top of page
  • Happy

Cơ sở vật liệu - Phần 3

Xin chào các bạn.

Bài viết hôm nay là bài viết cuối trong chuỗi 3 bài viết cơ bản nhất về vật liệu thép cacbon.

Phần 1: Giản đồ pha và cấu trúc vi mô vật liệu Cơ Sở Vật Liệu - Phần 1 (pipingdesigners.vn)

Phần 2: Nhiệt luyện Cơ Sở Vật Liệu - Phần 2 (pipingdesigners.vn)

Phần 3: Cấu trúc vi mô vật liệu

Nội dung bài viết và hình ảnh được tham khảo từ website nguồn https://www.lff-group.com/posts/fundamentals-of-carbon-steel-part-3

Nội dung bài viết và hình ảnh được tham khảo từ website nguồn https://www.lff-group.com/posts/fundamentals-of-carbon-steel-part-3

Trong hai bài viết trước, Happy đã thảo luận về ảnh hưởng của thời gian đến quá trình biến đổi và các cấu trúc vi mô hình thành do sự phân hủy của Austenite tùy thuộc vào tốc độ làm mát. Happy đã giới thiệu khái niệm về biểu đồ thời gian-nhiệt độ-biến đổi (TTT) (Figure 1) và giải thích ý nghĩa của nó khi cho phép nhà luyện kim dự đoán thép sẽ phản ứng như thế nào với một chu trình nhiệt luyện cụ thể. Happy không có ý định đi quá chi tiết về các sơ đồ TTT trong bài viết này (đó sẽ là chủ đề của một bài blog sau); Happy đã bao gồm hình 1 (Figure 1) đơn giản để giúp giải thích các sản phẩm khác nhau, do sự phân hủy của Austenite, hình thành như thế nào.


Tùy thuộc vào tốc độ làm mát, sự phân hủy của Austenite xảy ra theo ba cơ chế riêng biệt, nhưng đôi khi chồng chéo, và dẫn đến hình thành ba sản phẩm phản ứng khác nhau; cụ thể là Pearlite, Bainite và Martensite.


A) Pearlite

Đường cong chấm phía trên trong hình 1 thể hiện sự bắt đầu của quá trình hình thành Ferite. Đường cong bị gãy ngay bên dưới nó cho thấy sự bắt đầu của quá trình chuyển đổi Austenite còn lại thành tập hợp Ferite- cementite (cacbua). Trong phần trên của dải lê trong hình 1, quá trình biến đổi giống như sự đông đặc của các tinh thể từ chất lỏng bằng cách hình thành và phát triển các hạt nhân cacbua, tiếp theo là sự hình thành Ferite bởi sự tạo mầm bên với sự phát triển bên và cạnh, như được chỉ ra trong Hình 2 và 3. Một ví dụ về vi cấu trúc Ferite- Pearlite được thể hiện trong hình 4.


Nếu thép được làm nguội từ từ đến khoảng 700 ° C thì sự hình thành hạt nhân chậm, nhưng sự phát triển sau đó diễn ra nhanh chóng để tạo thành các khuẩn lạc Pearlite lớn; trong một số trường hợp bao gồm một số hạt Austenite.



Nếu hạ nhiệt độ xuống khoảng 500 ° C trước khi quá trình biến đổi diễn ra, thời kỳ tạo mầm sẽ giảm và Pearlite ngày càng trở nên mịn. Một số lượng lớn các hạt nhân hình thành ở ranh giới hạt Austenite và xung quanh các khoảng trống hoặc tạp chất trong cấu trúc. Sự phát triển chậm hơn ở nhiệt độ cao hơn và điều này tạo ra các hạt hướng tâm hình quạt đôi khi được gọi là Nodular Troostite, hình 2 và 5 [2, 3]. Nodular troostite là một tập hợp của Ferite và Cementite. Giống như Pearlite, nó có cấu trúc dạng phiến, nhưng các tiểu cầu nằm gần nhau hơn nhiều. Điều kiện của Ferite và Cementite trong mối quan hệ với nhau là không ổn định và chúng có xu hướng phân tầng tạo thành Pearlite. Do đó, cấu trúc vi mô có khả năng giống như Pearlite mịn.


B) Bainite

Nếu giảm nhiệt độ xuống khoảng từ 500 ° đến 350 ° C trước khi quá trình biến đổi diễn ra, hạt nhân Ferite sẽ hình thành; kết hợp với ma trận Austenite. Khi những hạt nhân này lan truyền, cácbon dư thừa sẽ phân chia thành Austenite dư; sau đó Cementite kết tủa từ Austenite làm giàu cacbon giữa các tấm Ferite. Nhiệt độ thực tế mà phản ứng này bắt đầu được gọi là nhiệt độ bắt đầu Bainite (Bs). Một số công thức có sẵn để dự đoán nhiệt độ BS; một số hoàn toàn dựa trên thành phần, một số khác tính đến kích thước hạt Austenite trước đó [5-9]. Công thức được trình bày dưới đây, được phát triển bởi Kang [6], có tính đến cả thành phần và kích thước hạt Austenite trước đó.


Bs = 634.8 - 193.1C + 102.4C2 - 31.2Mn - 4.6Si - 18.6Ni - 32.4Cr - 15.6Mo + 10.36ln(dγ )


Trong đó, dγ là kích thước hạt Austenite trước đó tính bằng micromet và hàm lượng hợp kim tính bằng% wt. Công thức này đáng tin cậy cho các thành phần hóa học trong phạm vi: 0,10-1,00% C, 0,17-1,91% Mn, 0,40% Si tối đa, 2,10% Ni tối đa, 2,16% Cr tối đa, 1,96% Mo tối đa và kích thước hạt Austenite trước đó trong phạm vi 6,7-1,62 micrômét.