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

 

103

Nghiên cứu giảm biến dạng trong quá trình nhiệt luyện thép SKD61 trong lò tôi chân không

A study on reducing distortion during heat treatment of steel SKD61 in the vacuum quenching furnace

HOÀNG ANH TUẤN
Viện Công Nghệ, số 25 Vũ Ngọc Phan, Đống Đa, Hà Nội.
*Email: hoanganhtuan@ritm.vn

TRẦN NHƯ BIÊN
Viện Công Nghệ, số 25 Vũ Ngọc Phan, Đống Đa, Hà Nội.

NGÔ BẢO TRUNG
Viện Công Nghệ, số 25 Vũ Ngọc Phan, Đống Đa, Hà Nội.

ĐỒNG XUÂN THÁI
Viện Công Nghệ, số 25 Vũ Ngọc Phan, Đống Đa, Hà Nội.

Ngày nhận bài: 26/4/2022, Ngày duyệt đăng: 6/8/2022

TÓM TẮT

Sự biến dạng và thay đổi kích thước của các sản phẩm sau nhiệt luyện, đặc biệt là các sản phẩm có kích thước lớn, là không thể tránh khỏi. Đây cũng là nguyên nhân làm tăng chi phí gia công cũng như tỷ lệ phế phẩm. Bài báo này trình bày hiệu quả của việc kiểm soát tốc độ nguội trong lò chân không, giúp giảm biến dạng mà vẫn đảm bảo độ bền cho khuôn rèn nóng chế tạo từ thép SKD61. Kết quả nghiên cứu dựa trên cơ sở thực nghiệm mẫu có sẵn của Viện Công Nghệ, Bộ Công-Thương cho thấy quy trình công nghệ nhiệt luyện phù hợp là sự kết hợp của nguội chậm (để giảm biến dạng) ở vùng nhiệt độ cao trên 550 oC và nguội nhanh (để tăng cơ tính) với áp suất (5 ¸ 6) bar ở vùng nhiệt độ dưới 550 oC.

Từ khóa: Giảm biến dạng, nhiệt luyện chân không, khuôn rèn nóng, thép SKD61.

ABSTRACT

Prevent distortion and size deviation completely after heat treatment, especially for large size object, is impos- sible. That means an increase of the finishing costs and the failure ratio. This paper presents the effect of control- ling the cooling rate by the vacuum furnace, which helps to reduce distortion for the hot-work tool steel SKD61 while ensuring strength properties. The obtained results with experimental products of Research Institute of Technology for Machinery, Minitry of Industry and Trade show that, the most suitabl heat treatment technology is a combina- tion of slow cooling (for reducing distortion) at high temperatures above 550 oC and fast cooling (for increasing mechanical properties) with a pressure of (5 ¸ 6) bar at temperatures below 550 oC.

Keywords: Distortion reduction, vacuum heat treatment, hot working die, SKD61 steel.

Page: 2 – 8
RESEARCH