Nghiên cứu chế tạo bột thép mn CAO 10 bằng phương pháp nghiền cơ học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Bùi Ngọc Huyền Nghiên cứu chế tạo bột thép Mn cao ( 727oC, pha  bắt đầu tạo thành, nhiệt độ nung cao hạt  lớn, hạt  lớn thép giịn Ngồi ra, lƣợng pha cacbit phoi xử lý nhiệt có tỷ phần lớn hơn, thép bị giịn cacbit hình thành vùng biên giới hạt austenite Thép sau nhiệt luyện bị hóa giịn tạo điều kiện cho trình nghiền học 41 Hình 4.7 Giản đồ nhiễu xạ phoi thép (a) phoi thép qua xử lý nhiệt(b) 4.2.1 Kết phân tích cấp hạt: Kết q trình nghiền với chế độ 300v/p đƣợc thu hồi bột máy rung có biểu đồ nhƣ hình vẽ 40 36.89 Phần trăm khối lượng 35 27.75 25.36 30 25 22.06 22.02 19.13 20 15 10 35.92 33.73 9.30 8.42 7.11 11.00 7.13 6.99 20.73 20.08 17.61 5.97 11.37 8.08 13.41 12.91 9.03 8.01 5h 7h 1h 3h Thời gian nghiền < 5um 5-20um 20-35um 35-50um 50-80um >80um Hình 4.8: Hình ảnh phân cấp hạt với tốc độ 300 vòng/phút 42 1h 3h 5h 7h Hình 4.9 Hình ảnh phân cấp hạt laser với chế độ nghiền tốc độ 300 vòng/phút Qua sơ đồ biểu thị phần trăm khối lƣợng bột thu đƣợc ta thấy với thời gian nghiền 1h thỡ thu c ht bt khong 5ữ20àm ch chiếm 9,3% tổng số16,41% hạt bột 20µm ta tiến hành thu hồi nghiền mẻ 43 4.2.2 Kết phân tích cấu trúc Hình 4.10 Hình ảnh nhiễu xạ tia X hỗn hợp bột đầu vào sau 3h, 5h nghiền với tốc độ quay 300 vòng/phút Với phoi sau xử lý nhiệt có xuất pha austenite (kiểu mạng A2) Theo nhƣ lý thuyết xử lý nhiệt, thép có pha austenite xảy chuyển biến γ α (mactenxite, kiểu mạng phƣơng thể tâm) Pha mactenxite pha giịn làm thúc đẩy q trình nghiền để hạt dễ nhỏ Khi tốc độ quay 300 vịng/phút (hình 4.9), hỗn hợp bột sau 3÷5h nghiền xuất peak nhiễu xạ pha  (Mactenxite) Bên cạnh cịn có xuất peak pha austenite dƣ Nhƣ chứng tỏ sau nghiền xong có chuyển hóa pha austenite thành pha  (Mactenxite) Ngồi ra, có tồn austenite dƣ nên qua trình chuyển hóa thành pha mactenxite cịn Theo nhƣ hình ảnh nhiễu xạ, ta thấy q trình nghiền với thời gian ngắn nên xuất nhiễu Chính điều làm chất lƣợng hạt bột tốt 4.2.3.Kết phân tích vi cấu trúc Hình thái hạt bột đƣợc đánh giá qua hình ảnh SEM hỗn hợp bột sau xử lý nghiệt với tốc độ quay 300 vòng/phút, tƣơng ứng Ảnh đƣợc chụp với độ phóng đại từ 1000 đến 10000X 44 Hình 4.11 Ảnh SEM hỗn hợp bột sau 1h (a,b), 3h (c,d), 5h (e,f) ,7h (g,h) nghiền với tốc độ quay 300 vòng/phút 45 Dựa vào ảnh SEM ta thấy rằng, kích thƣớc hạt khoảng từ 3h trở đồng đều, đặt biệt hạt nằm khoảng 5÷20m Nhƣ dựa vào kích thƣớc hạt sau phân tích Ta thấy với khoảng thời gian 3h, tốc độ 300v/p thu đƣợc bột thép mangan theo yêu cầu 4.2.4 Thành phần hóa học sau nghiền Sau chọn đƣợc chế độ nghiền tối ƣu tốc độ 300 vòng/phút 3h nghiền, bột đƣợc tiến hành phân tích hóa học để đánh giá thành phần bột sau nghiền Bảng 4.1 trình bày kết phân tích thành phần mẫu bột Bảng 4.1.Thành phần hóa học bột sau nghiền Nguyên tố Fe Mn C Ni Nguyên tố khác % 82,5195 13,312 0,9651 0,3910 lại Kết phân tích thành phần hóa học bột thép sau nghiền đƣợc trình bày bảng 4.1 Nhƣ vậy, thành phần hóa học bột thép gần nhƣ khơng thay đổi so với phoi thép ban đầu 4.2.5 Chế tạo thử nghiệm compozit Thép Mangan cao-TiC Để đánh giá khả sử dụng bột thép Mangan cao cho mục đích chế tạo compozit kim loại, bột thép Mangan thu đƣợc sau 3h nghiền đƣợc tiến hành chế tạo compozit thép Mangan cao cốt hạt TiC (40 wt.%) Compozit thép Mangan cao cốt hạt TiC đƣợc thiêu kết lị thiêu kết có trợ giúp từ lực ép bền theo chế độ nhƣ sau: - Nhiệt độ thiêu kết: 1010 oC, - Thời gian thiêu kết: phút - Lực ép: 60 MPa - Tốc độ nâng nhiệt 50 oC/phút 46 Kết thu đƣợc mẫu compozit thép-TiC có độ xốp thấp = 6,56%, độ cứng 69 HRC, kết thử nghiệm cho thấy độ cứng compozit chế tạo thử cao so với compozit thép Mangan cao cốt hạt TiC 40% chế tạo phƣơng pháp đúc nấu chảy[1] Nhƣ vậy, bột thép Mangan thu đƣợc sau nghiền 3h, tốc độ 300 v/phút, tỷ lệ bi/bột = 10/1 từ phoi thép qua xử lý nhiệt luyện 1100 oC đáp ứng đƣợc yêu cầu làm vật liệu MMCs 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận: Qua nghiên cứu chế tạo bột thép mangan cao từ phoi thép mangan, đề tài thu đƣợc kết nhƣ sau: - Sử dụng nguồn nguyên liệu từ phoi thép sở sản xuất, gia cơng khí - Xử lý nhiệt luyện (thƣờng hóa) thép 130Mn13Đ làm tăng hiệu trình nghiền: T = 1100 oC, thời gian 2h, làm nguội khơng khí - Chế tạo đƣợc bột thép mangan cao phƣơng pháp nghiền học với nguyên liệu đầu vào từ phoi thép 130Mn13Đ - Chế độ nghiền tối ƣu: tốc độ nghiền 300v/p, thời gian nghiền τ=3h, tỉ lệ bi/bột :10/1 - Bột thép đảm bảo thành phần hóa học, thành phần pha với kích thƣớc hạt thu đƣợc