Category: Công Trình Nghiên Cứu

114

Ảnh hưởng của chế độ xử lý lạnh sâu đến tổ chức thép dụng cụ SKD61

Effect of deep cryogenic treatment on microstructure of SKD61 tool steel

NGUYỄN ANH SƠN
Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: son.nguyenanh@hust.edu.vn

PHẠM HOÀNG ANH
Department of Physics and Materials Science, Shimane University, Matsue, Shimane, 690-8504, Japan

Ngày nhận bài: 16/05/2024 , Ngày duyệt đăng: 11/06/2024

TÓM TẮT

Thép SKD61 (AISI D2) thuộc nhóm thép dụng cụ biến dạng nguội có độ cứng và khả năng chống mài mòn rất cao. Để nâng cao độ cứng và khả năng chống mài mòn cho thép có thể áp dụng phương pháp xử lý lạnh sâu. Trong nghiên cứu, đã thực hiện xử lý lạnh thép SKD11 sau tôi ở nhiệt độ -120oC và -150oC. Để đánh giá các tổ chức sau tôi và xử lý lạnh, đã sử dụng phương pháp mapping pha bằng kỹ thuật EBSD kết hợp với phân tích kim tương định lượng sử dụng phần mềm Image-Pro Plus. Sau tôi, hàm lượng austenite dư khá lớn, lên tới 28% thể tích. Khi xử lý lạnh sâu, pha austenite thay đổi đáng kể về mặt hình thái cũng như hàm lượng giảm xuống đáng kể. Tuy nhiên, do sự ổn định của austenite khi làm lạnh nên khi xử lý lạnh sâu ở -150oC, hàm lượng austenite dư vẫn còn chiếm khoảng 11%. Sau xử lý lạnh, cacbit chủ yếu là Cr7C3 nhỏ mịn được tiết ra từ mactenxit. Do thời gian giữ nhiệt ngắn nên hàm lượng pha này tăng nhẹ, từ 0,83% sau tôi lên 2,2% sau xử lý lạnh ở -180oC. Sau xử lý lạnh, độ cứng thép tăng đáng kể từ 53,8HRC sau tôi lên tới 65,8HRC sau xử lý lạnh.

Từ khóa: Thép SKD61, xử lý lạnh sâu, EBSD, phân tích pha định lượng.


ABSTRACT

SKD61 steel (AISI D2) belongs to the group of cold work tool steels known for its high hardness and excellent wear resistance.To enhance hardness and wear resistance, deep cryogenic treatment can be applied. In a study, deep cryogenic treatment was conducted on SKD11 steel at temperatures of -120°C and -150°C. Using phase mapping with EBSD technique combined with quantitative analysis using Image-Pro Plus software was employed to assess the phases after tempering and cryogenic treatment.
After quenching, a significant amount of residual austenite, up to 28% by volume, was observed. Deep cryogenic treatment resulted in substantial changes in the morphology and significant reduction in austenite content. However, due to the stability of austenite during cooling, even after deep cryogenic treatment at -150°C, residual austenite still accounted for approximately 11%. After cryogenic treatment,
predominantly fine Cr7C3 carbides precipitated from martensite. increasing from 0.83% to 2.2% after treatment at -180°C. The steel hardness significantly increased from 53.8 HRC after quenching to 65.8 HRC after cryogenic treatment.

Keywords: Tool steel SKD61, deep cryogenic treatment, EBSD, quantitative phase analysis

 

114

Nghiên cứu chế tạo hợp kim Constantan Cu55Ni45 bằng phương pháp thiêu kết truyền thống và thiêu kết xung điện Plasma

Study on Fabrication of Constantan Alloys via Conventional Sintering and
Spark Plasma Sintering Methods

NGUYỄN MINH THUYẾT
Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: thuyet.nguyenminh@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 13/05/2024 , Ngày duyệt đăng: 11/06/2024

TÓM TẮT

Nghiên cứu chế tạo hợp kim Constantan Cu55Ni45 bằng phương pháp thiêu kết truyền thống và thiêu kết xung điện Plasma Hợp kim Constantan, có thành phần chính bao gồm 55% Cu và 45% Ni về khối lượng, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau đòi hỏi điện trở cao và độ ổn định. Thiêu kết là phương án công nghệ triển vọng trong chế tạo hợp kim Constantan tuy nhiên chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ. Nghiên cứu này nghiên cứu quá trình thiêu kết các hợp kim Constantan bằng hai phương pháp khác nhau: thiêu kết truyền thống (CS) và thiêu kết xung điện plasma (SPS). Ảnh hưởng của các thông số thiêu kết, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất và tốc độ gia nhiệt, đến cấu trúc vi mô và tính chất của hợp kim Constantan sau thiêu kết được đánh giá và so sánh giữa hai phương pháp. Kết quả cung cấp cái nhìn cụ thể về những ưu điểm và hạn chế của từng kỹ thuật thiêu kết để sản xuất kim Constantan chất lượng cao.

Từ khóa: Hợp kim Constantan, thiêu kết xung điện Plasma, tổ chức tế vi, cơ tính.

ABSTRACT

Constantan alloys, composed primarily of copper (55 wt%) and nickel (45 wt%) , are widely used in various applications requiring high electrical resistance and stability. Sintering is a crucial process for fabricating constantan alloys, as it influences the microstructure, density, and properties of the final product. This study investigates the sintering of constantan alloys using two different methods: conventional sintering and spark plasma sintering (SPS). The effects of sintering parameters, such as temperature, pressure, and heating rate, on the microstructure and properties of the sintered constantan alloys are evaluated and compared between the two methods. The results provide insights into the advantages and limitations of each sintering technique for producing high-quality constantan alloy components.

Keywords: Constantan alloys, conventional sintering, spark plasma sintering, microstructure, properties.

114

Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt đến tính chất cơ học của vật liệu nano đa tinh thể có thành phần biến thiên AlNi bằng phương pháp mô phỏng số động lực học phân tử

Influence of grain size on the mechanical properties of polycrystalline compositionally graded nanowires AlNiby molecular dynamics simulation

ĐẶNG THỊ HỒNG HUẾ *
Khoa Kỹ thuật Vật liệu, Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: hue.dangthihong@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 10/05/2024 , Ngày duyệt đăng: 10/06/2024

ABSTRACT

Influence of grain size on the mechanical properties of polycrystalline compositionally graded nanowires AlNiby molecular dynamics simulation Polycrystalline compositionally graded nanowires (PCGNs) have a lot of applications due to their advanced material properties derived from spatial variations in compositions. Similarly to metal and alloys, these materials’ grain size significantly affects their mecTanical properties. However, achieving a complete understanding of the mechanical behavior of PCGNs with different grain sizes, particularly at the atomic level, has remained indefinable. This article uses molecular dynamics (MD) simulations to investigate the tensile mechanical properties of PCGNs AlNi with varying grain sizes. The PCGNs exhibit a dual variation in grain sizes. The findings demonstrate that the yielding stress of PCGNs increases with an increase in the grain sizes. It is found that the critical grain size of the Hall-Petch relationship is 29.42nm, at which the maximum yield strength of 1.64 GPa is obtained. In samples with grain size >7 (average diameter of grain d equal to 29.42 nm), the average yield stress increases with the increase of grain size (reduced average diameter of grain d), according to the Hall-Petch relationship, caused by the dislocation glide and growth of deformation twin with the breaking of individual grain boundaries. For samples with an average diameter of grain < 29.42nm, the evolution of yield stress is consistent with the inverse Hall-Petch relationship, attributed to the softening caused by the rotation of grain and migration of grain boundary, in which small grain merging can be observed, promoting grain boundary movement, and the extrusion of atoms leads to thinning of grain boundary. These conclusions have positive significance for the design of these fascinating nano-polycrystalline compositionally graded materials of AlNi.

Keywords: Polycrystalline compositional graded nanowires, mechanical properties, grain size, molecular dynamics simulation.

TÓM TẮT

Vật liệu nano đa tinh thể có thành phần biến thiên (PCGN) có nhiều ứng dụng do có tính chất cơ học nổi trội bắt nguồn từ sự thay đổi thành phần đồng thời biên giới hạt cũng ảnh hưởng đến cơ tính của loại vật liệu này. Tương tự như kim loại và hợp kim, kích thước hạt của vật liệu nano đa tinh thể có thành phần biến thiên ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cơ học của chúng. Tuy nhiên, những lý giải cần thiết về cơ chế thay đổi cơ tính của loại vật liệu nano có thành phần biến thiên do ảnh hưởng của kích thước hạt chưa có nghiên cứu nào trên thế giới công bố, đặc biệt ở cấp độ nguyên tử. Bài viết này sử dụng mô phỏng động lực phân tử (MD) để nghiên cứu các tính chất cơ học của PCGN AlNi với các kích thước hạt khác nhau dưới tác động của tải trọng kéo. Vật liệu biến thiên tinh thể có cơ tính thay đổi rõ rệt phụ thuộc vào kích hạt. Nghiên cứu này chứng minh rằng ứng suất chảy của vật liệu đa tinh thể có thành phần biến thiên tăng khi đường kính trung bình của hạt giảm, nghĩa là cỡ hạt tăng. Nghiên cứu
chỉ ra rằng, kích thước hạt tới hạn của đường kính hạt trung bình để giới hạn ranh giới từ Hall-Petch thuận sang Hall – Petch nghịch là 29,42nm, tại tại kích thước này, giới hạn chảy là 1,64 GPa và là giá trị lớn nhất trong các mẫu. Nếu tiếp tục giảm đường kính trung bình của các các hạt xuống nhỏ hơn 29,42 nm, thì ứng suất chảy giảm. Điều này được giải thích khi đường kính trung bình chưa đạt giá trị ngưỡng, lệch chuyển động trong quá trình biến dạng dẻo và tích tụ tại các biên giới hạt tạo thành các vách lệch ngăn cản chuyển động của các lệch khác, đồng thời tạo ra một trường suất lệch xung quanh biên giới hạt làm cho vật liệu bị hóa bền. Khi kích thước hạt nhỏ hơn kích thước hạt tới hạn, thể tích hạt nhỏ không đủ chứa lệch nên trượt qua biên giới rất nhanh dẫn đến giảm ứng suất chảy của vật liệu. Sự thay đổi của ứng suất chảy phù hợp với mối quan hệ Hall-Petch nghịch. Những kết luận này có ý nghĩa tích cực đối với việc thiết kế các vật liệu đa tinh thể có thành phần biến thiên AlNi.

Từ khóa: Vật liệu đa tinh thể có thành phần biến thiên, tính chất cơ học, cỡ hạt, mô phỏng số động lực học phân tử.

113

Nghiên cứu tạp chất trong đúc liên tục thép chế tạo tanh lốp

Study on non-metallic inclusion in tyre cord continuous Steel

ĐÀO HỒNG BÁCH
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: bach.daohong@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 22/03/2024 , Ngày duyệt đăng: 10/04/2024

TÓM TẮT

Thép tanh lốp xe là loại thép chất lượng cao, có thành phần hoá học có C cao được chế tạo trên dây truyền đúc cán liên tục bao gồm hàng loạt các công đoạn từ lò cao đến tinh luyện, đúc, cán … Cho dù các công đoạn được kiểm soát nghiêm ngặt, nhưng sản phẩm vẫn có các khuyết tật như tạp chất, thiên tích, tạo vẩy cán lớn,… vì vậy sản phẩm cuối cùng có chất lượng thiếu ổn định gây ra hiện tượng đứt gãy ở tâm phôi trong quá trình cán. Bài báo đã chỉ ra nguyên nhân chính dẫn đến độ bền thấp hơn yêu cầu là do hàm lượng tạp chất và thiên tích vượt quá yêu cầu cho phép. Đề tài đã lấy mẫu từ 3 giai đoạn: tinh luyện lò thùng (Ladle furnance – LF), đúc liên tục (Continuous Casting Machine – CCM) và phôi đúc (casting billet – P), có so sánh mẫu ở biên (P1), giữa biên và tâm phôi (P2) và giữa phôi (P3). Những kết quả định lượng này giúp cho quá trình sản xuất cần điểu chỉnh để bảo đảm cho sản phẩm.

Từ khóa: Thép carbon cao, đúc liên tục, phôi đúc lớn, tanh lốp, tạp chất phi kim loại

ABSTRACT

Tyre cord steel is a high quality steel with a high C chemical composition and is manufactured on a continuous casting and rolling line that includes a series of stages from blast furnace to refining, casting, rolling… For even though the stages are strictly controlled, the product still has defects such as impurities, segregations, large rolling scales, etc. As a result, the final product has unstable quality, causing the phenomenon of center fracture during rolling. The article mentions a fairly common defect phenomenon, which is the phenomenon of impurities and segregations exceeding the allowable limits, one of the main causes leading to lower durability than required. The project took samples from 3 process stages: Ladle furnance refining (LF), continuous casting machine (CCM) and casting billet (P), comparing samples at the edge (P1), between the edge and center of the workpiece (P2) and between the workpiece (P3). The quantitative results help the production process need to be adjusted to ensure
product quality.

Keywords: High carbon steel, continuous castingbillet, tyre cord, non-metallic inclusion

113

Ứng dụng vật liệu nano nhằm giảm ma sát và mài mòn trên bề mặt chi tiết máy

NGUYỄN HUYNH
Viện Công nghệ, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng

ANDREY KUZHAROV
Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Rostov-on-Don, Russia

NGUYỄN VĂN MINH
Viện Công nghệ, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng

TĂNG VIỆT PHƯƠNG
Viện Kỹ Thuật Hải quân, Quân chủng Hải quân

VŨ TIẾN DŨNG
Viện Kỹ Thuật Hải quân, Quân chủng Hải quân

NGÔ NGỌC HÀ
Viện Công nghệ, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng

TRẦN SĨ TRỌNG KHANH *
Viện Công nghệ, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng
Khoa Vật lý kĩ thuật và công nghệ nano, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội
Email: transikhanh.2012@gmail.com

Ngày nhận bài: 06/02/2024 , Ngày duyệt đăng: 02/04/2024

TÓM TẮT

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng hạt nano kim loại để làm giảm hệ số ma sát và sự mài mòn trong các cặp ma sát. Hạt nano kim loại được chế tạo bằng phương pháp điện phân có kích thước nằm trong khoảng 20-200 nm. Bằng kết quả thực nghiệm, đã khẳng định khả năng làm giảm hệ số ma sát và sự mài mòn trên bề mặt cặp ma sát khi thêm vào mỡ bôi trơn các hạt nano kim loại Cu, Zn, Cd, Ni. Chỉ ra sự ảnh hưởng của hình dạng và bản chất của hạt kim loại trong mỡ bôi trơn tới hiệu ứng làm giảm ma sát và mài mòn. Đã xác định lượng hạt kim loại tối ưu để làm giảm hệ số ma sát và sự mài mòn trong các cặp ma sát.

ABSTRACT

This article presents the results of research on the application of metal nanoparticles to reduce friction coefficient and wear in friction pairs. Metal nanoparticles made by electrolysis have sizes in the range of 20-200 nm. By experimental results, the ability to reduce the friction coefficient and wear on the surface of the friction pair has been confirmed when adding Cu, Zn, Cd, and Ni metal nanoparticles to the grease. The article also points out the influence of the shape and nature of metal particles in lubricating grease on the effect of reducing friction and wear. The optimal amount of metal particles to reduce the friction coefficient and wear in friction pairs was determined.

113

Ảnh hưởng của nhiệt độ tôi đến tổ chức và cơ tính của thép không gỉ martensite 12CrMn1

Effect of austenitizing temperature on structure and mechanical properties of
martensite stainless steel 12CrMn1

NGUYỄN VĂN ĐỨC
Khoa Kỹ thuật Vật liệu, Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

LÊ THÁI HÙNG
Khoa Kỹ thuật Vật liệu, Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

VŨ ĐÌNH TOẠI
Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

TRẦN THỊ XUÂN *
Khoa Kỹ thuật Vật liệu, Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: xuan.tranthi@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 04/03/2024 , Ngày duyệt đăng: 03/04/2024

TÓM TẮT

Sự có mặt của Nitơ trong thép có ảnh hưởng lớn đến tổ chức và cơ tính của thép không gỉ martensite.  Trong nghiên cứu này, thép không gỉ martensite 12CrMn1 có bổ sung một lượng nitơ được tôi ở các nhiệt độ khác nhau. Mẫu sau tôi được đo độ cứng và phân tích tổ chức tế vi bằng hiển vi quang học (OM) và hiển vi điện tử quét (SEM). Sự phân bố của các nguyên tố Cr, C và N được phân tích bằng phổ tán sắc năng lượng (EDS) tích hợp trên kính hiển vi điện tử quét. Kết quả nghiên cứu cho thấy độ cứng của thép sau tôi tăng dần khi nhiệt độ tôi tăng từ 920oC đến 1010 oC và sau đó giảm khi tăng nhiệt độ tôi lên 1050 oC. Các mẫu thép sau tôi ở các nhiệt độ 870, 920 và 960 oC trong tổ chức tế vi vẫn tồn tại pha carbide tròn sáng và carbonitrides dạng que phân bố trên nền martensite. Tuy nhiên, khi tôi thép ở nhiệt độ 1010 và 1050 oC trong tổ chức tế vi không còn thấy sự xuất hiện của hai pha carbide và carbonitrides.

Từ khóa: Thép không gỉ martensite, tổ chức tế vi, cơ tính

ABSTRACT

Nitrogen addition in steel strongly affects the mechanical properties and microstructure. In this study, martensitic stainless steel 12CrMn1 with added nitrogen was experimentally quenched at different temperatures. The quenched steel samples were measured for hardness and analyzed for microstructure using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The distribution of Cr, C, and N was analyzed using the energy dispersive spectrometer (EDS). Research results show that the hardness of quenched steel increases significally when the quenching temperature increases from 920 oC to 1010 oC and decreases when the quenching temperature increases to 1050 oC. Steel samples quenched at 870, 920, and 960 oC still have bright round carbide and rod-like carbonitrides phases distributed on the martensite matrix in the microstructure. On the other hand, when steel was quenched at temperatures of 1010 and 1050 oC, the two phases of carbide and carbonitrides no longer appeared in the microstructure.

Keywords: martensitic stainless steels, microstructure, mechanical properties

111

Xác định các thông số hàn phù hợp cho liên kết hàn góc ống-ống từ thép cacbon kết cấu SA516 Gr.70 bằng mô phỏng số

Determination of suitable welding parameters for pipe-tube fillet welding joint
of carbon structural steel SA516 Gr.70 by numerical simulation

TRẦN THỊ XUÂN *
Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: toai.vudinh@hust.edu.vn

VŨ ĐÌNH TOẠI
Trường Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

Ngày nhận bài: 25/11/2023 , Ngày duyệt đăng: 20/12/2023

TÓM TẮT

Với mục đích thu thập số liệu một cách trực quan, tiết kiệm thời gian và chi phí thử nghiệm, bài báo này trình bày phương pháp xác định chế độ hàn phù hợp cho liên kết hàn góc giữa 2 ống giao nhau bằng thép cacbon kết cấu SA516 Gr.70 sử dụng công cụ mô phỏng là phần mềm SYSWELD. Thông qua phân tích trường nhiệt độ hàn, sự chuyển pha, ứng suất dư và biến dạng khi hàn kim loại đã đánh giá được khả năng hàn ngấu/thấu, hàm lượng các tổ chức tôi cứng, cường độ ứng suất dư. Kết quả tính toán cho thấy, đối với liên kết hàn góc ống-ống bằng thép SA516 Gr.70 dày 10 mm thì chỉ cần hàn 2 lớp bằng quá trình hàn hồ quang tay với chế độ hàn là năng lượng đường lớp lót Qđ1 = 2736 J/mm và năng lượng đường lớp phủ Qđp = 3159 J/mm.

Từ khóa: Chế độ hàn phù hợp, hàn hồ quang tay, Sysweld, thép SA516 Gr.70

ABSTRACT

With the purpose of collecting intuitive data, saving time and testing costs, this article presents a method to determine the suitable welding parameters for a fillet weld joint between two intersecting pipes made of structural carbon steel SA516 Gr.70 using the SYSWELD simulation software. Through analyzing the welding temperature field, the phase transformation, residual stress and deformation during metal welding, the fusion/penetration ability, content of hardened phase and residual stress intensity will be evaluated. The calculation results show that for a pipe-to-pipe fillet welding joint of 10 mm thick made by SA516 Gr.70 steel, only 2 layers are needed if it will be welded by the manual arc welding process with the welding parameters as the heat-input of root layer Qd1 = 2736 J/mm and the heat-input of cap layer Qdp = 3159 J/mm.

Keywords: Suitable welding parameters, MMA welding, Sysweld, SA516 Gr.70 steel.

111

Ảnh hưởng của xử lý nhiệt tới tổ chức tế vi và phân bố nguyên tố Al, V trong hợp kim Ti6Al4V

Effect of heat treatment on the microstructure and distribution
of Al and V elements in Ti6Al4V alloy

SÁI MẠNH THẮNG *
Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Hà Nội, Việt Nam
Email: saimanhthang@gmail.com

NGUYỄN ANH XUÂN
Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Việt Nam

Ngày nhận bài: 19/11/2023 , Ngày duyệt đăng: 12/12/2023

TÓM TẮT

Hợp kimTi6Al4V (ASTM – Grade 5) là hợp kim titan được sử dụng rộng rãi với nhiều ứng dụng trong lĩnh vực hàng không, y tế, vận tải, hóa học … Thông qua xử lý nhiệt sẽ thay đổi được cơ tính như giới hạn chảy, giới hạn bền, độ cứng, tính dẻo của hợp kim. Bài báo này tập trung vào nghiên cứu hình thái tổ chức tế vi của hợp kim Ti6Al4V được tôi ở nhiệt độ trên và dưới nhiệt độ chuyển biến α ↔ β Tβ (820, 900 và 1000 °C). Cũng đã khảo sát tổ chức tế vi và sự phân bố của các nguyên tố Al, V trong pha α, β sau tôi 900 °C – 2h, hóa già ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau gồm 400 °C – 4h; 525 °C –1h; 4h; 7h; 650 °C- 4h. Nhờ vậy có thể xác định được những thay đổi tổ chức tế vị dẫn tới sự biến đổi cơ tính của hợp kim Ti6Al4V khi xử lý nhiệt.

Từ khóa: Hợp kim Ti6Al4V Grade 5, nhiệt luyện Ti6Al4V, nhiệt độ chuyển pha Tβ

ABSTRACT

Ti6Al4V alloy (ASTM – Grade 5) is a widely used titanium alloy with many applications in the fields of aviation, medicine, transportation, chemistry… Through heat treatment, mechanical properties of the alloy such as yield strength, tensile strength, hardness, ductility will be changed. This article focuses on studying the microstructural morphology of Ti6Al4V alloy quenched at temperatures above and below the αβ transformation temperature Tβ (820, 900 and 1000 °C). The microstructure and distribution of Al and V elements in the α and β phases are also evaluated after heat quenching at 900 °C – 2 h and aging at different temperatures and times including 400 °C – 4 h, 525 °C – 1 h, 4 h, 7 h, 650 °C – 4 h. Thereby the microstructural changes that lead to changes in the mechanical properties of Ti6Al4V alloy during heat treatment will be determined.

Keywords: Ti6Al4V – Grade 5 alloy, heat treatment Ti6Al4V, β – phase transformation temperature

112

Xác định các thông số công nghệ khử Zn bằng tinh chế chân không cho nhôm phế liệu chế tạo hợp kim nhôm AA3003 tại nhà máy Sunhouse

Determining the technological parameters of Zn reduction by vacuum refining
for aluminum scrap to make AA3003 aluminum alloy in Sunhouse

ĐÀO HỒNG BÁCH
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: bach.daohong@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 01/01/2024 , Ngày duyệt đăng: 06/02/2024

TÓM TẮT

Nhu cầu nguyên liệu hợp kim nhôm ngày càng tăng tuy nhiên giá thành nhập khẩu thường rất cao. Mục  đích của nghiên cứu là tinh chế nhôm phế liệu để chế tạo hợp kim nhôm AA3003. Nhôm phế liệu thường chứa nguyên tố không mong muốn như Zn cần phải giảm từ 1 xuống dưới 0,1 % k.l.. Bài báo đã trình bày cách giảm Zn của phế liệu nhôm bằng phương pháp chưng cất chân không trong lò chân không cao tần thí nghiệm. Kết quả đã cho thấy việc giảm Zn trong phế liệu nhôm là rất hiệu quả và hàm hồi quy thực nghiệm quan hệ giữa lượng Zn còn lại với áp suất và thời gian giữ nhiệt trong chân không đã giúp cho việc tính toán các thông số công nghệ chưng cất khá đơn giản và bảo đảm độ chính xác cần thiết. Các phương pháp phân tích SEM và EDS đã được sử dụng để nghiên cứu tổ chức và thành phần của các mẫu sản phẩm nhôm thu được sau tinh chế khử kẽm.

Từ khóa: AA3003, Zn, phế liệu nhôm, tinh chế chân không, hàm hồi quy thực nghiệm

ABSTRACT

The demand for aluminum alloy raw materials is increasing, but the imported price is often very high. The purpose of the research is to refine aluminum scrap to produce raw materials for making AA3003 aluminum alloy. Aluminum scrap often contains many unwanted elements including Zn, so it needs to be reduced from 1 less than 0.1 mas.%. The article presented the method reducing Zn in aluminum scrap by vacuum distillation in an experimental high-frequency vacuum furnace. The results showed that the Zn reducing in aluminum scrap is very effective and an experimental regression function, relating the amount of remaining Zn to the pressure and heat holding time in vacuum, helped to calculate the distillation technology parameters quite easily with a necessary accuracy. SEM and EDS analysis methods were used to study the microstructure and element distribution of aluminum product samples
obtained after dezincification refining process.

Keywords: AA3003, Zn, aluminum scrap, vacuum refining, experimental regression function

112

Nghiên cứu cải thiện khả năng bám dính và chống ăn mòn của lớp phủ TiN trên nền thép không gỉ SUS420 bằng lớp thấm nitơ trung gian

Research on improving the adhesion and corrosion resistance of TiN coating
on the SUS420 stainless steel using an intermediate nitriding layer

TRỊNH VĂN TRUNG *
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: trung.trinhvan@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 03/01/2024 , Ngày duyệt đăng: 05/02/2024

TÓM TẮT

Thép không gỉ SUS420 được nhiệt luyện bằng cách tôi ở nhiệt độ 1030 °C trong 90 phút, tiếp đến là ram 2 lần đều ở 550 °C trong 2 h. Công nghệ thấm nitơ thể khí được áp dụng với chất thấm là NH3 ở nhiệt độ thấm 520 °C trong thời gian 5 h để tạo lớp xử lý bề mặt chuyển tiếp trước khi được phủ lớp TiN bằng công nghệ hồ quang plasma catot. Các công cụ và phương pháp phân tích như hiển vi quang học, hiển vi điện tử quét, nhiễu xạ Rơnghen, thiết bị đo độ cứng tế vi và thô đại, đánh giá bám dính bằng tiêu chuẩn VDI-3198 và phương pháp đo đường cong phân cực điện hóa được sử dụng để nghiên cứu sự biến đổi tổ chức tế vi và các đặc tính của thép SUS420 trước và sau các quá trình xử lý nhiệt và bề mặt. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mẫu ở trạng thái nhiệt luyện có nhiều cacbit crôm với độ cứng khoảng 560 HV và mật độ dòng ăn mòn khoảng 4,447 μA/cm². Lớp thấm nitơ chuyển tiếp có độ dày khoảng 50 μm giúp nâng cao độ bám dính từ mức HF6 lên HF1 và hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn tổng thể của cả lớp thấm nitơ và lớp phủ TiN lên đến 94,31%.

Từ khóa: TiN, thấm nitơ thể khí, thép không gỉ SUS420, ăn mòn, bám dính.

ABSTRACT

SUS420 stainless steel is heat treated by quenching at 1030 °C for 90 minutes, followed by tempering twice at 550 °C for 2 hours. Gas nitriding technology is applied with NH3 gas at a nitriding temperature of 520 °C for 5 hours to create a transitional surface treatment layer before being coated with TiN layer using cathode plasma arc deposition. Analytical equipment and methods such as optical microscope, scanning electron microscope, X-ray diffractometer, micro- and macro-hardness measurement equipment, adhesion assessment using VDI-3198 standard and electrochemical polarization method were used to study the microstructural evolution and changes in properties of SUS420 steel before and after heat and surface treatments. The results show that the tempered sample has many chromium carbides with a hardness of about 560 HV and a corrosion current density of about 4,447 μA/cm². The intermediate nitriding layer with a thickness of about 50÷60 μm helps improve adhesion of TiN film from HF6 to HF1 level and the overall anti-corrosion protection effect of both nitriding layer and TiN coating is up to 94.31 %.

Keywords: TiN, gas nitriding, SUS420 stainless steel, corrosion, adhesion.