3. Kết quả và thảo luận
Kết quả kiểm tra cơ tính của các mẫu thép trong Bảng 3 cho thấy tất cả các mẫu thí nghiệm đều có độ bền cao và tính dẻo tốt hơn so với yêu cầu (xem Bảng 1). Tuy nhiên, mẫu S1 có giới hạn chảy chỉ đạt 305 MPa, trong khi yêu cầu là ≥ 315 MPa. Điều này có thể được giải thích là do hàm Để thấy rõ ảnh hưởng đồng thời của các nguyên tố, mối quan hệ giữa hàm lượng cacbon đương lượng và cơ tính của các mẫu thép 16Mn được biểu diễn trong Hình 1.
Hình 1. Mối quan hệ giữa Cđl và cơ tính của mẫu thép 16Mn
| Ký hiệu | σb (MPa) | σc (MPa) | δ (%) |
| S1 | 510 | 305 | 28 |
| S2 | 613 | 336 | 28 |
| S3 | 647 | 394 | 24 |
Bảng 3. Cơ tính của các mẫu thép 16Mn
Giới hạn bền của các mẫu thép được thấy là tăng lên theo hàm lượng cacbon đương lượng; ngược lại, độ giãn dài của các mẫu thép lại bị giảm xuống mặc dù vẫn đảm bảo yêu cầu đặt ra. Mẫu S1 có Cdl thấp (0,35%), cụ thể là hàm lượng Mn quá thấp (0,75%) nên giới hạn chảy không đạt yêu cầu. Để đạt được chỉ tiêu cơ tính quy định, thành phần hóa học của thép 16Mn cần điều chỉnh Cdl lớn hơn 0,41% bằng cách giữ nguyên hàm lượng C, Si và tăng hàm lượng Mn lên khoảng 1,05%; hoặc là có thể tăng đồng thời C và Mn. Với mục đích làm rõ hơn vai trò của cacbon đương lượng, các mẫu thép được kiểm tra tổ chức tế vi trên kính hiển vi quang học. Tổ chức tế vi đặc trưng của các mẫu thép 16Mn gồm pha ferit (màu trắng) và pha peclit (màu đen) như trong Hình 2.
Hình 2. Tổ chức tế vi của mẫu thép 16Mn
Dựa trên ảnh tổ chức tế vi, kích thước trung bình của ferit được xác định qua đường kính của các vòng tròn tương ứng với mỗi hạt ferit. Có thể nhận xét rằng, khi hàm lượng Mn tăng từ 0,75% (mẫu S1) đến 1,58% (mẫu S2) thì kích thước ferit giảm từ 70μm (mẫu S1) xuống 30μm (mẫu S2). Kết quả này góp phần củng cố thêm kết luận của Rongjie SONG [6] về vai trò làm giảm kích thước ferit khi tăng hàm lượng Mn trong thép. Trong nghiên cứu của mình [7], Eddy Alfaro LOPEZ cũng đã kết luận rằng hàm lượng Mn trong thép tăng lên sẽ làm giảm nhiệt độ chuyển biến austenit khi làm nguội. Chính điều này là nguyên nhân làm chậm lại quá trình tạo thành ferit và dẫn tới làm giảm kích thước ferit.
So sánh tổ chức tế vi của các mẫu thép (xem Hình 2) còn cho thấy tỷ lệ peclit trong thép cũng tăng lên từ 40% (mẫu S1) lên 60% (mẫu S2) khi hàm lượng cacbon đương lượng tăng từ 0,35% lên 0,56%. C và Mn là những nguyên tố có khả năng tạo cacbit [5,6] nên tăng hàm lượng của chúng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành phức cacbit trong peclit, dẫn tới làm giảm hàm lượng C hòa tan trong ferit và nâng cao tính dẻo của pha này. Vì vậy, để làm sáng tỏ cần tiến hành các nghiên cứu chi tiết hơn thông qua kiểm tra độ cứng tế vi và phân bố nguyên tố bằng phổ phân tán năng lượng tia rơngen (EDX) của ferit và peclit trong các mẫu thép.
