ẢNH HƯỞNG CỦA NGUYÊN TỐ HỢP KIM ĐẾN TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT CỦA THÉP HADFIELD

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC & KỸ THUẬT VẬT LIỆU  -BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề Tài : ẢNH HƯỞNG CỦA NGUYÊN TỐ HỢP KIM ĐẾN TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT CỦA THÉP HADFIELD Giáo viên hương dẫn : TS PHẠM MAI KHÁNH Sinh viên thực hiện : Hoàng Mạnh Linh Phạm Thanh Long Hồ Văn Ngọc Lớp : CN Đúc – K52 Bớ cục ḷn án • 1• Tởng quan • • 2• Cơ sở lý thuyết • phần • 3• Thực nghiệm và khảo • chính sát • • Kết quả thực nghiệm • • Kết luận kiến nghị I.Tổng quan về thép Mn cao Là loại thép có hàm lượng Mn cao Điển hình là thép Hadfield có thành phần hóa học là: Mn = 10-14% C = 1,0-1,4% Tỷ lệ C/Mn = 1:10 Đây loại thép có tính chống mài mịn đặc biệt cao làm việc tải trọng va đập (dưới tác dụng ứng suất pháp), tác dụng ứng suất tiếp (như phun cát) lại bị mài mòn nhanh loại thép khác Thép có tổ chức Austenite, chứa cacbon mangan cao Dưới tải trọng va đập Austenite bề mặt, nơi chịu va đập chuyển biến thành Martensite có độ cứng cao, lõi giữ nguyên tổ chức Austenite dẻo dai Nguyên nhân: Là có sự chuyển biến của Austenite Austenite Martensite Công dụng của thép Hadfield Búa đập Răng gầu xúc II.Cơ sở lý thuyết Ảnh hưởng hàm lượng nguyên tố Mn, Cr, Ti đất Chuyển biến Austenit q trình hóa biến dạng Ảnh hưởng của chế độ nhiệt luyện đến chuyển biến Austenite Ảnh hưởng của nguyên tố Mn  Mn nguyên tố mở rộng vùng ổn định Austenit  Hợp kim hóa thép để tạo pha cacbit tăng độ cứng cho thép loại cacbit Mn3C, Mn3C2 (Fe,Mn)23C6…  Do đó, sau đúc thép Hadfield ta thu tổ chức Austenit Ảnh hưởng nguyên tố Cr Tính chống oxy, tính chịu nhiệt, tính chống gỉ cho thép Là nguyên tố tạo Cacbit mạnh Cr26C6, Cr7C3… ram cacbit crom nhỏ mịn tiết có tác dụng hóa bền tiết pha tăng tính chống mài mịn tốt Cr tăng đáng kể độ thấm tôi, độ cứng thép sau nhiệt luyện, hịa tan vào ferit hóa bền nó, lại ảnh hưởng đến độ dẻo Phần thực nhiệm thư nhất • Nấu luyện mẻ thép với hàm lượng Mn = 13%, 16%, 18%, mẻ liệu 13% có biến tính đất với lượng 0,1% và biến tính bằng Ti với lượng 0,1% Đúc mẫu hình trụ có tiết diện 3,8cm • Mục đích : Xét tính thép Hadfield thay đổi gia tăng hàm lượng Mn thay đổi lượng Cr để đánh giá tổ chức thép tính chất khác Phần thực nhiệm thứ hai Mẫu sau đúc ta đem cắt, đưa phân tích thành phần hóa học nhiệt luyện với chế độ khác nhau, mài, đánh bong để chụp ảnh tố chức tế vi đo độ cứng Nghiên cứu thép sau nấu có đạt thành phần tính chất mong muốn khơng So sánh chất lương mác thép có hàm lượng Mn khác nhau, mác thép hàm lương Mn = 13% có khơng biến tính, mác thép có chứa thành phần Cr khác Phần thực nhiệm thứ ba Tiến hành va đập mẫu tải trọng va đập với 1000 lần máy dằn khuôn Mục đích : để xác định thay đổi tính tổ chức tế vi mẫu sau va đập so với mẫu trước va đập Qui trình thực nghiệm Mẫu thí nghiệm b1 Phân tích thành phần hóa học b2 Mẫu sau nhiệt luyện b4 Đo độ cứng b5 Mài mẫu và tẩm thực b6 Quan sát tổ chức tế vi b3 Mẫu sau va đập Bước 2cm 3,8cm a Mẫu chuẩn bị b Máy astm e415-2005 Xác định thành phần hóa học sử dụng phương pháp phổ phát xạ nguyên tử ASTM E415-2005 với thiết bị đo thành phần sử dụng máy quang phổ phát xạ nguyên tử ARL 3460 OES Bước Mẫu được đem nhiệt luyện theo2 chế độ Chế độ 1(chế độ thông thường): T(0C) 1050 Làm nguội nước t(h) Chế độ 2: 1200 1000 800 600 400 200 0 10 Nâng lên 900oC, giữ nhiệt 50 phút làm nguội lò xuống 630oC 40 phút Sau làm nguội khơng khí tiếp tục nâng lên 1090oC, giữ nhiệt 50 phút làm nguội nước Bước Tiến hành va đập mẫu tải trọng khác với số lần đập là: 1000 lần máy dằn khuôn Máy dằn khuôn tải Bước Đo độ cứng xưởng thí nghiệm Bộ Mơn Xử Lý Nhiệt & Bề Mặt Độ cứng đo phương pháp Rôcven thang B và chuyển sang thang Vikers Mỗi mẫu đo tối thiểu điểm lấy giá trị trung bình cho mẫu Bước • Các mẫu sau đúc, sau nhiệt luyện sau va đập mài máy Struers – Labopol 25 giấy nhám SiC Tốc độ vòng quay từ 250 – 300vg/ph làm mát nước • Mẫu mài giấy nhám Khi bề mặt mẫu đạt sáng, khơng có vết xước Mẫu đạt tiếp tục đánh bóng máy vải tẩm bột crom(III)oxit Rửa mẫu nước sạch, tiếp đến rửa cồn 90o đem sấy mẫu thật khơ Sau tẩm thực mẫu dung dịch nital 2% (hỗn hợp HNO3 + etanol) 15s Máy mài mẫu Struers – Labopol 25 Bước Việc nghiên cứu cấu trúc thép thực Kính hiển vi quang học (Optical Microscope) Leica MDS4000M Phịng thí nghiệm Cơng nghệ Vật liệu kim loại – Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Kính hiển vi quang học Leica MDS4000M sử dụng để quan sát tổ chức tế vi mẫu độ phóng đại khác từ 50 đến 1000 lần IV.Kết quả thực nghiệm Thành phần hóa học mẫu Các mẫu kiểm tra thành phần hóa học phương pháp quang phổ phát xạ Công ty Vico Mẫu C Si Mn 1.13 0.775 12.8 0.069 0.025 12.3 0.018 1.14 0.953 P 0.11 S Cr Mo Ni 1.91 0.037 0.117 1.5