Thép không gỉ Ferrite họ 409 và vai trò của Ti, Nb – Phần 1/2(trang3/3)


Hiện tượng biến dòn

Có 3 có chế biến dòn chính đối với thép không gỉ F. Chúng là biến dòn tại 475C, biến dòn pha sigma, và biến dòn tại nhiệt độ cao hay sự nhạy cảm nhiệt độ cao. Về 3 hiện tượng này,  sự nhạy cảm xuất hiện trong hầu hết các vấn đề nảy sinh do nó có thể xuất hiện trong các quá trình sản xuất thông thường. Hiện tượng khác yêu cầu các chu trình thời gian dài hơn tại nhiệt độ cao mới sảy ra và do đó thường không xảy đến trong quá trình gia công chế tạo sản phẩm cuối cùng. Cả 3 cơ chế sẽ được đề cập trong các phần tiếp theo đây.

a. Biến dòn nhiệt độ cao (sự nhạy cảm)

Trong vật liệu đa tinh thể, các biên hạt thường là các tác nhân đối với nhiều phản ứng. tại vì là biên hạt có sự khác biệt cả về mặt vật lý và hóa học so với các hạt mà chúng phân tách. Biên hạt điển hình có nồng độ cao hơn về lỗ trống, độ tan, và tạp chất. Tốc độ khuếch tán tại biên hạt cũng cao hơn. Bằng cách phá hủy phần biên hạt sẽ làm giảm năng lượng bề mặt yêu cầu để tạo mầm, tiết pha có thể tạo mầm dễ dàng tại biên hạt hơn ở trong nền. Tiết pha sẽ cũng cóxuu hướng tạo mầm tại biên hạt do sự phân tách dung dịch và các nguyên tử tạp đến biên hạt. Trong thép không gỉ F, các nguyên tố đó là C và N. Nếu có C vàN tự do tại nhiệt độ cao, cacbit Cr tạo thành dọc biên hạt. Do sự khuếch tán của C nhanh hơn sự khuếch tán của Cr, vùng gần biên hạt trở nên vạn kiệt Cr do sự phát triển của Cacbit Cr. Nó sẽ làm dịch nồng độ Cr tại biên hạt xuống dưới 11%, hàm lượng cần thiết để tạo màng thụ động và dẫn đến ăn mòn tinh giới. Giản đồ mô tả cho thấy Cacbit Cr và vùng nghèo Cr như ở hình 10. Sự tiết pha của Cr cacbonnitrid yêu cầu nguội chậm từ khoảng nhiệt độ 500-700C. Trên 700C, sự khuếch tán của Cr đủ nhanh để cung cấp thêm Cr tại biên hạt và dưới 500C, sự khuếch tán của C quá chậm đối với sự tiết pha. Một vị trí khi làm nguội chậm có thể xuất hiện là vùng bị ảnh hưởng nhiệt trước đó (HAZ) trong vùng lân cận mối hàn nối. Sự nhạy cảm có thể tránh bằng một trong các phuơng pháp sau, tất cả các phưong pháp này đều làm tăng chi phí sản xuất thép:

Image

Hình 10: Giản đồ biên hạt với tiết pha Cacbit Cr, cho thấy vùng suy giảm Cr gần biên hạt
  1. Xử lý nhiệt để tái ổn định dung dịch rắn sau khi hàn. Nung nhiệt cho thép giữa 950 và 1100C và nguội nhanh sẽ làm phân hủy Cacbit Cr và tránh tiết pha trong quá trình làm nguội.
  2. Hạn chế động học nhạy cảm bằng cách bổ sung Mo, Mo sẽ làm tăng thời gian yêu cầu cho quá trình nhậy cảm.
  3. Giảm mức độ các nguyên tử xen kẽ bằng cách điều khiển tốt hơn quá trình luyện thép. Các tiến bộ trong luyện thép trong những năm 1980 như công nghệ AOD và VOD cho phép sản xuất thép với hàm lượng C rất thấp.
  4. Các cấp độ của C và N có thể giảm nữa bằng cách bổ sung các nguyên tố tạo Cacbit mạnh đối với C và N như là Ti, Nb và Zr. Cách này gọi là sự ổn định hóa,

b. Biến dòn tại 475C

Kiểu biến dòn này xuất hiện khi thép không gỉ F được nung trong thời gian dài ở khoảng nhiệt độ 400-500C. Khi nung nóng trong miền nhiệt độ này trong 1 thời gian dài, có sựu tăng về độ bền và độ dẻo giảm đáng kể (hình 11). Biến dòn được qui cho sự tiết pha của pha sigma giàu Cr tại các lệch. Trong thép hàm lượng Cr nhỏ hơn 18%, tiết pha xuất hiện bởi cơ chế tạo mầm và lớn hạt trong khi phản ứng xuất phát từ sự phân hủy spinodal trong thép không gỉ Cr cao hơn. Với hàm lượng Cr thấp hơn sẽ làm tăng thời gian xuất hiện biến dòn (incubation) và dẫn đến giảm dạng biến dòn 475C. Do đó, động học ở thép T409 Cr thấp là rất thấp và biến dòn 475C thường không cần quan tâm.
Image

Hình 11: Biểu đồ hóa dòn tại 475C. Với quãng thời gian dài hơn, tiết pha sigma dẫn đến tăng độ bền và giảm độ dẻo
Biên soạn và giới thiệu bởi Nguyễn Hoàng Việt.
Kí hiệu 
  • P: Pearlite
  • A: Austennite
  • F: Ferrite
  • DBTT: Ductile-to-brittle transition temperature – nhiệt độ chuyển pha dẻo-dòn
  • HAZ: heat affected zone

Nguồn: luyenkim.net

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: