Nghiên cứu sự biến đổi tổ chức và tính chất trong quá trình hàn thép không gỉ với thép cacbon

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Lê Thị Nhung

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT
TRONG QUÁ TRÌNH HÀN THÉP KHÔNG GỈ VỚI THÉP CACBON

Ngành: Kỹ thuật Vật liệu
Mã số: 9520309

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU

Hà Nội - 2019
1


Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Phạm Mai Khánh
2. TS. Nguyễn Đức Thắng

Phản biện 1: GS.TS Đinh Quảng Năng
Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Hoành Sơn
Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Văn Tích

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ
cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam

2


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Hàn giữa hai vật liệu khác loại đang được áp dụng rộng rãi trong
các kết cấu của nhà máy nhiệt điện, hóa chất, dầu khí, đóng tàu. Thép
không gỉ được chọn cho các kết cấu làm việc trong môi trường chịu
ăn mòn, chịu nhiệt, chịu lực tác dụng; thép cacbon dùng cho các kết
cấu làm việc trong điều kiện ít chịu lực, không bị ăn mòn và ở nhiệt
độ thấp hơn. Mục đích của việc này nhằm giảm giá thành sản phẩm
nhưng vẫn đảm bảo đầy đủ yêu cầu kỹ thuật.
Các thông số về cơ tính của mối hàn như độ bền kéo, độ bền uốn,
độ giãn dài, độ dai va đập là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá mối hàn
có đảm bảo hay không. Tuy nhiên, các giá trị này được quyết định
bởi tổ chức hình thành trong mối hàn. Sau hàn, mối hàn được phân
chia thành các vùng nhỏ: vùng kim loại mối hàn, vùng ảnh hưởng
nhiệt và vùng kim loại cơ bản có tổ chức hoàn toàn khác nhau. Bài
toán về tổ chức và tính chất mối hàn là một vấn đề phức tạp, các câu
hỏi đặt thường đặt ra là:
i) Sau hàn, tham số công nghệ, tổ chức và cơ tính của vật liệu có
mối quan hệ như thế nào?
ii) Tổ chức và tính chất của mối hàn bị thay đổi như thế nào khi
làm việc ở nhiệt độ nâng cao?
iii) Tổ chức tại các tiểu vùng khác nhau có hay không tạo ra các
sai hỏng khi xét trong điều kiện làm việc lâu dài ở các nhiệt độ khác

nhau?
Với mục đích làm sáng tỏ vấn đề trên, đề tài “Nghiên cứu sự
biến đổi tổ chức và tính chất trong quá trình hàn thép không gỉ với
thép cacbon” đã được thực hiện trong luận án tiến sĩ kỹ thuật vật
liệu.
Mục tiêu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận án
Xét trong điều kiện hàn, các tham số chính quyết định tới sự thay
đổi tổ chức mối hàn là vật liệu đầu vào, nhiệt độ tối đa đạt được
trong quá trình nung và tốc độ nguội. Xét trong điều kiện làm việc,
thời gian, nhiệt độ làm việc, yếu tố ngoại lực lại chiếm ưu thế trong
các yếu tố làm thay đổi tổ chức mối hàn. Do vậy, mục tiêu của luận
án chính là: nghiên cứu sự thay đổi tổ chức, tính chất của mối hàn
dưới ảnh hưởng của các tham số kể trên.
1


Đối tượng nghiên cứu là mối hàn giữa thép không gỉ austenit 304
và thép cacbon thấp sử dụng điện cực E309L-16, phương pháp sử
dụng là hàn hồ quang tay đã được ứng dụng trong kết cấu của nhà
máy nhiệt điện.
Phạm vi nghiên cứu gồm:
i) Xác định các tổ chức pha hình thành, độ cứng tế vi, độ bền đạt
được và biện luận sự hình thành pha trên các tham số đầu vào trong
điều kiện hàn
ii) Xác định các pha hình thành, đánh giá các sai hỏng phát sinh
do sự thay đổi tổ chức trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ nâng cao
iii) Tính toán đường phân bố hàm lượng cacbon tại biên giới nóng
chảy thép cacbon theo mô hình Darken và ảnh hưởng của sự khuếch
tán cacbon tới tổ chức mối hàn và ảnh hưởng của sự khuếch tán tới
tổ chức mối hàn.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Các thí nghiệm được thực hiện tại nhà máy nhiệt điện Thái Bình, các
phòng thí nghiệm của trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Khoa Vật
lý – trường Đại học Khoa học Tự nhiên; phòng thí nghiệm trọng
điểm Polyme và Composite – trường Đại học Bách khoa thành phố
Hồ Chí Minh; Viện tên lửa – Viện khoa học và Công nghệ Quân sự;
trung tâm đánh giá không phá hủy – Viện năng lượng nguyên tử Việt
Nam, trung tâm thực hành thí nghiệm – Viện Cơ khí – Trường Đại
học Hàng hải Việt Nam, Phòng thí nghiệm Vật lý - trường Shimane
Nhật Bản, đề tài đã có một số đóng góp mang tính khoa học và thực
tiễn như sau:
Ý nghĩa khoa học
+ Xác định hình thái, hàm lượng δ-ferit và giải thích sự hình
thành, phát triển của pha δ-ferit theo nhiệt động học trong điều kiện
hàn và trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ nâng cao.
+ Xác định mối quan hệ giữa nhiệt độ lớn nhất và tốc độ nguội tới
sự hình thành các pha vitmantet ferit, mactenxit, bainit, sigma và
cacbit trong vùng HAZ. Phân tích hình thái các pha dựa trên hiển vi
điện tử truyền qua (TEM).
2


+ Tính toán bề rộng vùng chuyển tiếp và đường phân bố nồng độ
cacbon tại biên giới nóng chảy thép cacbon theo mô hình Darken và
so sánh với kết quả thực tế. Đưa ra ảnh hưởng của sự khuếch tán
cacbon tới tổ chức và tính chất tại vùng chuyển tiếp mối hàn.
+ Đưa ra cơ chế sự hình thành sai hỏng (nứt, phân hủy cacbit) tại
vùng chuyển tiếp thép cacbon và vùng ảnh hưởng nhiệt thép không
gỉ khi mối hàn làm việc ở nhiệt độ 6000C và 9000C trong 10 giờ.
Ý nghĩa thực tiễn

+ Phân tích, đánh giá, dự đoán các sai hỏng xảy ra khi mối hàn
làm việc ở các nhiệt độ khác nhau.
+ Đề xuất giải pháp nhằm giảm khuyết tật và điều kiện làm việc
hợp lý.
Những đóng góp mới của luận án
i) Dựa trên cơ sở lý thuyết nhiệt động học giải thích sự kết tinh và
sự thay đổi hình thái, hàm lượng của pha δ-ferit vùng kim loại mối
hàn trong điều kiện hàn và thí nghiệm ở nhiệt độ nâng cao.
ii) Đã nghiên cứu mối quan hệ giữa: các yếu tố công nghệ hàn –
tổ chức tế vi – độ cứng tế vi và độ bền trong vùng ảnh hưởng nhiệt
thép cacbon. Sự hình thành các pha mactenxit, bainit, vitmantet ferit
chịu sự chi phối bởi nhiệt độ lớn nhất và tốc độ nguội và là một trong
các nguyên nhân làm giảm mạnh độ bền mối hàn (giải thích vùng
ảnh hưởng nhiệt thép cacbon là vùng yếu nhất trong mối hàn)
iii) Tính toán đường phân bố nồng độ của cacbon tại vùng chuyển
tiếp thép cacbon dựa trên mô hình của Darken. Kết hợp với kết quả
thực nghiệm, đã xác định được ảnh hưởng của sự khuếch tán tới tổ
chức mối hàn như: hình thành vùng ferit phía thép cacbon và sự tiết
cacbit phía kim loại mối hàn; hình thành vùng có độ cứng cao, vùng
có độ cứng thấp hai bên biên giới nóng chảy là nguyên nhân xuất
hiện tách lớp và nứt.
iv) Đã xác định và giải thích sự xuất hiện các khuyết tật trong mối
hàn ở nhiệt độ 6000C, 9000C
Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu là lý thuyết kết hợp với thực nghiệm trên
cơ sở tổng hợp, đánh giá phân tích, chế tạo mẫu và xử lý kết quả thực
nghiệm. Luận án sử dụng các phần mềm tiên tiến và các thiết bị đánh
giá kiểm tra hiện đại.
3

Bố cục của luận án
Luận án được chia thành 5 chương và phần mở đầu. Cụ thể theo thứ
tự sau:
Mở đầu
Chương 1 Tổng quan
Chương 2 Cơ sở lý thuyết
Chương 3 Thực nghiệm
Chương 4 Sự thay đổi tổ chức và tính chất của kim loại sau hàn
Chương 5 Sự thay đổi tổ chức và tính chất của kim loại trong điều
kiện làm việc ở nhiệt độ nâng cao
Kết luận chung
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN
Hàn hai vật liệu khác nhau là quá trình kết nối hai vật liệu có
thành phần hóa học và cơ tính khác nhau tới trạng thái hàn, kim loại
kết tinh hoặc khuếch tán để tạo liên kết hàn. Thành phần hóa học của
điện cực thường khác so với thành phần của các kim loại cơ bản. Khi
đó, kim loại vùng nóng chảy sẽ là sự hòa trộn của kim loại điện cực
và kim loại cơ bản. Vùng kim loại không bị nung nóng cũng bị thay
đổi về tổ chức và tính chất do ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ
nguội khác nhau. Sự hình thành các tiểu vùng sẽ là: vùng nóng chảy
(hay còn được gọi là vùng vũng hàn hay vùng kim loại mối hàn),
vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) (là vùng không bị nung nóng có nhiệt
độ lớn hơn 5000C) và vùng kim loại cơ bản.
Mối hàn giữa thép không gỉ austenite 304 và thép cacbon ứng
dụng trong các kết cấu của nhà máy nhiệt điện Thái Bình (hình dưới
đây) thường dùng phương pháp hàn là hàn hồ quang tay, điện cực
E309L-16.

Hình 1.12 – 1.15. Ứng dụng mối hàn giữa thép 304 và thép cacbon tại nhà

máy nhiệt điện

Trong thực tế, mối hàn này thường làm việc ở nhiệt độ cao, vào
khoảng 6000C, có trường hợp lên tới 9000C. Khi làm việc ở nhiệt độ
4


cao trong thời gian kéo dài như vậy làm cho tổ chức của mối hàn tiếp
tục biến đổi, dẫn tới sự thay đổi về mặt cơ tính. Nếu so sánh với
nhiệt độ tối đa của thép cacbon là 3500C, thép không gỉ 304 là 6000C
thì nhiệt độ làm việc thực tế đã vượt ngưỡng cho phép. Điều này có
thể làm phát sinh các sai hỏng không mong muốn do sự thay đổi tổ
chức gây lên.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Các yếu tố ảnh hƣởng tới sự thay đổi tổ chức tế vi và tính
chất của mối hàn giữa thép không gỉ austenit với thép cacbon
Có bốn yếu tố chính ảnh hưởng tới tổ chức và tính chất của mối
hàn là con người, thiết bị, vật liệu và năng lượng. Dưới đây xét hai
yếu tố là vật liệu và năng lượng (cụ thể là nhiệt độ và tốc độ nguội
trong khi hàn)
2.1.1. Vật liệu hàn
Vật liệu xét trong nghiên cứu này là thép cacbon có %C < 0,2 %
và thép không gỉ 304 có 18,3 %Cr, 7,56 %Ni. Thành phần hóa học
của vật liệu là cơ sở để xác định các chuyển biến pha, sự hình thành
tổ chức, sự tiết cacbit trong quá trình hàn cũng như khi mối hàn làm
việc ở nhiệt độ nâng cao.
2.1.2. Nguồn nhiệt hàn
Nguồn nhiệt trong quá trình hàn hồ quang là vị trí có nhiệt độ lớn
nhất, thường được coi là trung tâm của mối hàn. Trong quá trình hàn,
nhiệt độ tại vùng trung tâm sẽ tản nhiệt ra môi trường xung quanh,

hình thành vùng ảnh hưởng nhiệt mối hàn. Tổ chức các vùng được
quyết định bởi nhiệt độ lớn nhất mà vùng đó đạt được khi nung và
tốc độ nguội khi nguội. Công thức xác định nhiệt độ lớn nhất và tốc
độ nguội cho tấm mỏng xuất phát từ phương trình của Rosenthal như
sau:
1/2

Nhiệt độ lớn nhất: Tp  T0   2  q / v
  e  d  c 2r
2

(2.6)

Tốc độ nguội: dT  2 c  d  T  T 3 (2.8)

 p 0
dt
q/v




5


2.2. Giản đồ pha của vật liệu cần hàn
2.2.1. Giản đồ pha thép cacbon
Giản đồ trạng thái Fe-C, đường cong động học chuyển biến khi
làm nguội đẳng nhiệt (TTT) và đường cong động học chuyển biến
khi làm nguội liên tục (CCT) được sử dụng để dự đoán, giải thích sự

thay đổi tổ chức vùng HAZ thép cacbon.
2.2.2. Giản đồ pha thép không gỉ
Giản đồ pha thép không gỉ được sử dụng để dự đoán, giải thích sự
hình thành các pha vùng HAZ thép cacbon và vùng mối hàn.
2.3. Sự kết tinh và chuyển pha trong vùng nóng chảy mối hàn
Trong quá trình hàn, kim loại điện cực và một phần kim loại cơ
bản được nung nóng chảy do năng lượng của hồ quang hàn, khi đó,
kim loại lỏng sẽ kết tinh để tạo liên kết hàn. Thành phần hóa học của
kim loại tại vùng này tương đương với thành phần của thép không gỉ,
do vậy, kim loại lỏng có thể kết tinh theo bốn mô hình: A, AF, FA và
F. Pha δ-ferit được hình thành trên nền của austenit và tỉ phần, hình
thái của δ-ferit sẽ quyết định tới tính chất của vùng này.
Đồ thị Schaeffle, đồ thị Delong dùng để dự đoán mối quan hệ
giữa thành phần hóa học và hàm lượng ferit trong kim loại mối hàn
thép không gỉ austenit. Trong đó, crom tương đương được xác định
từ nồng độ của các nguyên tố hợp kim thúc đẩy sự hình thành ferit
trước trong quá trình kết tinh như Cr, Mo, Si, Cb; còn niken tương
đương được xác định từ nồng độ của các nguyên tố hợp kim thúc đẩy
sự hình thành austenit trước trong quá trình kết tinh như Ni, C, Mn.
2.4. Chuyển biến pha tại vùng HAZ của thép cacbon
Chuyển biến pha xảy ra vùng HAZ thép cacbon là chuyển biến ở
thể rắn của thép có %C = 0,2 %. Tại vị trí có nhiệt độ lớn hơn Ac1
peclit sẽ chuyển biến thành austenit. Tùy theo sự biến đổi của tốc độ
nguội, tổ chức đạt được có thể là peclit, bainit, mactenxit hoặc tổ
chức vitmantet. Độ hạt từng vùng cũng khác nhau và có thể được
chia thành ba vùng: độ hạt nhỏ mịn cục bộ, độ hạt nhỏ mịn và hạt
thô.
2.5. Chuyển biến pha trong vùng HAZ thép không gỉ
Trong vùng ảnh hưởng nhiệt của thép không gỉ ausenit có thể xảy
ra các hiện tượng như: sự lớn lên của hạt, sự hình thành ferit hoặc sự

tiết pha tại biên giới hạt. Các khuyết tật có thể xuất hiện trong vùng
6


HAZ thép không gỉ như quá trình nứt do hiện tượng ăn mòn ứng
suất, ăn mòn tinh giới làm giảm khả năng chống ăn mòn của vật liệu.
2.6. Sự thay đổi tổ chức trong vùng chuyển tiếp của mối hàn giữa
hai vật liệu khác
Tổ chức của kim loại mối hàn tại vùng chuyển tiếp của mối hàn
hai vật liệu khác loại phức tạp hơn so với cùng loại. Tại vùng biên
giới, xuất hiện”biên giới loại II” khi thành phần hóa học của hai vật
liệu khác nhau. Nó khác với sự phát triển khi hàn hai vật liệu cùng
loại, tổ chức kim loại lỏng khi kết tinh thường có dạng định hướng
vuông góc với biên giới nóng chảy, gọi đây là ”biên giới loại I”. Để
phân biệt các dạng biên giới này trong mối hàn giữa hai vật liệu khác
loại ta dựa vào hướng của chúng. Biên giới loại I thường vuông góc
với biên giới nóng chảy, còn biên giới loại II song song với biên giới
nóng chảy. Ngoài ra, do quá trình hòa trộn và kết tinh, tại vùng
chuyển tiếp còn có hiện tượng thiên tích và sự thay đổi về thành phần
hóa học.
2.7. Cơ sở lý thuyết và mô hình khuếch tán của cacbon trong
austenit
Theo các nghiên cứu, tại biên giới giữa thép cacbon và kim loại
mối hàn có sự chênh lệch về hàm lượng của các nguyên tố hợp kim
là nguyên nhân dẫn tới quá trình khuếch tán của cacbon từ phía thép
cacbon sang phía kim loại mối hàn. Để xác định đường cong biểu
diễn sự thay đổi nồng độ khuếch tán của cacbon trong vùng pha
austenit dựa vào mô hình Darken theo phương trình sau:
(2.38)
(

)
{
}
√
(2.39)
| |
)
√ (
{
}
√
Để giải được phương trình trên, xuất phát từ dữ liệu đầu vào
(thành phần hóa học của vật liệu, nhiệt độ, thời gian khuếch tán) xác
định hệ số tỉ phần k và hệ số khuếch tán D. Sau khi tính hệ số A1, A2,
B1, B2, nồng độ cacbon ở một vị trí bất kì trên hệ đang xét có thể xác
định được. Công thức tính các hệ số như sau:
7


√

√

(2.36)
√

(

)

(

)
(

)

CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM
3.1. Nội dung nghiên cứu
Luận án tập trung nghiên cứu sự thay đổi tổ chức và tính chất của
mối hàn giữa thép không gỉ austenit 304 và thép cacbon bao gồm:
1. Trong điều kiện hàn, nghiên cứu sự thay đổi tổ chức và tính
chất của mối hàn giữa thép không gỉ austenit 304 và thép cacbon. Đề
tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lớn nhất và tốc độ
nguội tới sự thay đổi tổ chức vùng nóng chảy và vùng HAZ mối hàn.
Như phân tích ở chương 2, tổ chức tại vùng nóng chảy và vùng HAZ
thay đổi đáng kể do hình thành các pha mới dưới ảnh hưởng của
nhiệt độ và tốc độ nguội. Pha δ-ferit hình thành tại vùng nóng chảy
mối hàn trong quá trình kết tinh từ thể lỏng sang thể rắn. Tuy nhiên,
do sự khác nhau về quá trình hòa trộn và sự phân bố các nguyên tố
hóa học dẫn tới sự thay đổi mô hình kết tinh cũng như hình thái của
pha δ-ferit, đặc biệt ở sát biên giới phía thép cacbon. Tại vùng HAZ
thép cacbon, nhiệt độ lớn nhất và tốc độ nguội tại các điểm khác
nhau là khác nhau dẫn tới tổ chức vùng sát biên giới nóng chảy khác
so với vùng phía xa biên giới nóng chảy. Cụ thể, vùng hoàn toàn
mactenxit hình thành tại biên giới nóng do tốc độ nguội lớn. Các
vùng có nhiệt độ lớn hơn Ac3, austenit chuyển biến thành mactenxit
hoặc bainit hoặc peclit.
2. Nghiên cứu sự thay đổi tổ chức của mối hàn trong điều kiện
làm việc ở nhiệt độ cao. Xử lý nhiệt dựa theo nhiệt độ làm việc của

mối hàn trong kết cấu nhà máy nhiệt điện, cụ thể tại 4000C, 6000C,
9000C trong 10 giờ. Bên cạnh việc đánh giá sự thay đổi tổ chức và
tính chất mối hàn, cần dự đoán các khuyết tật có thể xảy ra và ảnh
hưởng của nó tới khả năng làm việc của chi tiết.
3. Nghiên cứu ảnh hưởng quá trình khuếch tán của cacbon tới
chất lượng mối hàn. Như phân tích ở chương 2, tại biên giới nóng
chảy phía thép cacbon, do sự chênh lệch lượng nguyên tố hợp kim
dẫn tới hình thành thế năng hóa học, thúc đẩy sự khuếch tán của
8


cacbon từ phía thép cacbon sang kim loại mối hàn. Sự khuếch tán
của cacbon dẫn tới hình thành vùng có độ cứng cao (vùng giàu
cacbon) và vùng có độ cứng thấp (vùng nghèo cacbon). Ngoài ra, sự
tăng hàm lượng cacbon tại vùng này tạo điều kiện cho sự hình thành
cacbit, ví dụ như cacbit crom, làm ảnh hưởng tới tính chất của mối
hàn.
4. Tiến hành tính toán quá trình khuếch tán của cacbon dựa trên
cơ sở lý thuyết của Darken. Kết quả khuếch tán được so sánh với kết
quả thực nghiệm nhằm xác định hệ số khuếch tán của cacbon trong
điều kiện thực tế. Dựa vào các kết quả tính toán này sẽ dự đoán được
ứng xử của vật liệu mối hàn trong điều kiện làm việc lâu dài.
3.2. Chuẩn bị mẫu và quy trình hàn
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của kim loại cơ bản và kim loại điệc cực
(theo nhà sản xuất)
Nguyên tố
Thép không
gỉ austenit
304
Thép

cacbon
Điện cực
E309L - 16

C
[%]

Mn
[%]

Si
[%]

S
[%]

P
[%]

Cr
[%]

Ni
[%]

Mo
[%]

V
[%]

0,09

1,54

0,49

0,005

0,005

18,3

7,56

0,13

0,11

0,18

0,62

0,02

0,04

0,05

0,02

0,08

0,005

0,01

0,03

1,34

0,71

0,005

0,003

23,7

12,6

-

-

Thép không gỉ và thép cacbon được cắt trên máy cắt dây để tạo
các tấm có kích thước 275x85x3 mm. Để chuẩn bị cho quá trình hàn,
các mẫu được mài sạch để loại bỏ tạp chất có trên bề mặt, nhằm
tránh các khuyết tật có thể xảy ra. Các mẫu thép được hàn với nhau
bằng phương pháp hàn hồ quang tay (SMAW). Thành phần hóa học

vật liệu hàn và chế độ hàn được đưa ra trong 3.1 và bảng 3.3.
Bảng 3.3. Chế độ hàn
Tham số
hàn
Giá trị

I (A)

U (V)

V (mm/ph)

80

25

100

Nhiệt độ môi trường
(0C)
30

3.3. Quy trình đo nhiệt độ trong quá trình hàn
Trong quá trình hàn tiến hành đo nhiệt độ tại một số điểm trên
vùng HAZ để xác định nhiệt độ lớn nhất và tốc độ nguội trong khi
hàn.
9


3.4. Quá trình xử lý nhiệt

Các mẫu được nung và giữ nhiệt ở 4000C, 6000C, 9000C trong 10
giờ, sau đó, các mẫu được làm nguội cùng lò đến nhiệt độ thường.
Chế độ xử lý nhiệt này được lựa chọn dựa trên sự phân tích điều kiện
làm việc thực tế của mối hàn ở nhà máy nhiệt điện.
3.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.5.1. Tính toán nhiệt động học, xây dựng giản đồ pha và giản đồ
CCT
Giản đồ pha của thép không gỉ austenit, thép cacbon và điện cực
hàn được xây dựng bằng phần mềm ThermoCalc với tham số đầu
vào là thành phần hóa học của các nguyên tố hợp kim chính Fe-CrNi-C. Bên cạnh đó, giản đồ CCT được xây dựng dựa trên phần mềm
JMatPro.
3.5.2. Nghiên cứu tổ chức tế vi
Phương pháp hiển vi quang học, phương pháp hiển vi điện tử
quét, phương pháp hiển vi điện tử truyền qua được sử dụng để chụp
anh tổ chức tế vi ở các vùng khác nhau, ở các mức phóng đại khác
nhau.
3.5.3. Xác định thành phần hóa học mẫu
Phương pháp quang phổ phát xạ: Mục đích của việc phân tích
thành phần hóa học nhằm xác định lại thành phần thực tế của kim
loại cơ bản và thành phần hóa học tại các vị trí khác nhau của mẫu
sau khi hàn.
Phương pháp EDS: Phương pháp này được dùng để xác định
lượng nguyên tố hợp kim tại một điểm hoặc một đường.
3.5.4. Phân tích cấu trúc Rơnghen
Mục đích sử dụng phương pháp phân tích Rơnghen là xác định
thông số mạng pha nền hợp kim. Xác định các thông số mạng của
các pha thứ cấp.
3.5.5. Xác định độ cứng tế vi
Tất cả các phép đo được thực hiện trên máy ARK600 tại phòng
thí nghiệm trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

10


3.5.6. Thử kéo mẫu
Để xác định được giá trị độ bền kéo của kim loại và hợp kim
trước tiên phải chế tạo mẫu của vật liệu đó.
CHƢƠNG 4. SỰ THAY ĐỔI TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT CỦA
KIM LOẠI SAU HÀN
4.1. Sự phân chia vùng của mối hàn giữa thép không gỉ 304 và
thép cacbon
Tổ chức ban đầu của thép cacbon là peclit + ferit, còn bên phía
thép không gỉ là austenit. Sau hàn, tổ chức các vùng thay đổi và phân
chia thành các vùng theo thứ tự lần lượt là: kim loại cơ bản thép
không gỉ, HAZ thép không gỉ, vùng chuyển tiếp phía thép không gỉ,
vùng kim loại mối hàn, vùng chuyển tiếp phía thép cacbon, HAZ
thép cacbon và kim loại cơ bản thép cacbon (hình 4.3).

Hình 4.3. Sơ đồ tổng quan về tổ chức của mối hàn giữa thép không gỉ và
thép cacbon.

Vùng chuyển tiếp được hình thành là do sự hòa trộn giữa kim loại cơ
bản và kim loại điện cực. Dựa trên cơ sở lý thuyết động lực học, bề
rộng vùng hòa trộn là (52÷82) μm, tương đồng với kết quả đo được
từ EDS-line, vào khoảng 82 μm.
4.2. Sự hình thành δ-ferit trong vùng kim loại mối hàn
Trong vùng kim loại mối hàn, tổ chức pha là δ-ferit trên nền
austenit. Bao quát toàn bộ tổ chức vùng kim loại mối hàn, hình thái
của pha δ-ferit từ biên giới nóng chảy vào tâm mối hàn có sự thay
đổi đáng kể. Pha δ-ferit có dạng xương cá hoặc nhánh cây phát triển

11


theo hướng vuông góc với đường bao nóng chảy mối hàn. Tại trung
tâm vùng nóng chảy, δ-ferit phân bố đồng đều và có dạng đều trục.
Tuy nhiên, hình thái tại biên giới hai bên có sự khác nhau. Tại biên
giới nóng chảy thép không gỉ, xuất hiện các cụm tấm δ-ferit có dạng
sợi mảnh phát triển không theo một hướng nhất định và tổ chức của
vitmantet austenit với kích thước lớn đâm xuyên vào các pha δ-ferit
theo các hướng ngẫu nhiên. Sự thay đổi này diễn ra trong phạm vi rất
hẹp khoảng (60÷120) μm. Phía biên giới nóng chảy thép cacbon xuất
hiện một dải đen chạy dọc biên giới được dự đoán là pha mactenxit.
Kế tiếp về phía kim loại mối hàn, tồn tại vùng hoàn toàn austenit
(màu trắng) có chiều rộng từ (5÷60)μm. Nối tiếp, các pha δ-ferit đầu
tiên có dạng tinh thể hình trụ (các pha song song và vuông góc với
biên giới nóng chảy) rồi mới đến dạng nhánh cây hay dạng đều trục.
Ferit dạng xương
cá

Vidmantet
austenit

Ferit dạng đều trục

Kim loại
mối hàn

Kim loại
mối hàn

Ferit dạng
nhánh cây

Ferit
dạng
sợi
mảnh

Thép
không gỉ
Biên giới
nóng chảy

δ-ferit vùng bán lỏng

Ferit tinh
thể hình
trụ

Thép cacbon

(a)Biên giới thép không gỉ b) Tâm mối hàn
c.biên giới thép cacbon
Hình 4.5. Hình thái của δ-ferit tại

Hàm lượng δ-ferit được xác định theo giản đồ Schaffler, Delong
và kiểm tra lại bằng phần mềm tính tỉ phần pha. Theo kết quả đo đạc
thực tế, lượng δ-ferit đạt 23,5%.
Để biện luận cho sự thay đổi hình thái và tỉ phần của δ-ferit giữa
các vùng khác nhau, dựa trên ba yếu tố:

- Ảnh hưởng của tốc độ phát triển mầm và gradient nhiệt độ tới sự
thay đổi hình thái của δ-ferit
- Ảnh hưởng của nền kim loại tới hình thái của δ-ferit
- Ảnh hưởng của nồng độ
Kết quả độ cứng tế vi sau khi đo tương đối đồng đều trên toàn bộ
vùng kim loại mối hàn và không phụ thuộc vào hình dáng của pha δferit. Giá trị trung bình đạt (160÷170)HV.
12


4.3. Chuyển pha, sự thay đổi tổ chức và tính chất trong vùng
chuyển tiếp phía thép cacbon
Bề rộng vùng chuyển tiếp đo được từ EDS-line vào khoảng
(50÷100)μm tương ứng với vị trí gần mặt trên và phía sát chân mối
hàn.
Sự thay đổi thành phần trong vùng chuyển tiếp: Thành phần thay
đổi dần từ phía kim loại mối hàn sang phía thép cacbon.
Tổ chức vùng chuyển tiếp gồm:
- Sự hình thành dải mactenxit rộng (2÷10)μm do sự kết hợp giữa
tốc độ nguội nhanh của quá trình hàn và thành phần hóa học cục bộ
tại biên giới nóng chảy.
- Thiên tích tại biên giới nóng chảy: hiện tượng thiên tích tại biên
giới thường xảy ra khi hàn hai vật liệu khác loại có nhiệt độ nóng
chảy khác nhau. Có ba dạng thiên tích hình thành gồm: dạng bán
đảo, dạng đảo, dạng bờ biển. Mặc dù hiện tượng thiên tích xảy ra
nhưng ở phạm vi rất nhỏ nên không ảnh hưởng nhiều tới cơ tính mối
hàn.
Kim loại mối
hàn
γ
δ-ferit

Lớp
Mactenxit
Vùng γ

Thép cacbon
Biên giới

Hình 4.20. Tổ chức tế vi tại vùng chuyển tiếp phía thép cacbon (x500)

13


Giá trị độ cứng vùng chuyển tiếp đạt lớn nhất tại lớp biên giới
nóng chảy (390HV) tương ứng với dải mactenxit.
4.4. Chuyển pha, sự thay đổi tổ chức và tính chất trong vùng
HAZ thép cacbon
Hai yếu tố quyết định tới sự thay đổi tổ chức vùng này là nhiệt độ
lớn nhất và tốc độ nguội (đã được đo đạc trong quy trình đo nhiệt độ
trong khi hàn). Khi đó, một số kết quả đạt được:
- Kích thước hạt giảm dần từ biên giới nóng chảy (cấp 4.5) đến
kim loại cơ bản (cấp 10.9)
- Sự xuất hiện của các pha cứng dòn trong vùng HAZ như
vitmantet ferit, mactenxit, bainit.
- Độ cứng có sự thay đổi nhỏ, độ cứng tại vùng có các pha cứng
dòn như vitmantet ferit, mactenxit, bainit có độ cứng cao hơn vùng
có chứa pha peclit và ferit.
B

M

B

Hình 4.27. Ảnh TEM chỉ các tổ chức mactenxit và bainit trong vùng
HAZ thép cacbon

4.5. Sự thay đổi tổ chức trong vùng HAZ thép không gỉ
Trong vùng HAZ, không tìm thấy sự thay đổi tổ chức so với tổ
chức ban đầu, tuy nhiên, đã xuất hiện các hạt cacbit xuất hiện nằm tại
biên giới hạt. Cacbit này là Cr23C6 và M7C3.

14


Cacbit

Hình 4.33. Sự hình thành các hạt cacbit tại biên giới hạt

(a) Cr23C6

(b) Cr7C3

Hình 4.36. Ảnh TEM chỉ hình thái của cabit Cr23C6 và Cr7C3

CHƢƠNG 5. SỰ THAY ĐỔI TỔ CHỨC TẾ VI VÀ CƠ TÍNH
CỦA MỐI HÀN Ở NHIỆT ĐỘ NÂNG CAO
5.1. Phân tích điều kiện làm việc
Tiến hành phân tích điều kiện làm việc của mối hàn để lựa chọn quy
trình xử lý nhiệt. Mối hàn được mô phỏng với điều kiện làm việc ở
nhiệt độ nâng cao tại nhiệt độ 4000C, 6000C, 9000C, trong 10 giờ và

làm nguội cùng lò.
5.2. Đánh giá sự thay đổi tổ chức tế vi và độ cứng tế vi
5.2.1. Ứng xử của vùng kim loại mối hàn ở nhiệt độ nâng cao
Trong điều kiện làm việc, pha δ-ferit giảm tỉ lệ thuận với nhiệt độ
và thời gian. Tỉ phần pha δ-ferit sau khi hàn đạt trung bình khoảng
15


23%. Khi mối hàn làm việc ở 4000C trong 10 giờ, pha δ-ferit giảm
nhưng với lượng nhỏ, vào khoảng 22%. Khi tăng nhiệt độ, lượng δferit giảm mạnh, chỉ còn khoảng 16% ở 6000C và 11% ở 9000C.
Đã phát hiện cacbit và pha giòn sigma xuất hiện trong vùng kim
loại mối hàn khi ở nhiệt độ 6000C.
Có sự xuất hiện của cacbit crom tại vùng kim loại mối hàn ở
6000C là nguyên nhân làm tăng mạnh độ cứng.
δ

σ

σ

γ

δ

γ

δ
δ

Hình 5.5. Ảnh TEM của pha δ-ferit, γ và pha σ trong vùng tại vùng kim loại

mối hàn gần phía biên giới thép không gỉ ở 6000C – 10h

Cacbit

Hình 5.6. Ảnh TEM chỉ sự xuất hiện cacbit tại vùng kim loại mối hàn
gần phía biên giới thép cacbon ở 6000C – 10h

16


5.2.2. Ảnh hưởng của quá trình khuếch tán cacbon tới tổ chức và
tính chất mối hàn
Tại vùng chuyển tiếp, sự khuếch tán của cacbon ở nhiệt độ cao
dẫn tới một số sự thay đổi tổ chức như sau:
* Sự hình thành vùng ferit bên phía thép cacbon: vùng tiếp giáp
với biên giới nóng chảy, thấy xuất hiện một vùng màu trắng có bề
rộng khoảng (10÷15)μm với mẫu 6000C và (250÷300)μm với mẫu
9000C, gọi là vùng ferit (hình 5.11). Vùng ferit hình thành là do
lượng cacbon trong vùng này đã khuếch tán sang bên phía kim loại
mối hàn do lực dẫn động về sự chênh lệch của các nguyên tố hợp
kim. Thời gian càng dài, nhiệt độ cao, bề rộng vùng ferit càng lớn.
Mối hàn
P’
P’

α

P’

α

α

P’

Thép cacbon

α

Hình 5.12. Vùng ferit

Hình 5.14. Cacbit vùng chuyển tiếp

* Sự tiết cacbit: Sự tiết cacbit tại vùng chuyển tiếp được chứng
minh bằng phân tích nhiễu xạ Rơnghen. Tiến hành phân tích sâu hơn
dựa trên vết nhiễu xạ điện tử của kính hiển vi điện tử xuyên (TEM)
xác định được hai loại cacbit tồn tại trong vùng này ở nhiệt độ 6000C
là Cr23C6 và Cr7C3. Lượng cacbon trong vùng này tăng do được bổ
sung từ bên phía thép cacbon. Lúc này cacbon kết hợp với các
nguyên tố hợp kim để tạo cacbit.
* Sự hình thành vùng độ cứng cao, vùng độ cứng thấp là hệ quả
do sự hình thành tổ chức do sự khuếch tán cacbon. Vùng pha ferit có
độ cứng thấp, trong khi sự tiết mạnh cacbit làm tăng độ cứng.

17


Độ cứng
(HV)

Sau khi hàn
400
350

PWHT tại
PWHT tại
PWHT tại

300
250

150
100
50

- 300

- 200

- 100 Biên giới
10
Khoảng cách (μm)
0

200

300

0.2
0.18

0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0

Biên giới
1 giờ
Thép cacbon

Mối hàn

10 giờ
100 giờ
1000 giờ

1
12
23
34
45
56
67
78
89
100

111
122
133
144
155
166
177
188
199

Nồng độ cacbon (%)

Hình 5.16. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cứng tại biên giới nóng chảy

Khoảng cách (μm)

Hình 5.18. Sự thay đổi nồng độ cacbon trong các khoảng thời gian
khác nhau tại 6000C

Mô hình Darken được sử dụng để xây dựng và tính toán đường
cong biểu diễn sự thay đổi nồng độ của cacbon. Các kết quả tính toán
ở nhiệt độ 6000C trong khoảng thời gian khác nhau như hình. Bề
rộng vùng có độ cứng thấp và cao đều tỉ lệ thuận với và thời gian.
Trong 10 giờ, khoảng cách khuếch tán bên phía thép cacbon là
13μm, sau 1000 giờ khoảng cách này là 135μm. Bề rộng vùng có độ
cứng cao hình thành bên phía mối hàn đạt 3μm ở 10 giờ và 33μm
trong 1000 giờ. Trong tất cả các trường hợp, bề rộng vùng này luôn
18

nhỏ hơn bề rộng của vùng có độ cứng thấp là do sự chênh lệch hệ số
khuếch tán.

Bề rộng (μm)

200
150

Vùng độ cứng thấp

100
50

Vùng độ cứng cao

0
1

10

100

1000

Thời gian, giờ

Hình 5.19. Bề rộng vùng có độ cứng cao, vùng có độ cứng thấp
hình thành khi cacbon khuếch tán ở 6000C

Hình 5.21. Đường cong biểu diễn sự khuếch tán của cacbon - sau

hàn

Hình 5.22. Đường cong biểu diễn sự khuếch tán của cacbon 600°C trong
10h

Kết quả tính toán được so sánh với kết quả đo đạc thực nghiệm
EDS-line (hình 5.22) cho thấy, kết quả thực nghiệm có giá trị nhỏ
được giải thích do một vài nguyên nhân sau:
i) Theo lý thuyết giả thuyết sự khuếch tán của cacbon giữa hai
vùng hoàn toàn austenit. Thực tế, tổ chức tế vi tại hai phía biên giới
19


nóng chảy mối hàn luôn tồn tại cacbit hoặc các pha khác làm cản trở
sự khuếch tán của cacbon. Ngoài ra, theo phân tích trong chương 4,
tồn tại lớp mactenxit chạy dọc biên giới nóng chảy, do đó, cacbon
khuếch tán từ thép cacbon qua lớp mactenxit rồi mới đi vào trong
vùng austenit của kim loại mối hàn.
ii) Theo lý thuyết giả thiết là hóa năng của các nguyên tố dọc theo
biên giới pha là liên tục và dòng chuyển động chất tan qua biên giới
pha là liên tục. Tuy nhiên, sự khuếch tán của cabon qua biên giới pha
là không liên tục do chịu tác động của sai lệch tại biên giới hoặc sự
cản trở của cacbit hình thành tại biên giới.
Tiến hành hiệu chỉnh bằng cách, dựa vào bề rộng khuếch tán theo
đo đạc thực tế của cacbon bên phía thép cacbon là 3μm và bên phía
kim loại mối hàn là 1μm. Tiến hành tính toán lại hệ số A1, A2, B1, B2
bằng cách hiệu chỉnh hệ số Dα và Dβ sao cho bề rộng khuếch tán phù
hợp với thực tế. Hệ số khuếch tán sau hiệu chỉnh cho bên phía thép
cacbon là 1.5.10-11 (mm2/s) và bên phía mối hàn là 1,2.10-12 (mm2/s)
5.2.3. Sự chuyển pha và đặc điểm tổ chức trong vùng HAZ thép

cacbon
Nhìn chung, tổ chức nhận được trong vùng HAZ thép cacbon
không thay đổi nhiều khi mối hàn làm việc ở nhiệt độ thấp, nhưng sự
thay đổi về tổ chức pha thể hiện rõ ràng khi làm việc ở nhiệt độ cao.
Ở 6000C, không thấy sự xuất hiện của pha vitmantet ferit. Mactenxit
và bainit chuyển thành mactenxit ram và bainit ram. Điểm khác biệt
là xuất hiện vùng hoàn toàn ferit có kích thước (5÷10)μm chạy dọc
biên giới nóng chảy. Khi mối hàn làm việc ở 9000C, tổ chức thay đổi
rõ rệt nhất. Các pha vitmantet ferit, mactenxit và bainit không còn
trong vùng HAZ, thay vào đó là sự xuất hiện vùng ferit và peclit
nghèo cacbon gần biên giới nóng chảy, kích thước vào khoảng
250μm. Độ cứng không có sự thay đổi nhiều khi mối hàn làm việc ở
4000C và 6000C so với sau hàn. Giá trị độ cứng giảm mạnh, đạt trung
bình 100HV tại nhiệt độ 9000C.
5.2.4. Sự chuyển pha và đặc điểm tổ chức trong vùng HAZ thép
không gỉ
Mặc dù không có sự chuyển biến pha trong vùng HAZ của thép
không gỉ nhưng cacbit và pha δ-ferit được tiết ra tại biên giới. Trên
20


thực tế, cacbit Cr7C3 tiết ra tại biên giới còn cacbit Cr23C6 tiết ra tại
vùng HAZ của kim loại cơ bản. Dựa vào kết quả phân tích trong
chương 4, hai loại cacbit này đã xuất hiện sau khi hàn nhưng với số
lượng rất ít. Trong điều kiện mối hàn làm việc ở nhiệt độ cao, đặc
biệt ở 6000C, sự tiết cacbit diễn ra mạnh. Ở 9000C, hiện tượng thoát
cacbit xảy ra. Sự hình thành cacbit hay sự tiết cacbit là nguyên nhân
làm giảm hàm lượng cacbon tại biên giới hạt dẫn tới sự ăn mòn ứng
suất, đặc biệt có thể dẫn tới nứt tại biên giới.
5.3. Đánh giá khuyết tật hình thành

5.3.1. Khuyết tật tại vùng chuyển tiếp phía thép cacbon
Hiện tượng nứt, tách lớp xảy ra tại biên giới nóng chảy bên phía thép
cacbon là do sự hình thành hai vùng có độ cứng chênh lệch nhau.
5.3.2. Khuyết tật tại vùng HAZ thép không gỉ
Hiện tượng nứt được tìm thấy tại vùng HAZ thép không gỉ. Các vết nứt này
có xuất phát điểm từ cacbit có độ cứng cao trong vùng HAZ thép không gỉ,
hoặc tại biên giới hạt nơi có sự tiết cacbit hoặc vết hạt cacbit đã bị phân hủy
khi ở nhiệt độ cao.

Vết nứt

Vết nứt

Hình 5.37. Vết nứt HAZ thép không gỉ Hình 5.34.Vết nứt biên giới cacbon

21


Mối hàn
Nứt

Tách lớp

Thép cacbon

Hình 5.35. vùng chuyển tiếp

Vết hạt
cacbit

Vết
nứt

Hình 5.36. Vùng HAZ thép không gỉ

PHẦN IV KẾT LUẬN CHUNG
1. Tổ chức tế vi vùng xung quanh mối hàn thay đổi đáng kể với sự
phân chia thành các vùng khác nhau: vùng kim loại mối hàn, vùng
chuyển tiếp, vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) thép cacbon, vùng HAZ
thép không gỉ và vùng kim loại cơ bản. Tổ chức các vùng này tiếp
tục thay đổi khi thí nghiệm ở nhiệt độ nâng cao, cụ thể như sau:
+ Vùng kim loại mối hàn gồm pha δ-ferit trên nền austenit. Sau
hàn, hình thái của δ-ferit từ biên giới nóng chảy vào tâm mối hàn
thay đổi từ dạng nhánh cây sang dạng đều trục do sự thay đổi
gradient nhiệt độ. Tỉ phần pha δ-ferit đồng đều trên toàn bộ thể tích
vào khoảng 23%. Hàm lượng pha δ-ferit giảm khi tăng nhiệt độ làm
việc. Lượng δ-ferit giảm từ 23,5 % sau hàn xuống còn 22 % khi giữ
ở 400 0C trong 10 giờ, và giảm chỉ còn 11 % khi tăng nhiệt độ lên
900 0C trong 10 giờ. Độ cứng tế vi không phụ thuộc vào hình thái và
hàm lượng của pha δ-ferit, đạt trung bình khoảng 165HV
+ Yếu tố quyết định tới tổ chức vùng HAZ thép cacbon là nhiệt
độ lớn nhất và tốc độ nguội. Kích thước hạt trong vùng này giảm dần
từ biên giới nóng chảy tới vùng kim loại cơ bản với các tổ chức như
vitmantet ferit, bainit, mactenxit hoặc peclit đã làm tăng độ cứng,
giảm độ bền vật liệu. Tuy nhiên, khi mối hàn thí nghiệm ở nhiệt độ
nâng cao, tổ chức vùng này được cải thiện với sự hình thành pha
mactenxit ram, bainit ram hoặc cụm ferit +peclit có độ cứng giảm.
22

+ Cacbit phức M23C6, M7C3 và cacbit crom xuất hiện tại vùng
HAZ thép không gỉ và vùng kim loại mối hàn khi làm việc ở 600 0C
là nguyên nhân làm tăng mạnh độ cứng tế vi. Các vết nứt tại vùng
này thường xuất phát từ các hạt cacbit có độ cứng cao nằm trên nền
austenite.. Đã tìm thấy vết nứt tại biên giới hạt ở 900 0C.
+ Vùng chuyển tiếp bên phía thép cacbon với sự chênh lệch
gradient nồng độ là nguyên nhân thúc đẩy sự khuếch tán của cacbon
từ thép cacbon sang phía kim loại mối hàn. Kết quả là bên phía kim
loại mối hàn xuất hiện vùng giàu cacbon có độ cứng cao (lớn nhất
vào khoảng 330HV tại 6000C); ngược lại bên phía thép cacbon tồn
tại vùng nghèo cacbon có độ cứng thấp (trung bình khoảng 170HV
tại 6000C. Sự chênh lệch độ cứng là nguyên dân dẫn tới hiện tượng
tách lớp hoặc nứt tại vùng chuyển tiếp mối hàn.
2. Độ cứng tế vi của vật liệu thay đổi phù hợp với tổ chức tế vi
được hình thành. Giá trị độ cứng vùng kim loại mối hàn vào khoảng
(160-170)HV và không phụ thuộc vào hình thái cũng như hàm lượng
của δ-ferit. Trong vùng HAZ thép cacbon, độ cứng tăng tại vùng có
các pha cứng dòn như mactenxit, bainit và độ cứng giảm tại vùng có
tổ chức là peclit với giá trị thay đổi từ 175HV tới 125HV. Vùng
HAZ thép không gỉ đạt trung bình 180 HV sau hàn nhưng tăng mạnh
ở 6000C (trung bình 245HV) do sự hình thành cacbit. Trên toàn bộ
mối hàn, độ cứng của lớp mactenxit tại biên giới đạt giá trị lớn nhất.
3. Đường biểu diễn nồng độ của cacbon được xây dựng theo mô
hình Darken đã xác định được bề rộng vùng có độ cứng thấp, vùng
có độ cứng cao tại hai bên biên giới nóng chảy phía cacbon. Hệ số
khuếch tán của cacbon trong điều kiện thực tế ở 600 0C trong 10 giờ
là 1.5.10-11 (mm2/s) bên phía thép cacbon và 1,2.10-12 (mm2/s) bên
phía thép không gỉ
4. Các giải pháp đề xuất nhằm cải thiện cơ tính của mối hàn
sau khi hàn và giảm khuyết tật trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ

nâng cao như: gia nhiệt hoặc ủ vùng HAZ thép cacbon sau khi hàn.
Khống chế cho mối hàn làm việc ở nhiệt độ thấp.
23