Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ram đến độ cứng của thép SKD11 đã tôi chế tạo trục cán thép

Bài viết trình bày tóm tắt một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định ảnh hưởng của chế độ ram đến độ cứng của thép SKD11 đã tôi để chế tạo trục cán thép. Yếu tố ảnh hưởng đã được quan tâm và tiến hành khảo sát là nhiệt độ ram. Các mẫu thí nghiệm sau khi ram đã được xem xét sự thay đổi của tổ chức tế vi bằng kính hiển vi điện tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ram đến độ cứng của thép SKD11 đã tôi chế tạo trục cán thép Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ RAM ĐẾN ĐỘ CỨNG CỦA THÉP SKD11 ĐÃ TÔI CHẾ TẠO TRỤC CÁN THÉP Nguyễn Thị Hiếu Thảo1, Nguyễn Đức Văn1 1 Trường Đại học Giao thông Vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội Tóm tắt. Báo cáo trình bày tóm tắt một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định ảnh hưởng của chế độ ram đến độ cứng của thép SKD11 đã tôi để chế tạo trục cán thép. Yếu tố ảnh hưởng đã được quan tâm và tiến hành khảo sát là nhiêt độ ram. Các mẫu thí nghiệm sau khi ram đã được xem xét sự thay đổi của tổ chức tế vi bằng kính hiển vi điện tử. Đề tài đã lựa chọn được chế độ ram hợp lý cho thép SKD11, đảm bảo yêu cầu về độ cứng cao. Kết quả nghiên cứu thu được có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho đào tạo và sản xuất. Từ khóa: công nghệ ram, thép SKD11, độ cứng. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong quá trình làm việc, trục cán của máy cán thép là một trong những chi tiết thường xuyên phải thay thế vì nó phải làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt dẫn đến mài mòn, bong tróc [1]. Để có khả năng làm việc tốt, cơ tính của trục cán phải đảm độ cứng bề mặt yêu cầu từ 58 ÷ 60 HRC [2-3]. Vật liệu để chế tạo trục cán thép thường sử dụng làm thép SKD11 vì vật liệu này có cơ tính tổng hợp tốt và phù hợp với điều kiện làm việc của trục cán [4]. Ở trạng thái cung cấp thép SKD11 có độ cứng bề mặt 18 ÷ 20 HRC. Vì vậy, việc nâng cao độ cứng bề mặt của vật liệu SKD11 khi sử dụng làm trục cán là việc rất cần thiết. Một trong các phương pháp phổ biến để nâng cao độ cứng bề mặt của các chi tiết máy là phương pháp nhiệt luyện [5-7]. Quá trình nhiệt luyện thép SKD11 được thực hiện lần lượt qua 2 công nghệ: công nghệ tôi và công nghệ ram [8]. Công nghệ tôi ảnh hưởng lớn đến độ cứng của thép nhưng sau khi tôi, tổ chức thu được có mức năng lượng tự do cao nên hệ không ổn định, cần thực hiện thêm chuyển biến ram để giảm mức năng lượng tự do của tổ chức và đạt độ cứng theo yêu cầu sử dụng. Nhóm tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tôi và môi trường làm nguội khi tôi đến độ cứng thép SKD11 chế tạo trục cán thép [9], tuy nhiên nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ram đến độ cứng của thép SKD11 sau khi tôi còn chưa được đề cập. -144- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.10. Vật liệu nghiên cứu Theo tiêu chuẩn thép SKD11 có thành phần hóa học như sau: (0,4 ÷ 1,6)% C; (0,2 ÷ 0,4)% Si; 0,6% Mn; (11 ÷ 13)% Cr; (0,8 ÷ 1,2)% Mo; (0,2 ÷ 0,3)% V. Nghiên cứu thực hiện trên mẫu thép SKD11 có thành phần hóa học như sau: 0,678% C; 0,32% Si; 0,342% Mn; 11,69% Cr; 0,478% Mo; 0,197% V. Thành phần của mẫu được xác định bằng máy Spectro MAXx tại Viện khoa học công nghệ Giao thông vận tải. 2.11. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu Căn cứ vào điều kiện làm việc và độ cứng yêu cầu của trục cán thép cần đạt là 58 ÷ 60 HRC, các mẫu thép SKD11 sau khi đã tôi ở các nhiệt độ 940 oC; 970 oC; 1000 oC; 1030 oC; 1060 oC được tiến hành ram ở ba nhiệt độ ram TR =200oC (ram thấp); 400 oC (ram trung bình); 600oC (ram cao), thời gian giữ nhiệt 45 phút, môi trường làm nguôi khi ram: không khí để nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ram đến tổ chức và cơ tính của thép sau khi tôi. Quá trình nung để ram được thực hiện bằng lò buồng điện trở LR201. Các mẫu sau khi ram được đo độ cứng trên máy đo độ cứng Rockwell HR-150C. Kết quả đo độ cứng đạt được của mỗi chế độ ram được xác định là kết quả của 2 mẫu thí nghiệm và lấy giá trị trung bình. Tổ chức tế vi của các mẫu thép được chụp trên kính kiển vi Nikon ECLIPSE TS100 với độ phóng đại  500 sau khi tiến hành mài thô, mài tinh rồi tẩm thực lên bề mặt mẫu bằng dung dịch tẩm thực (1HNO3+3HCl). 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.7. Kết quả đo độ cứng Kết quả đo độ cứng sau khi tôi trong môi trường nước 30oC rồi ram ở các nhiệt độ khác nhau của các mẫu thép đã tôi được trình bày trong Bảng 1. Bảng 1. Kết quả đo độ cứng sau khi tôi và sau khi ram mẫu ở 3 nhiệt độ khác nhau. Độ cứng thép SKD11 sau khi tôi và ram (HRC) Nhiệt Sau khi ram 200oC Sau khi ram 400oC Sau khi ram 600oC độ tôi Sau khi Mức độ Mức độ Mức độ ( oC) tôi Độ Độ Độ giảm sau giảm sau giảm sau cứng cứng cứng khi ram khi ram khi ram 940 65,9 60,8 5,1 59,4 6,5 48,8 17,1 970 64,6 59,7 4,9 56,9 7,7 47,1 17,5 1000 62,1 57,5 4,6 54,7 7,4 54,7 7,4 1030 46,7 46,0 0,7 44,8 1,9 42,9 3,8 -145- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải 1060 45,0 40,2 4,8 39,8 5,2 39,1 5,9 Căn cứ vào kết quả đo thể hiện ở Bảng 1, đồ thị quan hệ giữa độ cứng và nhiệt độ được thể hiện như Hình 1. Hình 1. Quan hệ giữa nhiệt độ tôi, nhiệt độ ram và độ cứng của thép. Qua Bảng 1 và đồ thị Hình 1 cho thấy: Nhiệt độ ram ảnh hưởng lớn đến độ cứng bề mặt của thép SKD11 đã tôi. Sau khi ram, độ cứng của các mẫu giảm đi (0,7  17,5) HRC. Cùng một nhiệt độ tôi, khi nhiệt độ ram càng lớn thì độ cứng của vật liệu giảm càng nhiều, cụ thể như sau: - Khi ram ở chế độ ram thấp (TR= 2000C) độ cứng giảm từ (0,7  5,1) HRC, độ cứng nhận được từ (40,2  60,8) HRC; với mẫu giảm nhiều nhất là mẫu thép tôi ...