Nghiên cứu công nghệ nấu luyện thép không gỉ 205 có sử dụng đất hiếm

Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
I.1. Tình hình phát triển thép trên thế giới .................................................................................2
I.1.1.Tình hình phát triển thép trên thế giới........................................................................2
I.1.2. Tình hình phát triển thép không gỉ trên thế giới..........................................................3
I.2. Tình hình phát triển thép tại Việt Nam. ...............................................................................4
I.2.2. Tình hình phát triển thép không gỉ ở Việt Nam.......................................................4
I.3.2. Giới thiệu vài nét về thép không gỉ 205........................................................................6
II.3.1. Phương pháp khử lắng:.........................................................................................15
PHẦN III: CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG.........................................................................................................................................17
III.1.3. Chuẩn bị nguyên, vật liệu:........................................................................................18
III.1.4.Nguyên liệu để nấu luyện thép...................................................................................20
III.4. Chuẩn bị mẫu thử nghiệm và đánh giá kết quả thử nghiệm............................................23
III.4.1.Chuẩn bị mẫu thử nghiệm.......................................................................................23
IV.2.1. Nấu luyện thép nền:.............................................................................................27
Lời nói đầu
Trong lịch sử phát triển của xã hội loài người, việc tìm và sử dụng vật liệu kim loại
có ý nghĩa vô cùng to lớn. Nhờ đó mà nhân loại đã có bước phát triển nhảy vọt trong
nhiều ngành khoa học kĩ thuật hiện đại.
Thời kì trước công nghiệp chưa chú trọng ngành luyện kim, chế tạo máy vấn đề
chất lượng thép chưa được quan tâm. Vào thế kỷ 20, đặc biệt là sau chiến tranh thế giới
lần thứ nhất do cơ sở hạ tầng bị thiệt hại nặng nề, ngành công nghiệp luyện kim có điều
kiện để phát triển mạnh để phục vụ cho cuộc sống và an ninh quốc phòng. Trên thế giới
các ngành công nghiệp, nhất là ngành luyện thép, chế tạo máy, ngành điện lực, ngành
điện tử… đang phát triển mạnh cả về số lượng và chất lượng sản phẩm. Với yêu cầu và
điều kiện kỹ thuật mới của các dụng cụ máy móc, thiết bị hiện đại phải làm việc trong
điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, chống được ăn mòn, chống mài mòn cơ học, chống
nóng, chống gỉ…các thép thông thường không đáp ứng được. Do đó đòi hỏi phải sản
xuất ra các thép và hợp kim có những tính chất đặc biệt như độ bền cơ học cao, chống ăn
mòn trong các môi trường, chịu va đập…, đặc biệt sản xuất các loại thép có tính đàn hồi
cao, có tĩnh nhiễm từ phù hợp với yêu cầu của khoa học kỹ thuật.

Trong những năm gần đây việc nâng cao chất lượng thép là một trong hai hướng
nghiên cứu chính về sản xuất thép. Chất lượng thép đang thu hút ngày càng đông đảo
các nhà luyện thép vào việc giải quyết cụ thể các tính năng đặc biệt nhằm thỏa mãn ngày
càng cao về nhu cầu của thép cho nền kinh tế quốc dân. Có nhiều biện pháp rất hiệu quả
để nâng cao chất lượng thép đủ bền, gia công tạo hình, chống ăn mòn môi trường khí
quyển, chống dão…, kết hợp với các tính năng đặc biệt khác để nâng cao tuổi thọ và mở
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
1
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
rộng phạm vi sử dụng của thép. Vì những lý do trên chúng em quyết định chọn đề tài: “
Nghiên cứu công nghệ nấu luyện thép không gỉ 205 có sử dụng đất hiếm”

Chúng em xin chân thành cảm ơn tiến sĩ NGÔ QUỐC LONG và các thầy cô giáo
trong Khoa: Khoa học và Công nghệ Vật liệu, cung toàn thể các bạn sinh viên đã tận tình
giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án. Do khả năng có hạn, điều kiện thí nghiệm còn hạn
chế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự đóng góp của các thầy
cô giáo.
Các kết quả nghiên cứu trong đề tài này là kết quả chung của nhóm thực hiện đề
tài: “Ảnh hưởng của nguyên tố đất hiếm đến tính chất ăn mòn của thép không gỉ.”
trong đó có học viên cao học Lê Đức Bảo. Các thành viên trong đề tài hoàn toàn có thể
sử dụng các số liệu trong đồ án này để báo cáo và có giá trị tương đương nhau.
PHẦN I. TỔNG QUAN
I.1. Tình hình phát triển thép trên thế giới
I.1.1.Tình hình phát triển thép trên thế giới.
Hiệp hội Thép Thế giới (WSA) đưa ra dự báo về nhu cầu thép thế giới năm 2009 -
2010 trong bối cảnh kinh tế toàn cầu hồi phục mạnh mẽ .Nhu cầu thép toàn cầu sẽ đạt
1,104 tỷ tấn trong năm 2009, giảm 8,6% so với năm 2008.
Trong dự báo mới nhất, Trung Quốc sẽ tiêu thụ 526 triệu tấn, tăng 18,8% so với năm
2008, tiêu thụ thép tại các nền kinh tế mới nổi sẽ giảm 17%, tại 27 quốc gia EU sẽ giảm
33% và tiêu thụ tại các nước kinh tế phát triển giảm 34%. Năm 2010, thế giới sẽ tiêu thụ

1,206 tỷ tấn thép, tăng 9,2% so với năm 2009, trong đó tiêu thụ của Trung Quốc tăng
5%, của các nền kinh tế mới nổi tăng 12%, tại EU-27 tăng 12% và ở các nền kinh tế phát
triển là 15%. Trong bảng 1.1 liệt kê sản lượng thép một số quốc gia trên thế giới.
Bảng 1.1 Sản lượng thép một số quốc gia trên thế giới (tháng 1/ 2010)
Thứ tự Quốc gia Sản lượng , triệu tấn Tăng(%) so với
1/2009
1 Trung quốc 48.7 18.2
2 Nhật bản 8.7 36.8
3 Mỹ 6.1 48.8
4 Nga 5.2 33
5 Hàn Quốc 4.5 32.4
6 Đức 3.4 27.7
7 Thổ Nhí Kì 2.1 2
8 Tây Ban Nha 1.4 51.1
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
2
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
9 Pháp 1.1 32.3
Năm 2009, cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu đã khiến nhu cầu thép trên thế giới
sụt giảm mạnh, các công ty thép hàng đầu thế giới, đều giảm sản lượng và lợi nhuận,
ngoại trừ Trung Quốc. Theo Hiệp hội sắt thép Thế giới, sản lượng thép thô của 66 quốc
gia trên Thế giới trong tháng 1/2010 là 109 triệu tấn, cao hơn 25.5% so với tháng
1/2009. Trong bảng 1.2 là dự báo tình hình tiêu thụ thép trên thế giới trong năm 2009 và
2010.
Bảng 1.2 Số liệu dự báo tình hình tiêu thụ thép 2009 & 2010
Khu vực Tiêu thụ, triệu tấn Tăng, giảm năm trước so
với năm sau (%)
Năm 2009 2010 2008/2009 2009/2010
EU (27) 122,3 137,4 - 32,6 12,4
Các nước châu Âu khác 20,8 23,8 - 17,8 14,4

Cộng đồng các quốc gia độc
lập (CIS)
33,9 36,6 - 30,8 8,2
NAFTA 82,8 96,9 - 35,8 17,1
Trung và Nam Mỹ 33,5 36,7 - 24,4 9,7
Châu Phi 26,3 29,3 0,4 11,4
Trung Đông 38,8 42,9 - 9,8 10,6
I.1.2. Tình hình phát triển thép không gỉ trên thế giới.
Năm 2009, chịu ảnh hưởng của khủng hoảng kinh tế, thị trường thép toàn cầu liên
tục giảm sút, sản lượng của các doanh nghiệp thép không rỉ có quy mô lớn trên thế giới
đều giảm đáng kể. Tuy nhiên, các doanh nghiệp của Trung Quốc đã phát huy đầy đủ ưu
thế trong việc nghiên cứu phát triển và trang thiết bị, tập trung khai thác các sản phẩm có
thị trường rộng, giá trị phù hợp, mang lại nhiều lợi nhuận.
Nổi bật nhất là Công ty gang thép Thái Nguyên ( Trung Quốc ) – doanh nghiệp sản
xuất thép không gỉ lớn nhất thế giới về sản lượng và trong năm 2009 đã sản xuất 2,48
triệu tấn, tăng 38,2% so với năm 2008. Năm 2010 các nhà máy sản xuất thép không gỉ
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
3
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
tại Trung Quốc tăng sản lượng. Taigang là nhà máy sản xuất thép không gỉ lớn nhất
Trung Quốc dự tính sẽ duy trì sản lượng tháng 1/2010 ở mức 200,00 tấn. Sản lượng thép
không gỉ của nhà máy Baosteel đã giảm chỉ còn khoảng 75,000 tấn trong tháng 12/2009
và sẽ nâng năng suất tháng 1/2010 lên 105,000 tấn sau khi đã trải qua giai đoạn khủng
hoảng kinh tế. Số lượng thép cuộn cho ra thị trường của nhà máy thép không gỉ Pohang
(QPSS) trong tháng 1/2010 là 15,000 tấn, cao hơn mức 14,000 tấn hồi tháng 11/2009.
I.2. Tình hình phát triển thép tại Việt Nam.
I.2.1. Tình hình phát triển thép tại Việt Nam.
Kết thúc năm 2009, nền kinh tế đã có những bước phục hồi. ngành thép trở thành
một trong số ít ngành công nghiệp nặng có tốc độ tăng trưởng cao. Đối với thép xây
dựng sản lượng tăng 25%, tiêu thụ tăng hơn 30% so với năm 2008.

Ba tháng đầu năm 2009, tiêu thụ thép giảm mạnh so với cùng kỳ năm 2008, có lúc
chỉ còn một nửa. tiêu thụ thép xây dựng chỉ bằng 56,24% so với cùng kỳ. với thép cán
nguội (50,4%), ống thép hàn (44,29%) và tôn mạ kẽm, sơn phủ màu (41,87%). Bước
sang quý 2/2009 và tiếp đến cuối năm, thị trường có chiều hướng tốt hơn. Dù không có
đột biến, nhưng từ sau quý 1/2009, lượng thép tiêu thụ bắt đầu tăng lên, kéo theo giá bán
cũng tăng tương ứng. Hiệp hội Thép Việt Nam hy vọng, sự phục hồi của thị trường thép
cuối năm 2009 sẽ tiếp tục trong năm 2010 này, với tốc độ tăng trưởng dự kiến từ 10 đến
12%.
Những tháng đầu năm 2010, do tác động của giá nguyên liệu đầu vào như than,
quặng sắt đều tăng, giá thép sẽ tiếp tục tăng nhẹ. Hiệp hội Thép Việt Nam (VSA) dự báo
tổng sản lượng thép tiêu thụ của cả nước trong năm nay ước đạt khoảng 5,8 triệu tấn,
tăng 10% so với năm 2009. Nhu cầu thép giai đoạn 2009 - 2010 dự báo chỉ trên dưới 3,8
triệu tấn, trong khi đó công suất sản xuất thép xây dựng đạt 7 triệu tấn/năm. Thép tôn
cán nguội đạt 2 triệu tấn/năm, trong khi nhu cầu chỉ cần 1,2 triệu tấn. Sắp tới, lại có
thêm một nhà máy sản xuất thép với công suất 1,2 triệu tấn/năm của Posco (Hàn Quốc)
nên khiến cung vượt quá cầu.
I.2.2. Tình hình phát triển thép không gỉ ở Việt Nam.
Theo các chuyên gia kinh tế dự đoán, sản lượng thép không gỉ Việt Nam trong năm
2010 sẽ tăng 10 - 12% do có nhiều nhà máy vốn đầu tư nước ngoài tại việt nam đã bất
đầu đi vào sản xuất. Trong khi đó, giá nguyên liệu (thép, phế, Ni, Cr…) tăng ngày một,
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
4
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
sẽ là rất khó khăn để các thương hiệu thép không gỉ Việt Nam trụ vững trên sân nhà khi
không còn sự bảo hộ của nhà nước.
Ngày 22/2/2010 tập đoàn Formosa của Đài Loan thông báo kế hoạch đầu tư xây
dựng nhà máy thép không gỉ tại khu công nghiệp ở tỉnh Hà Tĩnh - Việt Nam. Nhà máy
này có trị giá 100 tỉ đài tệ (khoảng 3,1 tỉ USD), với sản lượng khoảng 2 triệu
tấn/năm. Tập đoàn này sẽ khởi công xây dựng nhà máy thép không gỉ tại Việt Nam vào
cuối tháng 4/ 2010, và dự tính vốn đầu tư vào nhà máy này lên đến 280 tỉ đài tệ (7,8 tỉ

USD). Đây là một trong những nguồn động lực thúc đẩy sự phát triển nền kinh tế Việt
Nam nói chung và ngành thếp không gỉ Việt Nam nói riêng.
I.3. Giới thiệu vài nét về thép không gỉ
I.3.1. Các loại thép không gỉ trên thế giới.
Hiện nay ở nước ta thép không gỉ ngày càng được dùng nhiều trong các ngành khác
nhau: y tế, cơ khí, đồ gia dụng, nghệ thuật, dụng cụ đo kiểm…. Thông thường thép không
gỉ chịu được sự ăn mòn trong môi trường khí quyển và axit yếu; rất phù hợp với diều kiện
khí hậu nhiệt đới nóng ẩm của Việt Nam. Trong khi các loại công cụ và đồ dùng bằng thép
thông thường luôn luôn phải bảo dưỡng bằng những phương pháp bảo vệ bề mặt (sơn phủ,
mạ) hàng năm để tăng khả năng chịu mài mòn và cơ tính tổng hợp cao, tuổi thọ cho chi tiết
đòi hỏi chi phí rất đáng kể. Sử dụng thép không gỉ rất tiện lợi và là một cách tiết kiệm
nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Thép 205 là một loại thép không gỉ được sử dụng rộng rãi trong dân dụng với ưu
thế có giá cả rẻ do không cần nhiều nguyên tố hợp kim như Ni trong thép nên chi phí đầu
vào thấp. Thép không gỉ 205 tuy không có độ bền cao như những mác thép không gỉ khác
song với nhu cầu sử dụng trong dân dụng thép này đáp ứng hoàn hảo các điều kiện về giá
cả, thẩm mỹ và độ bền mà người tiêu dùng mong muốn. Thành phần hóa học một số thép
không gỉ trên thế giới được môt tả trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Giới thiệu một số mác thép không gỉ thể Austenit
AISI C Si Mn P ≤ S ≤ Cr Ni Mo
201 ≤ 0.15 ≤ 1.0 5.50 – 7.50 0.06 0.03 16.0 – 18.0 3.5 – 5.5 –
202 ≤ 0.15 ≤ 1.0 7.5 - 10 0.06 0.03 17.0 – 19.0 4.0 – 6.0 –
205 0,12 – 0,25 ≤ 1.0 14.0 – 15.5 0.06 0.03 16.5 – 18.0 1.00 – 1.75 –
301 ≤ 0.15 ≤ 1.0 ≤2.00 0.045 0.03 16.0 – 18.0 6.0 – 8.0 –
304 ≤ 0.08 ≤ 1.0 ≤2.00 0.045 0.03 18.0 – 20.0 8.0–10.0 –
304L ≤ 0.03 ≤ 1.0 ≤2.00 0.045 0.03 18.0 – 20.0 9.0–13.0 –
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
5
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
316 ≤ 0.08 ≤ 1.0 ≤2.00 0.045 0.03 16 – 18 10 – 14 2 – 3

316L ≤ 0.03 ≤ 1.0 ≤2.00 0.045 0.03 16 – 18 12 – 15 2 – 3
I.3.2. Giới thiệu vài nét về thép không gỉ 205
Thép không gỉ 205 là mác thép bền ăn mòn trong điều kiện khí quyển có hàm
lượng các nguyên tố chính : 16.5 – 18,0% Cr, 14,0 – 15,5% Mn và 1,00 – 1,75% Ni. Thép
205 thường được chế tạo các đồ gia dụng, trang trí,... Trong bảng 1.4 và 1.5 mô tả thành
phần hóa học và cơ tính thép không gỉ 205 theo tiêu chuẩn của Mỹ.
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của thép không gỉ 205, %
Thép C Si Mn P ≤ S ≤ Cr Ni
205 0,12 – 0,25 ≤ 1.0 14.0 – 15.5 0.06 0.03 16.5 – 18.0 1.00 – 1.75
Bảng 1.5. Cơ tính của thép không gỉ 205

205
Độ bền σ
B
,
MPa
Độ chảy σ
0,2
,
MPa
Độ giãn dài δ.
%
Độ co thắt ψ, %
Độ cứng, HRB
790 450 40 -
≤ 100
Hiện nay tại Việt Nam hầu hết thép không gỉ 201, 202, 205... trên thị trường đều
nhập phôi thép từ nước ngoài, trong đó có cả của Trung Quốc. Nhu cầu sử dụng thép
không gỉ trong nhiều ngành ngày càng lớn về cả số lượng lẫn chất lượng. Với mong
muốn chế tạo thép không gỉ có giá thành rẻ, dễ kiếm và

chất lượng tốt để sử dụng rộng rãi trong thị trường chúng em đã chọn để tài:
“ Nghiên cứu công nghệ nấu luyện thép không gỉ 205 có sử dụng đất hiếm”.
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
6
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
II.1. Ảnh hưởng các nguyên tố trong thép
Ảnh hưởng tổng hợp của nguyên tố hợp kim đến độ cứng và độ dai va đập của
ferit có thể thấy rõ trong hình 2.1. Trên đồ thị thấy rằng, ảnh hưởng của các nguyên tố
hợp kim đến độ dẻo (độ dai va đập), độ cứng (độ bền) có 2 nhóm khác nhau rõ rệt: Mn
và Si, Cr và Ni. Hai nguyên tố Mn và Si làm tăng rất mạnh độ cứng, song cũng làm giảm
mạnh độ dai (dẻo), đặc biệt khi thép chứa 2%Si hoặc 3.5%Mn, ferit đã có độ dai rất thấp
(nhỏ hơn 500KJ/m
2
) làm thép ròn. Do vậy mặc dù có lợi thế là rẻ hơn, khả năng hóa bền
cao nhưng Mn và Si chỉ được dùng với hàm lượng hạn chế 1- 2% (trừ 1 số loại thép đặc
biệt như thép kỹ thuật điện, thép chịu va đập). Còn Ni và Cr (cho tới hàm lượng 4%) làm
tăng độ cứng, không làm giảm độ dẻo dai mà còn làm tăng chút ít. Do vậy hợp kim hóa
thép bằng Cr, Ni hay đồng thời cả hai là rất tốt vì ngoài làm tăng độ thấm tôi, bản thân
chúng còn nâng cao độ cứng, độ bền và vẫn duy trì được độ dẻo, độ dai của ferit. Vì thế
thép có độ thấm tôi cao thuộc nhóm được hợp kim hóa bằng Cr, Ni. Mặc dù giá thành
cao hơn (do Cr và đặc biệt là Ni ngày càng đắt hiếm) loại thép này vẫn được sử dụng
rộng rãi trong chế tạo các chi tiết làm việc có độ tin cậy cao.
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
7
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
Hình 2.1. Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến độ cứng và độ dai va đập của ferit
II.1.1. Ảnh hưởng cuả nguyên tố cacbon
Cacbon là nguyên tố không thể thiếu trong thép và cùng với sắt tạo thành dung
dịch hoà tan có hạn. Khi hòa tan trong thép cacbon làm tăng hàm lượng xêmentit, mở

rộng vùng austenit. Với một lượng cacbon nhỏ có tác dụng ổn định austenite rất lớn.
Nhưng nếu hàm lượng cacbon quá cao, sẽ làm giảm độ dẻo, tính hàn và khả năng chống
oxy hóa của hợp kim. Cacbon có thể kết hợp với crom tạo thành cacbit có ảnh hưởng lớn
tới cơ tính và tính chống ăn mòn của thép không gỉ. Ngoài ra cacbon có thể kết hợp với
một số nguyên tố hợp kim như: Mn, W, Ni, Nb, Ti…tạo thành cacbit trong thép..
Cacbon là nguyên tố làm tăng độ cứng cho thép, về mặt định lượng cứ tăng
0.1%C, độ cứng sẽ tăng 25HB. Cacbon chính là nguyên tố ảnh hưởng lớn đến cơ tính
của thép (hình 2.2), quyết định phần lớn công dụng của thép. Vì vậy, khi dùng thép cần
phải xem hàm lượng cacbon trong mác thép là bao nhiêu, sau đó mới tới các nguyên tố
hợp kim.
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
8
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
Hình 2.2: Giản đồ ảnh hưởng của cacbon đến cơ tính của thép
Qua hình 2.2 cho thấy rằng độ cứng HB tăng tuyến tính với hàm lượng cacbon
trong thép, làm giảm độ dẻo dai của thép. Khi hàm lượng cacbon nhỏ độ dẻo (δ), độ dai
va đập (a
K
) của thép giảm rất mạnh, song càng về sau mức giảm này càng nhỏ đi.
Cacbon là nguyên tố hóa học có thể quyết định rất lớn đến tổ chức, đặc tính, công
dụng của thép. Trong thép hợp kim khi hàm lượng cacbon tăng, ảnh hưởng của pha
cacbit được tăng cường nên làm tăng mạnh độ cứng, giới hạn bền sau tôi.
II.1.2. .Ảnh hưởng của Crôm.
Crôm là nguyên tố cơ bản để hợp kim hóa thép và giản đồ Fe-Cr được mô tả
trong hình 2.3. Crôm có khả năng chống ôxy hóa cao khi hình thành màng ôxit đặc chắc,
tăng tính chịu nhiệt và tăng độ hòa tan của cacbon vào Austenit. Để hợp kim hóa trong
luyện thép, người ta sử dụng FeCr, SiCr …Crôm là nguyên tố có khả năng tạo cacbit
trung bình. Crôm trong thép hợp kim cao sẽ tạo cacbit giàu crôm hơn.
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
9

Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
Hình 2.3: Giản đồ trạng thái Fe- Cr
Crôm làm tăng tốc độ nhạy quá nhiệt của thép trước cùng tích (nhỏ hơn 0.8%).
Crôm làm giảm độ khuếch tán của cacbit trong austenit, ngăn ngừa điểm mềm sau khi
tôi (cải thiện tính công nghệ tôi). Khi giảm hàm lượng crôm sẽ tăng tốc độ phân hủy
bainit, làm cho độ cứng sau khi tôi giảm, khi giữ đẳng nhiệt ở 300 – 400
0
C hoặc nguội
chậm.
Crôm làm tăng đáng kể tính thấm tôi, cải thiện tính ram, khả năng ram và tăng độ
bền. Ở nhiệt độ cao crôm tạo cacbit nhỏ mịn khi ram. Đặc biệt khi trong thép vừa có Cr
và W tạo thành cacbit phức tạp, làm tăng tốc độ hòa tan của cacbit này ở nhiệt độ tương
đối thấp, đồng thời còn làm chậm quá trình kết tụ, lớn lên của cacbit nên làm tăng tính
cứng nóng. Crôm đóng vai trò hết sức quan trọng đối với thép không gỉ.
II.1.3 Ảnh hưởng của Niken.
Niken có mạng lập phương thể tâm hoà tan vô hạn vào γ – Fe và ổn định vùng γ.
Niken làm tăng độ bền, độ cứng, độ dai va đập, tính cứng nóng và chống ăn mòn hóa học.
Niken giữ cho thép được độ dai va đập ở nhiệt độ thường và nhiệt độ thấp. Niken
không tạo cácbít, tác dụng chủ yếu là tăng độ thấm tôi và độ dai va đập cho ferit. Ni trong
thép có tác dung giữ cho hạt nhỏ nhưng giảm nhẹ tính hàn.
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
10
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội

Hình 2.5 Giản đồ trạng thái Fe- Ni
II.1.4. Ảnh hưởng của Mangan
Do Mangan có thể làm tăng tính ổn định của austenit nên khi hàm lượng Mn dưới
2% không có ảnh hưởng gì lớn tới thép không gỉ. Mangan sử dụng để khử oxy và giảm tác
động ảnh hưởng xấu của FeS. Khi Mangan vượt quá giới hạn trên, một phần Mn sẽ tan
vào sắt và một phần tạo cacbit. Cụ thể làm tăng hàm lượng Mn và giảm hàm lượng C để

nhận được thép có độ bền tương đương nhưng cải thiện độ dẻo. Mn được đưa vào trong
thép lỏng để khử sơ bộ oxy và có tác dụng loại trừ lưu huỳnh. Thông thường cho Mn vào
trong thép dưới dạng FeMn ở nhiệt độ lớn hơn 1500
0
C vào đầu giai đoạn hoàn nguyên.
Mn có ảnh hưởng tốt đến cơ tính, khi hòa tan vào ferit mangan nâng cao độ bền và độ
cứng của thép không gỉ.
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
11
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội

Hình 2.6: Giản đồ trạng thái của Fe - Mn
II.1.5.Ảnh hưởng của Silíc
Silic tồn tại trong thép như tạp chất, nhưng Si có tác dụng làm tăng tính lưu động
và tính oxy hóa của thép. Silic là nguyên tố ái lực hóa học mạnh với oxy nên Silic khi
hòa tan trong kim loại thường lấy ôxy và tạo điều kiện cho cacbon tiết ra grafit (dạng
cacbon tự do). Do đó silic cùng với mangan được dùng để khử oxy trong thép lỏng.
Do có tỷ trọng nhỏ nên khi cho FeSi vào hợp kim hóa phải thận trọng vì FeSi bị
nổi trên bề mặt xỉ và gây hiện tượng cháy trên bề mặt xỉ vì Si tác dụng phản ứng với ôxy
trong không khí. Để hiệu suất thu hồi Si cao thường cho FeSi vào kim loại lỏng sau khi
đã khử oxy, lưu huỳnh, trước khi ra thép 5 – 10 phút. Silic là nguyên tố không tạo cacbit,
tăng tính ổn định ram, hạn chế tính ròn ram của thép, tăng khả năng chống oxy hóa ở
nhiệt độ cao và tăng độ bền, chống rão. Cùng với Mn, Si có tác dụng tăng giới hạn đàn
hồi.
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
12
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
Hình 2.7: Giản đồ trạng thái của Fe - Si
II.1.6. Ảnh hưởng của các nguyên tố khác.
Titan cho vào trong thép có tác dụng khử oxy, làm nhỏ mịn tinh thể, tăng cường

khả năng tạo pha ferit, hình thành cacbit, các hợp chất liên kim. Đồng thời Titan làm
chuyển dịch đường cong C sang phải, nâng cao nhiệt độ nhiệt luyện, giảm độ thấm tôi
(khi hình thành cacbit). giản đồ trạng thái Fe – Ti được mô tả trên hình 2.

SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
13
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
Hình 2.8: Giản đồ trạng thái Fe - Ti
II.2.Ảnh hưởng của tạp chất
II.2.1.Ảnh hưởng của Phốt pho
Trong thép lỏng phốt pho hòa tan rất nhiều ở dạng phân tử Fe2P. Trong thép lỏng
có ôxy, Mn, Al thì Phốt pho có thể tạo thành P2O5, FeO.P2O5 nhưng trong thép đặc, sự
hòa tan của P không đáng kể, đặc biệt ở dạng pha ferit hòa tan chỉ độ vài phần nghìn. Do
vậy dễ xuất hiện Fe2P, nâng cao độ bền, đặc biệt tăng ròn ở nhiệt độ thường hay gây bở
nguội, ròn nguội (hình 2.9), do đó làm giảm mạnh độ dai va đập của chi tiết. Chỉ cần
0.1%P hòa tan, ferit đã trở nên rất ròn. Song P là nguyên tố dễ gây thiên tích (phân bố
không đều) rất mạnh trong quá trình kết tinh. Nếu để tránh ròn hàm lượng P trong thép
phải nhỏ hơn 0.05%. Ảnh hưởng của P đến cơ tính còn thể hiện sự tăng mạnh nhiệt độ
chuyển biến từ trạng dẻo sang ròn. Thép hợp kim có độ bền thấp chứa 0.2%P thì ngưỡng
ròn nằm ở nhiệt độ phòng. Ngoài ra P còn làm tăng giới hạn chảy, làm giảm độ co thắt
tương đối, giảm công lan truyền vết nứt (dễ bị nứt). Do đó phải hạn chế P theo yêu cầu
quy định trong mác thép khá chặt chẽ.
II.2.2. Ảnh hưởng của lưu huỳnh
Khác với P, S không hòa tan vào Feα và Feγ mà tồn tại ở dạng sunfit (FeS) gây
nên hiện tượng ròn nóng trong thép. Tính ròn nóng do sự có mặt của FeS. FeS tạo với sắt
cùng tính có nhiệt độ nóng chảy thấp (988
0
C) nên khi kết tinh FeS sẽ kết tinh sau cùng
và sẽ nằm ở biên giới hạt tinh thể. Khi nung thép để cán, kéo, tại biên giới hạt FeS sẽ
chảy mềm ra và gây nên hiện tượng thép bị

phá hủy ròn.
Mn + FeS = MnS + Fe
Do có ái lực với S mạnh hơn Fe nên khi đưa Mn vào thép thi Mn sẽ thay Fe tạo thành
sunfua mangan MnS. Pha MnS kết tinh ở nhiệt độ cao (1620
0
C) dưới dạng các hạt nhỏ
rời rạc nên không bị chảy, gây nứt gẫy khi gia công nóng. Khi khử bỏ tính ròn nóng
MnS cũng như các tạp chất phi kim loại khác đóng vai trò là tạp chất, trung ứng suất,
làm giảm độ dẻo và độ dai của thép. Vì thế hàm lượng S trong thép phải được khống chế
chặt chẽ.
II.2.3.Ảnh hưởng của oxy
Trong quá trình luyện thép có quá trình oxy hóa để khử tạp chất khỏi thép lỏng
nên cần đủ oxy truyền vào nồi lò trong những thời điểm cần thiết. Nhưng trong khi khử
bỏ tạp chất lượng các ôxyt sẽ còn lưu lại nhiều trong thép và cần được khử bỏ. Độ hòa
tan của ôxy trong thép khá lớn, tại nhiệt độ 1600
o
C trong thép có độ hòa tan ôxy là
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
14
Đồ án tốt nghiệp Đại học bách khoa Hà Nội
0.23%, đồng thời ôxy có thể kết hợp với sắt tạo thành oxit FeO. Ôxy và sắt tạo thành
dung dịch đặc khiếm khuyết, mạng tinh thể bị méo lệch, do đó cơ tính của thép bị ảnh
hưởng. Thép có hàm lượng oxy cao thường bị phá hủy ròn.
II.2.4. Ảnh hưởng của Nitơ và Hidro
Nitơ và Hidro là những tạp chất ẩn có hại. Ảnh hưởng của Nitơ và hyđro mạnh
nhất là làm giảm độ dẻo, tăng khuynh hướng phá hủy ròn của thép. Nitơ hòa tan trong
ferit với lượng rất nhỏ và tạo thành vật lẫn trong kim loại là nitrit. Các nitrit làm thép có
tính ròn, làm giảm độ bền của thép.
Hàm lượng Nitơ cao gây ra hiện tượng hóa già thép khi biến dạng. Các nguyên tử
N trong thép biến dạng nguội tụ tập lại nên thép bị hóa bền trở nên kém dẻo. Nitơ nằm

trong dung dịch rắn hoặc tích tụ trong các lỗ xốp.
Tính ròn của hyđrô mạnh nhất của thép đối với tổ chức mactenxit. Hàm lượng
hyđrô cao trong thép khi bị nấu luyện có thể dẫn đến trong vùng mặt gẫy có dạng vết
đốm màu trắng. Hiện tượng này thường gặp ở các thỏi thép, rèn đúc từ thép crom và
crom – niken. Để phòng ngừa thép sau khi biến dạng nóng, thép được làm nguội chậm
hoặc giữ lâu ở nhiệt độ 250
0
C do hyđrô có tốc độ khuếch tán lớn ở điều kiện như vậy sẽ
không tích tụ thành bọt khí mà thoát ra khỏi thép.
II.3. Khử oxy trong thép
Mục đích khử oxy trong thép là khử bỏ bớt lượng oxy quá nhiều trong thép để
giảm thấp lượng oxy hòa tan trong thép và nâng cao chất lượng của thép.
Khi khử ôxy thường dùng một chất (nguyên tố) có ái lực hóa học mạnh với oxy
lớn hơn ái lực của sắt với oxy để lấy ôxy hòa tan trong thép.
Vì vậy điều kiện của các sản phẩm của các phản ứng khử oxy là: không được hòa
tan trong thép lỏng, tạo oxit hoặc các hợp chất có tỷ trọng nhẹ hơn thép lỏng và có thể dễ
dàng nổi trên bề mặt xỉ.
Trong thực tế hiện nay thường dùng các phương pháp khử ôxy sau:
• Khử lắng
• Khử khuếch tán
II.3.1. Phương pháp khử lắng:
Trong phương pháp khử lắng nguyên tố khử oxy được cho vào lò nấu luyện để
thực hiện nhiệm vụ lấy ôxy của các nguyên tố có trong thép vì các nguyên tố này có ái
lưc hóa học với ôxy yếu hơn ái lực hóa học của nguyên tố khử. Sau đó ôxyt của nguyên
tố khử có tỷ trọng thấp dễ nổi lên trên xỉ và được loại bỏ ra khỏi kim loại lỏng.
SV: Nguyễn Thế Hoàng – Trịnh Quốc Linh – Nguyễn Viết Thành
15