III. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 19
3.2 Các tính chất của thép SUS420J2 29
3.2.1 Tính chất cơ tính
Tính chất cơ lí của thép SUS 420J2 được xác định ở hai trạng thái nhiệt luyện : ủ và tôi + ram. Các đặc tính cơ lý xác định là độ bền kéo, giới hạn chảy, độ giãn dài tương đối và độ cứng. Kết quả thử cơ lý thép SUS 420J2 thể hiện trong bảng 10 và bảng 11.
Bảng 10: Kết quả thử độ bền và độ dãn dài của thép SUS 420J2 sau tôi ram Thử kéo theo TCVN 197:2002
Ký hiệu mẫu Kích thước
Mẫu thử Kết quả thử nghiệm
Đường kính (mm) Tiết diện thực đo (mm2) Lực giới hạn bền (KN) Giới hạn bền (MPa) Độ dãn dài tương đối (%) 120-200 0C/h 2h T(0C) 280 0C Không khí τ(h)
Bảng 11: Kết quả thử độ cứng của thép SUS 420J2 Thử độ cứng theo TCVN 256-1:2006; TCVN 257-1:2007
Kết quả thử độ cứng sau khi ủ Lần thử Giá trị đo được
(HBS) Trung bình (HBS) 1 195 201 2 210 3 202 4 201 5 197
Kết quả thử độ cứng sau khi tôi ram Lần thử Giá trị đo được
(HRC) Trung bình (HRC) 1 49,2 49,1 2 48,1 3 49,8 4 48,5 5 49,9 3.2.2 Cấu trúc tế vi
Đã tiến hành nghiên cứu cấu trúc tế vi của thép không gỉ SUS 420J2 do Viện Luyện kim đen sản xuất ở các trạng thái sau đây:
• Trạng thái sau ủ
• Trạng thái sau ram
Các mẫu kim tương được cắt, mài cơ học, đánh bóng và tẩm thực bằng dung dịch HNO3. Các ảnh kim tương được chụp ở độ phóng đại 500 lần. Sau đây là những kết quả:
- Cấu trúc tế vi sau ủ: thép có cấu trúc cacbit hạt mịn phân bố đều đặn trên nền ferit (hình 13).
3.2.3 Tính chống gỉ
Để xác định khả năng chống gỉ của thép người ta thường dùng hai phương pháp: đo độ hao mòn trọng lượng và xác định mật độ dòng ăn mòn bằng phương pháp điện hoá. Chúng tôi chọn phương pháp điện hoá do có độ chính xác cao hơn.
Để xác định tốc độ ăn mòn của thép này hay hợp kim trong môi trường nào đó người ta có thể dùng đại lượng mật độ dòng ăn mòn Iam được xác định trên đường cong phân cực của thép hay hợp kim trong môi trường nghiên cứu đó vì hai đại lượng này có mối liên quan với nhau qua công thức Tafel:
t I nF
A Ptl = am
Trong đó: Ptl: tổn thất trọng lượng do ăn mòn (mg/dm2.ngày) A: nguyên tử lượng của kim loại
n: hoá trị của kim loại F: hằng số Faraday t: thời gian (ngày)
Iam: mật độ dòng ăn mòn (µA/dm2)
Chúng tôi đã tiến hành xây dựng đường cong phân cực của thép SUS 420J2 và thép không gỉ SUS 420J1 để so sánh. Độ bền ăn mòn của các mẫu thép được đánh giá trong môi trường xâm thực là dung dịch NaCl 3 % và HCl 0,5 M. Kết quảđược nêu trên hình 15, 16 và bảng 12.
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 -1 -0.5 0 0.5 I (A /c m -2 ) E (V)
Hình 15: Đường cong phân cực của mẫu SUS420J2 (-•-) và mẫu đối chứng (⎯) đo trong môi trường NaCl 3 %
10-4 10-3 10-2 10-1 100 I ( A /c m -2 )
Bảng 12: Mật độ dòng ăn mòn của các mẫu thép Môi trường xâm
thực Mmòn cật độ dòng ủa mẫău n SUS 420J2 (A/cm2) Mật độ dòng ăn mòn của mẫu đối chứng (A/cm2) NaCl 3 % 2,0.10-6 1,2.10-6 HCl 0,5 M 1,8.10-4 1,2.10-4
Qua kết qủa đo đường cong phân cực ta thấy trong môi trường NaCl 3 % và HCl mẫu thép SUS 420J2 có mật độ dòng ăn mòn cao hơn mẫu đối chứng, nhưng không nhiều. Chứng tỏ khả năng chống gỉ của thép SUS 420J2 gần tương đương với khả năng chống gỉ của thép đối chứng SUS 420J1.
3.3 Chế tạo sản phẩm và dùng thử
Theo nội dung đăng kí, đề tài phải chế tạo được một bộ khuôn đúc nhựa để dùng thử và đánh giá chất lượng. Chúng tôi chọn loại khuôn đúc dùng cho nhựa làm hộp đựng ô mai.
Việc gia công cơ khí được thực hiện tại Công ty cơ khí Hoàng Thịnh –Phường Thịnh Quang - Đống Đa - Hà Nội. Khuôn nhựa sau khi chế tạo xong được dùng thử
và đánh giá chất lượng tại Công ty Trách nhiệm hữu hạn Sản xuất Thương mại
Dịch vụ Đức Phương.
Bộ khuôn nhựa “hộp đựng ô mai” theo bản thiết kế của công ty (hình 17, hình 18) được chế tạo bằng thép SUS 420J2 của Viện Luyện kim đen tại Công ty cơ khí Hoàng Thịnh.
Tại đây, Công ty đã áp dụng công nghệ hiện đại CNC vào việc gia công khuôn như: sử dụng máy cắt kim loại kiểu EDM (electro discharge machining), thiết bị gia công bằng chùm điện tử EBM (electron beam machining)…nên độ chính xác của khuôn mẫu cao, chất lượng sản phẩm rất rất tốt.
Các phôi thép đã qua ủ mềm được thực hiện trên các thiết bị trên. Các chế độ nhiệt luyện được thực hiện theo kết quả nghiên cứu của đề tài. Sau một thời gian, nhóm đề tài và công ty Cơ khí Hoàng Thịnh đã hoàn thành bộ khuôn đúc nhựa theo
đúng thiết kế (xem hình 19). Lưu trình công nghệ chế tạo khuôn đúc nhựa từ thép SUS 420J2 được nêu trên hình 20.
Hình 19: Lưu trình công nghệ chế tạo khuôn đúc nhựa từ thép SUS 420J2 RÈN PHÔI
Ủ MỀM
GIA CÔNG CƠ KHÍ
TÔI TRONG DẦU
RAM HOÀN THIỆN SẢN PHẨM SẢN PHẨM TINH LUYỆN NẤU LUYỆN
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận
Sau khi thực hiện đề tài, chúng tôi rút ra được các kết luận quan trọng sau:
- Việc lựa chọn thép không gỉ mác SUS 420J2 để chế tạo khuôn đúc nhựa là phù hợp.
- Đã xác định được công nghệ sản xuất thép SUS 420J2 từ nguyên vật liệu và
thiết bị trong nước bao gồm các khâu:
• công nghệ luyện thép trong lò cảm ứng trung tần
• công nghệ tinh luyện trên thiết bị điện xỉ
• công nghệ rèn
• công nghệ nhiệt luyện ( ủ, tôi và ram )
- Đề tài đã xác định được các tính chất của thép SUS 420J2 (thành phần hóa
học, cơ tính, cấu trúc pha, tính chống gỉ). Thép do đề tài chế tạo có các tính chất tương đương với thép của nước ngoài.
- Kết quả sử dụng thử đã khẳng định chất lượng và khả năng sử dụng của thép SUS 420J2 do đề tài chế tạo.
4.2 Kiến nghị
Để có thể nâng cao tỷ lệ nội địa hóa và sự phong phú về các thiết bị thay thế, giảm chi phí đầu từ thiết bị, đề nghị nhà nước tiếp tục đầu tư nghiên cứu sản xuất các loại thép không gỉ chất lượng để chế tạo nhiều chi tiết hơn nữa sử dụng trong sản xuất khuôn đúc nhựa nói riêng và trong các ngành khác có sử dụng tới thép
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1].ASM Metals handbook, vol 4 - Heat treating, 2004, page 1712 to 1732
[2].ASM Metals handbook, vol 9 – Metallography and microstructures, 2004, page 1616 to 1645, page 434
[3].P.Lacomber, B.Baroux and G.Beranger: Stainless steel, Paris 1993, p.741 [4] Stainless Steel GIFT 672 Lecture 5
[5] Ngô Trí Phúc và Trần Văn Địch : Sổ tay sử dụng thép thế giới, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 2003.
[6] Tiêu chuẩn JIS G4304-91
BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép không gỉ mác SUS 420J2 để chế tạo khuôn đúc nhựa
Ks.Phạm Thị Minh Phượng Viện Luyện kim đen
1.Thông tin chung
- Tên đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép không gỉ mác SUS 420J2 để chế
tạo khuôn đúc nhựa”.
- Cấp giao đề tài: Bộ Công Thương
- Chủ nhiệm đề tài: Ks.Phạm Thị Minh Phượng - Cơ quan chủ trì: Viện Luyện kim đen
- Năm thực hiện: 2010 - Kinh phí: 225 triệu đồng
- Lĩnh vực nghiên cứu: Luyện kim
Ở nước ta, nhiều mác thép hợp kim thông dụng đã được một số cơ sở tiến hành nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm ở quy mô nhỏ. Đặc biệt thép hợp kim chất lượng cao dùng làm khuôn mẫu cho công nghiệp nhựa hiện đang có nhu cầu lớn. Do vậy, việc nghiên cứu công nghệ sản xuất thép không gỉ mác SUS 420J2 để chế tạo khuôn cho nhựa có tính chất ăn mòn như PVC, Acetates, khuôn nhựa có độ bóng cao…là cần thiết.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xác định quy trình công nghệ chế tạo thép không gỉ mác SUS 420J2 và sử dụng chế tạo khuôn đúc nhựa có độ bóng cao được cơ
sở thử nghiệm chấp nhận
2.Kết quả nổi bật
- Đề tài đã lựa chọn được thép không gỉ mactensit mác SUS 420J2. Có thể chế tạo thép và sản phẩm bằng các thiết bị sẵn có trong nước (lò trung tần, thiết bị tinh luyện
điện xỉ, búa rèn và các loại lò nhiệt luyện, máy tiện CNC…), đảm bảo đáp ứng được
điều kiện làm việc của khuôn đúc nhựa có độ bóng cao.
Mẻ C Mn Si Cr Ni S P Mẻ 1 0,37 0,69 0,65 12,13 0,32 0,006 0,028 Mẻ 2 0,35 0,76 0,58 12,26 0,30 0,005 0,027 Mẻ 3 0,38 0,74 0,63 12,24 0,31 0,005 0,027 b) Cơ tính Ký hiệu mẫu Kích thước Mẫu thử Kết quả thử nghiệm
(trạng thái sau tôi và ram)
Đường kính (mm) Tiết diện thực đo (mm2) Lực giới hạn bền (KN) Giới hạn bền (MPa) Độ dãn dài tương đối (%) Ф10-1 10,0 78,54 125,27 1595,05 6,0 Ф10- 2 10,0 78,54 130,92 1666,92 6,0 Ф10-3 10,0 78,54 126,89 1615,57 6,0 Độ cứng sau ủ (HBS)
Độ cứng sau tôi ram (HRC)
201 49,1
Tính chống gỉ: qua việc xác định mật độ dòng ăn mòn thấy, thép SUS 420J2 có khả năng chống ăn mòn gần tương đương với thép SUS 420J2
Mật độ dòng ăn mòn của các mẫu thép Môi trường xâm thực Mật độ dòng ăn mòn
của mẫu SUS 420J2 (A/cm2) Mật độ dòng ăn mòn của mẫu đối chứng (A/cm2) NaCl 3 % 2,0.10-6 1,2.10-6 HCl 0,5 M 1,8.10-4 1,2.10-4
3. Hiệu quả kinh tế
Sử dụng thép không gỉ mactensit SUS 420J2 chế tạo khuôn đúc nhựa độ bóng cao có chất lượng tốt, cho sản phẩm đẹp. Giúp chủ động trong sản xuất và giảm thiểu