Nghiên cứu tổ chức và độ cứng tế vi bề mặt búa nghiền

40
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 1(60).2018
NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC VÀ ĐỘ CỨNG TẾ VI BỀ MẶT BÚA NGHIỀN
STUDY ON MICROSTRUCTURE AND MICROHARDNESS 
OF THE HAMMER SURFACE
Ngô Hữu Mạnh, Trịnh Văn Cường 
Email: manh.nh.1981@gmail.com 
Trường Đại học Sao Đỏ
Ngày nhận bài: 6/3/2018 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 24/3/2018 
Ngày chấp nhận đăng: 28/3/2018
Tóm tắt
Cấu trúc và độ cứng tế vi có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu va đập và chịu mài mòn của búa nghiền. 
Trên bề mặt búa nghiền, ngoài cacbit dạng hạt như CrxCy, sự có mặt của hỗn hợp Cr-Fe-C dạng sợi sẽ làm 
tăng độ cứng, khả năng chịu mài mòn, chịu va đập của kim loại lớp đắp. Đây là yếu tố quyết định đến tuổi 
thọ và hiệu quả làm việc của búa nghiền liệu. Trong bài báo này, nhóm tác giả nghiên cứu cấu trúc tế vi, độ 
cứng tế vi, khả năng chịu mài mòn, chịu va đập của lớp kim loại trên bề mặt búa nghiền. Quá trình phân tích 
lý thuyết kết hợp với thử nghiệm sẽ giúp dự đoán và đánh giá tuổi thọ của búa nghiền liệu.
Từ khoá: Cấu trúc tế vi; độ cứng; độ cứng tế vi; hàn đắp; búa nghiền.
Abstract 
The microstructure and microhardness have a strong influence to the impact and abrasion resistance of the 
hammer mill. On the surface of the hammer mill, beside of grain carbide as CrxCy, the presence of Cr-Fe-C 
fiber will increase the hardness, abrasion resistance and impact resistance of the surface metal. This is a 
decisive factor to the long time and performance of the hammer mill. In this paper, the authors study on the 
microstructure, microhardness, abrasion resistance, impact resistance of the metal surface on the hammer. 
Theoretical analysis combined with the experiment will predict and evaluate the long time of the hammer mill. 
Keywords: Microstructures; hardness; microhardness; overlay welding; hammer.
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Trong quá trình làm việc, búa nghiền chịu va đập 
liên tục với cường độ mạnh. Sự va đập kết hợp với 
hiện tượng mòn ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của búa 
nghiền và hiệu quả sản xuất. Nếu búa nghiền được 
chế tạo bằng thép cường lực, chịu va đập, chịu mài 
mòn thì chi phí sản xuất sẽ rất lớn ảnh hưởng đến 
giá thành sản phẩm, giảm tính cạnh tranh và gây 
lãng phí vật liệu quý. Vì vậy, giải pháp tốt nhất đó là 
chế tạo búa nghiền gồm phần thân (cốt/nền) và phần 
làm việc. Phần làm việc được chế tạo từ thép hợp 
kim cứng, chịu ứng suất, chịu va đập, chịu mài mòn. 
Phần thân của búa nghiền thường chế tạo từ thép 
cacbon thấp để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật về tính 
hàn, độ dẻo và giảm giá thành sản phẩm [1]. Lớp kim 
loại làm việc trên bề mặt của búa nghiền được phủ 
lên nền thép cacbon thấp bằng quá trình hàn. Thực 
tế cho thấy, để hàn hai loại kim loại khác nhau về bản 
chất và đặc tính là không dễ. Trong trường hợp này, 
ngoài yếu tố kinh tế, cần có công nghệ và quy trình 
hàn phù hợp để đảm bảo sự liên kết tốt giữa lớp kim 
loại hàn trên bề mặt với thân búa. Và công nghệ hàn 
FCAW (Flux Cored Arc Welding) được lựa chọn để 
đáp ứng các yêu cầu trên. 
Trong bài báo này, nhóm tác giả sẽ phân tích cấu 
trúc và độ cứng tế vi của lớp đắp trên bề mặt búa 
nghiền. Đây là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến 
tuổi thọ và hiệu quả làm việc của búa nghiền. Quá 
trình hàn đắp búa nghiền được thực hiện bằng công 
nghệ hàn FCAW. 
Crom cacbit (Cr7C3) có độ cứng cao, khả năng chịu 
mài mòn và chống xói mòn tốt. Vì vậy, nó thường 
được sử dụng để tạo lớp bề mặt chịu mài mòn và 
chống xói mòn [2]
Kim loại nền là γ-Fe có độ dai va đập cao khi kết hợp 
với Cr7C3 sẽ là giải pháp tốt nhất để tạo liên kim (Cr, 
Fe)7C3 có độ cứng cao, khả năng chịu mài mòn và 
chống xói mòn tốt [3].
Tổ chức kim loại mối hàn được xác định nhờ sử dụng 
phương pháp kim tương học với sự hỗ trợ của hiển 
vi quang học (OM - Optical Microscopy) và hiển vi 
điện tử quét (SEM - Scanning Electron Microscopy). 
Độ cứng tế vi được xác định và phân tích theo chiều 
sâu lớp kim loại đắp nhằm đánh giá mức độ giảm 
về giá trị của chúng. Đây là cơ sở khoa học để xây 
dựng quy trình hàn phù hợp hơn với thực tế và tiết 
kiệm chi phí sản xuất. Đồng thời xác định được tổ 
chức tế vi và độ cứng tế vi của lớp đắp trên bề mặt 
búa nghiền. 
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 1(60).2018 41
2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
Để làm cơ sở xác định vật liệu hàn, nhóm tác giả xây 
dựng mô hình thực nghiệm. Phương pháp quy hoạch 
thực nghiệm dựa trên sự ứng xử của bề mặt RSM 
(RSM - Response Surface Modeling) được sử dụng 
để dự đoán, tối ưu hóa các thông số thành phần vật 
liệu hàn đắp búa nghiền.
Quá trình phân tích một số loại dây hàn hợp kim nền 
Co, Ni, Fe của các hãng sản xuất, nhóm tác giả ưu 
tiên lựa chọn dây hàn hợp kim nền Fe vì vật liệu này 
phù hợp với thực tế sản xuất.
Bảng 1. Các thành hợp kim của vật liệu hàn. 
TT Thành phần hợp 
kim
Ký hiệu Hàm lượng 
(% theo khối 
lượng)
1 Vônfram các bít WC 6 ÷ 10
2 Crôm các bít CrC 20 ÷ 30
3 Các bon C 1,0 ÷ 3,0
4 Sắt Fe Nền
Trong các thành phần hợp kim trên, CrC, WC và C 
có ảnh hưởng đến độ cứng của kim loại mối hàn (H) 
được nhóm tác giả khảo sát, phân tích sự biến thiên 
và chọn làm biến đầu vào. 
Phân tích 3 yếu tố là 3 thông số vật liệu có ảnh 
hưởng lớn đến độ cứng của mối hàn. Các thông số 
được phân tích lần lượt là Vônfram các bít (WC), 
Crôm các bít (CrC) và Các bon (C). 
Bảng 2. Bảng giá trị biến thiên của các thành phần 
vật liệu hàn 
Thành 
phần hợp 
kim
Đơn
vị
Ký 
hiệu
Mã 
hóa
Mức độ biến 
thiên 
-1 0 +1
Vônfram 
các bít
% WC x1 6 8 10
Crôm 
các bít
% CrC x2 20 25 30
Các bon % C x3 1 2 3
Với yêu cầu đầu ra là H = 58 ÷ 62HRC, nhóm tác giả 
phân tích các yếu tố đầu vào là hàm lượng các thành 
phần hợp kim WC, CrC và C dựa trên mối quan hệ 
tương quan giữa chúng. Với bất kỳ sự thay đổi nào 
về hàm lượng của WC, CrC và C đều dẫn đến sự 
thay đổi của H. 
Phương trình thực nghiệm kiểu 2 mức, 3 yếu tố có 
dạng tổng quát như sau:
 N = 2k +3 = 23 + 3 = 11 (1)
Trong đó:
N số thí nghiệm được thực hiện;
k các biến số ảnh hưởng, k = 3. 
Theo mô hình này, có tổng số 11 thí nghiệm được 
thực hiện. Trong đó, mức độ biến thiên của biến thấp 
nhất là (-1) và cao nhất là (+1). 
Mối quan hệ giữa các biến số đầu vào là các thành 
phần hợp kim và sự ảnh hưởng của chúng đến độ 
cứng (H) của kim loại mối hàn được mô tả bằng hàm 
số dưới đây.
 H = f(WC, CrC, C) (2)
Trong đó: 
H độ cứng của kim loại mối hàn (HRC);
WC hàm lượng Vônfram các bít (%);
CrC hàm lượng Crôm các bít (%);
C hàm lượng Các bon (%). 
Phương trình hồi quy dạng tổng quát như sau:
 (3)
Trong đó: a0, ai, aij là các hệ số 
 xi, xj là biến số, i≠j, 1≤i, j≤k
Phương trình hồi quy bậc nhất với các biến số WC, 
CrC, C ảnh hưởng đến độ cứng của kim loại mối hàn 
(H) có dạng như phương trình (4) dưới đây:
(4)
Kết quả phân tích ANOVA, tác giả đã xác định được 
hệ số tương quan R2 = 99,5% và hệ số phù hợp với 
mô hình thực nghiệm Q2 = 83,8%.
Phân tích kết quả thực nghiệm kết hợp sử dụng 
phần mềm Modde, tác giả đã xác định được các giá 
trị của phương trình hồi quy (5) như sau:
 (5)
Phân tích phương trình hồi quy (5) thấy rằng, các 
thành phần hợp kim Vônfram các bít (WC), Crôm các 
bít (CrC) và Các bon (C) có hướng tỉ lệ thuận với độ 
cứng H. Trong đó, mức độ ảnh hưởng đến H của WC 
là lớn nhất, tiếp theo là CrC, và cuối cùng là C.
Bảng 3. Giá trị các thành phần hợp kim ảnh hưởng 
đến độ cứng kim loại mối hàn.
TT
Các biến 
mã hóa
Giá trị các biến 
thực
Độ 
cứng 
H 
(HRC)
x1 x2 x3
WC 
(%)
CrC 
(%)
C 
(%)
1 -1 -1 -1 6 20 1 58
2 1 -1 -1 10 20 1 61
42
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 1(60).2018
TT
Các biến 
mã hóa
Giá trị các biến 
thực
Độ 
cứng 
H 
(HRC)
x1 x2 x3
WC 
(%)
CrC 
(%)
C 
(%)
3 -1 1 -1 6 30 1 60
4 1 1 -1 10 30 1 61
5 -1 -1 1 6 20 3 59
6 1 -1 1 10 20 3 63
7 -1 1 1 6 30 3 60
8 1 1 1 10 30 3 63
9 0 0 0 8 25 2 60
10 0 0 0 8 25 2 60
11 0 0 0 8 25 2 60
Quá trình phân tích thấy rằng, khi thay đổi giá trị của 
các biến số đầu vào là hàm lượng các thành phần 
hợp kim sẽ dẫn đến sự thay đổi giá trị của H. Khi 
tăng hoặc giảm hàm lượng của WC, CrC hay C đều 
dẫn đến sự biến thiên về độ cứng (H) của kim loại 
mối hàn. Tuy nhiên, mức độ biến thiên của H là khác 
nhau.
Hình 1. Mối quan hệ tương quan giữa WC, CrC, C 
và H 
Phân tích Hình 1 thấy rằng, H bị ảnh hưởng lớn nhất 
bởi WC, sau đó là CrC. Vì vậy, khi cần thay đổi giá trị 
của H, chỉ cần thay đổi giá trị của WC hoặc CrC hoặc 
cả WC và CrC.
Hình 2. Ảnh hưởng của WC và CrC đến H khi 
C=1,0% và C=3,0%
Phân tích hình 2 thấy rằng, khi điều chỉnh hàm lượng 
Các bon từ mức C = 1,0% lên mức C = 3,0% thì độ 
cứng của kim loại mối hàn H có sự gia tăng. Tuy 
nhiên, mức độ tăng của H là không lớn. Mặt khác, 
khi tăng hàm lượng C có thể gây ra hiện tượng giòn 
và nứt kim loại mối hàn. Khi hàm lượng C = 1,0% 
thì độ cứng H = 57,16 ÷ 60,76HRC. Biểu đồ H gần 
như cân bằng giữa WC và CrC. Khi hàm lượng 
C = 3,0% thì độ cứng H = 57,91 ÷ 63,31HRC. Biểu đồ 
H bị lệch nhiều hơn về phía CrC. 
Hình 3. Ảnh hưởng của WC và C đến H khi 
CrC=20% và CrC=30%
Phân tích Hình 3 thấy rằng, khi điều chỉnh hàm lượng 
của CrC thì giá trị độ cứng H của kim loại mối hàn 
cũng có sự thay đổi theo hướng tỉ lệ thuận với sự thay 
đổi hàm lượng của CrC. Khi hàm lượng CrC = 20% 
thì độ cứng H = 57,16 ÷ 60,76HRC. Khi hàm lượng 
CrC = 30% thì độ cứng H = 58,91 ÷ 63,41 HRC. Sự 
gia tăng hàm lượng CrC sẽ tạo điều kiện cho sự hình 
thành liên kim Fe-CrC-C làm tăng cường độ cứng và 
khả năng chịu mài mòn cho kim loại mối hàn.
Hình 4. Ảnh hưởng của CrC và C đến H khi 
WC=6% và WC=10%
Phân tích Hình 4 thấy rằng, khi điều chỉnh hàm 
lượng WC tăng từ mức 6,0% lên 10% thì độ cứng 
của kim loại mối hàn H cũng có sự thay đổi theo 
hướng tỉ lệ thuận với sự gia tăng của WC. Khi 
hàm lượng WC = 6,0% thì độ cứng H = 57,16 ÷ 
59,86 HRC. Khi hàm lượng WC = 10% thì độ cứng 
H = 58,91 ÷ 63,41HRC. 
Như vậy, quá trình khảo sát và phân tích sự ảnh 
hưởng của các thành phần hợp kim WC, CrC, C đến 
độ cứng H của kim loại mối hàn thấy rằng, giá trị của 
H phụ thuộc vào hàm lượng của từng thành phần 
hợp kim. Với mỗi sự thay đổi hàm lượng của các 
thành phần hợp kim đều dẫn đến sự thay đổi về giá 
trị của H. Giá trị của H thay đổi theo xu hướng tuyến 
tính với sự thay đổi về hàm lượng WC, CrC và C. 
Trong đó, mức độ ảnh hưởng đến H của WC là lớn 
hơn của CrC.
3. VẬT LIỆU THỬ NGHIỆM 
3.1. Vật liệu nền
Thân của búa nghiền được chế tạo từ thép CT38 
dạng tấm, được cán nóng hoặc bằng phương 
pháp đúc. Chiều dày tùy thuộc vào mục đích sử 
dụng, thiết bị. Nó thường nằm trong khoảng 
30÷50 mm. 
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 1(60).2018 43
Hình 5. Phôi búa nghiền
Bảng 4. Thành phần hóa học của thép CT38 theo 
TCVN 1765-85 [4]
%C %Si %Mn %S %P
0,14÷ 
0,22
0,12÷ 
0,3
0,40÷ 
0,60 ≤ 0,04 ≤ 0,045
Bảng 5. Cơ tính của thép CT38 theo TCVN 1765 - 85 [4]
Giới hạn bền 
(MPa)
Giới hạn chảy 
(MPa)
Độ giãn dài 
(%)
380÷470 > 235 > 25
3.2. Vật liệu hàn
Quá trình hàn sử dụng công nghệ hàn FCAW nên 
vật liệu hàn gồm hai loại là vật liệu hàn lót và vật liệu 
hàn phủ lớp bề mặt. 
Vật liệu hàn lót được sử dụng là dây hàn lõi 
thuốc Hardcored MN-O, tiêu chuẩn DIN 555 MF 
7-200 KNP của hãng Innovative Alloys. Đường kính 
dây hàn 1,6÷2,4 mm. Thông số kỹ thuật của dây hàn 
Hardcored MN-O được trình bày trong bảng 6.
Bảng 6. Thành phần hóa học của dây hàn lõi thuốc 
Hardcored MN-O [5, 6].
%C %Si %Mn %Ni
0,6 0,6 14,0 3,5
Vật liệu hàn phủ được sử dụng là dây hàn lõi 
thuốc Hardcored 101Mo, tiêu chuẩn DIN 555 MF 
10-60-GR của hãng Innovative Alloys. Đường 
kính dây hàn 1,6÷2,8 mm. Thông số kỹ thuật của 
dây hàn Hardcored 101Mo được trình bày trong 
bảng 7.
Bảng 7. Thành phần hóa học của dây hàn lõi thuốc 
Hardcored 101Mo [5, 6]
%C %Si %Mn %Cr %Mo
5,25 1,0 1,35 27,2 1,0
Dây hàn Hardcored 101Mo cho phép nhận được 
lớp kim loại đắp có độ cứng cao, chịu va đập, chịu 
mài mòn. Dây hàn Hardcored 101Mo có hàm lượng 
Crom (Cr) cao sẽ kết hợp với Cacbon (C) để tạo ra 
Crom cacbit nhằm tăng độ cứng cho kim loại lớp 
đắp. Sự có mặt của nguyên tố Molipden (Mo) nhằm 
tạo liên kim Cr-Mo làm tăng khả năng chịu mài mòn, 
chịu nhiệt cho kim loại mối hàn khi có sự va đập và 
sinh nhiệt do ma sát. Bên cạnh đó, nguyên tố Sắt (Fe) 
sẽ kết hợp với Cr và C để tạo ra hỗn hợp Cr-Fe-C 
nhằm tăng khả năng liên kết và khả năng chịu mài 
mòn cho kim loại mối hàn.
4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1. Chế độ hàn
Chế độ hàn là yếu tố quan trọng quyết định đến công 
suất nguồn nhiệt, hình dạng và kích thước mối hàn 
[7]. Đây là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng 
mối hàn. Các thông số chế độ hàn FCAW được tác 
giả tính toán, xác định trên cơ sở lý thuyết và thực 
nghiệm hàn. 
Bảng 8. Bảng thông số hàn FCAW 
Thông số chế độ hàn Ký 
hiệu
Giá trị
Đường kính dây hàn (mm) dd 1,6
Cường độ dòng hàn (A) Ih 200÷250
Điện áp hàn (V) Uh 28÷30
Tốc độ cấp dây hàn (m/phút) Vd 3,5÷5,0
Số lớp hàn (lớp) n 2
4.2. Quy trình hàn 
Trước khi hàn, vật hàn được làm sạch, gia nhiệt 
150÷250oC. Vật hàn (búa) được kẹp trên đồ gá. Mối 
hàn được thực hiện ở vị trí hàn bằng. 
Quy trình hàn được xây dựng trên cơ sở lý thuyết và 
phải phù hợp điều kiện thực tế nhằm nhận được mối 
hàn (kim loại lớp bề mặt) có tổ chức và đặc tính như 
mong muốn. 
Trước khi hàn đắp cứng, một lớp hàn lót (đệm) bằng 
dây hàn lõi thuốc Hardcored MN-O là cần thiết để 
tăng cường khả năng liên kết giữa phần nền với lớp 
đắp cứng sau đó. Đồng thời, lớp đắp bằng dây hàn 
lõi thuốc Hardcored MN-O còn giúp làm tăng cường 
khả năng chịu mài mòn cho lớp đắp thông qua hàm 
lượng Mn tham gia vào kim loại mối hàn.
Hình 6. Búa sau khi hàn lớp lót
44
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 1(60).2018
Trước khi hàn đắp cứng, bề mặt búa nghiền 
được làm sạch để đảm bảo nhận được mối 
hàn tốt nhất. Lớp hàn đắp sẽ được hàn phủ kín 
phần đầu của búa nghiền bằng dây hàn lõi thuốc 
Hardcored 101Mo. Đây là vùng làm việc chính 
của búa nghiền, vì vậy để đảm bảo khả năng làm 
việc cho búa nghiền, chiều dày lớp đắp cần đạt 
3÷5 mm. Vì vậy, nhóm tác giả đã thực hiện 02 lớp 
hàn đắp. Chiều dày mỗi lớp hàn 2÷2,5 mm. Các 
đường hàn được tính toán chiều rộng phù hợp để bề 
mặt nhận được đảm bảo độ phẳng. Sau mỗi lớp hàn, 
bề mặt búa phải được làm sạch. Vật hàn được làm 
nguội tự nhiên trong không khí, không nên làm nguội 
đột ngột để hạn chế hiện tượng tách lớp. Kim loại 
bề mặt sau khi hàn đắp 02 lớp sẽ có độ cứng 60÷62 
HRC. Đây là cơ sở để lớp kim loại được hàn đắp trên 
bề mặt của búa nghiền đảm bảo các yêu cầu như 
có độ cứng cao, chịu va đập, tăng khả năng liên kết, 
hạn chế bong, tróc hoặc vỡ mảnh khi làm việc.
Hình 7. Búa sau khi được hàn đắp hoàn thiện
4.3. Tổ chức kim loại mối hàn 
Do sử dụng phương pháp hàn nóng chảy nên kim 
loại mối hàn là hỗn hợp gồm vật liệu cơ bản và vật 
liệu bổ sung từ dây hàn. 
Sau khi hàn, mẫu kiểm tra kim tương được cắt ra 
từ vật hàn. Sau đó, mẫu thử được mài bóng và tẩm 
thực màu để thuận lợi cho cho trình phân tích cấu 
trúc. Mẫu thử được quan sát và chụp ảnh bằng thiết 
bị hiển vi quang học (OM) với độ phóng đại từ 50 
đến 1000 lần.
Kết quả phân tích ảnh chụp cấu trúc kim loại vùng 
mối hàn thấy rằng, mật độ các hạt Crom cacbit là rất 
lớn. Điều này cho phép kim loại mối hàn đạt được 
độ cứng cao mà không cần bất kỳ tác động nào từ 
bên ngoài.
Hình 8. Tổ chức tế vi kim loại mối hàn (OM, x500) 
Ảnh chụp bằng kỹ thuật SEM với độ phóng đại 5000 
lần, cho phép quan sát rõ nét tổ chức kim loại mối 
hàn. Phân tích ảnh chụp siêu tế vi bằng kỹ thuật 
SEM thấy rằng, kim loại mối hàn ngoài tổ chức dạng 
hạt còn có tổ chức dạng sợi. Các sợi được xác định 
là hỗn hợp Cr-Fe-C và Cr-Mn nằm xen kẽ với Crom 
cacbit dạng hạt. Nằm giữa các pha cứng (A) là các 
pha mềm (B). Sự phân bố các pha A và B xen kẽ sẽ 
tăng cường khả năng liên kết, hạn chế hiện tượng 
nứt và tách lớp. Sự có mặt của hỗn hợp Cr-Fe-C và 
Cr-Mn dạng sợi sẽ làm gia tăng đáng kể khả năng 
chịu va đập và chịu mài mòn cho kim loại mối hàn. 
Hình 9. Tổ chức siêu tế vi kim loại mối hàn 
(SEM, x5000) 
Vùng tiếp giáp giữa kim loại mối hàn với kim loại nền 
có sự phân vùng khá rõ rệt. Không thấy xuất hiện 
vùng đệm và khuyết tật giữa vùng kim loại mối hàn 
với kim loại nền. Có những vị trí kim loại mối hàn và 
kim loại nền hòa tan hoàn toàn vào nhau. Đây là cơ 
sở để đánh giá sự liên kết giữa kim loại lớp đắp với 
kim loại nền là tốt.
Hình 10. Tổ chức kim loại mối hàn vùng biên giới 
(OM, x500) 
Như vậy, tổ chức kim loại mối hàn tồn tại cả pha cứng 
và pha mềm nằm xen kẽ nhau. Pha cứng gồm hỗn 
hợp Cr-Fe-C và Cr-Mn dạng sợi. Bên cạnh đó còn có 
Crom cacbit dạng hạt. Đây là yếu tố quyết định đến 
tuổi thọ và khả năng làm việc của búa nghiền bởi nó 
ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng, khả năng chịu mài 
mòn, chịu va đập của kim loại mối hàn. 
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 1(60).2018 45
4.4. Độ cứng của kim loại mối hàn 
Độ cứng lớp đắp trên bề mặt búa nghiền được xác 
định nhằm đảm bảo khả năng làm việc của bề mặt, 
cũng như tuổi thọ của búa. Đây là cơ sở để đánh giá 
cơ tính của lớp đắp. Các vị trí kiểm tra độ cứng trên 
mối hàn gồm các điểm khác nhau có hướng từ đỉnh 
xuống chân mối hàn. 
Hình 11. Các vị trí kiểm tra độ cứng trên vùng 
kim loại mối hàn và vùng lân cận (OM, x200)
Bảng 9. Bảng kết quả đo độ cứng trên vùng kim loại 
mối hàn
Điểm 
kiểm tra
Khoảng cách giữa 
các điểm (µm)
Độ cứng tế 
vi (HV0,1)
H1 250 517
H2 300 601
H3 350 674
H4 400 746
H5 450 812
Phân tích kết quả đo độ cứng lớp đắp thấy rằng, độ 
cứng có xu hướng giảm dần độ lớn (tuyến tính) từ 
đỉnh mối hàn xuống chân mối hàn. Ở vùng gần tiếp 
giáp với kim loại nền (vùng chân mối hàn), độ cứng 
bị giảm đáng kể so với độ cứng trên bề mặt.
5. KẾT LUẬN
Kim loại lớp đắp có sự liên kết tốt với kim loại nền. 
Không tồn tại khuyết tật và vùng đệm tại vùng biên 
giới giữa kim loại mối hàn với kim loại nền.
Tổ chức kim loại mối hàn gồm hai pha cứng và mềm 
nằm xen kẽ nhau làm tăng khả năng liên kết giữa 
các pha. 
Pha cứng gồm hỗn hợp Cr-Fe-C và Cr-Mn dạng sợi. 
Bên cạnh đó còn có Crom cacbit dạng hạt làm tăng 
độ cứng, khả năng chịu mài mòn, chịu va đập kim 
loại lớp đắp. 
Độ cứng tế vi của kim loại lớp đắp dao động trong 
khoảng 517÷812HV01. Độ cứng này có xu hướng 
giảm dần từ đỉnh mối hàn xuống vùng tiếp giáp với 
kim loại nền. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ngô Hữu Mạnh, Tạ Hồng Phong, Nguyễn Đức 
Hải (2015). Nghiên cứu cấu trúc tế vi và độ cứng 
của lớp đắp bề mặt trục vít trong lĩnh vực sản xuất 
gạch ngói. Kỷ yếu Hội nghị Khoa học và Công nghệ 
toàn quốc về Cơ khí lần thứ IV, TP. Hồ Chính Minh 
11/2015, tập 2, trang 357-363.
[2]. Yuan-Fu Liu, Jian-Min Han, Rong-Hua Li, Wei-
Jing Li, Xiang-Yang Xu, Jin-Hua Wang, Si-Ze 
Yang (2006). Microstructure and dry-sliding wear 
resistance of PTA clad (Cr, Fe)7C3/γ-Fe ceramal 
composite coating. Applied Surface Science, 252 
(2006) 7539-7544.
[3]. Yuan-Fu Liu, Zhi-Ying Xia, Jian-Min Han, Gu-Ling 
Zhang, Si-Ze Yang (2006). Microstructure and 
wear behavior of (Cr,Fe)7C3 reinforced composite 
coating produced by plasma transferred arc weld-
surfacing process. Surface & Coatings Technology, 
201 (2006) 863-867.
[4]. TCVN 1765-85. Thép cacbon, kết cấu thông 
thường, mác thép và yêu cầu kỹ thuật.
[5].  
[6].  
[7]. Ngô Lê Thông (2007). Công nghệ hàn điện nóng 
chảy. Tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật.