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

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 ...