Ảnh hưởng của nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Ngọc Huân ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DỠ KHUÔN ĐẾN CHẤT LƢỢNG VẬT ĐÚC THÉP MANGAN CAO Chuyên ngành : Kỹ thuật Vật liệu LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS PHẠM MAI KHÁNH Hà Nội – 2015 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Mục lục Danh mục hình Danh mục bảng Lời nói đầu Phần I: Tổng quan 1.1 Khái niệm thép hợp kim mangan cao 1.2 Tính chất thép hợp kim mangan cao 10 1.3 Ứng dụng thép hợp kim mangan cao 11 1.4 Tình hình nghiên cứu giới 11 1.5 Tình hình nghiên cứu nước 14 Phần II: Phân tích điều kiện làm việc chất lƣợng vật đúc làm 17 thép hợp kim mangan cao 2.1 Phân tích điều kiện làm việc phá hủy vật đúc làm thép 17 Mn cao (chọn chi tiết búa đập) 2.2 Các dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục 29 Phần III: Cơ sở lý thuyết 32 3.1 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến thép austenite mangan cao 32 3.1.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng cacbon mangan 32 3.1.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng Crom 35 3.1.3 Ảnh hƣởng hàm lƣợng Vanadi 37 3.1.4 Ảnh hƣởng nguyên tố khác 41 3.1.5 Ảnh hƣởng tạp chất 44 3.2 Ảnh hưởng cacbit pha 44 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao 3.3 Ảnh hưởng công nghệ đúc rót 45 3.4 Ảnh hưởng quy trình xử lý nhiệt 47 Phần IV: Nội dung, đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu 55 4.1 Vật liệu mẫu nghiên cứu 55 4.2 Các bước tiến hành thực nghiệm 56 Phần V: Kết thực nghiệm 61 5.1 Kết đo nhiệt độ dỡ khuôn 61 5.2 Tổ chức tế vi mẫu sau đúc 62 5.3 Tổ chức tế vi mẫu sau nhiệt luyện 64 5.4 Kết đo tính 71 5.4.1 Đo độ cứng (HB) 71 5.4.2 Đo độ dai va đập (J/cm2) 72 5.5 Phân tích hàm lượng cacbit mẫu thép mangan cao dỡ khuôn 73 7000C 5.6 Phân tích tổ chức tế vi giữ nhiệt mẫu 6500C 75 Kết luận kiến nghị 78 I Kết luận 78 II Kiến nghị 78 Tài liệu tham khảo 79 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao DANH MỤC HÌNH NỘI DUNG TRANG Hình 1.1 Mặt cắt giản đồ trạng thái Fe – 13Mn –C Hình 1.2 Thép búa công ty TNHH Đúc Thắng lợi (Nam định) X2500 13 Hình 1.3 Tổ chức song tinh tạo biến dạng tốc độ lớn 13 Hình 1.4 Một số sản phẩm búa đập lót sản xuất xi măng 15 Hình 2.1 Mô trình làm việc chi tiết búa đập làm từ thép 18 austenit mangan cao Hình 2.2 Cấu tạo kích thước rôto búa 26 Hình 2.3 Tổ chức tế vi búa đập có thi n tích thi n tích 30 Hình 2.4 Tổ chức tế vi mẫu búa nước (a) nhập ngoại (b) 31 Hình 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng cacbon đến đường Acm 32 Hình 3.2 Sự thay đổi tính theo hàm lượng cacbon thép austenite 33 mangan từ 12,2 đến 13,8%Mn Hình 3.3 Ảnh hưởng hàm lượng mangan đến tính thép 34 austenite mangan cao với hàm lượng 1,15%C Hình 3.4 Ảnh hưởng Cr đến vùng tr n giản đồ pha Fe – 36 C Hình 3.5 Ảnh hưởng hàm lượng Crom đến tính thép mangan 36 đúc Hình 3.6 Giản đồ trạng thái hệ Fe –V 38 Hình 3.7 Giản đồ trạng thái hệ Fe – V - C 38 Hình 3.8 Phân tích thành phần cacbit bên thép austenit mangan 41 cao Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Hình 3.9 Ảnh hưởng hàm lượng molypden đến tính thép 42 mangan đúc Hình 3.10 Cấu trúc đặc trưng thép mangan mác A 128 (ti u chuẩn 48 ASTM), mã B-3 (a) Vị trí tr n vật liệu đúc dày 76mm với lượng cacbit lớn dọc theo bi n hạt (b)Vị tr n b n dưới: 76 mm) vật liệu nung nóng đến 1.1200C (20500F) 76 mm nước Hình 3.11 Đường nguội cho thép austenit mangan với độ dày khác 49 Hình 3.12 Quy trình nhiệt luyện truyền thống 51 Hình 3.13 Quy trình nhiệt luyện mẫu 54 Hình 4.1 Bản vẽ hệ thống mẫu vị trí gắn can nhiệt 55 Hình 4.2 Lò nung theo chu trình 57 Hình 4.3 Giản đồ nhiệt luyện mẫu 58 Hình 4.4 Máy mài mẫu Struers – Labopol 25 59 Hình 4.5 Kính hiển vi quang học Axiovert 25A dùng nghi n cứu 59 Hình 4.6 Thiết bị xác định độ cứng thô đại Mitutoyo 60 Hình 5.1 Nhiệt độ dỡ khuôn 61 Hình 5.2 Tổ chức tế vi mẫu sau đúc dỡ khuôn nhiệt độ khác 62 Hình 5.3 Ảnh SEM BSED mẫu số sau đúc (700oC) 63 Hình 5.4 Tổ chức tế vi mẫu sau nhiệt luyện 64 Hình 5.5 Ảnh SEM BSED sau nhiệt luyện mẫu 1(7000C) mẫu 66 4(nhiệt độ thường) Hình 5.6 Phân tích EDS vùng Mẫu 1(7000C) 67 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Hình 5.7 Phân tích EDS điểm mẫu số 1(7000C) 67 Hình 5.8 Phân tích mapping mẫu số 1(7000C) 68 Hình 5.9 Phân tích EDS Lines mẫu số(7000C) 69 Hình 5.10 Ảnh SEM EDS sau nhiệt luyện mẫu (dỡ khuôn 9000C) 70 Hình 5.11 Đồ thị độ cứng mẫu dỡ khuôn nhiệt độ khác 71 sau nhiệt luyện Hình 5.12 Đồ thị độ dai va đập mẫu dỡ khuôn nhiệt độ 71 khác Hình 5.13 Tẩm thực màu mẫu sau chế độ xử lý nhiệt khác 73 Hình 5.14 Phân bố phần trăm cacbit sau chế độ xử lý khác 75 Hình 5.15 Tổ chức tế vi mẫu 1(7000C) sau xử lý 6500C 75 Hình 5.16 Phân tích EDS Lines mẫu (7000C) 76 Hình 5.17 Phân tích EDS điểm mẫu (7000C) 77 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao DANH MỤC BẢNG NỘI DUNG TRANG Bảng 1.1 Tính đúc thép austenite mangan cao 10 Bảng 2.1 Thang độ cứng phân loại loại khoáng vật 20 Bảng 2.2 Hệ số khả đập nghiền loại vật liệu 21 Bảng 2.3 Phân chia giai đoạn đập nghiền 22 Bảng 2.4 Thành phần hóa học thép 13 (tính theo % nguy n tố) 28 Bảng 2.5 Cơ tính vật đúc thành dày 30mmbằng mác 110 13A 29 sau 1.050÷1.1000C nước Bảng 3.1 Tính chất vật lý Crom 35 Bảng 3.2 Thành phần tính thép austenite mangan cao có 39 th m vanađi Bảng 3.3 Độ cứng số cacbit 44 Bảng 3.4 Độ cứng số pha 45 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao LỜI NÓI ĐẦU Thực chủ trƣơng đƣờng lối Đảng Nhà nƣớc đổi mô hình tăng trƣởng, cấu lại kinh tế, xây dựng tảng để sớm đƣa nƣớc ta trở thành nƣớc công nghiệp theo hƣớng đại đến năm 2020 Do đó, ngành công nghệ vật liệu phải ngành đƣợc ƣu tiên phát triển hàng đầu Nói đến vật liệu, không nói đến vật liệu kim loại, từ đƣợc loài ngƣời phát hiện, khai thác sử dụng nay, vật liệu kim loại chiếm vị trí quan trọng nhất, có mặt khắp nơi, ngành, lĩnh vực đời sống, sản xuất, nghiên cứu khoa học… Ngày với phát triển không ngừng ngành công nghiệp đòi hỏi vật liệu kim loại phải có tính nhƣ tính bền nhiệt cao hơn, khả chịu mài mòn, khả chịu va đập tốt hơn, tính biến dạng, độ cứng độ dẻo dai cao Thép hợp kim loại thép có số nguyên tố có lợi đƣợc chủ động đƣa thêm vào hàm lƣợng định để làm thay đổi tổ chức tính chất thép cho phù hợp với yêu cầu, điều kiện sử dụng Các nguyên tố hợp kim thƣờng gặp thép mangan (Mn), crom (Cr), vanadi (v), vonfram (W), titan (Ti), molipđen (Mo), silic (Si), niken (Ni), đồng (Cu)…Thép mangan cao loại thép hợp kim ngày đƣợc sử dụng nhiều sản xuất khả làm việc chịu va đập cao, có lực học tác dụng lên chi tiết làm từ vật liệu làm cho lớp bề mặt bị biến cứng Chiều dày lớp biến cứng tùy thuộc vào độ lớn lực tác dụng, nhƣ trình tiếp xúc va đập với vật liệu nghiền máy nghiền hay đất đá tiếp xúc với gầu xúc Trong đó, phần vật liệu lõi đảm bảo độ dẻo dai tiết chịu đƣợc va đập cao Khi lớp biến cứng bề mặt chi tiết bị mài mòn, lớp bên lộ tiếp tục đƣợc biến cứng qua trình chịu va đập thay lớp bề mặt mài mòn Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Các ngành sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng, khai khoáng, khai thác đất đá,… ngày phát triển đòi hỏi nâng cao suất sản lƣợng khai thác, sản xuất Do đó, nhu cầu loại phụ tùng thay tăng theo Trong đó, hầu hết phụ tùng thay cho ngành nói đƣợc sản xuất từ thép Mangan cao Mỗi quy trình xử lý vật liệu sản phẩm thép Mangan cao có ảnh hƣởng định đến tính, lý tính thép Nhận thấy tầm quan trọng thép Mangan cao ngành công nghiệp nêu nhƣ ảnh hƣởng định nhiệt độ dỡ khuôn đến tính thép mangan cao chƣa có công trình hay tài liệu nghiên cứu đƣợc công bố, nên chọn Đề tài: “Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao” Sau thời gian tìm hiểu lý thuyết thực nghiệm, Đề tài đƣợc hoàn thành mục tiêu nội dung đặt cho luận văn cao học Tuy nhiên hạn chế thời gian điều kiện cho phép nên Đề tài nhiều vấn đề cần tiếp tục đƣợc nghiên cứu sâu phạm vi rộng Đề tài đƣợc hoàn thành với hƣớng dẫn tận tình TS Phạm Mai Khánh với giúp đỡ tận tình ThS Nguyễn Dƣơng Nam môn Vật Liệu Công Nghệ Đúc - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Các kết nghiên cứu Luận văn kết nghiên cứu chung nhóm nghiên cứu thép Mn cao Các thành viên nhóm hoàn toàn sử dụng để báo cáo luận án, đồ án Luận văn cao học nhận đƣợc giúp đỡ hỗ trợ tận tình Công ty TNHH Đúc Thắng Lợi – Nam Định (Vico) Để hoàn thành Đề tài này, xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy/Cô Bộ môn Viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu tận tình bảo giúp đỡ suốt trình học tập, nghiên cứu nhƣ thực Luận văn này./ Hà Nội, ngày……tháng……năm 2015 Học viên Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM MANGAN CAO Thép hợp kim mangan cao loại thép có tính chống mài mòn đặc biệt cao làm việc điều kiện chịu va đập, dƣới tác dụng ứng suất pháp; dƣới tác dụng ứng suất tiếp (nhƣ phun cát) thép lại bị mài mòn nhanh, nhƣ loại thép khác Sau đúc nhiệt luyện, thép hợp kim mangan cao có tổ chức Austenite, hàm lƣợng cacbon mangan cao (hay gọi thép austenite mangan cao) Khi chịu tải trọng va đập, Austenite bề mặt nơi chịu va đập bị biến cứng, có độ cứng cao, lõi giữ nguyên tổ chức Austenite dẻo dai [2,5] Do chế tự biến cứng chịu va đập nên lớp bề mặt cứng tồn bị mài mòn giới hạn làm việc cho phép chi tiết Hình 1.1 Mặt cắt giản đồ trạng thái Fe – 13Mn –C [11] Thành phần hóa học thép austenit mangan cao thông thƣờng nhƣ sau: Mn = 10 – 14%; C = 1,0 – 1,4%; tỷ lệ Mn : C = 10: Giản đồ hình 1.1 cho thấy với thành phần nguyên tố nhƣ thƣờng sử dụng, sau nung nóng đồng hóa thành phần 1.0000C, nguyên tố hợp kim hòa tan hoàn toàn vào Austenite, làm nguội nhanh nƣớc, thép có thành phần đồng γ (Austenite) Thép có thành phần khác nhau, Austenite chuyển thành Mactenxit nhiệt độ khác nhƣng nói chung nhiệt độ bắt đầu chuyển biến Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao austenite có xuất cacbit nhỏ mịn phân tán; cacbit tăng giá trị độ cứng nhƣ khả chống mài mòn cho thép Với mẫu dỡ khuôn nhiệt độ thƣờng (mẫu 4) sau xử lý nhiệt cho thấy xuất cacbit tập trung biên giới hạt Do trình dỡ khuôn với thời gian dài (khoảng 12 tiếng) nên lƣợng cacbit tiết nhiều, với quy trình nhiệt luyện lựa chọn nhƣ cacbit biên giới hạt chƣa tan đƣợc vào Cacbit tập trung biên giới nguyên nhân gây nên phá hủy vật đúc Hình 5.6 Phân tích EDS vùng mẫu số 1(7000C) Kết phân tích EDS cho thấy có xuất Vanadi bên thép austenite mangan cao Các kết chứng tỏ điều có hòa tan Vanadi vào bên Hình 5.7 Phân tích EDS điểm mẫu số 1(7000C) 67 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Phân tích EDS điểm cho thấy có xuất nguyên tố V, Mn Fe, hay nói cách khác, phân tích EDS chứng minh xuất cacbit nguyên tố Fe, Mn V Việc cacbit nằm biên giới theo chế độ gây ảnh hƣởng đến tính thép sau xử lý nhiệt Hình 5.8 Phân tích mapping mẫu số 1(7000C) c) Kết phân tích mapping với chế độ dỡ khuôn 7000C xử lý nhiệt theo quy trình nâng nhiệt lên 6500C giữ nhiệt 02h làm nguội không khí nâng tiếp lên 11000C giữ nhiệt 02h làm nguội nhanh nƣớc cho thấy nguyên tố Fe, Cr, Mn, V phân tán đồng bên austenite Việc nguyên tố phân bố cho thấy có hòa tan đồng cacbit thực xử lý nhiệt chế độ nhƣ Sau xác định EDX Lines mẫu dỡ khuôn 7000C nhiệt luyện theo quy trình lựa chọn ta có biểu đồ thể phân bố nguyên tố nhƣ sau: 68 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Hình 5.9 Phân tích EDX Lines mẫu số 1(7000C) Nhận xét: Khi phân tích EDX Lines thu đƣợc kết nguyên tố phân bố đồng suốt đƣờng phân tích Điều cho thấy với chế độ dỡ khuôn nhƣ mẫu 1(7000C) chế độ nhiệt luyện nhƣ cacbit phân bố vào austenite Việc cacbit sau đúc hòa tan vào hạt phân bố đồng austenite góp phần tăng giá trị độ dai va đập mẫu 69 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Hình 5.10 Ảnh SEM EDS sau nhiệt luyện mẫu (dỡ khuôn 9000C) Phân tích ảnh SEM EDS mẫu số (dỡ khuôn 9000C) nhận thấy xuất cacbit phân bố biên giới hạt Với phân tích điểm số thấy xuất dạng cacbit Crom Vanadi biên giới hạt Việc có cacbit tập trung biên giới nguyên nhân gây phá hủy chi tiết thép austenite mangan cao trình làm việc Điều thấy với chế độ nhiệt luyện mà luận văn lựa chọn hòa tan đƣợc cacbit biên giới mẫu dỡ khuôn nhiệt độ thƣờng nhiệt độ cao (9000C) 70 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao 5.4 KẾT QUẢ ĐO CƠ TÍNH 5.4.1 Đo độ cứng (HB) Các mẫu sau nhiệt luyện tiến hành đo độ cứng theo tiêu chuẩn HB, kết đƣợc lấy giá trị trung bình sau lần đo Các mẫu đƣợc tiến hành theo chế độ nhiệt luyện Sau tiến hành đo độ cứng mẫu ta đƣợc bảng sau: Sau đúc(HB) Sau xử lý nhiệt (HB) Mẫu (7000C) 175 223 Mẫu (5000C) 186 216 Mẫu (9000C) 203 208 Mẫu (nhiệt độ thƣờng) 240 240 Hình 5.11.Đồ thị độ cứng mẫu dỡ khuôn nhiệt độ khác sau nhiệt luyện Từ kết độ cứng nhận thấy sau đúc độ cứng mẫu (dỡ nhiệt độ thƣờng) cao Sau nhiệt luyện, kết độ cứng mẫu số (9000C) thấp nhất: 208HB, mẫu số (nhiệt độ thƣờng) cao nhất: 240HB Điều giải thích, quan sát ảnh tổ chức tế vi cho thấy tổ chức sau nhiệt luyện mẫu 2,3,4 xuất 71 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao cacbit biên giới hạt làm tăng giá trị độ cứng mẫu Tuy giá trị độ cứng tăng nhƣng với thép austenite mangan cao giá trị độ dai va đập định Có thể thấy mẫu số (dỡ khuôn 7000C) giá trị độ cứng 223HB Kết phân tích tổ chức tế vi cho thấy không phát cacbit biên giới hạt Điều cho thấy việc hòa tan vào nền, tạo hạt nhỏ, với chế độ lựa chọn khảo sát tạo đƣợc cacbit nhỏ mịn phân tán bên austenite 5.4.2 Đo độ dai va đập (J/cm2) Dƣới bảng thử độ dai va đập Độ dai va đập (J/cm2) Mẫu (7000C) 120 Mẫu (5000C) 60 Mẫu (nhiệt độ thƣờng) 80 Hình 5.12 Đồ thị độ dai va đập mẫu dỡ khuôn nhiệt độ khác Xác định độ dai va đập mẫu Các mẫu vật liệu, chế độ nhiệt luyện nhƣng khác nhiệt độ dỡ khuôn cho ta kết khác Với mẫu (dỡ khuôn nhiệt độ thường) độ dai va đập đo đƣợc 80 J/cm2 Mẫu (dỡ khuôn 72 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao nhiệt độ 5000C) độ dai va đập đo đƣợc 60J/cm2 Nhƣng đặc biệt với mẫu (dỡ khuôn nhiệt độ 7000C) độ dai va đập đo đƣợc 120J/cm2, lớn nhiều so với mẫu dỡ khuôn nhiệt độ khảo sát lại Ta thấy mẫu 1(7000C) có độ cứng cao hẳn qua quan sát ảnh tổ chức tế vi, mẫu lƣợng cacbit xuất nhiều biên giới hạt, mà cacbit xuất nhiều biên giới hạt làm cho chi tiết giòn, dễ nứt vỡ làm giảm tuổi thọ chi tiết Điều lý giải cho việc mẫu có độ dai va đập đo đƣợc 80J/cm2, cao so với mẫu Và mẫu lƣợng cacbit gần nhƣ hoà tan vào hạt Austenit nên độ dai va đập đo đƣợc cao 120 J/cm2 Các mẫu khảo sát kích thƣớc hạt Kích thƣớc hạt mẫu sau chế độ nhiệt luyện đƣợc xác định cấp hạt theo bảng chuẩn ASTM cấp hạt kích thƣớc trung bình hạt là: 1,950µm2 , kích thƣớc hạt nhỏ mịn Nhƣ với mẫu có kích thƣớc hình dạng, vật liệu; chế độ nhiệt luyện, nhƣng khác nhiệt độ dỡ khuôn với mẫu dỡ khuôn nhiệt độ 7000C độ dai va đập đo đƣợc cao vƣợt trội mẫu đƣợc dỡ khuôn nhiệt độ khảo sát lại 5.5 PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG CACBIT MẪU THÉP MANGAN CAO DỠ KHUÔN Ở 7000C Mẫu 1(7000C), sau nhiệt luyện Mẫu 1(7000C), sau đúc 73 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Hình 5.13 Tẩm thực màu mẫu sau chế độ xử lý nhiệt khác Phân tích ảnh tổ chức tế vi nhóm thép đƣợc hợp kim hóa 1%V nhận thấy: Sau đúc tổ chức thép cacbit tập trung nhiều Sau thực nhiệt luyện theo chế độ lựa chọn nêu nhận thấy không cacbit tập trung biên giới hạt mà thấy cacbit phân tán austenite Điều chứng tỏ với chế độ nhiệt luyện nhƣ cacbit Vanadi tan hết vào số phân tán ; đảm bảo đƣợc yêu cầu cacbit hòa tan đƣợc vào austenite Phân tích xác định hàm lượng cacbit sau đúc sau xử lý nhiệt Pha Diện tích (µm2) % Nền 218063,52 93,876633 Cacbit 14223,818 6,1233726 Sau đúc Pha Diện tích (µm2) % Nền 231460,88 99,644211 Cacbit 826,46503 0,35579428 Sau nhiệt luyện Hình 5.14 Phân bố phần trăm cacbit sau chế độ xử lý khác Kết phân tích hàm lƣợng cacbit cho thấy: Sau đúc tỷ lệ cacbit xuất lớn khoảng 6,2% phân bố chủ yếu biên giới hạt Khi thực trình xử lý nhiệt nhƣ cho thấy lƣợng cacbit giảm xuống mạnh 0,35% 74 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Điều cho thấy để đảm bảo hòa tan hết cacbit nâng nhiệt độ lên đến 1.1000C kết hợp với trình nung trung gian, cho thấy kích thƣớc hạt thu đƣợc nhỏ mịn 5.6 PHÂN TÍCH TỔ CHỨC TẾ VI KHI GIỮ NHIỆT MẪU Ở 6500C a) x500 b) x1000 Hình 5.15 Tổ chức tế vi mẫu (7000C) sau xử lý 6500C Phân tích ảnh tổ chức tế vi giữ nhiệt 6500C hai nhận thấy có hạt nhỏ màu đen xuất bên hạt Điều giải thích nhiệt độ có tiết hạt cacbit Cr, V dạng cacbit phức Các hạt cacbit có vai trò nhƣ chốt giúp ngăn cản trình lớn hạt nung lên đến nhiệt độ austenite hóa 1.0000C 75 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Hình 5.16 Phân tích EDS Lines mẫu (7000C) Kết phân tích EDS Line cho thấy sau giữ nhiệt 6500C hai cho thấy nguyên tố phân bố không đồng đƣờng quét Nhận thấy xuất đỉnh (peak) tập trung nguyên tố Có thể đỉnh (peak) có xuất hạt cacbit đƣợc tiết nhiệt độ Nhƣ kết EDS Lines cho thấy sau nâng tiếp lên đến 1.1000C cho thấy nguyên tố đƣợc phân bố phù hợp với kết ảnh tổ chức tế vi mẫu (7000C) 76 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Phân tích số điểm vùng sát biên vùng hạt mẫu (7000C) nhận đƣợc kết nhƣ sau: Hình 5.17 Phân tích EDS điểm mẫu (7000C) Từ kết phân tích điểm nhận thấy nhƣ sau: Tại vị trí gần biên giới hạt (điểm số điểm số 3) thành phần nguyên tố tạo cacbit có nhỉnh so với (điểm số 2) Điều giải thích có hình thành cacbit nhỏ mịn giữ nhiệt 650 0C Khi giữ nhiệt nhiệt độ có trình tiết cacbit nhỏ mịn phân tán nhằm ngăn cản trình lớn hạt thực nhiệt độ austenite hóa Chính nhờ trình góp phần làm tăng giá trị độ dai va đập mẫu 77 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN - Mẫu số với chế độ dỡ khuôn 7000C chế độ xử lý nhiệt nâng 6500C giữ hai nâng tiếp đến 1.1000C hai làm nguội nƣớc thu đƣợc tổ chức austenite, cấp hạt đạt đƣợc cấp theo ASTM Giá trị độ cứng đạt đƣợc 223HB; giá trị độ dai va đập 120J/cm2 - Kết phân tích cho thấy mẫu số 2,3 đƣợc dỡ khuôn 9000C, 5000C nhiệt độ thƣờng cho thấy chế độ nhiệt luyện nhƣng tổ chức xuất cacbit phân bố dọc theo biên giới hạt Chính việc cacbit phân bố dọc biên giới hạt ảnh hƣởng xấu đến tính thép Do đó, độ dai va đập mẫu thấp nhiều so với mẫu số với chế độ dỡ khuôn 7000C - Khi phân tích SEM, EDX mapping mẫu số (7000C) cho thấy nguyên tố hợp kim nhƣ V, Cr, Mn phân bố đồng toàn tiết diện mẫu; điều góp phần làm tăng giá trị độ dai va đập thép - Phân tích mẫu giữ nhiệt 6500C với chế độ dỡ khuôn 7000C cho thấy giữ nhiệt 6500C tạo điều kiện cho hình thành cacbit hạt austenite II KIẾN NGHỊ - Tiếp tục nghiên cứu sâu ảnh hƣởng xử lý nhiệt chế độ xử lý nhiệt chế độ dỡ khuôn khác (9000C, 5000C nhiệt độ thƣờng) - Tiến hành khảo sát, phân tích sâu chế tiết pha 6500C./ 78 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Dũng, Nguyễn Hồng Hải; Cơ sở lý thuyết trình đúc – Nhà xuất KHKT Nguyễn Hữu Dũng Hợp kim đúc; NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2006 Phạm Thị Minh Phương, Tạ V n Thất Công nghệ nhiệt luyện; NXB Giáo dục, Hà Nội 2000 Đỗ Minh Nghiệp Bài giảng môn Hiển vi điện tử phân tích vi nhiễu xạ, 2009 Lê Công Dưỡng; Vật Liệu Học, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội – 2000 Pham Mai Khanh, Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu; Effect of impaction load on work-hardening of Hadfield steel; Proceedings of the 4th AUN/SEED-Net Regional Conference on Materials, Hanoi 2011, 115 – 118 W-S Lee and T-H Chen Plastic deformation and fracture characteristics of Hadfield steel subjected to high-velocity impact loading, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 2011 Nguyễn Dương Nam, Lê Thị Chiều, Hoàng Thị Ngọc Quyên, Phạm Mai Khánh; Improvement of properties of high Manganese steel by alloy elements addition and heat treatment AFC-12 Pham Mai Khanh, Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu, Hoang Thi Ngoc Quyen; Effects of Chromium content and impact load on microstructures and properties of high Manganese steel, Materials Science Forum, 01/2015 10 Nguyen Duong Nam, Le Thi Chieu, Pham Mai Khanh, Pham Huu Kien; Effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of High Mangaese Steel 15Mn2Cr1V, International Journal of Engineering Research and Management, 02/2015 79 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao 11 ASM Metals Handbook Volume Alloy Phase Diagrams, 2004 12 Y.N.DASTUR AND W.C.LESLIE; Mechanism of work hardening in hadfield manganese steel 13 H Idrissi a, K Renard b, L Ryelandt b, D Schryvers a, P.J Jacques; On the mechanism of twin formation in Fe–Mn–C TWIP steels 14 Yang Ping; Dependecy of deformation twinning on grain orientation in an FCC and a HCP metal; Mater Sci China 2007, 1(4), 331 – 341 15 Sun Wei at all; Research and development on new type of cast high manganese steel; Proceedings of the 11th Asian Foundry Congress, Guangzhou 2011, 214 – 221 16 Ashok Kumar Srivastava, Karabi Das; Microstructural characterization of Hadfield austenitic manganese steel; J Mater Sci (2008) 43, 5654 – 5658 17 David B Wiliams, C Barry Carter; Transmission Electron Microscopy; PLENUM PUBLISHING CORPORATION, New York 10013 – 1578, USA 18 E.G Moghaddama,b,∗, N Varahrama, P Davamia; On the comparison of microstructural characteristics and mechanical properties of highvanadium austenitic manganese steels with the Hadfield steel 19 S.A Balogun, D.E Esezobor, J.O Agunsoye; Department of Metallurgical and Materials Engineering University of Lagos, Lagos, Nigeria Effect of Melting Temperature on the Wear Characteristics of Austenitic Manganese Steel 20 D.K Subramanyam; Austenitic manganese steel, Metals Handbook 10 Edition, volume 1, “Properties and selection: stainless steels, tool materials and specialpurpose metals”, ASM International, 1995 80 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao 21 S B Sant, R W Smith; A Study in the work – harderning behaviour of austenitic manganese steels; Journal of Materials Science 22 (1987), 1808 – 1814 22 Adler PH, Olson GB, Owen WS; Strain hardening of Hadfield manganese steel, Metall Trans 1986, 17A:1725–37 23 Owen W, Grujicic M; “Strain aging of austenitic Hadfield manganese steel” Acta Mater 1998; 47(1):111–26 24 Unhua SU, Liang Fang, Qihong CEN, Jinhua ZHU; “Subsurface Microstructure Evolution of Hadfield Steel under High Impact Energy” Materials Science Forum Vols 475-497 (2005) pp 117-120 25 Albin Stormvinter; “Low temperature austenite decomposition in Carbon Steels”, Doctoral Thesis, KTH Royal Institue of Technology, 2012./ MMechanism of Work Hardening in Hadfield Manganese Steelechanism of Work Hardening in Hadfield Manganese Steel 81 ... 3.1.5 Ảnh hƣởng tạp chất 44 3.2 Ảnh hưởng cacbit pha 44 Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao 3.3 Ảnh hưởng công nghệ đúc rót 45 3.4 Ảnh hưởng quy trình xử lý nhiệt. .. thép austenit mangan 41 cao Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao Hình 3.9 Ảnh hưởng hàm lượng molypden đến tính thép 42 mangan đúc Hình 3.10 Cấu trúc đặc trưng thép. .. hƣởng định nhiệt độ dỡ khuôn đến tính thép mangan cao chƣa có công trình hay tài liệu nghiên cứu đƣợc công bố, nên chọn Đề tài: Ảnh hưởng nhiệt độ dỡ khuôn đến chất lượng vật đúc thép mangan cao”