Microsoft Word 6824 doc Béc«ngTH¦¥NG TæNGC¤NGTYTHÐPVIÖTNAM ViÖnLuyÖnkim§en B¸oc¸otængkÕt ®Òtµinghiªncøukhoahäcvµph¸ttriÓnC¤NGNG HÖcÊpbé Tªn ®Ò tµi “NGHIÊN CỨUCÔNG NGHỆSẢNXUẤT THÉP25MnVLÀM XÍCHKÉOTRONG[.]
BộcôngTHƯƠNG TổNGCÔNGTYTHéPVIệTNAM ViệnLuyệnkimĐen Báocáotổngkết đềtàinghiêncứukhoahọcvàpháttriểnCÔNGNG Hệcấpbộ Tênđềtài: NGHIấN CUCễNG NGHSNXUT THẫP25MnVLM XCHKẫOTRONG CC HM LềKHAITHC THAN Cơquanchủquản: Cơquanchủtrì: Chủnhiệmđềtài: tổngcôngtythépvN ViệnLuyệnkimĐen THS.LÊQUANGHIU 6824 27/4/2008 Tháng12/2007 MCLC I 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.1 3.2 4.1 4.2 4.3 II III 3.1 3.2 IV V Mởđầu Tổngquan Giớithiệuvềthéphợpkimthấpvàthéplàmxíchkéomác25MnV ảnhhởngcủacácnguyêntốđếncấutrúcvàtínhchấtcủathép ảnhhởngcủaCacbon ảnhhởngcủaSilíc ảnhhởngcủaMangan ảnhhởngcủaVanadi ảnhhởngcủaLuhuỳnh ảnhhởngcủaPhốtpho Côngnghệchếtạotạoxíchvòng Côngnghệcắtuốnxích Côngnghệhànvcôngnghệchếtạoxíchvòng Yêucầuvềvậtliệu Yêucầuvềkíchthớchìnhhọc Yêucầuvềđộcứng Yêucầuvềđộbền Nộidungvàphơngphápnghiêncứu Nộidungnghiêncứu Phơngphápnghiêncứu Quátrìnhthựcnghiệm Côngnghệluyệnthép Côngnghệtinhluyện Côngnghệgiacôngnóng Côngnghệrèn Côngnghệcán Côngnghệkéo Côngnghệnhiệtluyện Côngnghệgiacôngcơkhívàchếtạosảnphẩm Cáckếtquảđạtđợc Côngnghệluyệnthép Côngnghệtinhluyện Tínhchấtcơlý Tổchứctếvicủathép Kếtluậnvàkiếnnghị Tàiliệuthamkhảo Phụlục Trang 02 04 04 06 06 06 07 10 11 11 12 12 14 17 17 17 17 18 18 18 20 20 23 24 24 26 27 28 30 32 32 33 33 34 36 38 MỞĐẦU Trongnhữngnămgầnđây,ngànhluyệnkimViệtNamđãcónhữngbướctiếnd i Sản lượngthépkhoảng4triệutấn.Tuynhiênhiệnnaychúngtamớichỉsảnxuấtđ ợ cthépph ụcv ụchongànhxâydựnglàchínhcịncácloạithéphợpkimvàhợpkimđặcbiệtchúngtamới chỉsảnxuấtđượcởquymơrấtnhỏ,đặcbiệtlàchưacónhàm y chunsảnxuấtthéphợpkimphụ cvụchongànhcơkhíchếtạo Trongkhiđó,cùngvớisựpháttriểncủangànhluyệnkimthìngànhcơkhíchếtạocũng cónhữngbướctiếnvượtbậc.Sựpháttriểnkhơngngừngcủacácngànhnhưc n g nghiệpơtơ,c ôngnghiệpgiấy,côngnghiệpximăng,côngnghiệphoáchất,côngnghiệpthan đ ãđ amứct ăngtrưởngv ềc ô n g nghiệpcảnướct r o n g n ăm2007khoảng17%.Hầuhếtcácsảnphẩmthé pchếtạochúngtađềuphải nhậpkhẩutừnướcn g o i dođóthiếusựchủđộngtrongsảnxuấtkinhdoanh.Hơnthếnữa,mộts ốchủngloạithépđặcbiệtvớinhucầukhơnglớnnênviệcnhậpkhẩulàrấtkhókhănvàgiát h n h bịđẩylêncao.Mộttrongsốđólàthéphợpkimdùnglàmxíchkéotrongcáchầmlịk haithácthan Đứngtrướctìnhhìnhđó,năm2007BộCơngnghiệp(naylàBộCơngthương)đãg ia o cho ViệnLuyệnkimĐenthựchiệnđềtài"Nghiêncứuchếtạothép25MnVlàmxíchkéotrongcá chầmlịkhaithácthan".Mụctiêucủađềtàilàxáclậpđượccơngnghệsảnxuấtthép25Mn Vcóchấtlượngtươngđươngthépnhậpngoạivớingunliệuvàtrangthiếtbịtrongnướcđể đápứngnhucầuchongànhthannóiriêngvàcácn gà n h cơngnghiệpkhácnóichung Báocáotổngkếtđềtàibaogồmphầnnhưsau: Phầntổngquan Nộidung,phươngphápnghiêncứu Qtrìnhthựcnghiệm Cáckếtquảđạtđược Kếtluậnvàkiếnnghị Tàiliệuthamkhảo Phụlục Trongqtrìnhthựchiệnđềtài,nhómthựchiệnđềtàiđãnhậnđượcsựchỉđạo,g i ú p đỡvà tạođiềukiệncủaVụKhoahọccơngnghệ(BộCơngthương),PhịngKỹthuậtTổngCơngtyth épViệtNam,CơngtyTNHHTúNinh(TháiNgun),CơngtyCổphầnCơk h í MạoK h ê ( Q u ảnN i n h ) , P h ị n g t h í nghiệmViệnC ơk h í v NănglượngMỏ(Hànội),mộtsốđơnvịvà cánhân.Quađâythaymặtchonhómthựchiệnđềtài tơi xin chânthànhcảmơn cácđơnvịvàcánhânđãtạođiềukiện,giúpđỡtrongs u tquỏtrỡnhchỳngtụithchinti PhầnI Tổng quan 1.Giớithiệuvềthéphợpkimthấpvàthéplàmxíchkéomác25MnV Ngàynay,théphợpkimthấpđợcsửdụngkháphổbiếntrongnhiềulĩnhvựcđặcbiệtlàngà nhcơkhíchếtạo.ThéphợpkimthấpđợcsửdụngrộngrÃivìchúngcó đợcnhiềutínhuviệtnhđộbềncao,tínhdẻotốt,độbềnchốngpháhuỷcao,chịu đợctảitrọngtrongmộtsốđiềukiệnđặcbiệtvớithờigiandài ,giáthànhhạ.Théph ợ p kimt hấplàthépcótổnghàmlợngcácnguyêntốhợpkim5%,trongđóhàmlợngcacbon(C) khoảng0,20,5%vàmộtsốnguyêntốkhácnhCr,Mn,Si,Ni,V,Mo Vớicácnguyêntốh ợpkimnhtrên,trongquátrìnhnhiệtluyệnthépsẽtiếtracácloạicacbithợpkimlàmchot hépcóđộhạtnhỏmịnnhờđóthépsẽđạtđợctínhchấtcơlýtốt.Thôngthờngloạithépnày trớckhiđavàosửdụngphảiđợctiếnhànhtôivàram Hiệnnay,ngànhcơkhíchếtạosửdụngnhiềumácthéphợpkimkhácnhaunhthéph ợ p k i m c h ứ a C r N i , C r N i V , MnSi,M n V , C r M n S i , C r M n S i N i M o , M n S i M o V , MnSiNiMo TrongsốcácmácthépnàythìhiệnnaytạiViệtNammộtsốcơsởsử dụngthép25MnVđểlàmxíchkéotrongcáchầmlòkhaithácthanvớilýdoloạithépnàyđảmb ảođợcmộtsốyêucầuvềcơlýtính,giáthànhhạ.Tuynhiêndonhucầusản lợngchalớnl ắmnêncókhókhăntrongviệcnhậpkhẩu.Mácthép25MnVđợcnghiêncứutheotiêuchuẩnG B307788củaTrungQuốc,nólàloạithéphợpkimđanguyêntố:măngan,vanađi.Loạithépnàycóđ ộbềncao,độdaitốtvàcũngchịuđợc điềukiệnlàmviệcvớitảitrọngđổidấutrongthờigiandài.Mộtsốnớckháccũngcónhữngmáct héphợpkimthấptơngtựnhmácthépnàynh182AGOST19282,ASTMA633Mỹ,SMn420Nhật Thànhphầnhoáhọcvàcơtínhcủacácmácthép 25MnVvàmộtsốmáctơngđơngđợcnêutrongbảng1.1vàbảng1.2 Bảng1.1:Thànhphầnhoáhọcmácthép25MnVvàmộtsốmáctơngđơng Mácthép C Si Mn P S Cr Ni 20MnVGB307 0.170.23 7-88 0.170.27 1.21.6 ≤0.035 ≤0.035 0.10.2 25MnVGB30 0.210.28 77-88 0.170.23 1.21.6 ≤0.035 ≤0.035 0.10.2 0.10.2 23MnSiVGB3 077-88 0.200.26 0.60.8 1.21.6 ≤0.035 ≤0.035 182AGOS T19282 0.140.22 ≤0.17 1.31.7 ≤0.035 ≤0.04 ≤0.3 ≤0.3 SMn420JISG4 106-79 0.170.23 0.150.35 1.21.5 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.35 ≤0.25 0.150.50 1.151.5 ≤0.04 ≤0.05 Gr.E ASTM A633 ~0,22 V 0.080.15 Cu0.3 0.040.11 Nhìnv o b ¶ n g t a t h Ê y r » n g v í i h Ö t h Ðp M n V n y t h ì T r u n g Q u ố c có k h nhiềumáckhácnhau.Cácnớckháccũngcómácgầngiốngvàhầunhlàkhôngcósựsaikhá cnhiềuvềthànhphầnhoáhọc.ThôngthờngthànhphầnCkhoảng0,2%,thànhphầnSi khoảng0,3%,Mnkhoảng1,4%,Vkhoảng0,1%.MộtđiểmkhácbiệtlàtheotiêuchuẩncủaNh ậtBảnthìkhôngsửdụngVanadimàlạisửdụngđồngđểhợpkim Bảng1.2:Cơlýtínhcủavậtliệu Cơlýtính Mácthép Rm(MPa) R0,2(MPa) (%) 785 590 10 515655 380 23 SMn420 690 - 14 49 201311 182A 588 441 19 - ≤200 25MnV Gr.EA633 -2 a(J.cm ) k 55 HB(sauñ) ≤200 ≤200 Trongb ¶ n g t a thÊyr » n g tÝnhc h Ê t c ¬ l ý c đ a m ¸ c t h Ð p 25MnVc ñ a T r u n g Què c cótínhchấtcơlýlàrấtcaosovớicácmácthépkháccùngloại.Giảithíchvề điềunàycóthểlýgiảirằngtrongcácmácthépcủacácnớckhácthìhàmlợngCthờngthấp hơn.ĐồngthờihàmlợngnguyêntốVcũngthấpdođóthépmác25MnVcócơlýtínhkhácao.Đểgi ảithíchmộtcáchcụthểhơnchúngtasẽnghiêncứusựảnhhởngcủacácnguyêntốhợpkimđếntổc hứcvàtínhchấtcủavậtliệu ảnhhởngcủacácnguyêntốhợpkimđếncấutrúcvàtínhchấtcủathép NhđÃnói ởt r ªn,t hÐp 25MnV t hchƯt hÐp hỵp kim t hÊp với hàm l ợngCtr ungbìnhđợchợpkimhoábằngMn,V Chínhnhờsựkếthợpnàymàthépsaukhi đợcnhiệtluyện(tôi+ram)thépđạtđợcmộtsốtínhchấtcơlýtốt,đápứngđợccácyêucầucủa mộtsốchitiếtmáylàmviệctrongđiềukiệnnặngvàtảitrọngđổidấu.Sauđâychúngta nghiêncứuảnhhởngcủacácnguyêntốhợpkimđếntínhchấtvàc ấu trúccủamácthép25M nV 2.1 ảnhhởngcủaCacbon(C) Cacbonlànguyêntốcóảnhhởngrấtlớnđếnviệcquyếtđịnhtổchứcvàtínhchất củathép.Clànguyêntốmởrộngvùnghaynóicáchkhácthìtăngkhảnăngổn địnhchophaaustenit.Docókhảnăngmởrộngvùngvàtạothànhphacacbítcóđộcứngc aonênClànguyêntốtăngbềnrấttốtđốivớicáchợpkimtrêncơsởnềnsắt.Khinhiệtđộtă nglênthìkhảnăngtăngbềncủaCcósựthayđổidosựthayđổicấuhìnhcủacacbit.Khicós ựtạothànhcacbitcủacácnguyêntốhợpkimthìCđónggópvaitròchủyếuvàCtậptrungvàonhữ ngvịtrítạothànhcacbittrongtổchứcthép.Nhvậy,khihàmlợngCthayđổisẽlàmthayđổisựph ân bốcácnguyêntốhợpkimgiữacácphadungdịchrắnvàphacacbitđặcbiệtlàkhihàmlợngCtăn g.Vìlýdođómàtrong thépsẽhìnhthànhcácvùngnghèodungdịchrắnvàdẫnđếntínhchất củathépbịảnhhởng.NgoàiraCcònảnhhởngđếntínhdẻocủathép,cụthểhơnlànólàmg iảmkhảnăngchốnglạisựpháttriểncácvếtnứtvàgiảmtínhhàncủahợpkimdotạothànhcacbitv àphadungdịchrắn.Vìvậy,hầuhếtcácloạithéphợpkimphứchợpđềuchứahàmlợngCtrungb ìnhhoặcthấp.Đặcbiệtlàcácloạithéplàmviệctrongcác điềukiện đặcbiệtnhmôitrờngxâmthựcmạnhthìhàmlợngCtrongthépthờngrấtthấp(0,03%) 2.2 ảnhhởngcủaSilic(Si) TronggiảnđồtrạngtháiFeSi,FevàSitạonêndungdịchđồngnhất.18,5%làgiớihạnhoàtancủaSitrongFe.Đếngiới hạntrênthì xuấthiệnsựthaythếnguyêntửFetrongmạngtinhthểbằngnguyêntửSi.KhitănglợngSihơn nữasẽ xuấthiệnliên kếtkimloạigọilàSilicid( FeSi).HợpkimSicao(>14%)chịuđợcsựănmòncủahầuhếtcácmôitrờngănmònvàxâmt hựcmạnhkểcảcácloạiaxittrừaxitHFởnhiệtđộcao.TínhchịuănmòncaocủahợpkimS iđợchìnhthànhbởinótạoratrên bề mặt chi tiết lớp màng oxytSiO2c ó = 1,88 khítchặt liên kết bền vữngvới nềnvàtrơvớicácphảnứnghoáhọc.Trongphạmvitừ1 14%khảnăngchốngănmòncủahợpkimtăngkhihàmlợngSităng(hình1.1) g/m h 15 14 %Si Hình1.1:ảnhhởngcủaSitronghệFe-SitớitốcđộănmònHợpkimFeSinếucóthêmNivàMothìkhảnăngchốngănmòncàngcao 2.3 ảnhhởngcủaMangan(Mn) Mangan(Mn) lànguyêntốphổbiến trongtự nhiên vàđợcxếpvàonhóm7,chukỳIV,thuộc kimloại chuyểntiếp,nằm crôm vàsắttrong hệthốngtuầnhoàncủacácnguyêntố.Mnkimloạilấplánhnhbạc,cómàuxámxanhvàcó4dạng thùhình:-Mn(tồntạidới7300C)có kiểu mạnglậpphơngphứctạpvớithôngsốmạnga=0 ,8 91 nm ; Mn(tồntạitrongkhoảng730-11000C)cókiểumạnglậpphơngdày đặcvớithôngsốmạnga=0,630nm;-Mncókiểumạnglậpphơngdiệntâmvới thôngsốmạnga=0,3855nmvà-Mncókiểumạnglậpphơngvớithôngsốmạnga =0,3088nm.Mncótỷtrọng7,21-7,46g/ cm 3(ở25 0C),nóngchảyở12440C,sôiở20270C,cóđộcứngBrinen400-402kg/ mm2vàcó5hoátrị:2,3,4,6,7trongcáchợpchấthoáhọckhácnhau Docónhiềutínhchấtgiốngvớisắt,lạiđợcsửdụngchủyếutrongngànhluyệnkimnên manganđợcxếpcùngvớisắtvàonhómkimloạiđen.Mnlàthuốckhửoxivàluhuỳnhph ổbiếntrongluyệnthép,làmộttrongnhữngnguyêntốhợpkimquantrọngnhất,nócómặttro ngbấtkỳloạigangvàthépnàovàđềucảithiệncáctínhchấtcủachúng.Tronggangaustenitc ó4-7%Mn.MnvàNđợcdùngthaythếNiđắttiềntrongthépaustenitkhông rỉvànó cótác dụnghìnhthànhtổchứcaustenitổnđịnhphânbốđềutrongthép Cácmácthép hợp kim thấpđộ bền cao chứa Mn cóthể đến % làm tổchức thépnhỏmịn,tăngđộbềncủathép.Mácthépnổitiếnghàngtrămnămnayvềđộdaiva đập,độcứngvàđộchịumàimònchứa10-14%,11,4%CcótênlàthépHardfield,saukhitôiởnhiệtđộkhoảng11000Cthépcótổchứcaustenitv àthờngđợcsửdụngchếtạorănggàuxúc,xíchxetăngvàxíchmáykéo,binghiền,đầubúa,l ỡicắtmáyủ i Cácmácthépthôngthờngchứa0,40,8%Mn.Théphợpkimcaochứa1216%Mn,thépchốngănmònchứađến19%Mn,thépbềnnóng,thépchốngtừtínhch ứađến20%Mn,cáchợpkimchốngrungvàghinhớhìnhchứatừ32-6 % Mn Mncóáilựchoáhọcmạnhvới02,dođótrongquátrìnhluyệnthép,ởthờikỳđầuM nrấtdễbịox yhoá,phảnứngnhsau: (Fe0)+[Mn] (Mn0)+ [ F e ] (n+m)(Fe0)+m[Mn] (mMn0.nFe0)+m[Fe] (Mn0)và(Fe0)hàmlợngMn0vàFe0trongxỉ; [Mn]và[Fe]hàmlợngMnvàFetrongkimloại DoF e , M n h ì n h t h n h d u n g d Þ c h đặcl i ê n t ụ c n ê n c h ó n g c ã t h Ĩ t o t h n h dungdịchl ýt ởngvàởt rạngthái cânbằng, hằngsốcânbằngcủaphản ứng đợctrì nhbày: KMn= Mn0 Fe0Mn lgK Mn =6 4 -2,95 T Trongx Ø l u y Ö n t h Ð p , n g o µ i F e v Mn0c ò n c ó c c o x i t k h ¸ c N Õ u t h a y t h ế (Mn0)và(Fe0)bằnghoạtđộcủanó,hằngsốcânbằngcóthểviếtnhsau: lgKMn= lg aMn0 aàee0Mn =6 4 -2,95 T Đốivớixỉaxit: -1,86 lgK =5 5 Mn T CăncứvàocáccôngthứctrêncóthểtínhđợcgiátrịcủaKMnở nhữngnhiệtđộkhácnhau: T0C 1500 1600 1700 1800 KMn(xØ kiÒm) 4,68 3,09 2,04 1,48 KMn(xØ axit) 18,62 12,60 8,92 6,60 Ph©ntÝchquanhƯ Mn0 Fe0 và[Mn]trongthựctếluyệnthéplòđiệnchúngtacó thểrútracáckếtluậnvềkhảnăngkhửMntheogiảnđồsau: i Hình1.2:Quanhệgiữa(MnO)/ (FeO)trongxỉvàhàmlợngMntrongthépvớcácloạixỉkhácnhau Từhình1.7cóthểthấy,trongđiềukiệnthựctếsảnxuấtxỉkiềmtínhcaoMn0rấtdễho ànnguyên,nhiệtđộcàngcao,KMnc n g nhỏ,Mncàngdễđợchoànnguyênvàngợclại