Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến tổ chức và tính chất của thép Hadfield

ĐỀ TÀI: Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến
tổ chức và tính chất của thép Hadfield
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA : KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU
KHOA : KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU
BỘ MÔN VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ ĐÚC
BỘ MÔN VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ ĐÚC

Giáo viên hướng dẫn : TS. Phạm Mai Khánh
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: Ảnh hưởng của
các nguyên tố hợp kim
đến tổ chức và tính chất
của thép Hadfield.
Thép đóng vai trò quan trọng trong nền công nghiệp
hiện nay
Thép hợp kim là gì?
Thép không gỉ hay còn gọi là inox, người ta cho vào
thép 1 lượng Cr trên 10,5%)
Là loại thép có hàm lượng
Mangan (Mn) cao.Có
thành phần hóa học thông
thường là:
.Mn = 10-14%
.C = 1,0-1,4%
.Tỷ lệ C/Mn = 1:10
Tổng quan về Thép Hadfield
Thép Hadfield là vật liệu thích hợp nhất để chế
tạo phụ tùng
Búa đập

Răng gầu xúc
Tổng quan về thép Hadfield
_Thép Hadfield có tính chống mài mòn cao khi làm việc với
tải trọng va đập ( dưới tác dụng của ứng suất pháp ).
_Nhưng phun cát ( dưới tác dụng của ứng suất tiếp ) lại bị
màu mòn khá nhanh như các loại thép khác.

Nguyên nhân : Có sự chuyển biến từ
Austenite sang Martensite
Austenite
Martensite
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Ảnh hưởng của hàm lượng nguyên tố Mn,
Cr và một số nguyên tố hợp kim khác.
2. Chuyển biến Austenit thành Martensite
trong quá trình hóa biến dạng.
Ảnh hưởng của nguyên tố Mn
•
Mn là nguyên tố mở rộng vùng ổn định Austenit.
•
Hợp kim hóa thép để tạo ra pha cacbit, tăng độ cứng cho thép
như loại cacbit Mn3C, Mn3C2 và (Fe,Mn)23C6…
•
Do đó, sau khi đúc thép Hadfield ta sẽ thu được tổ chức
Austenit.
Ảnh hưởng của nguyên tố Cr
•
Tính chống oxy, tính chịu nhiệt, tính chống gỉ cho thép
•
Là nguyên tố tạo Cacbit mạnh Cr

26
C
6
, Cr
7
C
3
… khi ram cacbit
crom nhỏ mịn tiết ra có tác dụng hóa bền tiết pha và tăng tính
chống mài mòn tốt.
•
Cr tăng đáng kể độ thấm tôi, độ cứng của thép sau khi nhiệt
luyện, hòa tan vào ferit và hóa bền nó, nhưng lại ít ảnh hưởng
đến độ dẻo.
- Austenit (có thể ký hiệu bằng γ, A, Feγ(C)) Là dung dịch
rắn của C trong Feγ với mạng lập phương tâm mặt A1.
Cấu trúc của Martensite
a) Mô hình khối cơ sở b) Ảnh tổ chức tế vi
- Martensite là dung dịch rắn xen kẽ quá bão hòa của cacbon
trong Feα có nồng độ cacbon bằng nồng của Austenit ban đầu.
Chuyển biến Austenit (FCC) thành Martensite
(BCC)
Đối với thép Hadfield, trong quá
trình làm việc dưới tải trọng cao
(dưới ứng suất pháp) nó sẽ xảy ra sự
chuyển biến trong tổ chức từ
Austenit sang Martensite theo cơ
chế trượt (hiện tượng hóa bền cơ
học).
MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

•
Khảo sát sự ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến tổ
chức và cơ tính của thép Hadfield.
•
Khảo sát sự ảnh hưởng của tải trọng va đập đến quá trình
hóa bền biến dạng của các loại thép Hadfield
•
Bước đầu khảo sát sự biến đổi cấu trúc mạng nhằm xác
định quá trình chuyển biến Martensite trong thép
Hadfield.
Phần thực nghiệm thứ nhất
_Nấu luyện 3 mẻ thép Hadfield,
_Nấu luyện và đúc mẫu được tiến hành tại phòng thí
nghiệm gang thép C5 đại học Bách Khoa Hà Nội.
Tính toán phối liệu nấu 3 mẻ thép hadfield, mỗi mẻ
5kg bằng lò cảm ứng từ các nguyên liệu: thép Ct3,
gang xám, fero mangan cacbon thấp, fero Crom
cacbon thấp.
Đúc mẫu hình trụ có tiết diện 3,8cm
Phần thực nghiệm thứ hai:
Mẫu sau đúc được đưa đi để phân tích thành phần
hóa học và nhiệt luyện, chụp ảnh tổ chức tế vi và
đo độ cứng.
Nhiệt luyện bằng lò điện trở tại
xưởng đúc C8
Máy đo độ cứng ARK600
Phần thực nghiệm thứ ba:
Tiến hành va đập mẫu dưới các tải trọng khác nhau với số lần
đập là: hơn 1000 lần bằng máy dằn khuôn.
Máy dằn khuôn và quả tải

Sơ đồ thực nghiệm
Sơ đồ nhiệt luyện 1:Thực hiện tại VICO
T(
0
C)
0 3 5 t(h)

1050
Làm
nguội

trong
nước
Sơ đồ nhiệt luyện 2:Thực hiện tại
Viện công nghệ-Bộ quốc phòng
KẾT LUẬN
1. Giá trị độ cứng của các mẫu tỷ lệ thuận với số lần va đập và tải
trọng va đập
2. Nguyên tố hợp kim Cr làm cho tổ chức hạt sau khi đúc nhỏ mịn và
đồng đều nhưng lại cản trở quá trình chuyển biến khi va đập
KIẾN NGHỊ
•
Cần nghiên cứu thêm ảnh hưởng của một
số nguyên tố khác như Ti, V, đến tính
chất và tổ chức của thép
•
Cần nghiên cứu sâu hơn quá trình hóa bền
biến dạng của thép Hadfield thông qua sự
dịch chuyển mạng tinh thể
•

Cần nghiên cứu sâu thêm về sự ảnh hưởng
của các tổ chức cacbit tạo thành đến sự
phát triển của hạt Austenite trong thép
Hadfield
Xin cảm ơn mọi người đã lắng
nghe!