Nghiên cứu sản xuất thép hợp kim đúc chịu mài mòn (crmo) cho chế tạo quả lô máy ép viên

Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Nghiên cứu sản xuất thép hợp kim đúc chịu mài mịn (CrMo) cho chế tạo lơ máy ép viên BÙI XUÂN BÁCH Email: buibach1988@gmail.com Ngành Khoa học vật liệu – VLKL(KH) Chữ ký GVHD Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Minh Thuyết Bộ môn Kỹ Thuật Gang thép Viện: KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU HÀ NỘI, 09/2022 Học viên: Bùi Xuân Bách Page Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Đề tài: Nghiên cứu sản xuất thép hợp kim đúc chịu mài mòn (CrMo) cho chế tạo lô máy ép viên Tác giả luận văn: Bùi Xuân Bách Khóa 2020B Người hướng dẫn: TS Nguyễn Minh Thuyết Viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Giảng viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên TS Nguyễn Minh Thuyết Học viên: Bùi Xuân Bách Page Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc tình cảm q báu cho phép tơi gửi lời cảm ơn chân thành tới trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Ban lãnh đạo Viện Khoa học Kỹ thuật vật liệu, Thầy/Cô Viện tận tình dạy tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn thạc sỹ Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn TS Nguyễn Minh Thuyếtđã tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ động viên tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành đề tài Cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp đơn vị Viện Luyện kim đenđã tạo điều kiện, giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu đề tài Ngồi ra, tơi xin gửi lời cám ơn đến nhóm sinh viên Bộ môn Kỹ thuật Gang Thép trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Mặc dù cố gắng nhiều, luận khơng tránh khỏi thiếu sót; tơi mong nhận thông cảm, dẫn, giúp đỡ đóng góp ý kiến nhà khoa học, quý thầy cô bạn đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Học viên: Bùi Xuân Bách Page Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu LỜI CAM ĐOAN Tôi, Bùi Xuân Bách xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu hướng dẫn TS Nguyễn Minh Thuyết Các kết nêu báo cáo luận văn trung thực, không chép cơng trình khác Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2022 Học viên Bùi Xuân Bách Học viên: Bùi Xuân Bách Page Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN ÁN Luận văn hoàn thành với mục tiêu tìm hiểu, nghiên cứu xây dựngquy trình sản xuất thép CrMo với quy mô sản lượng nhỏ, đồng thời đánh giá tổ chức tế vi tính thép sau sản xuất nghiên cứu quy trình nhiệt luyện cho mác thép với định hướng chế tạo lô máy ép viên Quá trình nghiên cứu tổng quan cho thấy thép độ bền cao với ứng suất chảy lớn nhận nhiều qua tâm chúng có lợi ích lớn kinh tế sử dụng Thép 42CrMo (AISI4140, GB/T3077) loại thép điển hình đánh giá cao họ thép hợp kim thấp độ bền cao, với ứng suất chảy danh nghĩa 930 MPa Hiện thép 42CrMo sử dụng nhiều kết cấu kỹ thuật trục khuỷu ô tô, trục nghiền, bánh Với khả ứng dụng lớn, nhu cầu loại thép Việt Nam không nhỏ, nhiên việc sản xuất mác thép 42CrMo chưa nghiên cứu triển khai sản xuất đại trà, để đáp ứng nhu cầu ngành chế tạo khí, chế tạo máy nước hầu hết loại thép phải nhập từ nước Trên thực tế, để nghiên cứu sản xuất thép mác 42CrMo thực nhiều phương pháp công nghệ khác nhau, phải chọn cơng nghệ phù hợp với trình độ kỹ thuật, tận dụng nguồn nguyên vật liệu có sẵn nước nhằm đạt yêu cầu chất lượng sản phẩm mang lại hiệu kinh tế cao Trong luận văn này, tác giả trình bày kết đạt trình nghiên cứu sản xuất xử lý nhiệt cho mác thép 42CrMo quy mô sản lượng nhỏ với mục tiêu áp dụng chế tạo lô ép viên Đề tài nghiên cứu thành công xây dựng quy trình nấu luyện đạt mác thép 42CrMo có thành phần tính theo tiêu chuẩnGB/ T3077 cơng nghệ lị cảm ứng trung tần với nguyên liệu đầu vào thép phế CT3 SKD Hồn thành bước gia cơng nhiệt luyện cho mác thép 42CrMo cụ thể 860 oC làm nguội dầu kết hợp với ram 500 oC sau làm nguội ngồi khơng khí Chế tạo thành cơng lơ ép viên Thép sau đúc có tổ chức bao gồm peclit ferrit, hạt thơ đại với tính chất học tương đối thấp Sau trình nhiệt luyện, tổ chức thép đạt gồm mactenxit ram cacbit phân bố khu vực biên hạt với độ cứng, độ bền cải thiện đạt tiêu chuẩn, đáp ứng yêu cho khí chế tạo sản phẩm lô ép viên Kết nghiên cứu mở rộng sản xuất thép 42CrMo quy mô công suất lớn với điều kiện công nghệ trang thiết bị phù hợp Học viên Bùi Xuân Bách Học viên: Bùi Xuân Bách Page Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu MỤC LỤC CHƯƠNG : TỔNG QUAN 10 1.1 Tổng quan thép hợp kim 10 1.1.1 Đặc điểm chung thép hợp kim 12 1.1.2 Phân loại thép hợp kim 12 1.2 Thép hợp kim 42CrMo 14 1.2.1 Tiêu chuẩn, thành phần hóa học tính mác thép 42CrMo 15 1.2.2 Ứng dụng thép 42CrMo 16 1.3 Lựa chọn mục tiêu đề tài 18 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 20 2.1 Công nghệ sản xuất chế tạo sản phẩm từ thép 42CrMo 20 2.2 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim 24 2.2.1 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến độ cứng 24 2.2.2 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến độ dai va đập chịu mài mòn 25 2.2.3 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim tới cấu trúc tính chất 26 2.2.4 Ảnh hưởng tạp chất 29 2.4 Công nghệ xử lý nhiệt cho thép hợp kim 42CrMo 30 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 34 3.1 Mục đích thực nghiệm 34 3.2 Thực nghiệm nấu luyện mác thép 42CrMo lò cảm ứng trung tần 34 3.3 Quá trình xử lý nhiệt 37 3.4 Phân tích, đánh giá 38 CHƯƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 4.1 Quá trình nấu luyện thép 42CrMo 43 Tổ chức tế vi cấu trúc pha 45 4.3 Cơ tính 48 CHƯƠNG : KẾT LUẬN 51 Học viên: Bùi Xuân Bách Page Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu DANH MỤCHÌNH Hình 1.1: Tổ chức sau thường hóa thép với lượnghợp kim tăng dần 12 Hình 1.2 Một số sản phẩm chế tạo từ thép 42CrMo 15 Hình 1.3 Máy ép viên lô máy ép viên bàng 16 Hình 2.1: Sơ đồ dây truyền sản xuất thép hợp kim42CrMo 19 Hình 2.2: Các dạng sản phẩm thép 42CrMo quy mô công nghiệp 20 Hình 2.3: Các cơng đoạn chế tạo sản phẩm từ thép 42CrMo quy mô lớn 21 Hình 2.4: Sản xuất thép 42CrMo quy mô nhỏ 21 Hình 2.5: Các cơng đoạn chế tạo sản phẩm từ thép 42CrMo quy mô nhỏ 22 Hình 2.6: Ảnh hưởng C Cr lên tạo thành cacbit 26 Hình 2.7: Giản đồ trạng thái Fe-Mn-C 27 Hình 2.8: Sơ đồ cơng nghệ thường hóa thép 42CrMo 30 Hình 2.9: Sơ đồ cơng nghệ tơi thép 42CrMo 31 Hình 2.10: Sơ đồ cơng nghệ ram thép 42CrMo 31 Hình 3.1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất thép 42CrMo 35 Hình 3.2 Các trình thực thực tế nấu luyện mác thép 42CrMo 36 Hình 3.3 Quá trình đúc thực tế sản phẩm lơ ép viên 36 Hình 3.4: Quy trình xử lý nhiệt luyện 37 Hình 3.3: Quá trình chuẩn bị mẫu thử trình nghiên cứu 38 Hình 3.4: Sơ đồ quy trình đánh giá tính chất sản phẩm thép 42CrMo 38 Hình 3.5 Máy mài mẫu kính hiển vi quang học Axiovert 40 MAT 39 Hình3.6 Thiết bị hiển vi điện tử quét (SEM/EDX) đại học Bách Khoa Hà Nội 39 Hình 3.7 Thiết bị đo độ cứng tế vi Duramin 40 Hình 3.8 Nguyên lý phương pháp nhiễu xạ tia X 40 Hình 4.1 Phân tích mapping SEM-EDX mẫu đúc 43 Hình 4.1 Lựa chọn cơng nghệ đúc chế tạo sản phẩm lô ép viên 44 Hình 4.3 Ảnh tổ chức tế vi mẫu thép a_sau đúc; b_sau tơi; c_sau ram 44 Hình 4.4 Kết phân tích X-ray a_mẫu đúc; b_mẫu sau nhiệt luyện 45 Hình 4.5 Ảnh phân tích SEM mẫu sau nhiệt luyện 46 Hình 4.6 Kết phân tích SEM-EDX điểm mẫu sau nhiệt luyện 47 Học viên: Bùi Xuân Bách Page Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thành phần hoá học mác tương đương thép 42CrMo 14 Bảng 2: Thành phần hóa học mác thép 42CrMo 14 Bảng 3: Cơ lý tính mác thép 42CrMo 15 Bảng 1.4 loại kích cỡ lơ ép viên 17 Bảng 2.1: Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến độ cứng thép(HRC) 24 Bảng 3.1 Thành phần hóa học mác thép 42CrMo (GB / T 3077) 33 Bảng 3.2: Bảng tính phối liệu nấu luyện 34 Bảng 4.1: Thành phần hóa học mẻ nấu so với thành phần mác thép tiêu chuẩn 42 Bảng 4.2 Kết đo độ cứng mẫu sau đúc sau nhiệt luyện 48 Bảng 4.3 Kết đo độ bền kéo mẫu trước sau nhiệt luyện 48 Học viên: Bùi Xuân Bách Page Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu DANH MỤC VIẾT TẮT Ý nghĩa STT Từ viết tắt IF SEM Hiển vi điện tử quét XRD Nhiễu xạ tia X HV TEM Hiển vi điện tử xuyên OM Otipcal Microscope (Hiển vi quang học) Học viên: Bùi Xuân Bách Induction Furnace (lò điện cảm ứng) Độ cứng Page Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan thép hợp kim Thép hợp kim loại thép dùng nhiều chế tạo chi tiết máy, có nhiều chi tiết lắp ghép với nhau, địi hỏi có tính tổng hợp cao độ bền, độ dẻo, độ dai… thép đa dạng tính với yêu cầu nhiều khác hẳn ví dụ cần mềm, dẻo để dập sâu cứng, đàn hồi lị xo, nhíp; từ độ bền thơng thường độ bền cao trục truyền, trục bánh v.v…; từ yêu cầu độ cứng, tính chống mài mịn thơng thường loại cần độ cứng, tính chống mài mòn cao[1, 2] Những nguyên tố hợp kim đưa vào thép hợp kim có tác dụng chủ yếu làm tăng tính, đảm bảo tính đồng tiết diện sản phẩm Các nguyên tố hợp kim hóa thép phải đạt yêu cầu không làm tăng nhiều giá thành sản phẩm lượng thép sử dụng lớn, loại thép kết cấu hợp kim dùng để chế tạo máy hợp kim hóa với hàm lượng khơng nhiều cao yêu tiên loại nguyên tố hợp kim phổ biến, mang tính kinh tế ví nụ nguyên tố hợp kim hóa thường dùng Mn, Si, Ngoài người ta hay dùng Cr tác dụng tốt, giá thành khơng q cao Ngun tố Ni dùng với Cr để có tác dụng tốt đến độ thấm tơi đảm bảo có độ dai cao, dùng cho chi tiết với yêu cầu cao tính độ tin cậy làm việc Nguyên tố Mo thường dùng với lượng không lớn để tăng độ thấm tơi tránh dịn ram II Tuỳ thuộc vào nguyên tố hợp kim hoá thép chia thép kết cấu hợp kim thành nhóm như: Thép Ni-Cr, thép Ni-Cr-Mo, thép Cr, thép Cr-Mo, thép Mn, thép Cr-Mn, thép Cr-Mo-Al …[1-6] Thép Crôm: Thường dùng với lượng Cr = 0,5 ÷ 1% chủ yếu để cải thiện tính tơi (tơi dầu) nâng cao độ thấm Thép Cr dùng làm chi tiết máy nhỏ có hình dạng tương đối phức tạp trục bậc, bánh Thép Cr đạt yêu cầu đề cao thép C, sau hố tốt σb = 800 ÷ 950 MPa Nhược điểm thép giòn ram loại II ram cao nên sau ram cao thường làm nguội dầu [6] Học viên: Bùi Xuân Bách Page 10 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu giao thoa chùm tia X nhiễu xạ góc độ cụ thể từ bề mặt mạng mẫu Các đỉnh giao thoa đặc trưng phân bố ngun tử mạng tinh thể Do mơ hình nhiễu xạ X-ray với xếp nguyên tử vật liệu.Trong trình nghiên cứu đề tài, phân tích X-Ray tiến hành Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội Phổ Xray quan sát thiết bị X-ray với xạ CuKα góc 2θ phạm vi từ 300 đến 1000 nhiệt độ phòng Học viên: Bùi Xuân Bách Page 42 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu CHƯƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Quá trình nấu luyện thép 42CrMo Kết nấu luyện đánh giá thông qua thành phần mác thép đạt sau trình nấu luyện phân bố nguyên tố hợp kim thép Theo kết đạt thành phần hóa học mẻ nấu bảng 4.1, từ kết nấu luyện cho thấy khống chế đảm bảo thành phần mác thép đạt tiêu chuẩn, khẳng định quy trình tính tốn, vận hành thành công việc sản xuất đạt mác thép 42CrMo theo tiêu chuẩn GB/T3077 từ nguyên liệu đầu vào thép phế CT3, SKD với quy trình đề xuất Có thể thấy rằng, sản xuất thép hợp kim, cơng nghệ nấu lại (lị điện hồ quang, lị điện trung tần) coi cơng nghệ ngắn mang lại liệu cao so với cơng nghệ luyện thép từ nguồn qua lị cao, lị thổi [21-23] Điều áp dụng dây chuyền công nghệ từ nguồn, lượng hợp kim cần sử dụng lớn, dẫn đến khơng có hiệu cao kinh tế Trong công nghệ nấu lại cho phép tận dụng lượng hợp kim nguyên liệu ban đầu (thép phế), góp phần giảm thiểu nhiều lượng hợp kim sử dụng để nấu luyện đạt mác Do việc sử dụng cơng nghệ lị trung tần sản xuất thép 42CrMo với sản lượng nhỏ hồn tồn phù hợp Bảng 4.1: Thành phần hóa học mẻ nấu so với thành phần mác thép tiêu chuẩn Thành phần hoá học % Mẻ C Si Mn P S Cr Mo 0,38 0,21 0,52 0,03 0,01 1,03 0,24 0,39 0,26 0,57 0,03 0,01 1,05 0,25 0,41 0,31 0,62 0,025 0,01 1,11 0,27 0,38-0,45 0,17-0,37 0,5-0,8 ≤0,035 ≤0,035 0,9-1,2 0,1-0,3 42CrMo (tiêu chuẩn) Trong cứu luận văn, lò trung tần 750 kg/mẻ sửa dụng trình sản xuất thép 42CrMo nghiên cứu tính tốn cách xác trình Học viên: Bùi Xuân Bách Page 43 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu điều khiển xác lập cho hoàn toàn đáp ứng khả triển khai sản xuất loại thép với quy mô lớn Thật vậy, dựa tình hình thực tế, lị điện trung tần sử dụng sản xuất quy mơ lớn với dung tích lị lên đến 30 tấn/mẻ [24], nghiên cứu tham chiếu cho việc mở rộng sản xuất mác thép 42CrMo quy mô lớn Để đánh giá phân bố nguyên tố hợp kim thép, đảm bảo thành cơng q trình đồng thành phần nấu luyện Phân tích phân bố nguyên tố dựa SEM-EDX tiến hành[25-27] Kết phân tích phân bố nguyên tố mẫu đúc phương pháp SEM-EDX mơ tả hình 4.2cho thấy,trong mẫu thép nguyên tố phân bố đồng thép, minh chứng cho việc nấu luyện thành công mác thép đồng thành phần thép sản phẩm Hình 4.1 Phân tích mapping SEM-EDX mẫu đúc Trong phạm vi nghiên cứu luận văn, sau nấu luyện thành công mác thép 42CrMo, q trình sản xuất chế tạo lơ ép viên tiến hành thơng qua cơng nghệ đúc Hình 4.1 mơ tả cơng đoạn đúc rót mẫu sản phẩm sau gia công thực tế Quả lô sau đúc tiến hành đông đoạn gia công xử lý bề mặt, làm sạch, tiện, phay để tạo lỗ ép viên theo kích thước phù hợp với yêu cầu máy ép Đồng thời tiếp tục triển khai công đoạn xử lý nhiệt cho sản phẩm Học viên: Bùi Xuân Bách Page 44 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu Hình 4.2 Lựa chọn cơng nghệ đúc chế tạo sản phẩm lô ép viên Tổ chức tế vi cấu trúc pha Tổ chức tế vi thép sau q trình cơng nghệ quan sát phương pháp hiển vi quang học mẫu thép mài, đánh bóng tẩm thực dung dịch tẩm thực phù hợp Ảnh hiển vi quang học mẫu thép sau đúc xử lý nhiệt cho hình 4.3 Hình 4.3 Ảnh tổ chức tế vi mẫu thép a_sau đúc; b_sau tơi; c_sau ram Hình 4.3a mơ tả tổ chức tế vi mẫu sau đúc Từ hình 4.3a cho thấy mẫu sau đúc có tổ chức tế vi bao gồm tổ chức peclit (màu đen) ferrit (màu trắng) với đặc trưng kích thước hạt thô đại bề mặt quan sát Đây dạng tổ chức tế vi đặc trưng thường quan sát thấy loại thép hợp kim bon trung bình[2, 12, 16, 17, 28] Sau đúc, thép 42CrMo tiến hành ủ với chế độ nhiệt trình bày phần thực nghiệm Quá trình ủ tiến hành mẫu sau Học viên: Bùi Xuân Bách Page 45 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu đúc thực chất trình khử ứng suất đồng cỡ hạt mà không làm thay đổi tổ chức tế vi thép Hơn sau ủ, mẫu làm nguội lị, chất tổ chức tế vi thép sau ủ peclit ferrit[29-31] Tổ chức thép thật thay đổi sau q trình xử lý nhiệt tơi ram Hình 4.3b ảnh hiển vi quang học mẫu sau tơi Kết cho thấy sau q trình tơi nhiệt độ 860 oC làm nguội dầu, có tốc độ làm nguội tăng lên có xuất tổ chức mactenxit, cụ thể kết hợp tổ chức mactenxit bainit Kết tương đồng với số nghiên cứu cơng bố trước đây[15, 17, 18] Hình 4.3clà ảnh hiển vi quang học mẫu sau ram.Kết cho thấy sau tiến hành ram nhiệt độ 500 oC làm nguội ngồi khơng khí thu tổ chức mactenxit ram kết phân hóa mactenxit sau tơi nên chúng có kích thước nhỏ mịn hơnphân bố thép Đồng thời tổ chức thép có tồn pha bainit theo nhận định cịn có xuất cac bit phân tántrong thép hình 4.3c Với dạng tổ chức thép đạt tính tổng hợp cao [32, 33] đảm bảo đám ứng yêu cầu cho ứng dụng khí chế tạo Thép 42CrMo sau trình xử lý theo sở lý thuyết xuất hình thành pha cac bit Tuy nhiên khó xác định hạt cacbit theo ảnh tổ chức tế vi quang học Do phương pháp phân tích X-ray tiến hành nhằm mục tiêu tìm đặc tính pha xuất pha đặc biệt (nếu có) mẫu[34] Kết phân tích X-ray mẫu trước sau nhiệt luyện mô tả hình 4.4 Hình 4.4 Kết phân tích X-ray a_mẫu đúc; b_mẫu sau nhiệt luyện Phổ phân tích XRD cho thấy mẫu xuất peak đặc trưng dạngferrit(α-Fe).Với đặc trưng phổ XRD thu này, cho thấy khơng có xuất Học viên: Bùi Xuân Bách Page 46 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu pha cacbit, chí pha cementit Sự khơng xuất pha phổ XRD giải thích phân tán pha cacbit cementit sắt Hơn phân tích XRD sử dụng xạ CuKα đánh giá nhận diện pha cacbit thép hợp kim bon trung bình[35] Tuy nhiên cường độ peak mẫu sau nhiệt luyện cao so với mẫu đúc, đồng thời peak sắc nhọn Như phương pháp chưa thể giải nhận định tồn pha cacbit thép sau nhiệt luyện.Do để xác định xem có hay khơng có mặt pha bit, phân tích SEM với độ phân giải cao tiến hành Kết phân tích SEM mơ tả hình 4.5 cho thấy có tồn hạt cacbit điểm trắng nhỏ phân bố vị trí biên hạt Hình 4.5 Ảnh phân tích SEM mẫu sau nhiệt luyện Để xác định rõ cụ thể dạng cacbit này, phân tích mapping nguyên tố phân tích phổ EDX điểm áp dụng Kết phân tích mơ tả hình 4.6.Kết cho thấy trongmẫu có xuất nguyên tố Mo với mức độ cao vị trí hạt cacbit (màu trắng) lượng Fe nhỏ so với khu vực xung quanh (hình 4.6) Phân tích EDX điểm hạt cacbit cho thấy loại bit giàu Mo, nhận định loại bit dạng Mo2C, cac bit Mo2C tạo thành trình xử lý nhiệt Học viên: Bùi Xuân Bách Page 47 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu Hình 4.6 Kết phân tích SEM-EDX điểm mẫu sau nhiệt luyện Như phân tích đánh giá khẳng định có xuất phân bố pha cac bít thép sau q trình xử lý nhiệt theo quy trình đưa Sự xuất cac bit sau nhiệt luyện phân bố nguyên nhân tăng bền cho mác thép Sự tạo thành tổ chức mactenxit ram với hạt cacbit nhỏ mịn phân tán sau trình nhiệt luyện tương đồng với kết nghiên cứu công bố cụ thể tác giả Liu cộng cho thấy sau trình ram tạo lượng lớn cacbit thép[36] 4.3 Cơ tính Cơ tính thép xác định ởtrạng thái sau đúcvàsau nhiệt luyện Các tính chất tính xác định thơng qua thử độ cứng thử kéo với giá trị đánh giá bao gồm giới hạn bền, giới hạn chảy độ giãn dài tương đối Các kết kiểm tra tính mơ tả bảng 4.2và bảng 4.3 Học viên: Bùi Xuân Bách Page 48 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu Bảng 4.2 Kết đo độ cứng mẫu sau đúc sau nhiệt luyện Kết đo Tên tiêu TT Đơn vị đo Mẫu Mẫu Mẫu TB Độ cứng mẫu sau đúc HB 206 203 203 204 Độ cứng mẫu sau nhiệt luyện HB 432 443 425 433 Kết đo độ cứng cho thấy kết độ cứng mẫu tăng rõ rệt sau trình xử lý nhiệt Cụ thể độ cứng mẫu trước nhiệt luyện đạt khoảng 204 HB nhiên sau trình xử lý nhiệt tăng lên gấp đôi mức 430 HB Điều khẳng định cho khả hóa bền loại thép trình xử lý nhiệt Bảng 4.3 Kết đo độ bền kéo mẫu trước sau nhiệt luyện Trước nghiệt luyện Mẫu Giới hạn bền (MPa) Giới hạn chảy (MPa) Độ giãn dài (%) 631 593 16.0 638 597 18.0 624 578 18.0 Sau nhiệt luyện 1343 1197 12,0 1327 1187 14,0 1359 1242 14,0 Tiêu chuẩn ≥ 980 ≥ 830 ≥ 12 Kết tính bảng 4.3 cho thấy trạng thái đúc thép có tính thấp với mức giới hạn bên khoảng 630 MPa, giới hạn chảy khoảng 590 MPa độ dãn dài khoảng 16-18% Sau q trình xử lý nhiệt, tính thép thay đổi tăng lên rõ rệt Giới hạn bền trung bình đạt 1300 MPa, giới hạn chảy đạt 1100 MPa với độ dãn dài Học viên: Bùi Xuân Bách Page 49 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu trung bình đạt khoảng 13% So với tiêu chuẩn mác thép, giá trị hồn tồn đảm bảo tính mác thép sản xuất cho ứng dụng khí chế tạo Sự tăng lên tính thép sau q trình nhiệt luyện giải thích hình thành thay đổi tổ chức maxtensit qua q trình tơi ram Tổ chức có độ cứng cao tổ chức ferrit peclit bạn đầu nhiều, đồng thời có hình thành phân bố hạt cacbit thép biên hạt có tác dụng tăng bền, cản trở chuyển động lệch mạng tinh thể Thật vậy, trình nhiệt luyện dẫn đến thay đổi tổ chức pha hoạt động lệch mạng tinh thể thép 42CrMo Các kết cho thấy việc ram thép với chế độ nhiệt lựa chọn đem lại hiệu việc đạt tính tổng hợp cao thể qua độ bền kéo, độ dãn dài độ cứng sản phẩm Điều khẳng định sau nhiệt luyện, hoàn toàn sử dụng tốt ứng dụng với mục đích khác Học viên: Bùi Xuân Bách Page 50 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu CHƯƠNG : KẾT LUẬN  Luận văn thành cơng xây dựng quy trình nấu luyện đạt mác thép 42CrMo có thành phần tính theo tiêu chuẩn GB/ T3077 cơng nghệ lò cảm ứng trung tần với nguyên liệu đầu vào thép phế CT3 SKD  Hoàn thành việc xây dựng tiến hành bước gia công nhiệt luyện cho mác thép 42CrMo cụ thể 860 oC làm nguội dầu kết hợp với ram 500 oC sau làm nguội ngồi khơng khí  Chế tạo thành công lô ép viên  Thép sau đúc có tổ chức bao gồm peclit ferrit, hạt thơ đại với tính chất học tương đối thấp Sau trình nhiệt luyện, tổ chức thép đạt gồm mactenxit ram cacbit phân bố khu vực biên hạt với độ cứng, độ bền cải thiện đạt tiêu chuẩn, đáp ứng yêu cho khí chế tạo sản phẩm lơ ép viên  Kết nghiên cứu mở rộng sản xuất thép 42CrMo quy mô công suất lớn với điều kiện công nghệ trang thiết bị phù hợp Học viên: Bùi Xuân Bách Page 51 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu TÀI LIỆU THAM KHẢO Morales, E.e., Alloy Steel - Properties and Use, IntechOpen, London 10.5772/1347 "Difference between low alloy steel & high alloy steel, A.S.C.B., Dec 27, 2017 [Online] [Accessed: Oct 10, 2018] B Index, T.A.S.M.P., " Sciencing, Apr 25, 2017 [Online] Available: https://sciencing.com/alloy-steel-manufacturing-process-7267414.html [Accessed: Oct 17, 2018] R Elliott, C.I.T.B., 1988, p T Black and R A Kohser, D.s.M.a.P.i.M., 12th Edition Wiley, 2017, p 105 Carvill, J., - Engineering materials, in Mechanical Engineer's Data Handbook, J Carvill, Editor 1993, Butterworth-Heinemann: Oxford p 218-266 https://www.theworldmaterial.com/42crmo-steel-equivalent-composition-properties/ https://steelnavigator.ovako.com/steel-grades/42crmo4/ Phạm Thị Minh Phượng, T.L.Q.H., Lê Minh Ngọc, Nguyễn Thị Hằng, Đỗ Tiến Quân, Nghiên cứu công nghệ chế tạo thép hợp kim mác G42CrMo4 để làm lưỡi cắt máy ủi, Đề tài cấp (2013) 10 Phạm Thị Minh Phượng, B.X.B., Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Thị Hằng, Nguyễn Thu Trang, Bùi Văn Ky, Nghiên cứu công nghệ chế tạo thép kết cấu hợp kim mác 20XH2MA để chế tạo trục chủ động cấp 3, Đề tài cấp (2016) 11 Trần Văn Dy, K.t.l.đ.l.t., NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2006 12 Lê Công Dưỡng, V.l.h., NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2000 13 M Pop, D.F., F Popa, A Neag, Aspects regarding the hot fracture behavior of 42CrMo4 alloy, Romanian Journal of Physics 62 (2017) 1-13 14 N Arivazhagan, S.S., S Prakash, G.M Reddy, An assessment of hardness, impact strength and hot corrosion behavior of friction-welded dissimilar weldments between AISI 4140 and AISI 304, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 39/7-8 (2008) 679-689 15 E Karadeniz, I.o.d.i.m.o.t.p.o.s.i.c.f., Materials and Design 29/1 (2008) 251-256 16 M C Altay, G.D., Effect of Heat treatment parameters on material properties of AISI 4140 Steel, Proceedings of the 18th Uluslararası Metalurji ve Malzeme Kongresi, IMMC 2016 17 A.M Abdel Wahab, E.-G.M., A Mazen, Effect of heat treatment on the fracture toughness of AISI 4140 Steel, Minia Journal of Engineering and Technology 33 (2014) 215-220 18 C Soriano, G.A., J Lambarri, A Aranzabe, A Yáñez, Laser surface tempering of hardened chromium-molybdenum alloyed steel, Procedia CIRP74 (2018) 353-356 19 D Chaouch, S.G., A Sadok, Finite Element simulation coupled to optimisation stochastic process to assess the effect of heat treatment on the mechanical properties of 42CrMo4 steel, Materials and Design 34 (2012) 679-684 20 B Smoljan, D.I., L Pomeniü, Mathematical modelling and computer simulation of mechanical properties of quenched and tempered steel, International Journal of Microstructure and Materials Properties 8/1-2 (2013) 97-112 21 G.R Bashforth, T.M.o.I.a.S., Vol II, Indian edition, 1967 Học viên: Bùi Xuân Bách Page 52 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu 22 William F Hosford, M.S.M., CambridgeUniversity Press (2012) 23 Bùi Anh Hoà, N.S.L.L.t.h.k.v.t.đ.b., Hà Nội (2010) 24 Laurent Dejaeghere, T.P., Muriel Carin, Philippe Le Masson, Mickael Courtois Design and development of an induction furnace to characterize molten metals at high temperatures High Temperatures-High Pressures, Old City Publishing, 47 (1), pp.23-49 (2018) 25 Sleeman, R and J.F Carter, FORENSIC SCIENCES | Explosives, in Encyclopedia of Analytical Science (Second Edition), P Worsfold, A Townshend, and C Poole, Editors 2005, Elsevier: Oxford p 400-406 26 https://www.thermofisher.com/blog/materials/edx-analysis-with-sem-how-does-it-work/ 27 Titus, D., E James Jebaseelan Samuel, and S.M Roopan, Chapter 12 - Nanoparticle characterization techniques, in Green Synthesis, Characterization and Applications of Nanoparticles, A.K Shukla and S Iravani, Editors 2019, Elsevier p 303-319 28 Nguyễn Hữu Dũng, H.K.Đ., NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2006 29 Zhang, J.L., Z.; Sun, J.; Zhao, H.; Shi, Q.; Ma, D Microstructure and mechanical property of electropulsing tempered ultrafine grained 42CrMo steel Mater Sci Eng A, 782, 139213 (2020) 30 Nguyễn Chung Cảng, S.t.n.l., NXB KHKT (2007) 31 ASM Metals handbook, V.H.s., (2004) 32 Liu, H.C., Z.; Yu, W.; Zhou, Z.; Cheng, L.; Cai, Q Effect of High-temperature Reduction Pretreatment on Internal Quality of 42CrMo Casting Billet J Iron Steel Res Int, 28, 693–702 (2021) 33 Jiang, B.Z., L.; Wen, X.; Zhang, C.L.; Liu, Y.Z Heat Treatment Properties of 42CrMo Steel for Bearing Ring of Varisized Shield Tunneling Machine Acta Metall Sin, 27, 383– 388 (2014) 34 Bulin, T., et al., Magnetic properties of 42CrMo4 steel IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017 179: p 012010 35 Szala, M., et al., Effect of Annealing Time and Temperature Parameters on the Microstructure, Hardness, and Strain-Hardening Coefficients of 42CrMo4 Steel Materials, 2020 13(9): p 2022 36 H Liu, P.F., H Liu, C Sun X Ma, D Li, Microstructure evolution and mechanical properties in 718H pre-hardened mold steel during tempering, Materials Science and Engineering A 709 (2018) 181-192 Học viên: Bùi Xuân Bách Page 53 Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Kỷ yếu hội nghị "Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc – SPMS 2021": NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ XỬ LÝ NHIỆT CHO MÁC THÉP 42CrMo ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO QUẢ LÔ ÉP VIÊN (ISBN: 978-604316-838-9) Học viên: Bùi Xuân Bách Page 54 Luận văn thạc sỹ Học viên: Bùi Xuân Bách Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu Page 55 Luận văn thạc sỹ Học viên: Bùi Xuân Bách Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu Page 56 ... austenit) * Theo công dụng - Thép hợp kim kết cấu - Thép hợp kim dụng cụ - Thép hợp kim đặc biệt 1.2 Thép hợp kim 42CrMo Thép hợp kim họ Cr-Mo thép hóa tốt Đây họ thép hợp kim thấp với hàm lượng cacbon... chủng loại thép như: Thép đàn hồi siêu bền hệ hợp kim thấp, nghiên cứu chế tạo thép hợp kim SUH3 dùng làm xupap cho động ôtô, nghiên cứu công nghệ sản xuất thép hợp kim thấp mác ASTM3415, thép kết... Nội bước nghiên cứu sản xuất thép hợp kim với số lượng nhỏ nhằm đáp ứng nhu cầu số đơn vị đặt hàng chủng loại thép như: Thép đàn hồi siêu bền hệ hợp kim thấp, nghiên cứu chế tạo thép hợp kim SUH3