Nguyên tố hợp kim nào làm tăng độ dai va đập của thép?

Câu hỏi này liên quan đến giản đồ đẳng nhiệt của thép cùng tích và ảnh hưởng của tốc độ nguội đến tổ chức tế vi của thép.

* Đường nguội cắt đường cong chữ "C" ở 600°C: Tại nhiệt độ này, Austenit (γ) bắt đầu chuyển biến thành Peclit (P). Vì đường nguội cắt ở 600°C, một phần Austenit sẽ chuyển thành Peclit.
* Đường nguội cắt đường cong chữ "C" ở 450°C: Tại nhiệt độ này, Austenit (γ) bắt đầu chuyển biến thành Mactenxit (M). Vì đường nguội cắt ở 450°C, phần Austenit còn lại (chưa kịp biến thành Peclit) sẽ chuyển thành Mactenxit.

Như vậy, tổ chức tế vi cuối cùng sẽ là hỗn hợp của Mactenxit (M) và Peclit (P). Tuy nhiên, không có đáp án nào trực tiếp đề cập đến hỗn hợp Mactenxit và Peclit. Trong các đáp án đã cho, ta xét đến các tổ chức gần đúng nhất:

* Trôxtit (T): Trôxtit là một dạng Peclit rất mịn, hình thành ở nhiệt độ thấp hơn Peclit thông thường. Vì quá trình nguội liên tục và cắt đường cong ở 600°C, một phần sẽ tạo thành Peclit thô trước. Do đó, đáp án này không hoàn toàn chính xác.
* Xoocbit (X): Xoocbit là một dạng tổ chức tế vi trung gian giữa Peclit và Trôxtit, thường hình thành khi ram thép đã tôi (Mactenxit). Ở đây, quá trình là làm nguội liên tục, không phải ram, nên không trực tiếp tạo thành Xoocbit.
* Hỗn hợp T và B: B là Bainit, tổ chức này hình thành khi nhiệt độ cắt đường cong chữ C ở vùng nhiệt độ thấp hơn. Điều này không phù hợp với 600 độ C.
* Hỗn hợp X và T: Do không có đáp án chính xác hoàn toàn, ta chọn đáp án gần đúng nhất. Xoocbit (X) có thể coi là trạng thái gần với Peclit mịn (Trôxtit) hơn so với Peclit thô. Vì thế hỗn hợp X và T là đáp án phù hợp nhất.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng đáp án chính xác nhất (hỗn hợp Mactenxit và Peclit) lại không có trong các lựa chọn. Vì vậy, câu hỏi này có thể gây tranh cãi và cần được xem xét lại.

Độ dẻo là khả năng một vật liệu biến dạng dẻo dưới tác dụng của ngoại lực mà không bị phá hủy. Các pha có độ dẻo cao thường là các dung dịch rắn (solid solutions) do sự hiện diện của các nguyên tử khác loại trong mạng tinh thể làm cản trở sự trượt của các lớp mạng, giúp vật liệu biến dạng dẻo tốt hơn trước khi gãy.

* Cu(Zn): Dung dịch rắn của Zn trong Cu. Do đó, pha này có độ dẻo cao.
* Zn(Cu): Dung dịch rắn của Cu trong Zn. Độ dẻo của pha này thấp hơn so với Cu(Zn) vì Zn có độ dẻo thấp hơn Cu.
* CuZn: Hợp chất hóa học intermetallic, thường có độ cứng cao và độ dẻo thấp hơn so với dung dịch rắn.
* TiC: Carbide của Titan, là vật liệu gốm kỹ thuật, có độ cứng rất cao và độ dẻo rất thấp (gần như không có).

Vậy, đáp án đúng là B.

Độ cứng của vật liệu phụ thuộc vào thành phần hóa học và quá trình nhiệt luyện. Trong các lựa chọn đã cho, 90CrSi là thép hợp kim dụng cụ, thường được tôi và ram để đạt độ cứng rất cao, sử dụng làm các dụng cụ cắt gọt. Các loại thép khác (20CrNi, 50CrNiMo) thường được sử dụng cho các chi tiết máy chịu tải, chịu mài mòn nhưng không yêu cầu độ cứng cao như thép dụng cụ. CD90 không phải là một mác thép tiêu chuẩn phổ biến. Do đó, 90CrSi có độ cứng cao nhất trong các lựa chọn này.

Ủ khuếch tán (homogenizing annealing) là một phương pháp nhiệt luyện được sử dụng để làm đồng đều thành phần hóa học và tổ chức tế vi của vật liệu. Mục đích chính là giảm hoặc loại bỏ sự khác biệt về thành phần (khuếch tán các nguyên tố hợp kim) trong vật đúc hoặc phôi, từ đó cải thiện tính chất cơ học và công nghệ của sản phẩm.

* Đáp án A đúng: Ủ khuếch tán giúp làm đồng đều thành phần và tổ chức của vật liệu.
* Đáp án B sai: Làm giảm độ cứng và tăng độ dẻo là mục đích của ủ thường hóa hoặc ủ mềm.
* Đáp án C sai: Làm nhỏ hạt là mục đích của các phương pháp nhiệt luyện khác như ram hoặc kết tinh.
* Đáp án D sai: Khử ứng suất là mục đích của ủ khử ứng suất.

Sau khi thấm carbon, quá trình này thường được áp dụng cho thép thường để tăng độ cứng bề mặt. Các bon khuếch tán vào lớp bề mặt của thép, tạo thành một lớp vỏ cứng trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai của lõi. Điều này đặc biệt hữu ích cho các chi tiết cần khả năng chống mài mòn cao.