Tóm tắt 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 - Trần Công Thức

ữa phân giới các hạt F làm tác nhân hóa bền. Hình 1.13: Tổ chức của thép DP 1.3.3. Đặc điểm cơ tính thép DP: Thép vừa có độ bền cao vừa có tính dẻo tốt Hình 1.16.: Biểu đồ so sánh ứng suất - biến dạng của thép DP và HSLA Bảng 1.5: Tính dị hướng của thép DP Mác thép Sự định hướng Re (MPa) Rm (MPa) A (%) DP600 Chiều dọc 370,9 630,1 23,2 Chiều ngang 379,6 640,4 22,6 DP780 Chiều dọc 468,8 799,1 18,5 Chiều ngang 475,8 796,9 17,5 DP980 Chiều dọc 585,5 1088,5 11,3 Chiều ngang 642,9 1087,0 8,6 Độ bền có giá trị từ 450 đến trên 1180MPa, Re từ 210  800MPa; A% từ 12  34%; n từ 0,09  1,21; tỷ số Rm/Re là 1,71; PSE tới 20000MPa%. 1.3.4. Đặc điểm công nghệ sản xuất thép DP của thế giới - Công nghệ 1: Cán nóng qua vùng nhiệt độ 2 pha → làm nguội nhanh. - Công nghệ 2: Cán nguội → Nung lên vùng 2 pha → làm nguội nhanh Hình 1.23: Sơ đồ sản xuất thép DP 1.4. Đặc điểm sắt xốp - nguồn nguyên liệu sản xuất thép AHSS Bảng 1.7: Thành phần hóa học một số loại sắt xốp do Việt Nam sản xuất Sắt xốp MIREX Tổng Fe, % Fe KL, % C, % P, % S, % khác d (mm) Sắt xốp ép viên 90÷92 80÷82 1,0÷1,2 0,03max 0,03max Còn lại 40 Sắt xốp cục 92÷96 90÷92 0,2÷0,3 0,025 0,025 Còn lại 12÷34 4 1.5. Kết luận chương 1 1. Thép DP một trong các nhóm thép AHSS, có các đặc trưng tiêu biểu: Có hai pha F và M với tỷ phần thể tích mactenxit 15  30%; độ lớn hạt dF < 20m, dM < 10m. Được luyện từ sắt xốp, gia công biến dạng, được nung trong vùng hai pha và nguội nhanh. Thép có độ bền và độ giãn dài cao hơn hẳn thép HSLA cùng thành phần cơ bản. Được sử dụng làm các kết cấu thép và các chi tiết máy. 2. Luận án cần tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của 3 TSCN (nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt và tốc độ nguội) đến độ bền và tính dẻo của thép, trên cơ sở hình thành tổ chức đặc thù tạo nên hiệu ứng song pha. Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TỔ CHỨC VÀ CƠ TÍNH CỦA THÉP DP 2.1. Đặc điểm chỉ tiêu bền và dẻo đặc thù của thép DP Thép DP vừa có độ bền cao vừa có tính dẻo cao do thép có tổ chức đặc thù tạo nên hiệu ứng song pha. 2.2. Nguyên lý cộng pha ứng dụng trong thép DP 2.2.1. Cơ sở lý thuyết cộng pha Độ bền và độ dẻo của thép DP phụ thuộc vào tổng của tích độ bền (độ dẻo) của từng pha với tỷ phần thể tích của M:  = m .Vm + f.VF = m.Vm + f.(1-Vm) (2.3)  = m.Vm. + f.(1-Vm) (2.4) 2.2.2. Độ bền và độ giãn dài pha F và M quan hệ với hàm lượng cacbon Giới hạn bền và độ giãn dài của pha F, M phụ thuộc hàm lượng %C trong chúng. 2.2.3. Ảnh hưởng của tỷ phần thể tích F và M: Độ bền và độ dẻo của thép DP phụ thuộc vào tỷ phần thể tích của chúng (hình 2.6) 2.3. Cơ chế hóa bền do lệch và sự hãm lệch trong thép DP 2.3.1. Cơ chế hóa bền do lệch: Độ bền của thép DP phụ thuộc vào sự chuyển động của lệch nằm trong pha F khi chịu tác dụng của ứng suất tiếp theo công thức (2.5) 𝜏𝐹𝑅 = 𝐺𝑏 𝑙 (2.5) Theo Taylor ứng suất chảy thực σ(ε) phụ thuộc mật độ lệch ρ(ε) σ(ε) = σi0+α.G.b.√ρ(ε) ; y = i + d = i + α.G.b√ (2.6) hoặc y = i + α.G.b.√ 0+K. m (2.7) Theo cơ chế nguồn lệch F-R, đường lệch chuyển động khi gặp các tác nhân cản trở (các pha phân tán, hoặc xen kẽ) chúng tạo thành các vòng tập trung lệch, 5 làm tăng bền cho vật liệu. a) b) Hình 2.5: Quan hệ Rm - Re(a) và A%(b) với hàm lượng %C trong M a) b) Hình 2.6: Quan hệ Rm - Re(a) và A% (b) với Vm của thép DP a) (b) (e) K  A B (a) (f) (g) (c) (d) b) Hình 2.9: Sơ đồ nguồn F-R (a) và sự cản trở lệch (b) 2.3.2. Các cơ chế hãm lệch trong thép DP: Có 3 cơ chế hãm lệch - Hóa bền do sự hòa tan của NTHK C, N, Mn, Si - Hóa bền bằng các pha phân tán: các cacbit TiC, NbC - Hóa bền bằng chuyển biến pha tạo pha M rắn xen kẽ Hình 2.11: Ba cơ chế tăng bền của thép DP Hình 2.12: Tác dụng hóa bền của NTHK lên ứng suất chảy Hình 2.13: Chuyển biến tạo pha rắn Thép DP có độ bền cao, tính dẻo tốt nhờ sự cản trở lệch của các hạt M nhỏ siêu mịn, nằm xen kẽ trên nền pha F nhỏ mịn. Khi ngoại lực tác động lệch được 6 hình thành trong nhiều hạt F và khi chuyển động chúng bị các phân giới hạt và hạt M nhỏ mịn cản trở từ đó làm thép vừa có độ bền cao vừa có tính dẻo tốt. Như vậy, điều khiển nhiệt độ nung trong vùng 2 pha và thời gian giữ nhiệt, để khống chế độ hòa tan của cacbon, độ lớn hạt F, M và tỷ phần M, đồng thời nguội nhanh để tạo sự phân tán của M trên nền F (hình 2.13). 2.4. Lý thuyết hóa bền thép DP bằng hạt F và M nhỏ 2.4.1. Cơ sở lý thuyết hóa bền bằng hạt nhỏ thép DP Thép có hiệu ứng song pha nhờ tạo được kích thước các hạt F, M nhỏ mịn, nên độ bền và độ dẻo của thép DP có thể giải thích bằng lý thuyết hóa bền hạt nhỏ Hall-Petch (xem công thức 2.10 và hình 2.14; 2.15) 2 1− += kdoch  (2.10) Hình 2.14: Quan hệ Rm và dF Hình 2.15: Quan hệ R -  với dF Hình 2.16: Các dạng truyền chuyển động của lệch qua phân giới hạt Khi độ lớn hạt F < 20m, sẽ có nhiều hạt biến dạng và lệch được truyền hạt nọ sang hạt kia qua phân giới hạt. 2.4.2. Một số giải pháp làm nhỏ hạt trong thép DP 1) Làm nhỏ hạt phôi ban đầu nhờ biến dạng dẻo với tỷ số biến dạng cao, khống chế nhiệt độ dừng rèn và thông số nhiệt khi làm nguội. 2) Làm nhỏ hạt bằng hợp kim hóa: Sử dụng các nguyên tố vi lượng. 3) Làm nhỏ hạt bằng công nghệ nung ở nhiệt 2 pha giữa Ac1 và Ac3, giữ nhiệt và làm nguội nhanh. 2.5. Nhiệt động học chuyển biến tổ chức pha F và M 2.5.1. Ảnh hưởng nhiệt độ nung 7 Khống chế nhiệt độ nung giữa vùng 2 pha Ac1 và Ac3 để điều khiển tỷ phần pha F, Ô và độ lớn của chúng; sau khi nguội nhanh tỷ phần và độ lớn M được bảo đảm do quá trình chuyển biến Ô thành M. Hình 2.20: Giản đồ quan hệ nhiệt độ nung và tỷ phần pha 2.5.2. Ảnh hưởng của thời gian giữ nhiệt: Thời gian giữ nhiệt quyết định sự hòa tan của các nguyên tố hợp kim, độ lớn hạt F và Ô. a) b) a) b) Hình 2.23: Quá trình hòa tan(a) và đồng đều ôstenit(b) Hình 2.24: Quan hệ VF với  (a), T (b) a) b) Hình 2.25: Động học ôstenit hóa đẳng nhiệt 2.5.3. Ảnh hưởng tốc độ nguội: Tốc độ nguội phải lớn hơn tốc độ nguội tới hạn để bảo đảm sự chuyển biến Ô thành M. 2.6. Kết luận chương 2 1. Thép DP hóa bền theo luật cộng pha. 2. Thép DP hóa bền theo cơ chế biến dạng của lệch và sự hãm lệch. Đặc thù tổ chức thép DP tạo nên pha M nhỏ mịn làm tác nhân hãm lệch. 3. Thép DP hóa bền theo cơ chế hạt nhỏ Hall-Petch. 4. Để tạo hiệu ứng hóa bền cho thép DP phải luyện thép cho độ sạch cao, biến dạng phôi với tỷ số rèn lớn, nung ở vùng 2 pha Ac1 và Ac3 và nguội nhanh. Chương 3. THỰC NGHIỆM KHOA HỌC 3.1. Lưu đồ thực nghiệm và các thiết bị thí nghiệm Thực nghiệm khoa học được tiến hành theo lưu đồ hình 3.1. Thép được luyện từ sắt xốp Mirex, tinh luyện trong lò WIM. Phôi thép 250 được rèn xuống 14 dùng để làm mẫu kim tương và thử kéo. Hình 3.1: Lưu đồ thực nghiệm 3.2. Thực nghiệm xác định thuộc tính nhiệt động 3.2.1. Thành phần thép nghiên cứu (luyện theo ASTM) 8 Bảng 3.1: Thành phần hóa học mác thép sau khi nấu và tinh luyện 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 Ac1 = 7230C và Ac3 = 8780C. 3.2.3. Xác định tổ chức pha của thép bằng kính hiển vi quang học Thí nghiệm phân tích tổ chức F, M, xác định độ lớn hạt và tỷ phần pha được tiến hành tại Trung tâm đo lường Viện công nghệ, Bộ quốc phòng 3.2.4. Xác định các mức biến đổi của TSCN xử lý nhiệt - Nhiệt độ nung: 740  7800C, - Thời gian giữ nhiệt: 10  20phút, - Tốc độ nguội: (trong dầu 500C/s nước 1000C/s và nước muối 10%: 1500C/s) Hình 3.9: Chu trình xử lý nhiệt thực nghiệm 3.3. Xác định các đặc trưng cơ tính của thép: Thí nghiệm thử kéo được tiến hành tại Trung tâm đo lường Viện công nghệ, Bộ quốc phòng. 3.4. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 3.4.1. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Bảng 3.5: Bảng kết quả thực nghiệm N0 VM (%) dM (µm) dF (µm) Rm (MPa) Re (MPa) A (%) Rm/Re (MPa) Z (%) RmxA (MPa%) n 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 26,3 9,4 14,3 763,6 487,6 17,6 1,566 41,0 13439 0,18 13 18,8 8,9 14,6 638,8 419,7 20,1 1,522 47,6 12859 0,17 14 23,7 8,6 13,1 688,4 452,2 22,6 1,522 47,3 15558 0,17 15 25,6 8,7 13,6 685,2 456,9 18,6 1,5 48,6 12721 0,17 Bảng 3.6: Bảng giá trị, độ tin cậy của các đặc trưng tổ chức và cơ tính STT Tên đặc trưng tổ chức và cơ tính của thép nghiên cứu Các giá trị Độ tin cậy sperman Max Min 1 Độ lớn hạt ferit (dF), µm 16,8 10,4 0,95 2 Độ lớn hạt mactenxit (dM), µm 10,1 6,8 0,94 3 Tỷ phần Mactenxit (VM), % 31,8 12,4 0,95 4 Giới hạn bền (Rm), MPa 819,3 624,6 0,98 5 Giới hạn chảy (Re), MPa 530,6 398,8 0,97 6 Hệ số hóa bền (Rm/Re) 1,566 1,444 0,96 7 Độ giãn dài tương đối (A), % 25,4 17,0 0,97 8 Chỉ số PSE (RmxA), MPa% 17992 12270 0,94 9 Các hàm hồi quy xác định tối ưu công nghệ dF = - 49,67+ 0,079T - 2,74. dM = - 14,05 + 0,027.T - 2,32. + 0,56.vn VM = -17,49 + 0,014T - 6,84. - 5,62.vn + 0,0023.T.vn - 0,0044..vn - 0,0013.vn2 Rm(MPa) = - 61,72 + 1,19.T - 64,89.τ - 74,31.vn - 0,1.T.τ + 0,019.T.vn + 0,028.τ.vn + 1,29.τ 2 Re (MPa) = -966,49+2,02T - 47,17τ - 34,49vn - 0,054T.τ + 0,98τ2 A(%) = 3328,81 - 8,70.T + 4,95. - 0,057vn - 0,005..vn + 0,0057T2 PSE = 2319056,48 - 6105,14T + 341,45. - 33,94.vn - 3,41.vn + 4,04.T2 + 0,42.vn2 Z = 5679,59 - 14,295.T + 3,861. + 0,136.vn + 0,0223.T. - 0,0091..vn + 0,0091.T2 Bảng 3.7: Các giá trị tối ưu nghiệm hàm hồi quy và thực nghiệm kiểm chứng Các chỉ tiêu T (0C)  (phút) vn (0C/s) Giá trị tối ưu Nghiệm hàm hồi quy TN kiểm chứng Sai số,% Độ lớn hạt F, dF (µm) 740 10 150 10,93 10,4 4,9 Độ lớn hạt M, dM (µm) 740 10 150 6,94 6,85 1,3 Tỷ phần pha M, VM (%) 780 20 150 32,34 32,81 1,4 Giới hạn bền Rm (MPa) 780 20 150 816,92 824,5 0,93 Giới hạn chảy, Re (MPa) 780 20 150 534,88 530,6 0,8 Độ giãn dài A, (%) 780 10 50 24,6 23,5 4,5 Độ thắt tỷ đối, Z (%) 740 20 150 44,56 46,5 4,3 PSE (MPa%) 780 10 150 18510 17992 2,8 3.4.2. Xử lý số liệu bằng phần mềm STATISTICA 3.4.3. Thí nghiệm kiểm chứng Thực nghiệm kiểm chứng trên mác thép có thành phần: 0,12%C - 1,45%Mn - 0,95%Si - 0,022%P - 0,013%S; được nấu luyện từ sắt xốp và được tinh luyện trong lò VIM300. Xem bảng 3.8. Bảng 3.8: Kết quả thực nghiệm kiểm chứng STT Chế độ xử lý nhiệt Chỉ tiêu cơ tính T (0C)  (phút) vn (0C/s) Re (MPa) Rm (MPa) A (%) 1 TN kiểm chứng 780 20 150 618,4 823,3 18,3 Thông số tối ưu 610,2 819,3 17,0 2 TN kiểm chứng 780 10 571,6 781,1 24,1 Thông số tối ưu 568,3 765,6 23,5 3 TN kiểm chứng 760 15 531,3 695,6 23,8 Thông số tối ưu 520 688,4 22,6 3.5. Kết luận chương 3 1. Mác thép DP nghiên cứu được luyện từ sắt xốp MIREX và tinh luyện trong lò WIM đạt các yêu cầu về thành phần hóa học và tạp chất theo ASTM. 2. Phôi từ Φ250mm được rèn đến Φ14mm, xử lý nhiệt theo các chế độ, dùng làm mẫu nghiên cứu tổ chức tế vi và xác định cơ tính. 3. Sử dụng PP QHTN, xác định số thí nghiệm, xử lý số liệu, thu được 3 hàm hồi quy về ảnh hưởng TSCN đến tổ chức và 5 hàm hồi quy ảnh hưởng của TSCN đến các chỉ tiêu bền và dẻo của thép DP, với giá trị độ tin cậy 0,94. 10 4. Nhờ phần mềm STATISTICA, biểu diễn đồng mức quan hệ giữa TSCN với tổ chức và cơ tính, từ đó xác định bộ TSCN tối ưu theo yêu cầu. 5. Thực nghiệm kiểm chứng kiểm tra quy luật quan hệ giữa thông số công nghệ với tổ chức và cơ tính để có thể ứng dụng xây dựng QTCN. Chương 4. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG TSCN CƠ - NHIỆT ĐẾN TỔ CHỨC VÀ CƠ TÍNH THÉP DP 4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng TSCN đến tổ chức của thép DP 4.1.1. Tổ chức tế vi của mác thép trong các trạng thái nhiệt luyện Theo bảng 3.1 và các hình 4.1 đến 4.12 ảnh tổ chức tế vi sau xử lý nhiệt, đáp ứng được yêu cầu về tổ chức của mác thép song pha về độ lớn hạt và tỷ phần pha. Nhiệt độ nung 7400C Nhiệt độ nung 7600C Nhiệt độ nung 7800C Giữ nhiệt 10 phút - tốc độ nguội 500C/s Hình 4.1: Mẫu D-1 Hình 4.2: Mẫu D-4 Hình 4.3: Mẫu D-7 Giữ nhiệt 15 phút - tốc độ nguội 1000C/s Hình 4.4: Mẫu N-2 Hình 4.5: Mẫu N-5 Hình 4.6: Mẫu N-8 Giữ nhiệt 20 phút - tốc độ nguội 1500C/s Hình 4.7: Mẫu M-3 Hình 4.8: Mẫu M-6 Hình 4.9: Mẫu M-9 11 4.1.2. Quan hệ TSCN với độ lớn hạt ferit - V ù n g T S C N t ố i ư u c h o đ ộ h ạt d F < 1 2  m ; T = 7 3 0  7 5 0 0 C ; τ = 8  1 6 p h ú t; v n = 8 0  1 8 0 0 C /s - N g h iệ m h àm h ồ i q u y : Đ ộ l ớ n h ạt n h ỏ n h ất d F = 1 0 ,9  m ; T = 7 4 0 0 C ; = 1 0 p h ú t; v n = 1 5 0 0 C /s H ìn h 4 .2 0 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến đ ộ l ớ n h ạ t fe ri t 12 4.1.3. Quan hệ TSCN với độ lớn hạt mactenxit - V ù n g T S C N t ố i ư u c h o đ ộ h ạt M < 8  m : T = 7 3 0  7 5 0 0 C ; τ = 8  1 5 p h ú t; v n = 8 0  1 8 0 0 C /s - N g h iệ m h àm h ồ i q u y : T = 7 4 0 0 C ; τ = 1 0 p h ú t v à v n = 1 5 0 0 C /s ; Đ ộ l ớ n h ạt l à d F = 6 ,9  m H ìn h 4 .2 2 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến đ ộ l ớ n h ạ t m a ct en xi t 13 4.1.4. Quan hệ của TSCN đến tỷ phần pha mactenxit - V ù n g m àu x an h V m = 1 5 % ; T = 7 3 0  7 4 0 0 C ;  = 8  1 2 p h ú t; v n = 2 0  5 0 0 C /s - V ù n g m àu đ ỏ V m = 3 0 % ; T = 7 6 0  7 9 0 0 C ;  = 1 0  2 2 p h ú t; v n = 5 0  1 8 0 0 C /s - T h eo h àm h ồ i q u y : G iá t rị m ax V m = 3 1 ,8 % ; T = 7 8 0 0 C ;  = 2 0 p h ú t; v n = 1 5 0 0 C /s ; G iá t rị m in V m = 1 3 ,3 % , T = 7 4 0 0 C ;  = 1 0 p h ú t; v n = 5 0 0 C /s H ìn h 4 .2 4 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến t ỷ p h ầ n m a ct en xi t 14 4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng TSCN đến các chỉ tiêu cơ tính 4.2.1. Quan hệ TSCN với giới hạn bền H ìn h 4 .2 7 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến g iớ i h ạ n b ền - V ù n g T S C N t ố i ư u c h o R m m ax = 8 00  82 0M P a, T = 7 60  79 00 C ,  = 1 8  22 p hú t, v n = 1 0 0  1 8 0 0 C /s . - T h eo h àm h ồ i q u y R m m ax = 8 1 7 M P a, T = 7 8 0 0 C , = 2 0 p h ú t, v n = 1 5 0 0 C /s ; - T h ự c n g h iệ m k iể m c h ứ n g : R m = 8 2 4 ,5 M P a, T = 7 8 0 0 C , = 2 0 p h ú t, v n = 1 5 0 0 C /s ; 15 4.2.2. Quan hệ thông số công nghệ với giới hạn chảy H ìn h 4 .3 0 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến g iớ i h ạ n c h ả y - V ù n g T S C N t ố i ư u c h o g iớ i h ạn c h ảy t h ấp n h ất R e = 4 0 0  4 4 0 M P a, T = 7 3 0  7 5 0 0 C , = 1 3  1 5 p h ú t, v n = 4 0  5 0 0 C /s . - G iớ i h ạn c h ảy l ớ n n h ất R e = 5 0 0  5 2 0 M P a, T = 7 70  78 00 C ,  = 1 8  2 0 ph út , v n = 1 50  1 60 0 C /s . - T h eo h àm h ồ i q u y R em ax = 5 3 5 M P a, T = 7 8 0 0 C ,  = 2 0 p h ú t, v n = 1 5 0 0 C /s . R em in = 4 1 3 M P a, T = 7 4 0 0 C ,  = 1 0 p h ú t, v n = 5 0 0 C /s ; 16 4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của TSCN đến các chỉ tiêu dẻo 4.3.1. Quan hệ giữa hệ số hóa bền (Rm/Re) với các TSCN H ìn h 4 .3 3 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến h ệ số h ó a b ền - V ù n g T S C N t ố I ư u c h o h ệ số h ó a b ền l ớ n n h ất R m /R e > 1 ,5 4 . + V ù n g 1 : T = 7 3 0  7 4 0 0 C , v n < 1 0 0 0 C /s v à + V ù n g 2 : ở T > 7 8 0 0 C , v n > 1 4 0 0 C /s . - T h ự c n g h iệ m k iể m c h ứ n g : R m /R e > 1 ,5 6 ; T = 7 4 0 0 C , = 2 0 p h ú t, v n < 1 0 0 0 C /s 17 4.3.2. Quan hệ TSCN với độ giãn dài H ìn h 4 .3 5 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến đ ộ g iã n d à i - V ù n g T S C N t ố i ư u c h o A m ax > 2 6 % : T = 7 3 0  7 4 0 0 C ,  = 8  15 p h ú t, v n = 1 6 0  1 8 0 0 C /s h o ặc T = 7 8 0  7 9 0 0 C ,  = 8  1 5 ph út , v n = 5 00 C /s , h oặ c T = 7 30  74 00 C ,  = 8  1 5 p h ú t, v n = 5 0 0 C /s - T h eo h àm h ồ i q u y : A m ax = 2 4 ,6 % , T = 7 8 0 0 C , = 1 0 p h ú t, v n = 5 0 0 C /s , - K iể m c h ứ n g : A m ax = 2 4 % , T = 7 8 0 0 C ,  = 1 0 p h ú t, v n = 5 0 0 C /s , 18 4.3.3. Quan hệ TSCN với độ thắt tỷ đối (Z) H ìn h 4 .3 8 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến đ ộ t h ắ t tỷ đ ố i Z - V ù n g T S C N t ối ư u ch o Z m ax = 6 2 % ; T = 7 3 0  7 4 0 0 C ;  = 8  1 5 p h ú t; v n = 1 4 0  1 6 0 0 C /s v ù ng m àu đ ỏ th ẫm . - V ù n g T S C N c h o Z m in < 4 6 % : T = 7 5 0  7 7 0 0 C ,  > 1 8 p h ú t, v n > 1 5 0 0 C v ù n g m àu x an h t h ẫm . - T h eo H àm h ồ i q u y : T = 7 4 0 0 C ,  = 2 0 p h ú t, v n = 1 5 0 0 C /s c h o đ ộ t h ắt t ỷ đ ố i Z = 4 4 ,6 % , n ằm t ro n g v ù n g g iá t rị n h ỏ n h ất . 19 4.3.4. Quan hệ TSCN với chỉ số hấp thụ năng lượng H ìn h 4 .4 1 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến c h ỉ số h ấ p t h ụ n ă n g l ư ợ n g - V ù n g T S C N t ố i ư u c h o P S E > 1 8 0 0 0 M P a% , T = 7 8 0  7 9 0 0 C , = 8  1 2 p h ú t, v n = 1 4 0  1 6 0 0 C /s . - H àm h ồ i q u y : P S E = 1 8 5 1 0 M P a% , T = 7 8 0 0 C ,  = 1 0 p h ú t, v n = 1 5 0 0 C /s . - K iể m c h ứ n g : P S E = 1 7 9 9 2 M P a% , T = 7 8 0 0 C ,  = 1 0 p h ú t, v n = 1 5 0 0 C /s . 20 4.3.5. Quan hệ TSCN với hệ số biến cứng n H ìn h 4 .4 4 : Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ô n g s ố c ô n g n g h ệ đ ến h ệ số b iế n c ứ n g n - V ù n g T S C N t ố i ư u c h o n > 0 ,1 8 t ư ơ n g ứ n g v ớ i T = 7 3 0  7 8 0 0 C , = 8  1 2 p h ú t, v n = 5 0  1 2 0 0 C /s . - K iể m c h ứ n g : n = 0 ,1 8 ; T = 7 8 0 0 C , = 1 0 p h ú t, v n = 5 0 0 C /s . 21 4.4. Xác lập bộ thông số công nghệ tối ưu Bộ TSCN tối ưu với các chỉ tiêu: 1) Bộ thông số công nghệ tối ưu Bảng 4.2: Bộ thông số công nghệ cho các chỉ tiêu tối ưu Các chỉ tiêu tối ưu Giá trị tối ưu Thông số công nghệ T (0C)  (phút) vn (0C/s) Độ lớn hạt ferit dF (m) < 12 730750 816 80180 Độ lớn hạt Mactenxit dM (m) < 8 730750 815 80180 Tỷ phần mactenxit Vmmax > 30% 760790 1020 50150 Tỷ phần mactenxit Vmmin < 15% 730740 812 50 Giới hạn bền Rm, MPa >800MPa 760790 1822 100150 Giới hạn chảy Re, MPa >500MPa 770700 1820 150 Hệ số hóa bền Rm/Re >1,54 730740 1222 < 100 Độ giãn dài tương đối A(%) >26% 730740 815 >150 780790 815 50 Chỉ số PSE, MPa% >18000MPa% 780790 812 140160 Hệ số biến cứng n > 0,18 730780 812 50120 Bảng 4.3: Bộ thông số công nghệ tối ưu về độ bền - độ dẻo Hình 4.45: Quan hệ Rm và A% thép DP sau xử lý nhiệt 2) Kết quả thực nghiệm kiểm chứng bộ thông số công nghệ tối ưu Thực nghiệm kiểm chứng với 3 bộ thông số công nghệ. Kết quả khẳng định quy luật rút ra từ thực nghiệm có tính phổ quát và có thể sử dụng làm cơ sở thiết lập quy trình công nghệ nhằm thu được sự kết hợp giữa độ bền và độ dẻo của thép DP. Hình 4.46: Quan hệ giới hạn bền - độ giãn dài thép DP nghiệm chứng 4.5. Kết luận chương 4 1. Thép DP được luyện từ sắt xốp Việt Nam đã đáp ứng yêu cầu về thành phần hóa học theo ASTM. Tổ chức của thép có 2 pha F và M; độ lớn hạt nhỏ siêu mịn F nhỏ 8  12µm, M < 10µm; tỷ phần pha M từ 15  35%. 22 2. Sau khi xử lý nhiệt với cá chế độ Giới hạn bền từ 625  820MPa, giới hạn chảy 399  31MPa, độ giãn dài từ 17  26%, thỏa mãn mục tiêu về độ bền và độ dẻo của thép DP 1) Quan hệ của TSCN đến các chỉ tiêu bền: (Rm, Re) - Với 3 TSCN nghiên cứu cho giới hạn bền từ 625 đến 820MPa; trong đó, miền thông số cho giá trị giới hạn bền kéo lớn nhất trên 800MPa là T0C = 760  7900C,  = 18  22 phút, vn = 100  1500C/s. Theo nghiệm của hàm hồi quy Rm = 817MPa khi T = 7800C,  = 20 phút, vn = 1500C/s. - Miền TSCN nhận được giới hạn chảy lớn nhất Re = 600MPa khi nhiệt độ nung T = 770  7800C,  = 18  20 phút, vn = 1500C/s. Theo nghiệm hàm hồi quy Re = 535MPa khi T = 7800C,  = 20 phút, vn = 1500C/s 2) Ảnh hưởng của TSCN đến các chỉ tiêu dẻo: (A, Z, n, Rm/Re, PSE). - Miền thông số cho độ giãn dài lớn nhất trên 26% khi xử lý ở hai vùng nhiệt độ dưới 7500C và 780  7900C,  = 8 15phút, vn = 1500C/s; - Miền TSCN cho độ thắt tỷ đối lớn nhất 67% khi T = 740MPa,  = 20phút, vn = 1500C/s - Hệ số hóa bền lớn nhất tương ứng với nhiệt độ thấp 7400C,  = 8  12 phút hay ở nhiệt độ cao 7800C,  = 18  20phút. - Miền thông số cho PSE cực đại > 18000MPa% ở nhiệt độ nung khoảng 780  7900C,  = 8  12phút và vn = 1500C/s. 3. Đã đưa ra 3 bộ thông số công nghệ tối ưu tương ứng với 3 vùng: - Vùng 1 độ bền cao Rm = 700  820MPa, độ dẻo tốt A = 17  20%; tương ứng với bộ TSCN T = 760  7800C,  = 15  20 phút, vn = 100  1500C/s. - vùng 2 độ bền tốt 600  700MPa, độ dẻo tốt 20  24%, tương ứng với bộ TSCN T = 740  7600C,  = 15 phút, vn = 50  1500C/s. - vùng 3 độ bền cao 600  700MPa, độ dẻo cao 24  28%; tương ứng với bộ TSCN T = 760  7800C,  = 10 phút, vn = 50  1500C/s. 4. Thực nghiệm kiểm chứng tương ứng với 3 vùng theo tiêu chí độ bền và độ dẻo khác nhau, kết quả khẳng định bộ TSCN và các quy luật được đưa ra là đứng đắn, bảo đảm tính khoa học của các nghiên cứu. KẾT LUẬN CHUNG I. Những kết quả chính của Luận án 1. Thép AHSS - DP là sản phẩm của cách mạng CN 4.0 về luyện kim, được luyện từ sắt xốp - Sắt hoàn nguyên trực tiếp (DRI), và tinh luyện ngoài lò, có 23 thành phần hóa học rất cơ bản CMnSi, nhưng có hàm lượng tạp chất rất thấp, nhất là P và S%; thép được biến dạng và xử lý nhiệt đặc biệt để cho tổ chức 2 pha ferit và mactenxit, các pha có tỷ phần thể tích nhất định và nhất là kích thước hạt M cỡ 5-10µm. Thép vừa có độ bền cao vừa có tính dẻo tốt, so với mác thép HSLA có thành phần tương tự. Thép đang được ứng dụng s