Nghiên cứu tổ chức và tính chất của thép SKD11 khi làm lạnh âm sâu.

- Nguyễn Anh Sơn, Bộ môn Vật liệu học, xử lý Nhiệt và Bề mặt – Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã trực tip hướng dẫn tôi thực hiện và hoàn thành đề tài.
- Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Vật liệu học, xử lý Nhiệt và Bề mặt, các thầy cô giáo ở Phòng thí nghiệm kim loại học, các bạn sinh viên lớp Vật liệu học, xử lý nhiệt và bề mặt K54 và K55, các kỹ thuật viên của Viện Công nghệ-Bộ Công Thương và Công ty TNHH Công nghệ FC Hòa Lạc đã tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành đề tài này.
- Công nghệ xử lý lạnh thép.
- Quy trình xử lý lạnh thông dụng.
- Các môi trưng xử lý lạnh.
- Thiết bị xử lý lạnh.
- Công nghệ xử lý lạnh thép SKD11.
- 15 1.2.2.Tổ chức và tính chất thép SKD11 sau xử lý lạnh.
- Các phương pháp đánh giá tổ chức sau xử lý lạnh.
- Lựa chọn quy trình nhiệt luyện và xử lý lạnh.
- Các bước nghiên cứu sau các quy trình tôi và xử lý lạnh.
- Tổ chức của thép sau xử lý lạnh âm sâu.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý lạnh tới tổ chức và tính chất của thép.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý lạnh đến hm lưng cacbit.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý lạnh đến austenit dư.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý lạnh đến độ cứng của thép.
- Ảnh hưởng của thi gian xử lý lạnh tới tổ chức và tính chất của thép.
- Ảnh hưởng của chế độ xử lý sau gia công lạnh tới tổ chức cacbit.
- 15 Bảng 1.2: Vùng nhiệt độ gia công lạnh và ứng dụng.
- 31 Bảng 2.2: Quy trình tôi, xử lý lạnh 1.
- 32 Bảng 2.3: Quy trình tôi, xử lý lạnh 2.
- 33 Bảng 2.4: Quy trình tôi, xử lý lạnh 3.
- 34 Bảng 2.5: Quy trình tôi, xử lý lạnh 4.
- 49 Bảng 3.3: Độ cứng của thép sau nhiệt luyện ở các nhiệt độ khác nhau.
- 56 Bảng 3.7: Hàm lượng cacbit mẫu xử lý lạnh -200C.
- 57 Bảng 3.8: Hàm lượng cacbit mẫu xử lý lạnh -800C.
- 58 Bảng 3.9: Hàm lượng cacbit mẫu xử lý lạnh -1200C.
- 59 Bảng 3.10: Hàm lượng cacbit mẫu xử lý lạnh -1960C.
- 60 Bảng 3.12: Độ cứng các mẫu sau xử lý lạnh ở các nhiệt độ khác nhau.
- 62 Bảng 3.14: Hàm lượng austenit dư của mẫu sau xử lý lạnh ở -1200C.
- 64 Bảng 3.15: Độ cứng các mẫu sau xử lý lạnh ở -1200C.
- 68 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cu t chc v tnh cht ca thp SKD11 khi lm lạnh âm sâu Trần Thị Mai- KH-KT Vật liệu-Vật liệu Kim loại 2013B 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: Chu kỳ nhiệt luyện thép gió M2.
- 11 Hình 1.2: Quy trình nhiệt luyện thp D2 theo Stratton.
- 16 Hình.1.5: T chức t vi của thép.
- 17 Hình.1.6: nh hiển vi quang học của thép sau tôi (a), sau xử l lạnh (b.
- 22 Hình 1.10: nh SEM của mẫu.
- 1.11: nh hưởng của nhiệt độ đối với tốc độ mài mòn trên thép.
- 1.13: nh hưởng của nhiệt độ auxtenit hóa và thời giữ ở nhiệt độ lạnh.
- 25 Hình 2.1: Sơ đồ các bước nghiên cứu.
- 30 Hình 2.2: Kích thước mẫu nghiên cứu.
- 31 Hình 2.3: Quy trình tôi, xử lý lạnh 1.
- 32 Hình 2.4: Quy trình tôi, xử lý lạnh 2.
- 33 Hình 2.5: Quy trình tôi, xử lý lạnh 3.
- 35 Hình 2.6: Quy trình tôi, xử lý lạnh 4.
- 46 Hình 3.3: T chức thp SKD11 sau tôi ở các nhiệt độ.
- 47 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cu t chc v tnh cht ca thp SKD11 khi lm lạnh âm sâu Trần Thị Mai- KH-KT Vật liệu-Vật liệu Kim loại 2013B 7 Hình 3.4: nh SEM của thp sau tôi ở 1050oC.
- 48 Hình 3.6: Kt quả phân tích EDX của thép sau tôi.
- 49 Hình 3.7: nh SEM của thép sau khi gia công lạnh.
- 51 Hình 3.10: T chức t vi của thép sau tôi 10800C, xử lý lạnh ở -1200C.
- 56 Hình 3.17: T chức t vi mẫu xử lý lạnh -200C x1000.
- 57 Hình 3.18: T chức t vi mẫu xử lý lạnh -800C x1000.
- 58 Hình 3.11: T chức t vi mẫu xử lý lạnh -1960C x500.
- 59 Hình 3.21: nh hưởng của nhiệt độ xử l lạnh tới tng hàm lượng cacbit trong thp.
- 62 Hình 3.23: T chức t vi của thép sau xử lý lạnh ở -1200C, giữ nhiệt 1h x500.
- 63 Hình 3.24: T chức t vi của thép sau xử lý lạnh ở -1200C, giữ nhiệt 2h x500.
- 63 Hình 3.25: T chức t vi của thép sau xử lý lạnh ở -1200C, giữ nhiệt 20h x500.
- Austenit trong thép mềm nên làm giảm độ cứng và khả năng chống mài mòn của thép dẫn đn việc giảm tui thọ của chi tit, không n định ở nhiệt độ thấp và c xu hướng bin thành mactenxit trong các điều kiện dẫn nhất định.
- Công nghệ xử lý lạnh thép Tôi và ram là công nghệ thường được áp dụng để nâng cao độ cứng, khả năng chống mài mn cho thp, đặc biệt là các loại thép dụng cụ.
- Nhiệt độ bt đầu chuyển bin mactenxit gọi là Ms, nhiệt độ kt thúc chuyển bin mactenxit gọi là Mf.
- Austenit là pha không n định ở nhiệt độ thường và có độ cứng thấp, vì vậy cần phải làm giảm lượng austenite dư trong thp SKD11.
- Xử l lạnh là phương pháp làm lạnh thép xuống dưới nhiệt độ phòng (thấp hơn nhiệt độ chuyển bin của mactenxit) và được b sung trong quy trình nhiệt luyện thép.
- Tùy thuộc vào mục đích mà xử lý lạnh có nhiều vùng nhiệt độ khác nhau như: xử lý lạnh thông thường ở (-20÷ -80oC), xử l lạnh nông (-80÷ -120oC) hoặc xử l lạnh âm sâu ở oC).
- Theo cách truyền thống, để giảm lượng austenit dư trong thp, chi tit được ram nhiều lần ở nhiệt độ tương đối cao với thời gian khoảng 1h cho mi lần ram.
- Xử lý lạnh là phương pháp khác để giảm lượng austenit dư trong thp.
- Nhiệt độ xử lý lạnh cho chi tit càng gần với nhiệt độ kt thúc chuyển bin mactenxit của thp thì lượng austenit dư được chuyển bin càng nhiều.
- Tùy thuộc vào mục đích cải thiện tính chất của chi tit mà chọn nhiệt độ xử lý lạnh khác nhau.
- Khác với phương pháp ram nhiều lần, phương pháp xử lý lạnh ngoài mục đích giảm lượng austenit dư còn có nhiều ưu điểm khác như: cải thiện độ bền, tăng tính chống mài mòn, n định kích thước, n định t chức .
- Quy trình xử lý lạnh thông dụng Với hầu ht các loại thép, xử lý lạnh được thực hiện trong khoảng nhiệt độ dưới Mf từ -790C đn -1200C.
- Thời gian giữ nhiệt khoảng 1h/25mm theo tit diện hoặc có thể tính từ 1-1,5 giờ sau khi đạt nhiệt độ yêu cầu.
- Sau đ, chi tit được lấy ra ngoài và để nguội từ từ tới nhiệt độ môi trường.
- Một quy trình công nghệ xử lý lạnh hoàn chỉnh bao gồm các quá trình: austenit hóa, tôi, xử lý lạnh và ram.
- Năm 1993, Dymchenko và Safronova đề ghị nên ram thép ở nhiệt độ thấp sau khi xử l lạnh thp đã tôi để tránh sự n định của austenit, tối ưu ha chuyển bin mactenxit từ austenit dư.
- Năm 1998, với những nghiên cứu của mình Yun và cộng sự xác nhận các dụng cụ được xử l lạnh ở nhiệt độ -1960C ngay sau khi tôi có cơ tính tốt hơn so với các dụng cụ được xử l lạnh sau khi tôi và ram.
- Năm 2006, Da Silva và cộng sự đã xác nhận hiệu quả xử l lạnh trên các dụng cụ thép gió M2 bằng cách làm theo các chu kỳ nhiệt luyện thể hiện trong hình 1.1 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cu t chc v tnh cht ca thp SKD11 khi lm lạnh âm sâu Trần Thị Mai- KH-KT Vật liệu-Vật liệu Kim loại 2013B 11 Hình 1.1: Chu kỳ nhiệt luyện thép gió M2 do Da Silva và cộng sự đề xut năm 2006 Tuy nhiên, các nghiên cứu tip sau được tin hành để đưa ra một quy trình công nghệ xử lý lạnh tối ưu nhất bằng cách thay đi, tích hợp thứ tự các nguyên công và các thông số công nghệ của các quá trình austenit hóa, tôi, xử lý lạnh và ram.
- Nhiều công trình nghiên cứu đã tin hành để lựa chọn được thứ tự các nguyên công trong quy trình xử lý lạnh cho thép SKD11.
- Những nghiên cứu này cho thấy, để austenit dư chuyển bin thành mactenxit nhiều nhất thì nguyên công xử lý lạnh cần tin hành ngay sau tôi và trước khi ram,vì theo họ ram là nguyên công n định austenit dư, làm cho n chuyển bin kh khăn hơn.
- Với các thông số công nghệ tùy chọn với từng mục đích sử dụng, quy trình công nghệ xử lý lạnh cho SKD11 nên tin hành như sau: Quá trình austenit hóa và tôi cho thép SKD11 trong quy trình xử lý lạnh vẫn giống như phương pháp nhiệt luyện truyền thống.
- Giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi 3.
- Giữ nhiệt tại nhiệt độ xử l lạnh 7.
- Nung chậm tới nhiệt độ phng 8.
- Ram tại nhiệt độ ram thường áp dụng cho loại thp.
- Các thông số chính liên quan đn việc xử lý lạnh: tốc độ làm nguội, nhiệt độ giữ nhiệt, thời gian giữ nhiệt, tốc độ nung, nhiệt độ ram và thời gian ram.
- Vai trò của các thông số này đn việc cải thiện cơ tính của thép là khác nhau: nhiệt độ xử lý lạnh chim 72%, thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ xử l lạnh chim 24%, tốc độ làm nguội chim 10% trong khi nhiệt độ ram chỉ chim 2%, còn tham số thời gian ram là không đáng kể.
- Ram là nguyên công xử lý cuối cùng để tạo ra cơ tính làm việc cho chi tit.
- Nhiệt độ ram luôn luôn phải nhỏ hơn nhiệt độ Ac1 của thép và quá trình ram cần được tin hành ngay sau gia công lạnh.
- Nhiệt độ ram được sử dụng cho thép SKD 11 trong khoảng (150-600) oC.
- Thời gian ram và chu kỳ ram tùy thuộc vào từng Nhiệt độ Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cu t chc v tnh cht ca thp SKD11 khi lm lạnh âm sâu Trần Thị Mai- KH-KT Vật liệu-Vật liệu Kim loại 2013B 13 loại thép mà có hiệu quả tốt hay không.
- Việc chọn quy trình xử lý lạnh cho thép, ngoài hiệu quả công nghệ phải đảm bảo hiệu quả kinh t.
- Xử l lạnh ở nhiệt độ thấp hơn -800C, nhận thấy có sự tit cacbit ra khỏi mactexit làm tăng khả năng chống mài mn cng như độ dai của thp.
- Xử l lạnh âm sâu ở nhiệt độ dưới -1350C, tạo điều kiện cho tit ra cacbit rất mịn trong thép hợp kim cao.
- Nhiệt độ xử l lạnh càng thấp, hàm lượng cacbit tạo thành càng nhiều, kích thước hạt cacbit càng nhỏ, mật độ cao nên khả năng chống mài mn tăng càng mạnh.
- Các môi trưng xử lý lạnh Có thể xử lý lạnh bằng nhiều phương pháp khác nhau, phương pháp đơn giản nhất là dùng tuyt CO2 hoặc CO3 rn, phương pháp này c thể đạt nhiệt độ từ (-650C ÷ -750C).
- C thể dùng nitơ lỏng để đạt nhiệt độ từ -1800C tới -1900C.
- Sử dụng các máy lạnh chuyên dụng, các chất làm lạnh trong các máy này c đặc tính là ở nhiệt độ thấp nó Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cu t chc v tnh cht ca thp SKD11 khi lm lạnh âm sâu Trần Thị Mai- KH-KT Vật liệu-Vật liệu Kim loại 2013B 14 chuyển thành dạng hơi và ngược lại khi nén và làm nguội lại chuyển thành thể lỏng.
- Nhiệt độ âm sâu nhất đạt được khi sử dụng nitơ lỏng (-1960C).
- Thiết bị xử lý lạnh Hiện nay có nhiều phương pháp để làm lạnh sản phẩm đn nhiệt độ mong muốn.
- Có thể chia thit bị xử lý lạnh thành 3 nhm chính, đ là: (1) Thit bị làm lạnh bằng CO2.
- Trong 3 dòng thit bị trên, dòng thit bị làm lạnh bằng LN được sử dụng nhiều nhất trong công nghệ xử lý vật liệu st thép.
- So với các phương pháp vừa nêu thì phương pháp làm nguội bằng LN có nhiều lợi th do có thể điều khiển dễ dàng nhiệt độ làm lạnh.
- Công nghệ xử lý lạnh thép SKD11 Thép SKD11 là loại thép hợp kim cao họ lêđêburit dùng làm khuôn dập có kích thước lớn để dập các loại thp tấm, thép không gỉ …với sản lượng lớn

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt