Đang tải... (xem toàn văn)
Tôi xin được chân thành cảm ơn anh v nhóm nghiên cứu v thép Mn cao ềđã giúp đỡ ỗ ợ h tr i trong sutô ốt quá trình làm lu n án.. Trang 16 - Nghiên cứu ảnh hưởng của hm lượng các nguyên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Dương Nam LUN ÁN TIẾN SĨ K THUT VT LIU Hà Ni ậ 2016 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051114207611000000 B GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Chuyên ngành: K thut vt liu Mã s: 62520309 LUN ÁN TIẾN SĨ K THUT VT LIU NGƯỜI HƯNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS ĐÀO HNG BÁCH PGS TS LÊ THỊ CHIỀU Hà Ni ậ 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ Kỹ thuật V ật liệu “Nghiên cu ng ca hp kim hóa Cr, V q trình x lý nhit ti t chc tính cht ca thép 15%Mn” cơng trình tơi nghiên cứu thực Các thông tin, k ết sử dụng lu ận án hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tất nhng s ự giúp đỡ cho việ c thực luận án cảm ơn v thơng tin trích dẫn luận án ghi rõ nguồn gốc Giáo viên hướng dẫn PGS.TS Đào Hồng Bách PGS.TS Lê Thị Chiều Tác giả luận án Nguyễn Dương Nam LỜI CẢM N Lời đầu tiên, xin bày t ỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thầy cô l PGS.TS Đo Hồng Bách PGS.TS Lê Th ị Chiều tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận án Nhng kết có luận án l giúp đỡ nhiệt tình, h ết TS Phạm Mai Khánh Tôi xin chân thành cảm ơn anh v nhóm nghiên cứu thép Mn cao giúp đỡ hỗ trợ tơi suốt q trình làm luận án Tơi xin bày tỏ lịng bi ết ơn đến thầy cô giáo t ại Bộ môn Vật liệu công nghệ đúc – Viện Khoa học k ỹ thuật Vật liệu – trường Đại học Bách Khoa Hà N ội tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình làm Nghiên cứu sinh Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô Vi ện Khoa học k ỹ thu ật Vật liệu – trường Đại học Bách Khoa Hà N ội liên tục y tơi suốt q trình học Đại h ọc đến làm xong nghiên cứu sinh Tơi xin bày tỏ bi ết ơn đến lãnh đạo Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn Công nghệ Vật liệu hỗ trợ, tạo điều kiên tốt cho tơi q trình tơi làm nghiên cứu sinh Tơi xin chân thành cảm ơn tới anh Phùng Đình Thơng v quý công ty TNHH Thắng Lợi – Nam Định tạo điều kiện để thực nghiệm th ực tế nhà máy suốt thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn tới phịng thí nghiệm, viện nghiên cứu ngoi trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ tơi thực thí nghiệm Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn động viên giúp đỡ gia đình, người thân, bạn bè v đồng nghiệp suốt thời gian qua Tác giả Nguyễn Dương Nam i MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIU VÀ CH VIT TT DANH MỤC BNG DANH MỤC HÌNH NH VÀ Đ TH M ĐU PHN C S LÝ THUYT CHNG TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm thép austenit mangan cao 1.2 Phân tích điều kiện làm việc phá hủy chi tiết búa đập làm thép Mn cao 1.2.1 Phân tích điều kiện làm việc chi tiết chế tạo từ thép austenit mangan cao làm việc điều kiện cần độ dai va đập chống mài mòn cao 1.2.2 Các dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục 1.3 Một số tiêu chuẩn thép austenit mangan cao 1.4 Tình hình nghiên cứu thép austenit mangan cao CHNG C S LÝ THUYT 2.1 Cơ chế hóa bền thép austenit mangan cao 2.1.1 Nguyên lý hóa bền thép austenit mangan cao 2.1.2 Q trình hóa bền biến dạng thép austenit mangan cao theo chế biến dạng 2.1.3 nh hưởng cacbit 2.1.4 Cơ chế hóa bền thép austenit mangan cao chuyển biến mactenxit 2.2 nh hưởng nguyên tố hợp kim đến thép austenit mangan cao 2.2.1 nh hưởng hm lượng cacbon mangan 2.2.2 nh hưởng hm lượng Crom 2.2.3 nh hưởng hm lượng Vanadi 2.2.4 nh hưởng nguyên tố khác 2.2.5 nh hưởng tạp chất 2.2.6 nh hưởng đất 2.3 Đặc điểm điều kiện đúc thép austenit mangan cao 2.3.1 nh hưởng thông số nhiệt lý tới tổ chức hợp kim đúc 2.3.2 nh hưởng cơng nghệ đúc rót 2.3.3 Nguồn gốc tạp chất thép 2.4 Nhiệt luyện thép austenit mangan cao 2.4.1 Mục đích nhiệt luyện 2.4.2 Chuyển biến Austenit thép austenit mangan cao nung nóng Trang i iv v vii 3 4 12 16 16 18 21 24 27 32 32 34 34 36 38 38 41 41 43 43 44 44 44 ii 2.4.3 Sự hịa tan cacbit v đồng hóa austenit thép austenit mangan cao 2.4.4 nh hưởng xử lý nhiệt đến tính thép austenit mangan cao 2.4.5 Phân tích quy trình xử lý nhiệt PHN THC NGHIM CHNG NỘI DUNG VÀ PHNG PHÁP NGHIÊN CU THÉP AUSTENIT MANGAN CAO 3.1 Nội dung nghiên cứu 3.2 Chế tạo mẫu nghiên cứu 3.3 Nhiệt luyện mẫu nghiên cứu 3.4 Phương pháp nghiên cứu 3.4.1 Xác định thành phần hóa học 3.4.2 Quan sát tổ chức 3.4.3 Thử va đập mẫu 3.4.4 Đánh giá trình mài mịn 3.4.5 Q trình phá hủy mẫu va đập 3.4.6 Xác định độ cứng 3.4.7 Xác định tổng hm lượng cacbit 3.4.8 Phân tích cấu trúc Rơnghen 3.4.9 Phương pháp hiển vi điện tử quét 3.4.10 Phương pháp EDS + mapping 3.4.11 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua PHN KT QU VÀ BÀN LUN CHNG NH HNG CA NGUYÊN T CROM VÀ VANADI 4.1 nh hưởng hm lượng Cr (0%; 2% v 2.5%) đến tổ chức v tính thép austenit Mn cao với hm lượng Mn khoảng 15% 4.1.1 nh hưởng đến tổ chức tế vi sau nhiệt luyện 4.1.2 nh hưởng đến độ cứng v tính chống mài mịn 4.1.3 nh hưởng đến độ dai va đập 4.2 nh hưởng hm lượng Vanadi đến tổ chức v tính thép 4.2.1 nh hưởng đến tổ chức tế vi 4.2.1.1 T ch 4.2.1.2 T chc t vi sau nhit luyn 4.2.1.3 Phân tích SEM, EDS, mapping TEM 4.2.2 nh hưởng đến độ cứng khả chịu mài mòn 46 46 51 53 53 4.3 nh hưởng đất đến tổ chức v tính thép austenit Mn cao 80 4.3.1 Tổ chức tế vi 4.3.2 Độ cứng, độ dai va đập mài mòn CHNG NH HNG CA NHIT LUYN ĐI VI THÉP Mn15Cr2V 80 82 85 53 54 56 57 57 57 57 58 59 59 60 60 61 61 62 64 64 64 65 68 70 70 72 72 74 75 77 iii 5.1 Trạng thái đúc thép 5.1.1 Thành phần hóa học 5.1.2 Tổ chức tế vi 5.1.3 Tỷ phần phân bố cacbit 5.2 Trạng thái nung nhiệt độ austenit hóa 5.3 Các quy trình nhiệt luyện 5.3.1 Giản đồ pha 5.3.2 Quy trình 5.3.3 Quy trình 5.3.4 Quy trình 5.3.4.1 L a chn nhi x lý nhit trung gian 5.3.4.2 L a chn nhi thi gian austenit hóa 5.3.4.3 Quy trìnhnhit luyn 3b:(nung trung gian 6500C, nung 11000C ) 5.4 Cơ tính hợp kim sau nhiệt luyện 5.4.1 Độ cứng 5.4.2 Độ dai va đập CHNG NH HNG CA QUÁ TRỊNH VA ĐP VÀ X LÝ NHIT ĐỘ THP 6.1 Thép hợp kim hóa Cr 6.1.1 Độ cứng mẫu 6.1.2 Tổ chức tế vi mẫu tác dụng va đập 6.1.3 Phân tích ảnh SEM EDS 6.1.4 Kết quan sát TEM 6.2 Thép hợp kim hóa V Cr 6.2.1 Độ cứng 6.2.2 Tổ chức tế vi (quang học) 6.2.3 Phân tích ảnh TEM 6.3 Thép hợp kim hóa Cr, V biến tính đất 6.3.1 Độ cứng 6.3.2 Tổ chức tế vi sau va đập (quang học) 6.3.3 Quan sát ảnh TEM PHN KT LUN CHUNG TÀI LIU THAM KHO DANH MỤC CÁC CÔNG TRỊNH ĐÃ CÔNG B CA LUN ÁN 85 85 85 86 87 91 91 92 93 95 95 97 100 107 107 107 109 110 110 111 112 113 114 115 116 117 119 119 120 121 127 128 132 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Mđ – Nhiệt độ bắt đầu chuyển biến Mactenxit Mk – Nhiệt độ kết thúc chuyển biến Mactenxit Ms – Nhiệt độ bắt đầu chuyển biến Mactenxit Mf – Nhiệt độ kết thúc chuyển biến Mactenxit γ – pha austenit α – pha ferit Xe – pha Xementit Cr – nguyên tố Crôm V – nguyên tố Vanadi C – nguyên tố Cacbon Mn – nguyên tố Mangan Ti – nguyên tố Titan Ni – nguyên tố Niken Mo – nguyên tố Molypden Fe – nguyên tố sắt FCC – mạng lập phương tâm mặt BCC – mạng lập phương tâm khối TEM – hiển vi điện tử truyền qua SEM – hiển vi điện tử quét FESEM – hiển vi điện tử quét phân giải cao EDS – phương pháp vi phân tích nguyên tố ASTM – tiêu chuẩn Hoa Kỳ NL – nhiệt luyện RE – đất σe – giới hạn đn hồi Acm – đường giới hạn hòa tan austenit A1 – nhiệt độ tới hạn hòa tan austenit A3 - nhiệt độ tới hạn hòa tan austenit d – khoảng cách gia mặt tinh thể (hkl) θ – góc nhiu xạ λ – chiều di bước sóng chùm tia phân tích GM biến thiên nhiệt động học chuyển biến từ austenit sang mactenxit ∆Ghh thành phần nhiệt động học định thành phần hóa học hợp kim ∆Gchlà thành phần nhiệt động học gây nên biến dạng học v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: a thép austenit mangan cao Bảng 1.2: cng phân loi loi khoáng vt Bảng 1.3: H s kh p nghin ca lo i vt liu Bảng 1.4: p nghi n Bảng 1.5: Thành phn hóa h ) Bảng 1.6: a vng mác 1050-11000c Bảng 1.7: Thành phn hóa hc (%) ca mác thép austenit mangan cao c theo tiêu chun ASTM A128-90 Bảng 1.8: Thành phn hóa hc (%) ca mác thép austenit mangan cao ca Nht theo tiêu chun JIS G5131-91 Bảng 1.9: a mác thép austenit mangan cao trng thái austenit hóa theo JIS G5131-91 Bảng 1.10: Mt s mác thép austenit mangan cao ca M có hp kim hóa Bảng 1.11: Thành ph n hóa hc (%) ca mác thép austenit mangan cao ca Nht theo tiêu chun JIS G5131-91 Bảng 1.12: a mác thép austenit mangan cao trng thái austenit hóa theo JIS G5131-91 Bảng 1.13: Thành pha thép austenit Bảng 2.1: Các thông s a cácbit Bảng 2.2: cng mt s pha nn Bảng 2.3: Nhi nóng chy ca nguyên t RE REO Bảng 2.4: ng t ca phn ng hóa h c gia nguyên t t him vi Oxy S Bảng 2.5: Mi quan h gi a thông s mng ca LaAlO vi -Fe Bảng 2.6: H s la mt xp cht ca oxyt Ce 203 , Ce202 S pha -Fe Bảng 3.1 Thành phn hóa hc mu nghiên cu Bảng 4.1: Thành phn mng Cr Bảng 4.2:Giá tr cng ca mng Cr Bảng 4.3: Giá tr mài mòn ca mu Bảng 4.4: Giá tr p có khơng có Cr Bảng 4.5:Thành phn hóa hc ca mi hàm ng Vanadi Bảng 4.6: Kt qu cng ca m Bảng 4.7: Kt qu cng ca mu 0%, 1%, 2% V sau nhi t luyn Bảng 4.8: Kt qu ng mài mịn ca mu có khơng có hp kim hóa Vanadi Bảng 4.9: Kt qu dai va p ca mu 0%, 1%, 2% V khơng bin tính sau nhit luyn Bảng 4.10: Thành phn hóa hc ca mng Vanadi Bảng 4.11: Kt qu cng ca mu có khơng có bin tính Bảng 4.12: Kt qu p ca mu có khơng có bin tính Trang 6 9 10 10 10 11 11 11 13 26 27 38 39 40 41 55 65 69 69 70 72 77 77 79 79 80 82 83 vi Bảng 4.13: Kt qu ng mài mòn ca mu có khơng có bin tính Bảng 5.1: Thành phn hóa hc ca thép Mn15Cr2V Bảng 5.2 : Giá tr cng ca mu x lý nhi trung gian khác Bảng 5.3: Giá tr p ca mu x lý nhi trung gian khác Bảng 5.4: Giá tr cng ca mu quy trình khác Bảng 5.5: Giá tr p ca mu quy trình khác Bảng 6.1: Giá tr cng ca mu sau x lý nhi t Bảng 6.2: cng ca mu thc hip 1000 ln, ti tr ng 100N/cm Bảng 6.3: cng t vi theo khong cách t b mt mu Bảng 6.4: Thành phn mu nghiên cu Bảng 6.5: cng t vi ca mp x lý nhi âm Bảng 6.6: Giá tr cng t vi ca mp x lý nhi âm khác 83 85 96 97 107 108 110 110 110 115 115 119