Microsoft Word 6826 doc 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM VIỆN LUYỆN KIM ĐEN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN CẤP BỘ Tên đề tài “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÉP MÁ[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM VIỆN LUYỆN KIM ĐEN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN CẤP BỘ Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÉP MÁC Z50CD15 DÙNG ĐỂ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP THỨC ĂN GIA SÚC” Cơ quan chủ quản: Cơ quan chủ trì: Chủ nhiệm đề tài: TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM VIỆN LUYỆN KIM ĐEN Ths NGUYỄN QUANG DŨNG 6826 28/4/2008 HÀ TÂY, 12/2007 BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM VIỆN LUYỆN KIM ĐEN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN CẤP BỘ Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÉP MÁC Z50CD15 DÙNG ĐỂ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP THỨC ĂN GIA SÚC” VIỆN LUYỆN KIM ĐEN VIỆN TRƯỞNG Nguyễn Văn Sưa HÀ TÂY, 12/2007 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu thép không gỉ máctenxit có chứa Crơm, Molipđen Vanadi 1.2 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim lên cấu trúc tính chất thép khơng gỉ máctenxit 1.3 Nhiệt luyện thép không gỉ máctenxit 11 1.4 Thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 12 1.5 Lựa chọn mác thép làm khuôn ép thức ăn gia súc 13 1.5.1 Công nghệ chế biến thức ăn gia súc 13 1.5.2 Lựa chọn mác thép làm khuôn ép thức ăn gia súc 15 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Nội dung nghiên cứu 16 2.2 Phương pháp nghiên cứu 16 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 17 3.1 Công nghệ sản xuất thép hợp kim mác Z50CD15 17 3.1.1 Công nghệ luyện thép 17 3.1.2 Công nghệ tinh luyện 20 3.1.3 Công nghệ đúc chi tiết 23 3.1.4 Công nghệ rèn 23 3.1.5 Công nghệ nhiệt luyện 25 3.2 Các tính chất thép Z50CD15 27 3.2.1 Thành phần hố học 27 3.2.2 Tính chất lý 27 3.2.3 Cấu trúc pha 28 3.2.4 Tính chống gỉ thép 32 3.3 Chế tạo sản phẩm 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 4.1 Kết luận 36 4.2 Kiến nghị 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 PHỤ LỤC 38 MỞ ĐẦU Trong đất nước, kinh tế bao gồm nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải,… Trong số ngành này, ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm đóng vai trị quan trọng Trước đây, ngành khí cịn phát triển, ngành cơng nghiệp có tác dụng hỗ trợ đến phát triển ngành chăn nuôi Gần đây, người ta phát minh máy chế biến thức ăn cho ngành chăn nuôi giúp giảm nhẹ lao động cho người chăn ni mà cịn tăng suất chất lượng ngành kinh tế Trong số thiết bị này, thiết bị chế biến thức ăn cho ngành chăn nuôi nhiều nước tiến hành nghiên cứu, chế tạo Nguyên lý hoạt động thiết bị sau: nguyên liệu vụn rời, sau hấp sấy, máy ép thành viên Thức ăn tiện lợi cho việc chăn nuôi gia súc, gia cầm qui mơ cơng nghiệp Nó dễ dàng cho việc bảo quản, vận chuyển Một phận quan trọng thiết bị ép thức ăn khuôn ép thức ăn Khuôn ép ngồi việc phải chịu tác động ăn mịn tiếp xúc với thức ăn, phải chịu mài mòn việc ép thức ăn qua lỗ nhỏ bề mặt khuôn Thép không gỉ máctenxít đáp ứng tốt yêu cầu Để góp phần phục vụ nhu cầu nước, giảm thiểu nhập chi tiết bị hỏng, Viện Luyện kim đen đề xuất Bộ Công Thương chấp thuận giao thực đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép Z50CD15 dùng để chế tạo khuôn ép thức ăn gia súc” Bản báo cáo bao gồm phần sau: - Tổng quan - Nội dung phương pháp nghiên cứu - Kết đạt - Kết luận kiến nghị - Tài liệu tham khảo - Các tài liệu liên quan đến đề tài Trong q trình thực đề tài, chúng tơi nhận giúp đỡ, tạo điều kiện Vụ Khoa học Công nghệ (Bộ Công Thương), Viện Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp quan Bộ Nhân dịp này, xin trân trọng cám ơn giúp đỡ hợp tác TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu thép khơng gỉ máctenxit có chứa Crơm, Molipđen Vanadi Để phân biệt loại thép với nhau, người ta có nhiều cách theo thành phần hố học, cơng dụng chúng, cấu trúc tồn tại,… Đối với thép không gỉ, thông thường người ta hay dùng cách phân loại theo dạng tồn cấu trúc thép Trong hệ thép khơng gỉ có họ thép sau: thép austenit, dạng ferit, dạng máctenxit, dạng bề hoá tiết pha, dạng song pha Trong loại thép thép máctenxit có giá thành thấp chúng lại có tính chất tốt loại thép không gỉ Thông thường, thép không gỉ máctenxit có ngun tố hợp kim Crơm hàm lượng Crơm tối thiểu phải lớn 11,5% cịn có thêm nguyên tố hợp kim khác Mo, V, Ni, Ti, W,… hàm lượng Cr nhỏ 11,5% thép khơng gỉ có cấu trúc máctenxit Nhờ có nguyên tố hợp kim mà thép có tính chống gỉ tốt có độ bền học cao Ngồi thép máctenxit cịn có nhiều ứng dụng lĩnh vực khí, dụng cụ chi tiết sử dụng nhiệt độ cao Thành phần hoá học hệ thép không gỉ máctenxit nêu bảng Bảng 1: Thành phần hóa học hệ thép khơng gỉ máctenxit TT Mác thép AISI ASTM Thành phần hoá học nguyên tố (%) C Si Mn P≤ S≤ Cr 11,513,0 11,513,5 11,513,5 11,513,5 11,513,5 12,014,0 12,014,0 12,014,0 12,014,0 12,014,0 12,014,0 11,513,5 15,017,0 16,018,0 403 403 ≤0,15 ≤0,50 ≤1,00 0,040 0,030 410 410 ≤0,15 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 410Cb XM-30 ≤0,15 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 410S - ≤0,06 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 414 414 ≤0,15 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 416 416 ≤0,15 ≤1,00 ≤1,25 0,060 0,150 - ≤0,15 ≤1,00 0,150 416Se ≤0,15 ≤1,00 1,502,50 ≤1,25 0,060 416 plus X 416Se 0,060 0,060 420 420 ≤0,15 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 10 420F 420F ≤0,15 ≤1,00 ≤1,25 0,060 0,150 11 420F Se 420F Se ≤1,00 ≤1,25 0,06 0,06 12 422 - ≤0,75 ≤1,00 0,040 0,030 13 431 431 0,300,40 0,200,45 ≤0,20 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 14 440A 440A 0,600,75 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 Ni Mo Khác Nb≤0,25 ≤0,6 1,252,50 Zr/Mo≤0,60 ≤0,60 Se>0,15 ≤0,60 Se>0,15 0,501,00 1,252,50 0,75- V=0,15-0,3 1,25 W=0,75-1,25 ≤0,75 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 ≤1,00 ≤1,00 0,06 0,15 ≤1,00 ≤1,00 0,06 0,06 501 0,750,95 0,951,20 0,951,20 0,951,20 ≤0,10 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 502 502 ≤0,10 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 21 503 501A ≤0,15 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,030 22 504 501B ≤0,15 ≤1,00 ≤1,00 0,040 0,040 15 440B 440B 16 440C 440C 17 440F - 18 440F Se - 19 501 20 16,018,0 16,018,0 16,018,0 16,018,0 4,006,00 4,006,00 6,008,00 8,0010,0 ≤0,75 ≤0,75 Mo/Zr≤0,75 Se>0,15 0,400,65 0,400,65 0,450,65 0,901,10 Qua bảng ta thấy hệ thép không gỉ máctenxit phân chia làm nhóm gồm nhóm thép có Cr khoảng 13%, nhóm có chứa Cr+Ni nhóm có chứa Cr cộng thêm số nguyên tố hợp kim vi lượng Mo, V, Ti 1.2 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim lên cấu trúc tính chất thép khơng gỉ máctenxit Như biết, thành phần thép khơng gỉ máctenxit Cr vào khoảng 11,5-18% ngồi cịn có thêm số ngun tố hợp kim khác Sau ta xem xét ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến cấu trúc tính chất loại thép không gỉ máctenxit Cácbon: Cácbon nguyên tố mở rộng vùng γ, tức nguyên tố tăng độ ổn định pha austenit Do có khả mở rộng vùng dung dịch rắn γ tạo thành pha cácbit có độ cứng cao nên cácbon nguyên tố tăng bền tốt Khi tăng nhiệt độ khả tăng bền cácbon giảm có thay đổi cấu hình cácbit Khi có nguyên tố tạo cácbit mạnh hợp kim cácbon tập trung chủ yếu vào vị trí hình thành cácbit Vì vậy, tăng hàm lượng cácbon làm thay đổi phân bố nguyên tố hợp kim pha dung dịch rắn pha cácbít Điều dẫn đến làm nghèo dung dịch rắn, ảnh hưởng đến tính chất hợp kim Cácbon có ảnh hưởng xấu đến tính dẻo, giảm khả chống lại phát triển vết nứt giảm tính hàn hợp kim Vì vậy, hầu hết loại thép hợp kim chứa hàm lượng cácbon thấp loại thép không gỉ làm việc môi trường có tính ăn mịn mạnh Tuy nhiên, thép không gỉ máctenxit sử dụng ngành chế tạo khí hàm lượng cácbon lại cao Crơm: Crơm ngun tố quan trọng có ảnh hưởng mạnh đến tính chống gỉ thép nhờ khả thụ động Crôm Để đảm bảo khả chống gỉ thép, hàm lượng Cr thép tối thiểu phải lớn 11,5% để tạo lớp màng ôxit bền vững bề mặt thép lớp ôxit có lực liên kết bền vững với kim loại nên tạo cho thép có tính chống gỉ tốt Hình 1: Giản đồ trạng thái hệ Fe-Cr Hình mơ tả giản đồ trạng thái Fe-Cr Crôm nguyên tố mở rộng vùng α, làm tăng nhiệt độ Ac3 làm giảm nhiệt độ Ac1 Ở khoảng nhiệt độ 600-8000C với hàm lượng Cr vào khoảng 45% tạo thành pha σ mở rộng hai phía Fe Cr Pha σ cứng dòn Pha σ hệ Fe-Cr tiết nhiệt độ cao cần thời gian dài Ở nhiệt độ thấp khơng thể tiết pha σ Crơm ngun tố tạo cácbít mạnh Vì vậy, cácbon liên kết với crôm tạo thành cácbit làm giảm khả tiết pha σ thép crôm Crôm kết hợp với cácbon thành loại cácbít : Cr3C, Cr7C3 Cr23C6 Cácbít Cr23C6 có mạng tinh thể lập phương diện tâm với thông số mạng 0,64A0 với nhiệt độ nóng chảy 1520-15500C Cácbít Cr7C3 có mạng tinh thể ba nghiêng với thông số mạng a=3,89A0 c=41,323A0, nhiệt độ nóng chảy 1630-16700C Đối với thép hợp kim nhiều nguyên tố Cr thường tạo cácbit phức dạng (Fe,Cr)3C, (Cr,Fe)7C3 (Cr,Fe)4C Các dạng cácbit phức thể hình Hình 2: Mặt cắt đẳng nhiệt giản đồ trạng thái hệ Fe-Cr-C 200C Tóm lại, thép khơng gỉ máctenxit, Crơm có tác dụng sau: Tạo khả chống gỉ cho thép Tạo cấu trúc máctenxit làm tăng độ bền cho thép Vanadi: Vanadi thép có tác dụng làm nhỏ hạt tinh thể nên tạo cho thép có độ bền tính dẻo cao Vanadi nguyên tố tạo cacbit mạnh (khả tạo cacbit tăng dần theo thứ tự Fe - Mn - Cr - Mo - W - Nb - V - Zr - Ti) Vanadi với C tạo nhiều loại cacbit V5C, V2C, V4C3, VC V2C3 Ngoài nguyên tố hợp kim ra, thép không gỉ máctenxit có thêm số nguyên tố hợp kim khác Ni, W, Ti, Nb,… Trong số nguyên tố Ti Nb có tác dụng tạo pha cácbit để nâng cao độ bền, tính chịu nhiệt tính chống gỉ Hình 3: Giản đồ trạng thái hệ Fe-V Hình 4: Mặt cắt đẳng nhiệt giản đồ trạng thái hệ Fe-V-C 200C Molypđen: Mo nguyên tố hợp kim thu hẹp vùng γ mở rộng vùng α hợp kim với sắt Mo làm tăng độ bền học, độ bền mỏi làm tăng tính chịu nhiệt thép Mo nguyên tố tạo cácbít mạnh Cr Trong thép hợp kim có chứa Mo thơng thường tạo thành cácbit đơn MoC, Mo2C số loại cácbít phức khác Hình 5: Giản đồ trạng thái hệ Fe-Mo 10 Qua kết ta thấy rằng, thành phần hoá học thép sau điện xỉ có thay đổi khơng đáng kể Về lý thuyết thành phần tạp chất S, P giảm mạnh thực tế thay đổi hàm lượng S, P thấp nên khó giảm xuống thấp 3.1.3 Công nghệ đúc chi tiết Công nghệ đúc chi tiết tương tự trình đúc chi tiết khác Trong trình đúc cần lưu ý số vấn đề sau: Hệ số co ngót loại thép lấy 2,5-3% Hệ thống rót vật đúc cần làm theo phương pháp xiphông để chất lượng vật đúc cao Cần phải tiến hành sơn khuôn với chất sơn khuôn bột MgO để tránh dính bám cát q trình đúc Khn sau làm xong cần sấy khô triệt để nhằm tránh rỗ q trình đúc rót Nhằm khử bỏ hồn tồn rỗ ngót vật đúc, đề tài tính tốn tỷ lệ đậu ngót chiếm 60% trọng lượng vật đúc Đồng thời nhằm tránh rỗ trình đúc, đề tài sử dụng lượng chất phát nhiệt để đưa vào đậu ngót q trình rót để trì q trình bù ngót cho vật đúc Thực tế q trình thí nghiệm, đề tài tiến hành đúc chi tiết có kích thước: Φngồi = 350 mm, Φtrong 230 mm, chiều cao 155mm Sau tiến hành cắt đậu ngót rãnh dẫn, thấy vật đúc khơng có tượng rỗ, xốp bên vật đúc 3.1.4 Công nghệ rèn Thép không gỉ máctenxit Z50CD15 loại thép hợp kim cao có trở chống biến dạng tương đối cao, độ dẫn nhiệt nên rèn cần ý khâu nung phôi, chế độ biến dạng trình làm nguội Cơng nghệ rèn tiến hành búa rèn 750kg phơi thép nung lị buồng đốt than antraxit Công đoạn rèn bao gồm công đoạn: nung phôi, biến dạng rèn làm nguội phôi rèn Nung phôi Do thỏi đúc điện xỉ lớn nên sau ủ mềm xong, tiến hành cưa bỏ đầu, đuôi thỏi điện xỉ để khử bỏ khuyết tật thỏi đúc tiến hành tính tốn để cưa thành chi tiết để phù hợp với trọng lượng khuôn ép thức ăn gia súc (mỗi chi tiết có trọng lượng 107kg) Thép khơng gỉ mactenxit Z50CD15 có độ dẫn nhiệt nên nhậy cảm với ứng suất nhiệt Vì vậy, cần tránh sốc nhiệt đặc biệt giai đoạn đầu thời 23 kỳ nung Tốc độ nâng nhiệt giai đoạn khoảng 800C/giờ Ở giai đoạn sau (trên 8000C) nung nhanh hơn, tốc độ nung đến 1000C/giờ Nhiệt độ rèn khoảng nhiệt độ mà thép có trở kháng chống biến dạng nhỏ để nhận vật rèn có tính chất tốt cho khâu gia công tiếp sau Nhiệt độ bắt đầu rèn nhiệt độ đảm bảo cho hoà tan hoàn toàn nguyên tố hợp kim cácbít vào dung dịch rắn austenit Đối với thép không gỉ mactenxit nhiệt độ bắt đầu rèn 11000C Thời gian đồng nhiệt vô quan trọng nhằm làm cho nhiệt độ bên bên thỏi đúc đồng Do kích thước phơi đúc lớn (Φ 192mm) nên thời gian giữ nhiệt thỏi đúc vào khoảng Nhiệt độ kết thúc rèn nhiệt độ mà thép cịn đủ tính dẻo cần thiết cho biến dạng mà không tạo vết nứt tế vi Đối với thép mác Z50CD15, nhiệt độ kết thúc rèn 9000C Biến dạng rèn Quá trình rèn thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 tiến hành khoảng nhiệt độ 9000C-11000C Ở giai đoạn đầu cần tiến hành biến dạng nhẹ để phá vỡ tổ chức đúc thỏi đúc sau lật phơi đúc tiến hành chồn Khi tiến hành chồn phôi đúc bị chéo nghiêng (do tiết diện mặt đe thỏi đúc khơng cân xứng) cần tiến hành chỉnh sửa hai mặt thỏi rèn song song Quá trình rèn kết thúc chi tiết rèn đạt kích thước u cầu (về đường kính ngồi chiều cao) Thực tế thí nghiệm, tiến hành chồn chi tiết đến đạt kích thước Φngồi = 300 mm bắt đầu tiến hành đột lỗ (Φ70mm) sau tiến hành nong lỗ để đạt kích thước Φtrong = 240 mm Φngoài = 340 mm nhằm thuận tiện cho khâu gia cơng khí sau Tuy nhiên, thép có khả biến dạng nên đột lỗ xong xuất số vết nứt mép bên ngồi gây hỏng chi tiết Với chi tiết cịn lại, định không tiến hành nong lỗ mà để nguyên kích thước sau chồn chuyển chế tạo khuôn ép thức ăn gia súc có kích thước nhỏ đề tài đăng ký ban đầu Làm nguội phôi rèn Như nêu phần trên, thép khơng gỉ mactenxít mác Z50CD15 nhạy cảm với ứng suất nhiệt, từ 8000C trở xuống Vì vậy, vật rèn từ thép phải làm nguội chậm (500C/giờ) gia cơng khí Thực tế, sau rèn xong điều kiện phân xưởng rèn khơng có thiết bị nung giữ nhiệt chi tiết nên làm nguội chi tiết cách vùi chi tiết vào cát nóng để tránh tạo ứng suất sau rèn mà Sơ đồ công nghệ rèn thép khơng gỉ mác Z50CD15 trình bày hình 11: 24 T0C 8000C 4000C 11 t (h) Hình 11: Sơ đồ cơng nghệ rèn thép Z50CD15 3.1.5 Công nghệ nhiệt luyện Để đảm bảo tính cao tính chống gỉ tốt thép khơng gỉ máctenxit mác Z50CD15 phải nhiệt luyện Nhiệt luyện bao gồm hai công đoạn: ủ mềm để gia công khí nhiệt luyện cuối để nâng cao tính khả chống gỉ thép Ủ mềm công nghệ nung chi tiết đến nhiệt độ thấp Ac1, giữ thời gian định tuỳ theo kích thước sản phẩm để đồng nhiệt toàn chi tiết tiến hành làm nguội chậm với tốc độ định Nguyên công thường thực sau ngun cơng rèn Lợi ích ngun cơng cịn làm giảm ứng suất dư sinh rèn cấu trúc không đồng đều, dẫn đến độ cứng giảm, tính dẻo chi tiết tăng lên Với trạng thái vậy, thép gia cơng khí dễ dàng Đối với thép Z50CD15 chi tiết lớn vậy, nhiệt độ ủ 800-8600C thời gian giữ nhiệt độ 4h, sau tiến hành làm nguội với tốc độ 300C/giờ đến nhiệt độ 5600C làm nguội lị Thực tế, sau tiến hành nhiệt luyện vậy, gia cơng khí chi tiết rèn cách dễ dàng Khâu nhiệt luyện cuối bao gồm nguyên công tơi ram để định tính chất thép trạng thái sử dụng Dựa giản đồ trạng thái hệ Fe-CrC, với thành phần hoá học thép khơng gỉ máctenxit mác Z50CD15 nhiệt độ Ac3 = 9500C Vì vậy, nhiệt độ austenit hố thép vào khoảng 10000C 25 Với thành phần hoá học thép đề tài tạo C V giới hạn nên chọn nhiệt độ austenit hố 1000-10200C Với nhiệt độ đảm bảo cho hoà tan hoàn toàn nguyên tố hợp kim cácbit vào dung dịch rắn để chuẩn bị cho chuyển biến máctenxit q trình làm nguội tơi thép Mơi trường tơi thép dầu Sơ đồ thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 trình bày hình 12 T0C 8000C 4000C t (h) Hình 12: Sơ đồ công nghệ thép không gỉ Z50CD15 Kết nguyên công thép Z50CD15 ta nhận cấu trúc thép bao gồm máctenxit, austenit dư lượng nhỏ δ-pherit Cấu trúc không ổn định, cứng dịn để nhận cấu trúc ổn định tính cao cần phải tiến hành ram thép Trong trình ram xảy tượng sau: Phân huỷ austenit dư Phân huỷ dung dịch rắn Tiến hành tiết pha cácbít Để trình xảy hồn tồn thép khơng gỉ máctenxit Z50CD15 cần ram nhiệt độ 6000C tiến hành làm nguội ngồi khơng khí Sơ đồ cơng nghệ ram thép Z50CD15 trình bày hình 13 26 T0C 6000C 2000C t (h) Hình 13: Sơ đồ công nghệ ram thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 Kết nguyên công ram thép Z50CD15 ta có cấu trúc máctenxit ram pha cácbit nhỏ mịn, phân bố Với cấu trúc đảm bảo cho thép có độ bền cao, tính dẻo tính chống gỉ tốt, đáp ứng yêu cầu sản phẩm 3.2 Các tính chất thép Z50CD15 3.2.1 Thành phần hoá học Thành phần hoá học thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 theo tiêu chuẩn Pháp tiêu chuẩn tương đương Nhật Bản Liên Xô cũ nêu bảng Thành phần hố học mẻ nấu thí nghiệm đề tài nêu bảng (sau nấu luyện) bảng (sau tinh luyện điện xỉ) Như với công nghệ nấu luyện tinh luyện mà đề tài đề xuất đảm bảo thành phần hoá học nằm khoảng qui định tiêu chuẩn 3.2.2 Tính chất lý Tính chất lý thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 xác định hai trạng thái nhiệt luyện: ủ tôi+ram Các đặc tính lý xác định độ bền kéo, giới hạn chảy, độ giãn dài tương đối độ cứng Tất phép đo lý thử lần lấy giá trị trung bình Tính chất lý nêu bảng Cơ tính thép đề tài chế tạo tương đương với mác thép nước 27 Bảng 8: Tính chất lý thép khơng gỉ máctenxit mác Z50CD15 STT Trạng thái nhiệt luyện Độ dãn dài Giới hạn bền Giới hạn chảy (R0,2 - Mpa) tương đối (δ-%) (Rm - Mpa) Độ cứng HBS Trạng thái sau ủ Mẫu số 725,1 581,9 18,1 186 Mẫu số 736,5 594,4 18,7 191 Trạng thái sau + ram Mẫu số 945 - 10,0 450 Mẫu số 960 - 9,6 460 3.2.3 Cấu trúc pha Đề tài tiến hành nghiên cứu cấu trúc tế vi thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 trạng thái nhiệt luyện khác kính hiển vi quang học NEOPHOT Ở trạng thái ủ, thép có cấu trúc cácbít nhỏ mịn phân bố pherit (hình 14 hình 15) Với cấu trúc thép có độ bền cao tính chống dẻo tốt Sau tơi, thép có cấu trúc máctenxit nhỏ mịn số cácbít chưa hồ tan (hình 16 hình 17) Sau ram nhiệt độ 6000C, cấu trúc thép sorbit hạt mịn ferit (hình 18 hình 19) 28 Hình 14: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau ủ x 200 Hình 15: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau ủ x 500 29 Hình 16: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau tơi x 200 Hình 17: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau x 500 30 Hình 18: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau ram x 200 Hình 19: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau ram x 500 31 3.2.4 Tính chống gỉ thép Để xác định tính chống gỉ thép thông thường người ta dùng phương pháp đo độ hao mòn trọng lượng phương pháp đường cong phân cực Đề tài lựa chọn phương pháp đường cong phân cực phương pháp cho độ xác cao Khi kim loại hợp kim tạo thành bề mặt xuất lớp màng thụ động bên ngồi Khả chống ăn mịn kim loại phụ thuộc vào tính chất vật lý hoá học lớp màng thụ động Trong ngun tố hợp kim Crơm đóng vai trị quan trọng việc tạo lớp màng thụ động có lực hố học với ơxy cao với sắt Như nêu, để đảm bảo tính chống gỉ thép hàm lượng Crơm phải lớn 11,5% Để xác định tốc độ ăn mòn thép hay hợp kim môi trường người ta dùng đại lượng mật độ dòng ăn mòn Iam xác định đường cong phân cực thép hay hợp kim môi trường nghiên cứu hai đại lượng có mối liên quan với thông qua công thức Tafel: A Ptl = - Iam.t n.F Trong đó: Ptl: Tổn thất trọng lượng ăn mịn (mg/dm2.ngày) A: Nguyên tử lượng kim loại n: Hoá trị kim loại F: Hằng số Faraday t: Thời gian (ngày) Iam: Mật độ dịng ăn mịn (µA/dm2) Như để so sánh khả chống gỉ hai kim loại, cần so sánh Iam hai kim loại mơi trường ăn mịn Kim loại có Iam nhỏ có khả chống gỉ tốt Do khơng tìm thép chuẩn nước để tiến hành so sánh khả chống ăn mòn nên đề tài tiến hành thí nghiệm so sánh khả chống gỉ thép Z50CD15 với thép X17 Liên Xô (cũ) Mơi trường xâm thực tiến hành thí nghiệm axit sunfuric (H2SO4 nồng độ 0,5M) Kết nêu bảng Bảng 9: Mật độ ăn mòn mẫu thép Môi trường xâm thực Mẫu thép Z50CD15 (A/cm2) Mẫu thép X17 (A/cm2) H2SO4 0,5M 3,5.10-3 3,2.10-4 32 10 -1 10 -3 10 -5 10 -7 10 -9 -2 I (A.cm ) Kết đường cong phân cực hai mẫu thép thí nghiệm (Z50CD15) mẫu đối chứng (X17) thể hình 20 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.2 0.4 E (V/SCE) Hình 20: Đường cong phân cực mẫu thép Z50CD15 ( -) mẫu thép X17 ( ) đo môi trường axit H2SO4 0,5M Qua kết đo đường cong phân cực ta thấy mẫu thép Z50CD15 có vùng thụ động tương tự mẫu đơi chứng (X17) Tuy nhiên so với mẫu đối chứng, mật độ dịng ăn mịn có cao thép đối chứng có hàm lượng Cr cao (17%) hàm lượng Cácbon thấp (0,1%) nên khả chống gỉ thép đối chứng cao chút so với thép nghiên cứu Thế thép Z50CD15 lại có tính chất lý tính cao hơn, nên khả sử dụng thép Z50CD15 tốt thép X17 3.3 Chế tạo sản phẩm Theo đăng ký thuyết minh, đề tài phải chế tạo 300kg sản phẩm tương đương với khuôn ép thức ăn gia súc với kích thước Φngồi=330mm, Φtrong=250mm, chiều cao=134mm Trong q trình chế tạo, thấy loại khn có Φngồi=392mm có nhu cầu lớn nên đề tài chuyển sang chế tạo loại khn lớn để q trình thử nghiệm tiến hành sau có sản phẩm Tuy nhiên, q trình gia cơng khâu rèn khn tiến hành đột lỗ chi tiết 33 bị nứt vỡ Qua nghiên cứu thấy rằng, khả chịu biến dạng dẻo thép không gỉ máctenxit với hàm lượng C cao nên đề tài định không tiến hành khâu đột lỗ nong lỗ dự kiến mà chuyển chế tạo loại khuôn đăng ký ban đầu đề tài loại khuôn có kích thước Φngồi=330mm chiều cao khn 134mm với ngun cơng gồm có khâu chồn từ chiều cao 520mm xuống 140mm Chi tiết lại sau tiến hành gia công áp lực đạt u cầu kích thước Hình dạng kích thước phôi khuôn ép thức ăn gia súc phần phụ lục kèm theo Cả ba chi tiết vừa chế tạo tiến hành ủ để khử bỏ ứng suất sinh trình chế tạo giảm độ cứng để gia cơng khí Chế độ nhiệt q trình ủ sau: nhiệt độ ủ 8600C, thời gian ủ giờ, tốc độ làm nguội 300C/giờ, nhiệt độ kết thúc làm nguội 5600C, sau làm nguội lị Thực tế chứng minh ba chi tiết gia cơng khí dễ dàng Cơng đoạn gia cơng khí khn ép tiến hành Viện Nghiên cứu Thiết kế chế tạo máy nông nghiệp bao gồm công đoạn gia công tiện nhằm đạt kích thước chính, sau phơi khn ép tiến hành khoan máy khoan lỗ sâu CNC chuyên dụng dùng để khoan khuôn ép hãng IXION (Đức) với tính máy hồn tồn tự động khoan lỗ liền lúc gia cơng gần loại kích cỡ khuôn ép thị trường Tốc độ máy khoan lên tới 12000v/phút máy khoan có hệ thống bơm dầu làm nguội đặc biệt Cuối cùng, sản phẩm tiến hành nhiệt luyện môi trường chân không nhằm ngăn ngừa tạo thành lớp vỏ ôxit tiến hành nung để Sơ đồ công nghệ chế tạo khuôn ép thức ăn gia súc sau tạo phôi rèn sau: Phôi rèn → Ủ mềm → Gia cơng khí → Khoan lỗ → Tơi chân khơng → Ram chân khơng → Hồn thiện sản phẩm → Sản phẩm Trên thực tế, sau tiện bề mặt bên ngồi chi tiết gia cơng áp lực xuất số vết nứt tế vi nhỏ Thấy gia cơng khí khơng đủ kích thước chi tiết nên đề tài khơng gia cơng khí chi tiết Qua nghiên cứu, đề tài nhận định vết nứt nảy sinh trình gia công áp lực Do chi tiết vật đúc lớn (120kg) khơng có thiết bị hỗ trợ tiến hành gia công áp lực nên tiến hành gia công rèn chi tiết nhiệt độ ủ chưa đồng toàn chi tiết với việc dùng lực đánh lớn nhiệt độ xuống thấp nhiệt độ cho phép gây tượng nứt tế vi bề mặt chi tiết Hai chi tiết đúc tiếp tục tiến hành gia công khí Sau gia cơng khí xong, thấy bề mặt bên chi tiết tốt khơng có tượng rỗ, xốp, nứt bên ngồi Hiện nay, hai chi tiết Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp gia công tiến hành thử nghiệm Quá trình khoan lỗ, nhiệt luyện tiến hành thuận lợi khâu hoàn thiện sản phẩm 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Sau thực đề tài, rút kết luận quan trọng sau: - Việc lựa chọn thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 để chế tạo khuôn ép thức ăn gia súc phù hợp - Đã xác định công nghệ chế tạo thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 bao gồm khâu: Cơng nghệ luyện thép lị tần số Cơng nghệ đúc chi tiết Công nghệ nhiệt luyện (ủ tơi+ram) - Đề tài xác định tính chất thép Z50CD15 (bao gồm thành phần hoá học, lý tính cấu trúc) Thép đề tài chế tạo có tính chất lý tính tương đương với thép nước - Đề tài q trình hồn thiện sản phẩm để đưa dùng thử nhằm đánh giá kết đề tài 4.2 Kiến nghị Để giảm giá thành sản phẩm nhằm cạnh tranh với sản phẩm nhập ngoại, đề nghị Bộ cho phép tiếp tục đầu tư nghiên cứu sản xuất nhằm hồn thiện cơng nghệ chế tạo khn ép thức ăn gia súc 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ngơ Trí Phúc Trần Văn Địch: Sổ tay sử dụng thép giới, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2003 Các tiêu chuẩn thép không gỉ P LACOMBER and G BERANGER: Stainless steel Paris 1993 Э ГУДРЕМОН – Специальные стали, Издательство “Металлургия” Москва, 1966 Г.М БОРОДУЛИН, Е.И МОШКЕВИЧ - Нерҗавеющая сталь, Издательство “Металлургия” Москва, 1973 В.Н ЖУРАВЛЕВ, О.И НИКОЛАЕВА - Машиностроительные стали, справочник - Издательство “Машиностроение”, Москва, 1968 A.E ЛЕЙКИН, Б.И РОДИН - Материаловедение - Издательство “Высшая школа” Москва, 1971 36 BẢNG THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Giản đồ trạng thái hệ Fe-Cr Hình 2: Mặt cắt đẳng nhiệt giản đồ trạng thái hệ Fe-Cr-C 200C Hình 3: Giản đồ trạng thái hệ Fe-V Hình 4: Mặt cắt đẳng nhiệt giản đồ trạng thái hệ Fe-V-C 200C Hình 5: Giản đồ trạng thái hệ Fe-Mo Hình 6: Mặt cắt đẳng nhiệt giản đồ trạng thái hệ Fe-Mo-C 200C Hình 7: Lưu trình công nghệ chế biến thức ăn gia súc dạng viên Hình 8: Nguyên lý làm việc buồng ép viên Hình 9: Khn ép thức ăn gia súc Hình 10: Sơ đồ nguyên lý thiết bị điện xỉ Hình 11: Sơ đồ cơng nghệ rèn thép Z50CD15 Hình 12: Sơ đồ cơng nghệ tơi thép khơng gỉ Z50CD15 Hình 13: Sơ đồ công nghệ ram thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 Hình 14: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau ủ x 200 Hình 15: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau ủ x 500 Hình 16: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau x 200 Hình 17: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau tơi x 500 Hình 18: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau ram x 200 Hình 19: Cấu trúc tế vi thép Z50CD15 sau ram x 500 Hình 20: Đường cong phân cực mẫu thép Z50CD15 ( -) mẫu thép X17 ( ) đo môi trường axit H2SO4 0,5M BẢNG THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Thành phần hóa học hệ thép không gỉ máctenxit Bảng 2: Thành phần hoá học mác thép Z50CD15 mác tương đương Bảng 3: Thành phần hoá học nguyên liệu Bảng 4: Hệ số cháy hao nguyên tố hợp kim Bảng 5: Thành phần phối liệu thí nghiệm (kg) Bảng 6: Thành phần hoá học mẻ nấu thí nghiệm Bảng 7: Thành phần hố học mẻ nấu thí nghiệm sau tinh luyện Bảng 8: Tính chất lý thép khơng gỉ máctenxit mác Z50CD15 Bảng 9: Mật độ ăn mòn mẫu thép 37