Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
1


Sinh viờn thc hin:
Nam Bỡnh,
Thng

Bn lun vn c hon thnh di s hng dn ca:
Ging viờn chớnh: Nguyn Phựng Cu, BM K thut gang thộp
Thc s: Nguyn Hong Vit, BM K thut gang thộp
K s: Thỏi Vn An, Vin Cụng ngh
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
1
Phần I - Tổng quan
1. Khái quát về sự tăng trởng, nhu cầu của thép trong và ngoài nớc
Ngày nay, sự phát triển của nền công nghiệp thế giới trong đó có công
nghiệp luyện kim tăng mạnh theo trình độ khoa học kỹ thuật, chất xám con
ngời thể hiện ở những phát minh mới, công nghệ mới, và dần từng bớc
hạn chế sự phụ thuộc vào tài nguyên, cũng nh vị trí địa lý.
Tuy nhiên, với thế mạnh về tài nguyên vẫn cha mất đi vai trò quan trọng
của mình, một số nớc trên thế giới có nguồn nguyên liệu phong phú nh
Nga, Mỹ, Trung Quốc, ấn Độ,Braxin đang là những nớc có nền công
nghiệp sản xuất thép rất mạnh trên thế giới .
Bên cạnh đó một số nớc nh Hàn Quốc, Nhật Bản là những nớc
có tiềm năng chất xám và kinh tế rất mạnh. Tuy nguồn nguyên liệu, tài
nguyên rất nghèo nàn nhng lại có khả năng sản xuất và xuất khẩu thép với
sản lợng lớn.
ở một số nớc khu vực Đông Nam á, trong đó có Việt Nam, Châu phi,

châu Mỹ ..,nguồn nguyên liệu đang ở dạng tiềm năng,nền kinh tế cha đủ
mạnh nên đang dần từng bớc tìm vị thế trong ngành thép thế giới.
Trong quá khứ, hiện tại và tơng lai có thể nói thép vẫn là một loại vật liệu
hết sức quan trọng trong đời sống con ngừơi và sự phát triển x hội.
Hiện nay,công nghệ sản xuất thép thế giới đang hớng nghiên cứu vào
lĩnh vực nâng cao chất lợng và mở rộng phạm vi sử dụng, tạo đợc nhiều
sản phẩm mới ngày càng thoả mn nhu cầu đa dạng và phức tạp của nền
kinh tế. Những dạng vật liệu mới ra đời gần đây nh: Compozit, polyme,
ceramic đang dần tìm chỗ đứng, nhng cha thể thay thế đợc vai trò của
thép trong các nghành công nghiệp: cơ khí, Ôtô, ytế, dầu khí, giao thông
vận tải, công nghệ thông tin, quốc phòng
Tựu chung lại, công nghệ sản xuất thép ngày nay vẫn là thớc đo
trung thực sức mạnh kinh tế, chính trị của mỗi quốc gia, đồng thời nó cũng
phản ánh về những biến động chính trị x hội của quốc gia đó cũng nh
trong khu vực và trên thế giới.
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
2
1.1 Thị trờng thép trên thế giới và Đông Nam á
1.1.1 Nhu cầu và khuynh hớng thép trên thế giới trong tơng lai gần và
vừa
Nhu cầu thép ở các khu vực và các nớc lớn trên thế giới có khuynh
hớng tăng lại trong năm 2000 và mức tiêu thụ thép thế giới lên đến 752
triệu tấn, tăng 5,8%, hơn năm 1999 là 40 triệu tấn. Tốc độ phát triển kinh tế
toàn cầu vào năm 2001 bị chậm lại, lẽ ra tốc độ tiêu thụ thép toàn cầu cũng
sẽ giảm theo. Tuy vậy, lợng tiêu thu thép trên thế giới vẫn giữ nguyên mức
cũ và tăng hơn năm trớc một chút, sắp tới lợng tiêu thụ thép trên thế giới
sẽ đạt 830 triệu tấn, với mức phát triển trung bình hàng năm là 2%. Theo
Viện sắt thép quốc tế (IISI)đự kiến năm 2005 nhu cầu thép trên thế giới sẽ
tăng 5% so với năm trớc. Trong đó, tiêu thụ thép của các nớc thuộc tổ

chức hợp tác và phát triển kinh tế (OECD)dự đoán tăng 2,2% các nớc
ngoài (OECD) tăng 7,6%.
Mức tiêu thụ thép trên thế giới trong những năm gần đây.
Bảng 7: Mức tiêu thụ thép trên thế giới trong những năm qua.
(Nguồn: Hiệp hội Thép Quốc tế)
1999 2000
1999ữ2000

2001
2000ữ2001
Nớc hoặc vùng
(1000T) (1000T)
Tỷ lệ tăng
giảm
(1000T)
Tỷ lệ tăng
giảm
Trung Quốc 133.800 137.000 +4,8 147.000 +7,3
Nhật Bản 68.900 73.800 +7,1 73.300 - 0,7
Hàn Quốc 34.000 38.600 +5,7 40.400 +4,7
Đài Loan 20.400 21.600 +5,7 22.500 +4,3
Các vùng khác ở
Châu á
56.500 61.200 +8,3 62.300 +1,8
Tổng 313.600 332.200 +6,9 345.500 +4,0
Khu vực tự do Thơng
mại Bắc Mỹ
137.800 144.200 +4,6 143.700 -0,3
Mỹ 110.700 114.900 +3,8 114.800 -0,1
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
3
Brazin 14.100
15.800 +12,1 16.800 +6,3
Tổng cộng cho
Nam Mỹ
24.700 27.400 +11,1 29.000 +6,0
Liên minh Châu
Âu 15 nớc
138.000 144.200 +4,5 144.800 +0,4
Các vùng khác ở
Châu Âu
31.800 33.700 +6,1 35.400 +5,0
Cộng đồng các
quốc gia độc lập
31.300 32.400 +3,5 32.800 +1,2
Nga 16.900 17.700 +4,7 18.000 +1,7
áo và Niu Zi Lân
6.700 6.300 -5,9 6.000 -4,7
Châu Phi 14.800 15.300 +3,3 15.600 +1,8
Trung Đông 15.100 16.200 +7,3 16.400 +1,2
Tổng cộng trên Thế
giới
710.900 752.000 +5,8 769.200 +2,3
Dự báo mức tiêu thụ thép trên thế giới trong tơng lai.
Bảng 8: Dự báo mức tiêu thụ thép trên thế giới năm 2005
(Nguồn: Hiệu hội Thép Quốc tế)
Các nớc hoặc khu vực 2000
(1.000T)
2005

(1.000T)
2000ữ2005
Tỷ lệ thay đổi
Liên minh Châu âu (15 nớc) 144.200 150.000 +0,8
Các khu vực khác ở Châu âu 33.700 38.000 +0,3
Cộng đồng các quốc gia độc
lập
32.400 37.000 +2,7
Khu vực tự do thơng mại Bắc
Mỹ
144.200 151.000 +0,9
Nam Mỹ 27.400 35.000 +5,0
Trung Quốc 137.000 165.000 +3,8
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
4
Nhật Bản 73.800 70.000 -1,0
Các khu vực khác ở Châu á 121.400 142.000 +3,2
Tổng cộng ở Châu á 332.200 377.000 +2,6
Châu Phi 15.300 17.000 +2,1
Trung Đông 16.200 18.000 +2,1
Châu Đại Dơng 6.300 7.000 +2,1
Tổng cộng trên Thế giới 751.900 830.000 +2,0
Theo các bảng trên, mức tiêu thụ thép hiện tại ở toàn bộ khu vực Châu
á chiếm 40% mức tiêu thụ thép toàn cầu và đến 2005 sẽ hơn 45%, trở thành
một khu vực quan trọng trong thị trờng Thế giới.
Tại các khu vực và nớc khác ở Châu á (ngoại trừ Trung Quốc, Hàn
Quốc và Nhật Bản), nền kinh tế đang dần hồi phục và có khuynh hớng
tăng trởng trở lại sau cuộc khủng hoảng tài chính Châu á. Sự phát triển
nhanh chóng trong ngành xây dựng và sản xuất làm tăng nhu cầu thép ở các

khu vực đó. Sản lợng tiêu thụ thép ở Châu á trong năm 2000 tăng 8,3% so
với năm 1999, tốc độ phát triển cao hơn mức trung bình, đợc xếp hàng đầu
Thế giới. Do tác động của cuộc khủng hoảng kinh tế ở Mỹ, tốc độ tăng mức
tiêu thụ thép ở Châu á đợc dự đoán ở 1,8%, thấp hơn mức trung bình.
Ngoài ra, theo báo cáo của Hiệp hội thép Nhật Bản, mức tiêu thụ thép thô
vào năm 2001 tăng 12,8% ở Inđonesia, 8% ở Malaysia, 9% ở Việt Nam,
11,5% ở Burma, 1,3% ở Philipin, trong khi ở Thái Lan giảm 2,6%.
Cộng đồng quốc tế rất tin tởng vào tơng lai kinh tế của khu vực
Châu á, đặc biệt là các nớc công nghiệp mới đang phát triển. Nhìn vào sự
phát triển hiện tại, đây chỉ còn là vấn đề thời gian để khu vực Đông Nam á
lại trở thành một khu vực có nền kinh tế năng động nhất toàn cầu. Theo dự
đoán của Hiệp hội thép Quốc Tế về sản lợng tiêu thụ thép ở các khu vực
khác nhau trên thế giới, mức tăng trởng hàng năm cho các khu vực ở Châu
á, ngoại trừ Trung Quốc và Nhật Bản, trong thời gian tới đây sẽ là 3,2%, chỉ
thấp sau Nam Mỹ, đứng hàng thứ hai trên thế giới.
Ngày 14/09/2001, mời nớc của Hiệp Hội Đônng Nam á đ ký Sửa
đổi Nghị Định Th của thoả ớc về khu vực đầu t Hiệp Hội Đông Nam á
sẽ rút ngắn đáng kể thời gian huỷ bỏ danh sách bảo hộ tạm thời trong lĩnh
vực chế tạo và sản xuất cho các nớc thành viên. Điều này có nghĩa là Hiệp
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
5
Hôi Đông Nam á đ thúc đẩy một bớc trong việc mở rộng khu vực, thu hút
đầu t nớc ngoài và thúc đầy phát triển khu vực.
1.1.2 : Khái quát một số công nghệ sản xuất thép trên thế giới
Hiện nay, Các nớc có nền luyện kim phát triển thì cơ cấu sáng phẩm
sản xuất thép hợp kim chím tỷ lệ cao 20-30%, thép hợp kim thấp độ bền cao
chiếm tới 20-30% tổng sản lợng thép kết cấu và xây dựng.
Nghành công nghiệp thép thế giới gần đây đ sản xuất đợc các loại
thép chất lợng cao với những đặc tính u việt: Siêu sạch về tạp chất, Siêu

mịn về tổ chức, siêu đều về chất lợng, siêu bền về tính năng Đáp ứng
đợc những đòi hỏi khắt khe nhất của nền kinh tế với giá rẻ và ổn định lâu
dài. Đồng thời nghành thép cũng ứng dụng những công nghệ mới, từng
bớc đáp ứng đợc nhu cầu bảo vệ môi trờng.
Những yếu tố trên thúc đẩy nghành thép giải quyết đợc những vấn đề
về chất lợng, về tính năng, về chủng loại nhằm nâng cao tuổi thọ và giảm
đợc đáng kể trọng lợng các chi tiết, kết cấu. Nghĩa là nghành thép thế
giới dang có một cuộc cách mạng cải tiến mạnh mẽ.
Thực tế hiện nay, với tiến bộ về khoa học kỹ thuật nh ứng dụng các biện
pháp cờng hoá trong lò cao luyện gang: phun than bột, thổi ôxy, thổi gió
nóng, sử dụng cốc hình các phơng pháp luyện kim phi cốc, ứng dụng
công nghệ thông tin trong công nghiệp gang thép, ứng dụng lò điện hồ
quang dung lợng lớn từ 100-400T/mẻ, lò điện siêu công suất, lò điện hồ
quang một chiều, lò điện hồ quang ra thép đáy lệch tâm, các lò tinh luyện
chân không, tinh luyện thổi khí hỗn hợp, công nghệ đúc liên tục nhiều dòng
có tiết diện phôi rất đa dạng hoặc các thiết bị đo kiểm thiết bị phân tích
nhanh thì khả năng sản xuất các loại thép trên thế giới là rất lớn. Đến
nay, ớc tính trên thế giới có đến hàng vạn mác thép.
Nói riêng về thép chịu mài mòn thì nhu cầu số lợng tăng trởng tuy
không lớn nhng yêu cầu về chất lợng đòi hỏi rất cao. một số nớc tiên
tiến nh Đức, Nhật, Nga, Mỹ và một số nớc khác đ áp dụng tiến bộ
khoa học kỹ thuật vào trong công nghệ sản xuất thép, trong đó có thép chịu
mài mòn, đ nghiên cứu, tìm ra những điểm mới nhằm mục đích rút ngăn
lu trình sản xuất, tức là giảm giá thành sản phẩm mà vẫn đạt đợc yêu cầu
chất lợng của thép. Có thể nói công nghệ sản xuất thép chịu mài mòn ngày
càng ổn định, thuần thục, tiên tiến và hiệu quả.
1.2 Đánh giá thực trạng sản xuất và nhu cầu thép trong nớc
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
6

1.2.1: Vai trò của thép trong nền kinh tế quốc dân định hớng và phát
triển
Việt nam đang thực hiện chơng trình cải cách kinh tế mang tên công
nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc đ và đang tích cực chuyển đổi sang cơ
chế thị trờng theo định hớng x hội chủ nghĩa. Nền kinh tế Việt Nam
bớc sang những năm đầu của thế kỷ 21 đang dần phát triển, lớn mạnh và
ổn định theo thông báo của tổng cục thống kê ,GDP2005 là 7,7%.
Ngoài ra, chúng ta đ có kế hoạch phát triển các nghành công nghiệp
quan trọng của đất nớc, trong đó có nghành thép. cụ thể trong bản quy
hoạch tổng thể đ đa ra chơng trình phát triển ngắn hạn và trung hạn, tạo
khuôn khổ nhỏ và vừa để sản xuất thép chất lợng, thép đặc biệt đáp ứng đủ
nhu cầu của nền kinh tế quốc dân và an ninh quốc phòng.
Tuy nhiên, có thể thấy rõ tình hình hiện nay là các đơn vị sản xuất,
kinh doanh thép của chúng ta chủ yếu còn phải nhập phôi, sắt thép phế từ
nớc ngoài. khả năng cung cấp phôi của chúng ta còn rất yếu (20-25%).
thêm một vấn đề nữa đặt ra là khả năng cung cấp phôi từ phía nớc ngoài
cũng là bài toán thách thức không nhỏ đối với nền công nghiệp thép Việt
Nam nói riêng và kinh tế, chính trị nớc ta nói chung.
Vì vậy, để đánh giá về mức độ phát triển thì có thể căn cứ vào số
lợng, chủng loại và chất lợng thép, đó là những chỉ tiêu quan trọng thể
hiện sức mạnh vật chất của một quốc gia độc lập, tự chủ về kinh tế và an
ninh quốc phòng.
Mặc dù nghành công nghiệp sản xuất thép có mức tăng trởng khá
nhng không cơ bản. Năng lực sản xuất thép đến nay đ đạt con số gần 1
triệu tấn nhng chủ yếu mới chỉ sản xuất thép tròn trơn, thép cốt bê tông,
thép ống hàn thông thờng cho xây dựng. Các loại thép tấm, thép lá, thép
hình loại lớn, thép hợp kim chất lợng còn phải nhập ngoại nhiều. Theo bộ
công nghiệp, năm nay (2005) Việt Nam cần 3 triệu tấn thép trong khi khả
năng chỉ có thể sản xuất 750.000tấn. bộ khuyến khích các doanh nghiệp tận
dụng mọi nguồn lực để đa sản lợng lên 1 triệu tấn.

Đánh giá nhu cầu sử dụng thép:
Theo thống kê của Tổng Công ty Thép Việt Nam tổng nhu cầu thép
các loại năm 2000 là 2.600.000 tấn.
Với tốc độ phát triển công nghiệp cả nớc 10,5%/năm, dự kiến nhu
cầu thép đến năm 2020 xem cụ thể trong bảng 1.
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
7
Bảng 1: Dự kiến nhu cầu thép đến năm 2020
Năm Tổng nhu cầu tiêu thụ thép
(1000T)
Bình quân đầu ngời
(kg/ngời)
2001 3280 41
2002 3620 44,6
2003 4000 48,3
2004 4430 53,2
2005 4900 57,8
2010 8.000 86,6
2020 21.700 173,6
Ghi chú: Bao gồm có lợng thép sản xuất trong nớc và nhập khẩu. Mức
tăng trởng trung bình hằng năm từ 1994 ữ 2000 là 16,5%.
Dự kiến nhu cầu Thép
3,280
3,620
4,000
4,430
4,900
8,000
21,700

0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
2001 2002 2003 2004 2005 2010 2020
Năm
1000T


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
8
Bình quân đầu ngời
53,20
48,30
44,60
41,00
57,80
86,60
173,60
0
20
40
60
80
100
120
140

160
180
200
2001 2002 2003 2004 2005 2010 2020
Năm
Kg/ngời


Bảng 3: Sản lợng thép nhập khẩu vào thị trờng Việt Nam
(Nguồn: SEASI)
Sản phẩm 1995 1996 1997 1998 1999 2000
1. Phôi thép 156 519 826 937 1.087
2.Thép cán
trong đó:
150 768 686 766 970 1.244
- Thép hình 21 212 63 53 54 54
-Thép tròn (dây và thanh) 69 218 122 126 96 97
- Thép tấm 32 161 142 167 322 274
- Thép cuộn cán nóng 24 204 249 265 434
- Thép cuộn cán nguội 28 153 155 171 233 385
Tổng nhập 150 924 1.205 1.592 1.907 2.331
Bên cạnh một số lợng thép nhập khẩu rất lớn và tăng nhanh hàng năm
(Bảng 3) thì chúng ta cũng đ bắt đầu có xuất khẩu thép sang các nớc lân
cận, ví dụ: năm 1999 đ xuất khẩu 2026 tấn thép cán và 10574 tấn sản
phẩm sau cán; năm 2000 đ xuất khẩu 653 tấn thép cán và 1885 tấn sản
phẩm sau cán. Chúng ta cũng cần nhanh chóng vơn lên nắm bắt lấy thị
trờng này.
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
9

Ngành sản xuất thép tại Việt Nam hiện tại đang có sự mất cân đối trầm
trọng giữa khâu sản xuất phôi và khâu cán thép. Năm 2000 ngành thép Việt
Nam đ có công suất luyện thép lò điện là 5000.000 tấn/năm, công suất cán
thép là 2.600.000 tấn/năm và sản phẩm cán chủ yếu là thép xây dựng.
Bảng 4: Tốc độ tăng trởng và sản lợng cán giai đoạn 1990-2000
(Nguồn Tổng Công ty Thép Việt Nam )
Năm Sản lợng thép cán (1.000T)
Tốc độ tăng trởng (%)
1990 102
1991 149 46,0
1992 196 31,5
1993 243 24,0
1994 280 15,2
1995 450 60,7
1996 900 100,0
1997 1.050 16,6
1998 1.150 9,5
1999 1.300 13,0
2000 1.570 20,7
Bảng 5: Năng lực và thực tế sản xuất thép của ngành thép Việt Nam
(Nguồn Tổng Công ty Thép Việt Nam)
Chủng loại sản phẩm
Công suất
đến 2000 (T)
Sản lợng thực
tế 1999 (T)
Sản lợng thực
tế 2000 (T)
Tỷ lệ huy động
C/suất (%)

1. SX thép thô
(phôi, thỏi)
500.000 458.000 485.600 97
2. Thép cán dài (tròn
thanh, dây, hình vừa
và nhỏ)
2.600.000 1.300.000 1.570.000 60,7
3. Sản phẩm gia công
sau cán (ống hàn, tôn
mạ, định lới các loại)
500.000 190.000 200.000 40
4. Thép cán dẹt (tấm
và băng cuộn cán
nóng, cán nguội)
Cha có 600.000
(nhập khẩu)
1.000.000
(nhập khẩu)


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
10
Bảng 6: Dự kiến số lợng thép tiêu thụ theo khu vực trong nớc
(Nguồn Tổng Công ty Thép Việt Nam)
Năm 2000 Năm 2005
Chủng loại
Khối lợng
(1.000T)
Tỷ lệ

(%)
Khối lợng
(1.000T)
Tỷ lệ
(%)
Tổng Nhu cầu 2.600 100 4.900 100
- Miền Nam 1.300 50 2.450 50
- Miền Bắc 1.040 45 1.960 40
- Miền Trung 260 10 490 10

A.Sản phẩm dài 1.600 3.000 100
- Miền Nam 800 50 1.500 50
- Miền Bắc 640 40 1.200 40
- Miền Trung 160 10 300 10

A.Sản phẩm dẹt 1.000 100 1.900 100
- Miền Nam 500 50 950 50
- Miền Bắc 400 40 760 40



Định hớng phát triển gnh công
nghiệp thép Việt Nam :
Phát triển cân đối giữa hạ nguồn ( cán,
kéo, gia công sau cán) v thợng
nguồn ( Khai thác quặng sắt sản xuất
gang v phôi thép).
Kết hợp đa dạng hoá chủng loại v
quy cách sản phẩm đáp ứng nhu cầu
với sự phát triển có chọn lọc, hợp lý

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
11
các sản phẩm thép đặc biệt sử dụng cho chế tạo máy, công nghiệp quốc
phòng, giao thông.
Phát trin sản xuất thép dựa trên khai thác và sử dụng hợp lý các
nguồn tài nguyên trong nớc để đảm bảo hiệu qủa kinh tế - x hội.
Sử dụng công nghệ hiện đại, tự động hoá ở mức độ cao với các chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật tiên tiến để giảm chi phí bằng việc tiết kiệm nguyên nhiên
liệu và đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trờng. Công nghệ đợc lựa chọn
phải có tính ổn định cao, linh hoạt (dễ cải tạo và hiện đại hoá khi cần thiết )
để dần thay thế các công nghệ lạc hậu và không gây hiệu quả xấu đến môi
trờng.
Tổng công ty thép Việt Nam trong kế hoạch phát triển tổng thể đó đề
ra lộ trình đầu t phát triển v đổi mới công nghệ cho năm 2005 nh sau:
Nh máy cán thép ca Công ty Gang Thép Thái Nguyên: Công suất
300.000 tấn /năm thép cây v cuộn cho xây dựng. Năm 2003 sẽ đi vào hoạt
động.
Nh máy cán nguội Phỳ Mỹ: Công suất 210.000 tấn/năm thép băng
cán nguội. Năm 2004 sẽ đi vào hoạt động..
Nh máy thép Phú Mỹ: Công suất 500.000 tấn/năm phôi thép v
400.000 tấn/năm thép cây v cuộn cho xây dựng. Năm 2005 sẽ đi vo hoạt
động.
Nh máy cán thép Liên Điểu (Đà Nẳng): Công suất 250.000 tấn /năm
nh máy cán thép tấm nóng công sut 1 triệu tấn/năm; thép tấm v băng
cán nóng, dự tính khai thác các mỏ quặng sắt Thạch Khê v Quý Xa; nh
máy thép liên hợp công suất 4,5 triệu tấn /năm; Nh máy thép đặc biệt.
1.2.2: Thực tế sản xuất thép chịu mài mòn ở Việt Nam và ý nghĩa kinh tế
với sản xuất trong nớc
Trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, nhu cầu về

số lợng và chủng loại các mác thép hợp kim ngày càng tăng lên. Việt Nam
là nớc có vị trí địa lý và vai trò quân sự hết sức quan trọng trong khu vực
và thế giới, vì vậy nhu cầu về thép hợp kim, trong đó có thép hợp kim chịu
mài mòn cần phải nhiều hơn, cấp bách hơn so với các nớc có cùng độ phát
triển.
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
12
Theo những con số thống kê gần đây, thép chịu mài mòn đợc sử dụng
để chế tạo các chi tiết trong máy khai thác mỏ, các loại máy nghiền đá,
quặng, than, xi măng, ứng dụng trong quân sự lên đến hàng chục nghìn
tấn/năm.
Tuy nhiên, với mức độ sản xuất, trình độ về khoa học công nghệ còn
hạn chế nh hiện nay, chúng ta cha thể đáp ứng đủ nhu cầu trong nớc.
Phần lớn lợng thép hợp kim chịu mài mòn phải nhập ngoại từ các nớc
Nga, Nhật, Trung Quốc, Pháp, Bỉ

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
13
Phần II - Cơ sở lý thuyết
2.1.Vật liệu chịu mài mòn
2.1.1. Các dạng mài mòn
Khả năng làm việc của vật liệu mài mòn trong điều kiện ma sát phụ
thuộc vào 3 nhóm yếu tố:
Yếu tố bên trong do tính chất của vật liệu xác định.
Yếu tố bên ngoài đặc trng cho dạng ma sát (trợt, lắc..) và chế độ làm
việc (tốc độ xê dịch tơng đối, tải trọng, đặc trng đặt tải, nhiệt độ), môi
trờng làm việc và chất bôi trơn.
Tổng hợp các yếu tố trên tạo ra các dạng mài mòn khác nhau
a. Mài mòn cơ học: Là dạng mài mòn khi các chi tiết tạo cặp ma sát tiếp
xúc với nhau nh các ổ bi trợt và lắc, truyền động bánh răng, hàm nghiền
các hạt rắn chui vào vùng tiếp xúc nh là hat mài gây mòn chi tiết. Quá
trình lặp đi lặp lại nhiều lần. Tác động của lực ma sát là công năng gây cho
chi tiết bị mòn.
b. ăn mòn Cơ học : Các chi tiết do môi trờng làm việc mài mòn (Chất
lỏng, khí ) tiếp xúc ăn mòn chi tiết sau khi oxy hoá bề mặt .
Các dạng mài mòn đặc trng cho các chi tiết chịu mài mòn cơ học là
dạng hạt mài, dạng dính kết, dạng oxy hoá, dạng mỏi, dạng fretting (ăn

mòn fretting). Các dạng mài mòn đặc trng cho các chi tiết chịu ăn mòn
cơ học là mài mòn dạng hạt mài (thí dụ, mòn do nền đất, dạng mài trong
chất lỏng và khí, dạng ăn mòn khí quyển, dạng bào mòn ). Tuỳ theo
những quy luật diễn ra mà các dạng mài mòn khá đa dạng.
2.1.2. Cơ chế của mài mòn
Nguyên nhân mài mòn các chi tiết tạo cặp là công của lực ma sát. Do
tác dụng của lực ma sát mà các quá trình biến dạng vùng bề mặt tiếp xúc,
quá trình hoá bền và thải bền, quá trình toả nhiệt, sự thay đổi cấu trúc, sự
phát triển mỏi, sự ôxy hoá đợc lặp đi lặp lại nhiều lần.
Tính phức tạp của các quá trình xẩy ra trong vùng tiếp xúc đơc giải thích
băng nhiều lý thuyết khác nhau. lý thuyết cơ học phân tử giải thích đầy đủ
nhất sự tơng tác giữa các vật rắn. Theo thuyết này, do sự gồ ghề mà các bề
mặt sẽ tiếp xúc tại từng điểm riêng biệt. Các điểm này hình thành do các
chỗ nhấp nhô tế vi xen kẽ nhau hay chúng bị ép vào nhau do biến dạng dẻo.
Tơng tác giữa các bề mặt trợt tại các điểm đó có bản chất hai mặt: Biến
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
14
dạng và dính kết. Tơng tác biến dạng do sự biến dạng nhiều lần của các
vùng thể tích vi mô của lớp bề mặt nhờ các chỗ gồ ghề xen kẽ nhau gây ra.
Lực chống lại biến dạng đó gọi là thành phần biến dạng của lực ma sát
(Fd). Tơng tác dính kết liên quan đến sự hình thành các cầu hàn dính tại
các chỗ tiếp xúc. Lực chống lại sự cắt đứt các cầu hàn đó và sự hình thành
các cầu mới chính là thành phần dính kết của lực ma sát (Fad).

f=F/N
Nh vậy, lực ma sát, cũng nh một đặc trng ma sát quan trọng khác
hệ số ma sát sẽ đợc xác định nh tổng của các lực thành phần:
F = F
d

+F
ad
;
f = f
d
+f
ad

Thành phần biến dạng của ma sát tăng tỉ lệ thuận với độ xen kẽ tơng
đối của các chổ gồ ghề h/R (h-chiều sâu xen kẽ; R-bán kính chỗ gồ ghề xen
kẽ nhau). Đại lợng h/R, F
d
và f
d
tăng khi độ nhấp nhô bề mặt, tải trọng
tăng và giảm khi tăng độ cứng và mô đun đàn hồi của vật liệu. Có 3 dạng
tơng tác cơ học:
- Tiếp xúc đàn hồi
- Biến dạng dẻo
- Cắt vi mô

hình 2.1.2: các dạng tơng tác bề mặt ma sát.
a, tiếp xúc đàn hồi; b, biến dạng dẻo; c, cắt vi mô; d, bám dính phá màng bề
mặt; e, bám và ăn sâu vào trong
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
15
Cờng độ hao mòn sẽ là ít nhất khi tiếp xúc đàn hồi. Khi biến dạng
dẻo cờng độ hao mòn tăng một vài bậc. Đó là vì các vùng bề mặt do ảnh
hởng của biến dạng dẻo sẽ hoá bền mạnh và khi dự trữ dẻo hết thì bị phá

huỷ giòn. Tăng tơng tác dính kết sẽ tạo điều kiện cho quá trình này.
Sự cắt vi mô thuộc cơ chế không cho phép của mài mòn vì nó phá huỷ
mạnh lớp bề mặt. Cắt vi mô có thể xẩy ra không chỉ do các phần gồ ghề xen
kẽ nhau mà còn do các hạt cứng lạ. Dạng phá huỷ bề mặt nh vậy gọi là
mài mòn do hạt mài.
Thành phần dính kết của ma sát tỉ lệ với thông số không thứ nguyên
0

/HB)
(
0

/HB-Độ bền cắt của liên kết dính ). Có thể có hai dạng tơng tác kết
dính.
- Bám dính vào và phá huỷ lớp màng bề mặt (xem hình 2.1.2-d).
- Bám vào các bề mặt kim loại kèm theo ăn sâu vào bên trong(xem hình
2.1.2-e).
Trong dạng tơng tác đầu, việc cắt các liên kết dính sẽ xảy ra theo
các màng ôxít hoăc màng hấp phụ mà chúng luôn phủ lên các bề mặt ma
sát. Tốc độ hình thành các màng ôxít thờng cao do nhiệt độ cao tạo ra trên
bề mặt ma sát thúc đẩy. Sự phá huỷ bề mặt bằng cách cắt màng ôxít gọi là
mài mòn ôxy hoá. đó là dạng mài mòn thuận lợi nhất, trong quá trình phá
huỷ tập trung tại các lớp bề mặt mỏng nhất. Sự bám dính các bề mặt kim
loại xuất hiện giữa các bề mặt ma sát sạch không có màng, (ví dụ, trong
điều kiện chân không hoặc khi phá huỷ các màng bằng biến dạng dẻo tại vị
trí tiếp xúc ). Giũa các vùng sạch tạo ra các liên kết dính mà về độ bền vợt
xa độ bền của một vật liệu trong cặp ma sát.
Quá trình cắt xẩy ra trong vật liệu kém bền hơn trong chiều sâu của
nơi bám dính. trên bề mặt ma sát này sẽ hình thành các chỗ lõm sâu, trên bề
mặt kia0 là các hạt vừa bị bóc lên rồi chúng lại bị bám tiếp và lan khắp bề

mặt ma sát, phá huỷ mạnh vật liệu, và đôi khi do toả nhiệt nhiều sẽ gây ra
hàn đính. Sự phá huỷ các bề mặt ma sát khi bám dính vào gọi là mài mòn
bám dính. Đó là một dạng mài mòn xẩy ra nhanh và nguy hiểm nhất, là
nguyên nhân chính khi các chi tiết ma sát không chạy đợc .
Lý thuyết ma sát cơ học-phân tử xác định hai phơng thức cơ bản để
nâng cao khả năng chống mài mòn của vật liệu :
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
16
- Tăng độ cứng các bề mặt ma sát
- Giảm độ bền các liên kết bám dính .
Tăng độ cứng nhằm làm giảm biến dạng dẻo và loại trừ sự cắt vi mô
các bề mặt ma sát, làm tăng khả năng biến dạng đàn hồi ở các vùng tiếp
xúc.
Việc giảm độ bền liên kết bám dính là cần thiết để đề phòng sự bám
dính các bề mặt kim loại. Hiệu quả nhất là ngăn cách các bề mặt ma sát
bằng các chất bôi trơn lỏng hoặc rắn (có thể là khí ). Khi dùng chất bôi trơn
lỏng, lúc các bề mặt chi tiết ngăn cách nhau bởi một lớp phủ thuỷ động, hệ
số ma sát sẽ thấp nhất (0,005ữ0,01), làm mài mòn hầu nh không có .Chất
bôi trơn rắn tạo ra hệ số ma sát cao hơn (0,02ữ0,15). Nó là không thể thay
thế đợc đối với các chi tiết ma sát có thể làm việc trong chân không, ở
nhiệt độ cao và các điều kiện cực đoan khác. Trong số các chất bôi trơn rắn,
thông dụng nhất là graphít và MoS
2
, Chúng có cấu trúc dạng lớp.Việc sử
dụng các chất bôi trơn, tuy nhiên, không đảm bảo tránh khỏi bám dính. Các
vật liệu bôi trơn rắn dần dần sẽ bị hao mòn. Các điều kiện để bôi trơn lỏng
sẽ bị vi phạm do chế độ làm việc không thuận lợi của các chi tiết máy. Đó
là chu kỳ chạy rà, cũng nh chạy và dừng máy. Trong các điều kiện đó sẽ
xuất hiện một ma sát giới hạn, khi đó các bề mặt chỉ đợc phân chia bởi

một màng dầu mỏng. ứng suất tiếp xúc và sự nung nóng có thể phá hỏng
màng đó và tạo ra bám dính. Trong điêù kiện đó việc tạo ra một sự tơng
thích của cặp ma sát là quyết định .Sự tơng thích là tính chất của vật liệu
ngăn chặn đợc sự bám dính khi làm việc không có chất bôi trơn hoặc trong
điều kiện lớp dầu bôi bị gián đoạn. Có một vài cách đạt đợc sự tơng thích
.
a. Sử dụng tính chất bảo vệ của các màng ôxit. Tính chất này phụ thuộc
vào thành phần, chiều dày của màng ôxit, cũng nh tính chất của đế kim
loại, nó tăng khi độ cứng tăng. Nếu ôxít cứng và bền, còn kim loại phía
dới (đế) mềm, thì lớp màng dễ bị hỏng, và bám dính sẽ phát triển ngay khi
tải nhỏ.
Một ví dụ là nhôm, chì và đa số các kim loại dẻo kể cả Titan. Titan có
hệ số ma sát và mài mòn cao dị thờng không chỉ là do màng ôxit bị phá
vỡ, mà còn do màng có khả năng hoà tan trong kim loại. Nếu thấm N cho
Ti, màng ôxit đợc hình thành trên có nền cứng sẽ ngăn cản nó hoà tan. Ti
trở nên bền ăn mòn .
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
17


Hình 2.1.2-2: ảnh hởng của tải N đến cờng độ mài mòn J
n
của các
loại vật liệu khác nhau(tiếp xúc giữa vật liệu cùng loại).
- I mài mòn ôxit
- II bám dính loại I
Crôm, thép, Đồng, mặc dù tải cho phép của đồng và hợp kim đồng
nhỏ hơn so với hai vật liệu đầu, đều tạo các màng mỏng bền có khả năng
biến dạng cùng với kim loại có tải lớn (xem hình 2.1.2-2)

Khả năng chống bám dính của thép tôi cao hơn thép ủ và thờng hoá.
Vì vậy, thép tôi và thép hoá bền bằng hoá-nhiệt luyện là vật liệu chủ yếu để
làm chi tiết của một cặp ma sát. Khả năng đó của chúng đợc tăng thêm
nhờ thấm lu huỳnh và phốt pho. Sau khi thấm một màng đợc hình thành.
Ban đầu màng này dễ vỡ nên cải thiện tính năng làm việc và giảm hệ số ma
sát, còn trong điều kiện ma sát nặng hơn nó sẽ tự thay đổi và tạo ra các cấu
trúc thứ cấp có thành phần phức tạp và tính chịu mài mòn cao.
b, Lựa chọn các vật liệu của cặp ma sát :
Sự bám dính đặc biệt nguy hiểm khi hai vật liệu rắn tiếp xúc với nhau.
Khi màng oxit bảo vệ bị phá huỷ thì cả hai bề mặt ma sát sẽ bị h hại nhiều
hơn. Để khắc phục hiện tợng này ngời ta thờng dùng một vật liệu rắn
tiếp xúc với một vật liệu mềm
c, Phân cách các bề mặt ma sát bằng các màng polyme, bám dính kém với
kim loại. Ngoài ra, do ảnh hởng của lợng nhiệt ma sát, polyme có thể
chuyển sang trạng thái phân tử thấp và tạo ra một màng mỏng dễ xê dịch.
Nhờ vậy polyme có hệ số ma sát thấp và ít thay đổi khi sử dụng các chất bôi
trơn .
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
18
Tính bền(mỏi) tiếp xúc là sự chống lại việc tạo lỗ rỗ bề mặt của vật
liệu, nó đợc đặc trng bằng giới hạn bền (mỏi)tiếp xúc, và xác định bằng
thực nghiệm.
Cơ sở để nâng cao độ bền(mỏi)tiếp xúc, cũng giống nh trong mỏi
khối, là tăng khả năng chống phát triển biến dạng dẻo của lớp bề mặt chi
tiết.
Qua trên ta thấy rằng phơng pháp cơ bản để tránh các dạng mài mòn
là :Tăng độ cứng các bề mặt tiếp xúc (Thấm C, N), sử dụng các chất bôi
trơn, sơn, màng phủ polyme để cản trở tiếp xúc kim loại giữa các bề mặt ma
sát và không cho oxy lọt vào.

1.1.3 Vật liệu chịu mài mòn
a. Vật liệu có độ cứng bề mặt cao
Độ cứng bề mặt là một điều kiện cần thiết đối với độ bền mài mòn cho đa
số các dạng mài mòn. Thép và các hợp kim có độ cứng bề mặt ban đầu cao
là bền nhất đối với các dạng mài mòn do hạt mài, mài mòn oxit, mài mòn
mỏi. Thép austenit với độ cứng ban đầu thấp có khả năng làm việc cao nhất
trong các điều kiện áp lực và va đập cao, nó có khả năng tao ra độ cứng bề
mặt cao trong khi làm việc nhờ hoá bền biến dạng mạnh (biến cứng). Vật
liệu có độ cứng bề mặt cao là những vật liệu có tổ chức gồm các pha cacbít
cứng trên nền có tính bền cao sẽ có độ bền mài mòn cao nhất. Một nhóm
lớn các loại thép và hợp kim có cấu trúc nh vậy
Vật liệu bền mài mòn dạng hạt mài:
Độ bền khi mài mòn dạng hạt mài của các kim loại sạch tỷ lệ thuận với độ
cứng của chúng :


= b.HB.
Trong đó :
:

là độ bền tơng đối,đợc xác định theo mẫu chuẩn.
b: là hệ số tỉ lệ .
ở các hợp kim, quan hệ trên không còn là tuyến tính nữa.
Trong mài mòn dạng hạt mài thì chủ yếu là quá trình biến dạng nhiều
lần bề mặt bởi các hạt trợt trên đó và quá trình cắt vi mô. Mức độ phát
triển các quá trình đó phụ thuộc vào áp lực và tơng quan độ cứng của vật
liệu và các hạt mài. Vì độ cứng của hạt mài cao, nên những vật liệu có tổ
chức gồm các pha cácbít cứng trên nền bền cao sẽ có độ bền mài mòn cao
nhất.
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
19
Các hợp kim cácbít đợc sử dụng dới dạng vật liệu đúc hoặc hàn đắp,
trong các điều kiện làm việc khó khăn nhất. Chúng có thành phần hoá học
phức tạp, thờng là các hợp kim chứa lợng cácbon cao (đến 4%) và các
nguyên tố tạo cácbít (Cr, W, Ti). Trong tổ chức của chúng có tới 50%
cácbít đặc biệt khi tăng lợng cácbít này thì độ bền mài mòn sẽ tăng theo.
Tổ chức pha nền đợc điều chỉnh bằng cách cho thêm Mn hay Ni. đó có thể
là tổ chức mactenxit, austenit-mactenxit hoặc austenit. Đối với các chi tiết
va đập ít ngời ta thờng sử dụng hợp kim có tổ chức mactenxit nh:
Y25X38, Y30X23

2C2T Các chi tiết làm việc có tải trọng đáng kể,
đợc chế tạo từ các hợp kim có hòm lợng Mn cao với nền austenit-
mactenxit: Y37X7

7C, hoặc nền austenit:Y110

13, Y30

34. đối với các
chi tiết làm việc trong điều kiện mài mòn trung bình thì sử dụng các thép
hợp kim cứng thiêu kết, có tổ chức gồm những cácbít đặc biệt (WC,
TiC,TaC,), liên kết bởi Co, cũng nh các loại thép C cao có tổ chức
mactencxit + Cacbít nh:X12, X12M, P18, P
6
M
5
.
Thép hợp kim thấp và trung bình với các dạng hoá bền bề mặt khác

nhau và gang đợc sử dụng trong các điều kiện mài mòn nhẹ hơn nh các
chi tiết làm việc có bôi trơn hạn chế (Vỏ xi lanh, trục khuỷu, vòng găng
pitông), thì mài mòn do hạt mài có kèm theo các dạng mài mòn khác nh
mài mòn oxyhoá.
Để giữ đợc khả năng làm việc của các chi tiết chịu ma sát, vật liệu
làm chi tiết phải chống lại đợc sự h mòn gây ra bởi các hạt, là sản phẩm
mài mòn hoặc các hạt rơi lẫn vào các chất bôi trơn.
Vật liệu bền mài mòn dạng mỏi :
Các vật liệu này dùng làm các sản phẩm sản xuất hàng loạt(ổ lăn, bánh
răng). Các ứng suất nén tiếp xúc tuần hoàn sẽ gây ra hố(rỗ) mỏi trên các
bề mặt làm việc. Chúng tạo ra một trạng thái ứng suất nhẹ trong lớp bề mặt,
dễ làm biết dạng dẻo lớp bề mặt của chi tiết,và kết quả là phát triển mỏi ỏ
đó. Do vậy độ chịu mài mòn cao chỉ đợc bảo đảm khi độ cứng bề mặt cao.
độ cứng cao cũng cần thiết để giảm bớt sự h mòn các bề mặt tiếp xúc khi
chúng trợt qua nhau.
b. Vật liệu bền trong điều kiện mài mòn dới áp lực lớn và tải trọng va đập
Đây là loại thép Austenit Mn cao 110

13 dung chế tạo các chi tiết
làm việc ở môi trờng ma sát dới áp lực lớn: Mắt xích xe bánh xích, ghi
của đờng ray xe lửa, các gầu xúc của máy xúc, máy nghiền đá, bi
nghiền,Thép này có độ bền mài mòn cao là nhờ tổ chức austenit một
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
20
pha có khả năng biến cứng khi va đập. Khi chịu tải va đập trong lớp bề
mặt thép hình thành một lợng lớn các khuyết tật mạng(Lệch, khuyết tật
xếp). Và kết quả là độ cứng bề mặt tăng tới 6000 HB và thép sẽ bền mài
mòn.
Sự hao mòn liên quan đến tải va đập bề mặt cũng xẫy ra khi có xâm

thực xuất hiện ở các trục và cánh tuabin, các xilanh bơm nớc. Mài mòn
dạng xâm thực tạo ra các dòng chất lỏng vào thời điểm các bọt khí hoặc
không khí bị vỡ. Khi đó tạo ra hàng loạt các va đập vi mô, chúng sẽ làm
cho mỏi phát triển và đợc tăng cờng nhờ ăn mòn.Các thép có tổ chức
austenit không ổn định 08X18H10T, 30X10

10Đợc sử dụng nh
những thép chống mài mòn dạng xâm thực. Khi có va đập, austenit của
thép sẽ bị biến cứng và chuyển pha mactenxit cục bộ nhờ tiêu hao năng
lợng va đập đó. Hoá bền bề mặt thép khi làm việc sẽ cản trở sự hình
thành các vết nứt mỏi.
Bảng: Thành phần hoá học của một số mác thép chịu mài mòn
Mác
thép
C Mn Si Cr Mo W V Ng.tố
khác
max
40CrSi 0,35
ữ0,4
5
0,15ữ
0,40
1,20ữ
1,60
1,30ữ
1,60
- - - Ni:
0,35
Cu:0,3
0

90Cr 0,80
ữ0,9
5
0,15ữ
0,40
0,25ữ
0,45
1,40ữ
1,70
- - - Ni:
0,35
Cu:
0,30
Cr12 2,00
ữ2,2
0
0,15ữ
0,40
0,15ữ
0,35
11,5ữ
13,0
- - - Ni:
0,35
Cu:
0,30
Cr12Mo 1,45
ữ1,6
5
0,15ữ

0,40
0,15ữ
0,35
11,0ữ
12,5
0,40-
0,60
-
0,15ữ
0,30
Ni:
0,35
Cu:
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
21
0,30
40Cr8W
2
0,35
ữ0,4
5
0,15ữ
0,40
0,15ữ
0,35
7,00ữ
9,00
-
2,00ữ

3,00
- Ni:
0,35
Cu:
0,30
110Mn 0,90
ữ1,4
11,5ữ
14,0
Max
1,0
1,5ữ
3,0
-

- Ni:
0,20
Cu:
0,30

2.1.4 Phơng pháp xác định độ mài mòn ,độ chiụ mài mòn
Khả năng chịu mài mòn của vật liệu đợc do trên thiết bị thử mài kiểu
Pin-Abrasive-Test ở nhiệt độ môi trờng .mẫu thử đợc gắn liền giá có tải
trọng nhất định và tỳ lên mặt dĩa mài chuyển động .sau một quảng đờng
mài nhất định cân lại mẫu bị hao hụt bao nhiêu, hệ số mài mòn đợc xác
định theo công thức .
W=
LA
dm
.

Trong đó:
A- Diện tích bề mặt tiếp xúc (mm
2
)
W- hệ số mài mòn
dm- khối lợng vật liệu tổn hao do mài mòn (g)
L - qung đờng mài (m) để đánh giá độ chịu mài mòn ngời ta lấy hệ số
1/W=W
-1
. Độ chịu mài mòn có đơn vị đo là 10
4
vì chọn quảng đờng là
1000m và tiết diện mẫu là 100mm
2
. W
-1
=100x1000/dm=10.10
4
/dm. Số
này càng lớn thể hiện độ chịu mài mòn càng lớn.
Với phép đo này chỉ thể hiện tơng quan của các vật liệu chịu mài mòn.
Thực tế còn nhiều yếu tố tác động nên không thể hoàn toàn dựa vào chỉ số
này .
2.2. Các yếu tố ảnh hởng đến đặc tính của thép chịu mài mòn
2.2.1. ảnh hởng của hàm lợng các bon
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
22

Hình 2.2.1.a: Giản đồ Fe-C ứng dụng trong điều kiện thực tế đối với vật
đúc bằng thép C và thép hợp kim thấp
Cácbon là nguyên tố cùng với sắt tạo thành dung dịch đặc hoà tan có
hạn, khi hoà tan trong thép C làm tăng lợng xêmentit, mở rộng vùng
Ostenit. Ngoài ra C có thể kết hợp với một số hợp kim nh Cr, W, Mn, Mo,
Ti, V, Nb tạo thành Cacbit trong thép .
Các bon là nguyên tố làm tăng độ cứng cho thép về mặt đinh lợng ta
thấy rằng cứ tăng 0,1% các bon, độ cứng HB sẽ tăng khoảng 25 đơn vị.
Thực nghiệm cho thấy rằng độ cứng HB tăng tuyến tính với hàm lợng các
bon trong thép (đồ thị 2.2.1).
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
23

Hình2.2.1.b: ảnh hởng của C đến cơ tính của thép
Các bon làm giảm độ dẻo dai của thép, đàu tiên, khi hàm lơng các
bon nhỏ độ dẻo (

,
)
, độ dai va đập (a
k
) của thép giảm rất mạnh , song
càng về sau mức giảm này càng nhỏ đi .
Ví dụ trong thép thờng cứ tăng 0,1%C trong phạm vi cá bon thấp (


0,25%),

giảm 6%, a

k
giảm 300KJ/m
2
, còn trong phạm vi các bon trung
bình(0,3-0,5%) tơng ứng là 3% và 200KJ/m
2
Nh vậy, độ cứng của thép
sẽ giảm khi hàm lợng các bon tăng, ngợc lại, độ dẻo, dai giảm. Khi hàm
lợng các bon trong thép tăng sẽ hạ thấp nhiệt độ tôi của thép, vì các bon
cao hạ thấp nhiệt độ chảy của thép .
Chính do các bon ảnh hởng lớn đến cơ tính của thép nh vậy nên nó
quyết định phần lớn công dụng của thép. Vì vậy, khi dùng thép vào việc gì
trớc hết phải xem hàm lợng các bon trong mác là bao nhiêu, sau đó mới
tới các nguyên tố hợp kim.
Dựa vào hàm lợng các bon ngời ta chia thép thành 4 nhóm với cơ
tính và công dụng rất khác nhau .
- Thép các bon thấp (

0,25%) có độ dẻo, độ dai cao, nhng độ cứng lại
thấp, hiệu quả nhiệt luyện (tôi + ram) không cao . Muốn nâng cao nhiệu
quả nhiệt luyện để nâng cao độ bền, độ cứng phải kết hợp với quá trình
thấm các bon.
- Thép các bon trung bình ( 0,3 0,5%C), có độ bền, độ cứng, độ dẻo đều
khá cao và hiệu quả nhiệt luyện rất tốt. Tóm lại, loại thép này có cơ tính
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30Cr8 chịu mài mòn
24
tổng hợp cao nên đợc dùng làm các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va
đập cao .
- Thép các bon tơng đối cao ( 0,55-0,65%C), loại thép này có u điểm là

độ cứng, giới hạn đàn hồi cao nên đợc sử dụng làm các chi tiết đàn hồi .
- Thép các bon cao (

0,7%C) , với u điểm độ cứng và tính chống mài mòn
cao nên đợc ứng dụng làm các dụng cụ nh dao cắt , khuôn dập , dụng cụ
đo
Tóm lại: Tuy các bon là một nguyên tố hoá học rất bình thờng nhng
có thể nói nó quyết định rất lớn đến tổ chức, đặc tính, công dụng của thép.
Trong thép hợp kim khi hàm lợng C tăng, ảnh hởng của pha cacbit đợc
tăng cờng nên làm tăng mạnh độ cứng, giới hạn bền sau tôi. Độ phân tán
của pha cacbit đợc quyết định bởi chế độ nhiệt luyện và thành phần thép.
2.2.2. ảnh hởng của các nguyên tố hợp kim.

Hình 2.2.2.a: Giản đồ tổ chức thép Cr-Ni
a. ảnh hởng của Cr
Crôm là nguyên tố cơ bản để hợp kim hoá thép. Cr có khả năng chống
ôxi hoá cao, tăng tính chịu nhiệt.
Lý tính của Crôm:
Nhiệt độ nóng chảy T
nc
=1244
o
C
Nhiệt độ sôi: T
soi
= 2036
o
C
Tỉ trọng :

= 7,1 g/cm3
Để hợp kim hoá trong luyện thép, ngời ta sử dụng FeCr, SiCr nh
FeCr65, FeCr75, FeCr80 ..Crôm là nguyên tố có khả năng tạo các bít