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
KHOA : KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU
BỘ MÔN VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ ĐÚC
--------------------

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
Giáo viên hướng dẫn : TS. Phạm Mai Khánh
Sinh viên thực hiên :

Hà Nội, 6 - 2012.

Phạm Thanh Long
Hoàng Mạnh Linh
Hồ Văn Ngọc


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%)


Tổng quan về Thép Hadfield

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


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.


Austenite

Martensite

Nguyên nhân : Có sự chuyển biến từ
Austenite sang 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 Cr26C6, Cr7C3…
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.

- Martensite là dung dịch rắn xen kẽ quá bão hòa của cacbon
trong Feα có nồng độ cacbon bằng nồng của Austenit ban đầu.

Cấu trúc của Martensite
a) Mô hình khối cơ sở b) Ảnh tổ chức tế vi


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


Nhiệt luyện bằng lò điện trở tại

xưởng đúc C8

Máy đo độ cứng ARK600

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.


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(0C)
1050
Làm
nguội
trong
nước

0

3

5

t(h)


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!