<br /> cảnh báo thì trước khi xảy ra phá hủy dẻo lại luôn xuất hiện các dấu hiệu biến dạng cục bộ<br /> (đến hàng chục %) cũng như quá trình hình thành vết nứt. Như vậy, phá hủy dẻo chỉ xảy ra<br /> sau một quá trình vật liệu đã chịu biến dạng dẻo tương đối lớn tại vị trí ở đầu các vết nứt<br /> và quá trình nới rộng đầu vết nứt dẻo cho đến khi kích thước của nó lớn hơn kích thước tới<br /> hạn (vết nứt được coi là “nguy hiểm” khi kích thước trung bình (chiều dài) của chúng đạt<br /> khoảng ~10–4 mm [4]); khi đó mật độ lệch vào khoảng 1012÷1013cm-2 [5].<br /> Trong khi đó, phá hủy giòn xảy ra nhanh sau khi vật liệu chịu quá giới hạn hấp thụ<br /> năng lượng. Vết nứt được phát triển với tốc độ không thể kiểm soát mà không có quá trình<br /> biến dạng cục bộ ở đầu vết nứt (tốc độ phát triển vết nứt phát hủy giòn của thép có thể đến<br /> 2500m/s) [5]. Các vết nứt giòn phát triển với tốc độ cao và tạo thành các đường rách để<br /> tách rời vật liệu ra từng mảnh gây nguy hiểm cho kết cấu và an toàn của con người.<br /> Như vậy, trên quan điểm vật lý độ bền, so sánh cơ chế phá hủy giòn hay dẻo có có ý<br /> nghĩa khoa học rất quan trọng, đặc biệt khi xem xét bản chất sự khác biệt về tốc độ phát<br /> triển vết nứt của chúng.<br /> Từ đặc điểm phá hủy giòn và dẻo, ngành nghiên cứu mặt gẫy truyền thống quy ước đặc<br /> trưng của mặt gẫy giòn là các phiến phẳng, đa cạnh có màu sáng. Trong khi đó, đặc trưng của<br /> mặt gẫy dẻo là các hố mấp mô (các hố trên mặt gẫy có thể là hố sơ cấp do các hạt tạp bên<br /> trong gây ra hoặc các hố thứ cấp sinh ra trong quá trình vết nứt phát triển). Nói cách khác, đặc<br /> điểm hình thái học cơ bản của các loại mặt gẫy là đường phá hủy giòn tương đối thẳng (mặt<br /> phá hủy phẳng) còn đường phá hủy dẻo tương đối lồi lõm (mặt phá hủy mấp mô).<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 65, 02 - 2020 149<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Trong bài báo này, nhóm nghiên cứu xem xét mối quan hệ giữa mặt gẫy dẻo thép hợp<br /> kim với mức độ hấp thụ năng lượng phá hủy; Cụ thể là mối tương quan giữa hình thái học<br /> của mặt gẫy dẻo (các hố trên bề mặt) với các chỉ số về độ dẻo, độ dai va đập của các mẫu<br /> thép nhằm đưa ra những khuyến cáo khách quan, định hướng cho việc nâng cao mức hấp<br /> thụ năng lượng phá hủy dẻo của vật liệu.<br /> Về cơ bản, các tạp chất phi kim nằm bên trong là nhân tố rất quan trọng kiểm soát mức<br /> độ phá hủy dẻo và chất lượng của thép [6]. Theo lý thuyết, các hành vi cơ bản của phá hủy<br /> dẻo được quy về hiện tượng: phá, mở các lỗ xốp tế vi sau đó có xu hướng hợp nhất lại<br /> thành các lỗ trống lớn hơn. Như vậy, trên mặt gẫy sẽ phải lưu tâm đến một nhân tố hết sức<br /> quan trọng đó là các hố, được biểu hiện ở dạng bán cầu (là một nửa lỗ trống trong lòng<br /> kim loại bị xé ra), ở đáy của hố thường xuất hiện hạt tạp chất phi kim.<br /> Quá trình nghiên cứu mặt gẫy vẫn được xem là một bước khảo sát tổng thể hết sức<br /> quan trọng của nghiên cứu hiện tượng phá hủy. Thông tin tối thiểu mà mặt gẫy thể hiện là<br /> cho phép khẳng định được mức độ và tính chất phá hủy của vật liệu một cách tổng thể.<br /> Thông thường, mặt gẫy phá hủy sẽ cho phép kết luận được phá hủy có xu hướng giòn hay<br /> dẻo, thậm chí với một số quy ước nhất định thì có thể lượng hóa được tỷ lệ giòn/dẻo của<br /> vật liệu cần xem xét.<br /> Để nghiên cứu mặt gẫy phá hủy thường sử dụng các hình ảnh phẳng dạng 2D truyền<br /> thống. Chúng cho phép đánh giá mức độ nguy hiểm của phá hủy thông qua việc xác định<br /> loại phá hủy là xu hướng giòn hay xu hướng dẻo. Trên thực tế, không bao giờ tồn tại trạng<br /> thái phá hủy giòn hay dẻo thuần túy. Như vậy, việc xác định “thành phần dẻo” trên mặt<br /> gẫy là bài toán thiết thực hàng đầu khi nghiên cứu mặt gẫy bằng ảnh kim tương theo<br /> phương pháp thông thường.<br /> Tuy nhiên, khảo sát mặt gẫy theo phương pháp truyền thống vẫn có một số vấn đề nội<br /> tại trong đó đáng chú ý là nghiên cứu mặt gẫy từ trước đến nay vẫn có xu hướng định tính<br /> hơn định lượng. Điều đó gây khó khăn cho việc đối chiếu khách quan các tham số hình<br /> học về cấu tạo mặt gẫy cũng như tìm kiếm các yếu tố về tổ chức vật liệu hoặc yếu tố công<br /> nghệ có ảnh hưởng đến hiện tượng phá hủy.<br /> Với sự hỗ trợ của công cụ ảnh lập thể, các nghiên cứu ngày nay đều cho phép so sánh,<br /> đánh giá phá hủy của kim loại ở cấp độ sâu hơn, cho phép lượng hóa các tham số mặt gẫy<br /> để đối chiếu với các tham số phá hủy tương ứng cũng như xây dựng, phát hiện các quy<br /> luật phân bố các hạt tạp phi kim trong nền kim loại.<br /> 2. NGHIÊN CỨU THAM SỐ MẶT GẪY PHÁ HỦY THÉP HỢP KIM<br /> 2.1. Vật liệu<br /> Trong bài báo lựa chọn một số loại thép hợp kim để lấy mẫu. Các mác thép<br /> 12Cr2NiWV, 09Cr16Ni4Nb và 14Cr17Ni2 do nhóm nghiên cứu tổ chức nấu luyện, tinh<br /> luyện, gia công để phục vụ cho Quốc phòng, lấy mẫu ở trạng thái hóa bền; mác thép<br /> 09Mn2Si là mẫu thép nhập được lấy mẫu ở trạng thái thường hóa. Các chỉ số về thành<br /> phần được mô tả trong bảng 1.<br /> Bảng 1. Thành phần hóa học của các mác thép (% khối lượng).<br /> Ng.tố/<br /> C Si Mn Ni P S Cr V W Nb<br /> Mẫu*<br /> 1 0,122 0,687 1,581 0,115 0,008 0,003 0,042 - - -<br /> 2 0,132 0,325 2,115 1,164 0,012 0,011 2,035 0,128 1,127 -<br /> 3 0,102 0,473 0,435 4,126 0,013 0,003 15,852 0,055 0,152 1,210<br /> 4 0,152 0,492 0,449 1,990 0,009 0,007 17,135 0,190 - -<br /> <br /> <br /> 150 L. H. Ninh, …, V. T. Linh, “Đánh giá cơ chế phá hủy dẻo … nghiên cứu tham số mặt gẫy.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> *Mẫu 1 lấy từ mác 09Mn2Si; mẫu 2 lấy từ mác 12Cr2NiWV; mẫu 3 lấy từ mác<br /> 09Cr16Ni4Nb; mẫu 4 lấy từ mác 14Cr17Ni2.<br /> Xử lý nhiệt theo các chế độ trong bảng 2.<br /> Bảng 2. Chế độ xử lý nhiệt của phôi.<br /> Mẫu Mác thép Chế độ xử lý nhiệt<br /> 1 09Mn2Si Thường hóa 930 °С – 2 h.<br /> 2 12Cr2NiWV Tôi 920 °С - 30 phút - dầu - ram 550 °С - 3 tiếng<br /> 3 09Cr16Ni4Nb Tôi 1150 oC – 5 tiếng – dầu- ram 600 oC - 3 tiếng<br /> 4 14Cr17Ni2 Tôi 1000 oC – 30 phút – dầu- ram 620 oC - 3 tiếng<br /> 2.2. Phương pháp<br /> Sử dụng các phương pháp nghiên cứu vật liệu phổ quát. Tiến hành làm mẫu thử kéo, va<br /> đập (thử khắc-V Charpy tiêu chuẩn) trên các thiết bị kéo nén TT HW2-1000, thiết bị va<br /> đập con lắc WPM. Kiểm tra cơ tính của vật liệu để làm thông số nghiên cứu.<br /> Bảng 3. Cơ tính của mẫu.<br /> 0,2, В Ψ, ан,<br /> Mẫu Mác thép δ,%<br /> MPa MPa % Kgf.m/cm2<br /> 1 09Mn2Si 395 490 32 75 27<br /> 2 12Cr2NiWV 902 1010 12,5 60 8,5<br /> 3 14Cr17Ni2 915 1090 11 40 5,6<br /> 4 09Cr16Ni4Nb 980 1250 9 40,5 5<br /> Nghiên cứu tổ chức, kim tương với thiết bị kính hiển vi điện tử Axio Observer D1m.<br /> Sử dụng phương pháp chụp ảnh mặt gẫy (fractography fracture) truyền thống 2D, chụp<br /> cặp ảnh lập thể (bằng kính hiển vi điện tử quét HITACHI-800) để xây dựng mô hình 3D.<br /> Sử dụng phương pháp tái lập địa hình 3D của mặt gẫy bằng các phần mềm chuyên<br /> dụng như PhotoMod để nghiên cứu mặt gẫy phá hủy. Bề mặt tái lập này cho phép mô tả<br /> sâu hơn về cơ chế phá hủy của vật liệu so với phương pháp ảnh “phẳng” truyền thống<br /> [Error! Reference source not found.[7]]. Để nghiên cứu quy luật thay đổi của hố trên<br /> mặt gẫy, sự biến thiên hình dáng cũng như phát triển của hố khi chịu tải, tiến hành xây<br /> dựng đồ thị thể hiện mối quan hệ d và h của các hố trên mặt gẫy (lựa chọn biến độc lập là<br /> d, biến phụ thuộc là h). Sử dụng phân tích hồi quy (regression analysis) thống kê để xác<br /> định phương trình ước lượng mô tả mối quan hệ giữa các biến số.<br /> Sau khi sử dụng phần mềm chuyên dụng Photomod đối với các cặp ảnh lập thể để tạo<br /> các file thông tin với đầy đủ tọa độ các vị trí trên mặt gẫy. Dùng phần mềm Origin mở file,<br /> trên màn hình nhận được hình ảnh 3D trực quan của mặt gẫy, tương ứng với đó là các tọa<br /> độ tại các vị trí bất kỳ của nó. Các đường viền dạng elip hoặc hình tròn bị biến dạng trên<br /> bề mặt là dấu hiệu của các hố trên mặt phẳng. Tính d bằng cách vẽ 8 “đường kính” để lấy<br /> giá trị trung bình của chúng. Xác định h bằng cách sử dụng chức năng “scan” của phần<br /> mềm quét qua các hố để tìm vị trí sâu nhất (scan đến đâu thì chiều sâu sẽ thể hiện đến đó).<br /> 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ LUẬN GIẢI<br /> Sử dụng các thuật toán đối chiếu các vị trí tương ứng nhau trên cặp ảnh lập thể (sử<br /> dụng kính hiển vi điện tử quét chụp 2 lần với cùng một trường quan sát nhưng lệch nhau<br /> một góc nhỏ khoảng 3-6o), từ sự khác biệt về sắc độ của các điểm cùng vị trí trên cặp ảnh<br /> lập thể, ứng dụng phần mềm xây dựng mô hình bề mặt (mặt gẫy) địa hình 3D để đưa vào<br /> nghiên cứu cơ chế phá hủy vật liệu (hình 1).<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 65, 02 - 2020 151<br />  Hóa h<br /> học<br /> ọc & Kỹ thuật môi tr<br /> trường<br /> ường<br /> ờng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a b<br /> <br /> a – Ảnh 2D của mặt gẫy (x1000)<br /> (x1000);<br /> b – Địa<br /> Địa hình<br /> hình mặt<br /> mặt gẫy đđư<br /> ược<br /> ợc tái lập 33D;<br /> c – Mô hình 3D ccủa<br /> ủa mặt gẫy<br /> gẫy.<br /> <br /> Hình 1. Mặt gẫy 2D<br /> D và 3D<br /> D của<br /> mẫu thép 09Mn2Si.<br /> 09Mn2Si<br /> c<br /> Kết quả khảo sát thực tế mẫu thử các thép 12Cr 12Cr2NiWV<br /> NiWV, 09<br /> NiWV, 09Cr16<br /> 16Ni<br /> Ni44Nb<br /> Nb, 14 Cr17Ni<br /> 14Cr Ni22 và<br /> 09Mn2Si<br /> 09Mn Si chỉ ra sự phụ thuộc giữa hai tham số d và h của các hố trên mặt gẫy phá hủy dẻo<br /> tuân theo quy luật tuyến tính<br /> tính.. Hình thái học của các lỗ tế vi có quan hệ trực tiếp đến độ dai<br /> va đập của kim loạiloại.. Đối với các hố có cùng độ rộng thì hố có chiều sâu lớn hơn sẽ đặc<br /> trưng cho kim loại có độ dai lớn hơn (hình 22). ). Theo [8, 9],9], với quan điểm vật liệu học thì<br /> hố càng sâu ththểể hiện mức biến dạng càng lớn theo cơ chế “mở “mở/cắt”<br /> cắt” sang hai bên mạn của<br /> nó Điều này phù hợp với nguyên lý phá hủy dẻo<br /> nó. dẻo,, năng lượng tập trung cho biến dạng dẻo<br /> cục bộ quanh đỉnh vết nứt để mở rộng khoảng trống về phía hai cạnh cạnh,, hạn chế khả năng vết<br /> nứt bị dài và nhọn<br /> nhọn, giảm thiểu khả năng tập trung ứng suất gây nguy hiểm hiểm.. Biến dạng dẻo<br /> càng lớn,<br /> lớn năng lượng biến dạng cục bộ tại gần đỉnh vết nứt càng nhiều trong khi chính sự<br /> phát triển của vết nứt (đặc<br /> đặc trư ng bằng độ rộng của hố<br /> trưng hố)) lại đủ chậm để không gây phá hủyhủy.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> D<br /> Dạng<br /> ạng I D<br /> Dạng<br /> ạng II<br /> Hình 22. Quan hệhệ dd-hh ccủa<br /> ủa các hố tr<br /> trên<br /> ên mặt<br /> mặt gẫy thép.<br /> thép<br /> Nghiên cứu quan hệ “d “d-h”<br /> h” đối với các mẫu thép 12 12Cr22NiWV<br /> NiWV,<br /> NiWV, 09 09Cr1616Ni<br /> Ni4Nb<br /> Nb,,<br /> 14 17Ni<br /> 14Cr17 Ni2<br /> 2, 09Mn<br /> 09Mn2Si Si thông qua các điểm thực nghiệmnghiệm.. Lựa<br /> Lựa chọn xây dựng ph ương tr<br /> phương trình<br /> ình<br /> khuyến nghị đđường<br /> khuyến ờng xu hhướng<br /> ớng là<br /> ướng là hàm đơn gi giản<br /> ản bậc nhất (dạng I) hoặc hhàm<br /> àm bbậc<br /> ậc hai (dạng<br /> II). H<br /> Hệệ số xác địn<br /> địnhh R<br /> R² của phương trình dao động trong khoảng 00,55 55 đến 0,78<br /> 0 78 (dạng<br /> dạng I)<br /> I) và<br /> 0,55<br /> 55 đến 0,7979 (dạng<br /> dạng II<br /> II).<br /> ). Thấy rằng,<br /> rằng, tồn tại mối quan hệ giữa d và hh. Mối quan hệ này chưa<br /> có cơ sở chắc chắn để khẳng định là quan hệ hàm số toán học nhưng được biểu hiện là<br /> <br /> <br /> 152 L. H. Ninh,<br /> Ninh …,<br /> … V. T. Linh,<br /> Linh “Đánh<br /> Đánh giá cơ ch<br /> chếế phá hủy dẻo … nghiên ccứu<br /> ứu tham số mặt gẫy.<br /> gẫy.””<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> quan hệ tương quan thống kê, có xu hướng rõ rệt (bảng 4). Hệ số R² đặc trưng cho mức độ<br /> (%) biến động của biến độc lập (h) giải thích sự biến động của biến phụ thuộc (d) khi có<br /> quan hệ tương quan giữa chúng.<br /> Bảng 4. Đường quan hệ được đề xuất.<br /> Hàm gần đúng F(x),<br /> Mác thép hệ số xác định R²<br /> Dạng I Dạng II<br /> 09Mn2Si y = (1,163±0,071)x + y = (-0,007±0,013)x2 +<br /> (0,277±0,587), R² = 0,768 (1,309±0,269)x – (0,208±1,047),<br /> R² = 0,769<br /> 12Cr2NiWV y = (0,912±0,048)x + y = (-0,023±0,01338)x2 +<br /> (0,660±0,296), R² = 0,789 (1,209±0,179)x – (0,088±0,525),<br /> R² = 0,796<br /> 14Cr17Ni2 y = (0,795±0,079)x + y = (-0,017±0,020)x2 +<br /> (0,070±0,591), R² = 0,552 (1,088±0,349)x – (0,968±1,345),<br /> R² = 0,556<br /> 09Cr16Ni4Nb y = (0,693±0,069)x + y = (-0,019±0,017)x2 +<br /> (0,105±0,500), R² = 0,594 (1,021±0,300)x – (1,054±1,146),<br /> R² = 0,601<br /> Nếu căn cứ trên hệ số xác định R² thì đối với cả hai kiểu hàm xu hướng, các giá trị này<br /> ở mức độ trung bình, mặt khác sự chênh lệch cũng không đáng kể. Các điểm thực nghiệm<br /> bao gồm sai số do nhiều yếu tố ảnh hưởng, bao gồm cả sai số của chính phương pháp đem<br /> lại. Tuy nhiên, đối với hàm bậc nhất, ưu điểm của nó là sự đơn giản với quan hệ tuyến tính<br /> dễ hiểu, trong giới hạn thực tế khảo sát (h≤13 mkm, d≤18 mkm) thì sự sai khác so với hàm<br /> bậc hai là có thể chấp nhận được. Ngoài kết quả thực nghiệm thể hiện trên hình 2, đối với<br /> các mẫu thép 12Cr2NiWV, 14Cr17Ni2, 09Cr16Ni4Nb, 09Mn2Si thì kết quả nghiên cứu<br /> một số loại thép kết cấu khác đã được công bố cũng cho thấy: giữa độ rộng và chiều sâu<br /> của hố tồn tại quan hệ phụ thuộc tuyến tính trong một giới hạn nhất định [10].<br /> Đối chiếu sự biến đổi của đường quan hệ d-h với độ dai va đập thấy rằng hố càng sâu<br /> thể hiện năng lượng hấp thụ phá hủy càng lớn tương ứng với độ dai va đập càng lớn (hệ số<br /> góc tạo bởi đường thẳng xu hướng với trục hoành càng lớn (bảng 5)). Kết quả thực nghiệm<br /> này tương đối thích hợp với nhận định trong tài liệu [11]: độ sâu của hố là chỉ số đo khả<br /> năng biến dạng dẻo của vật liệu; nghĩa là vật liệu sẽ biến dạng trong giới hạn nào đó tương<br /> ứng với độ sâu của hố mà vật liệu còn chưa phá hủy.<br /> Bảng 5. Tương ứng hệ số góc và độ dai va đập một số mẫu thép hợp kim.<br /> Hệ số góc của đường quan hệ Độ dai va đập, Kgf.m/cm2<br /> 1,163±0,071 27<br /> 0,912±0,048 8,5<br /> 0,795±0,079 5,6<br /> 0,693±0,069 5<br /> Với việc chấp nhận quan hệ tuyến tính d-h trong phạm vi cho phép với mác thép và chế<br /> độ xử lý nhiệt xác định, có thể giúp nhanh chóng suy luận, tính toán một trong các giá trị d<br /> hoặc h khi biết giá trị còn lại. Nghĩa là có thể sử dụng hình ảnh mặt gẫy 2D đơn giản để<br /> đánh giá, so sánh, đối chiếu phá hủy hoặc cơ tính nhanh mà không cần xây dựng mô hình<br /> 3D của nó.<br /> Nhìn chung, khi vượt qua giới hạn kích thước hố cũng như trường quan sát, quan hệ<br /> tuyến tính d-h có thể bị phá vỡ. Khi đó, vật liệu chịu quá giới hạn biến dạng của mình, độ<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 65, 02 - 2020 153<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> sâu của các hố tăng không đáng kể hoặc không tăng nữa (khi đã tăng đến tới hạn) đồng<br /> thời các hố chuyển sang cơ chế khác như tăng chiều rộng hoặc sáp nhập lẫn nhau. Điều<br /> này có mối liên hệ với giá trị hệ số R² (0≤ R²≤1) nhận được không quá cao, đây là dấu hiệu<br /> của sự biến đổi phức tạp các biến số, vì trong quá trình phát triển của h và d (tương ứng<br /> với quá trình phá hủy dẻo) có những giai đoạn “đột biến”, phá vỡ nguyên tắc tỷ lệ hình<br /> học (khi các hố nhỏ sáp nhập vào nhau hoặc vào hố lớn). Trong nhiều trường hợp hố trên<br /> mặt gẫy phá hủy dẻo có dạng bậc thang, đó là nguyên nhân các vết nứt, lỗ xốp tế vi đồng<br /> thời phát triển và di chuyển cho đến khi chúng giao cắt nhau và để lại các vết “bậc thang”<br /> (mỗi “bậc thang” là biểu hiện của hành trình một vết nứt). Vết nứt giòn thường không tuân<br /> theo cơ chế “bậc thang” này vì trong quá trình phá hủy chỉ có một vết nứt chính chạy<br /> xuyên suốt. Giai đoạn sắp phá hủy, độ rộng hố phát triển nhanh làm tăng chiều dài của vết<br /> nứt đến mức vượt quá kích thước tới hạn và gây phá hủy vật liệu. Quan hệ d-h chuyển<br /> sang phi tuyến tính. Như vậy, xét về sự phù hợp với lý thuyết phá hủy dẻo thì mô hình<br /> hàm bậc hai có triển vọng hơn và mô tả được quá trình phức tạp hơn.<br /> 4. KẾT LUẬN<br /> Nghiên cứu mặt gẫy dẻo của các mẫu thép hợp kim ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau<br /> (09Mn2Si – thường hóa; 12Cr2NiWV, 09Cr16Ni4Nb, 14Cr17Ni2 – tôi và ram) cho thấy<br /> tính quy luật của quan hệ “d-h” đạt hệ số xác định R² trong khoảng 0,55 đến 0,78 (dạng I)<br /> và 0,55 đến 0,79 (dạng II); hệ số góc của đường quan hệ “d-h” tăng từ 0,693 đến 1,163<br /> tương ứng với độ dai va đập của các mẫu thép tăng từ 5 đến 27 Kgf.m/cm2.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. A.W. Thompson, P.F. Weihrauch, “Ductile fracture: nucleation at inclusions”,<br /> Scripta Met., vol.10, №2 (1976), p.205.<br /> [2]. 何人葵, 刘树主编., “工程材料与热处理.”, 北京: 冶金工业出版社 (2015).<br /> [3]. S.H. Goods, L.M. Brown, “The nucleation of cavities by plastic deformation”, Acta<br /> Metallurgica, Volume 27, Issue 1 (1979) p.3-10.<br /> [4]. В.С. Золоторевский, “Механические свойства металлов”, 3-е изд. М.<br /> МИСиС (1998).<br /> [5]. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева, “Материаловедение: Учебник для высших<br /> технических учебных заведений”. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.:<br /> Машиностроение (1990). - 528 с.<br /> [6]. М.А. Штремель, “Проблемы металлургического качества стали<br /> (неметаллические включения)”, Металловедение и термическая обработка<br /> металлов, № 8 (1980), с.2-6.<br /> [7]. А.В. Кудря, Э.А. Соколовская, Т.Ш. Салихов, Д.В. Кудрявцев, С.В.<br /> Скородумов, “Изв. вузов. Черная металлургия”, № 5 (2009), с.35-39.<br /> [8]. М.А. Штремель, “Вязкость разрушения структур с разномасштабными<br /> включениями”, Физика металлов и металловедение, Т. 99, № 4 (2005), с.16-25.<br /> [9]. А.В. Кудря, Э.А. Соколовская, В.А. Траченко, Ле Хай Нинь, С.В. Скородумов,<br /> К.Б. Папина, “Измерение неоднородности разрушения в конструкционных<br /> сталях с разнородной структурой”, МиТОМ, №4 (2015), с.12-18.<br /> [10]. Т. А. Гордеева, И. П. Жегина, “Анализ изломов при оценке надежности<br /> материалов”, М.: Машиностроение (1978), 200 с.<br /> [11]. РД-50-672-88, “Методические указания. Расчеты и испытания на прочность.<br /> Классификация видов изломов металлов”, Переизд. Февр. 1989 с изм. 1, М.:<br /> Изд-во стандартов (1989).<br /> <br /> <br /> 154 L. H. Ninh, …, V. T. Linh, “Đánh giá cơ chế phá hủy dẻo … nghiên cứu tham số mặt gẫy.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> ABSTRACT<br /> ELABORATION FOR DUCTILE FRACTURE MECHANISM OF ALLOY STEEL<br /> BY FRACTOGRAPHY PARAMETER ANALYSIS METHOD<br /> Ductile fracture plays a very important role in the working process of details.<br /> There are many methods to evaluate the mechanism of ductile fracture but those<br /> methods had not unified and they have many quantitative characteristics as well.<br /> Using a ductile fracture surface of metals method to evaluate the destruction<br /> mechanism is a well-grounded and practical approach. The paper identifies some<br /> important parameters of broken surfaces and studies their changes in relation to the<br /> mechanical properties of the materials, thereby making judgments and assessments<br /> of the ductile fracture rules as well as the relationship between the ductile fracture<br /> mechanism, the structure of steels and the morphology of their face.<br /> Keywords: Fracture surface; Ductile fracture; Stereophotogrammetry; 3d-model of topography; Fracture<br /> surface geometry parameters; Ductile fracture mechanism; Fractography; Alloy steel.<br /> <br /> Nhận bài ngày 30 tháng 9 năm 2019<br /> Hoàn thiện ngày 29 tháng 11 năm 2019<br /> Chấp nhận đăng ngày 17 tháng 02 năm 2020<br /> <br /> Địa chỉ: 1Viện Công nghệ/ TC CNQP ;<br /> 2<br /> Học viện Kỹ thuật Quân sự.<br /> *Email: Lehaininh2003@yahoo.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 65, 02 - 2020 155<br />