NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GANG CROM CAO

Giới thiệu về mục đích nghiên cứu

Đã có nhiều đề tài nghiên cứu khoa học hệ Fe-C-Cr được thực hiện tại Viện Công Nghệ, Viện luyện kim đen, nhà máy cơ khí Đông Anh và tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tuy nhiên, các đề tài này tập trung vào việc chế tạo vật liệu gang crôm cao với thành phần hóa học khác nhau (thay đổi hàm lượng crôm, bổ sung thêm vanadi) và chế độ nhiệt luyện phù hợp cho các chủng loại hợp kim chuyên biệt. Chưa thấy một công trình cụ thể nghiên cứu về hợp kim hóa Molipden (Mo) cho gang crôm trung bình. Ngoài ra, các chi tiết được đề cập đến trong các đề tài này chủ yếu sử dụng trong ngành chế tạo xi măng (búa nghiền, tấm lót clanhke).

Công ty cơ khí Mê Linh thuộc Viện Công Nghệ đã chế tạo mác Cr20 và cung cấp cho công ty CIE1 ở trạng thái đúc, tuy nhiên tuổi thọ chỉ đạt khoảng 40.000 m3. Công ty CIE yêu cầu chúng tôi cần nâng tuổi thọ của bộ sản phẩm nên. Phương án đầu tiên của Viện công Nghệ là nhiệt luyện và hợp kim hóa thấp 0.5%Mo, nhưng tuổi thọ của bộ sản phẩm tăng lên không đáng kể chỉ khoảng 50000 m3.

Theo đề xuất của CIE1 chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu nhằm đưa tuổi thọ của bộ chi tiếp lên (80.000-100.000) m3. Tiến hành khảo sát điều kiện làm việc của chi tiết, chúng tôi nhận thấy cần tạo ra vật liệu có độ cứng bề mặt cao, đồng đều hơn giữa nền và cacbit. Đồng thời đảm bảo chiều dày lớp hóa bền cho chi tiết. Sau khi tiến hành nghiên cứu lý thuyết và điều kiện làm việc thực tế của chi tiết chúng nhận thấy cần nghiên cứu hợp kim hóa thêm Mo ở tỷ lệ cao hơn (1% và 1.5%), đồng thời tiến hành nhiệt luyện (giảm chênh lệch giữa nền và cacbit) và tăng chiều dày lớp hóa bền.

Ngoài việc thực hiện mục tiêu như đăng kí của đề tài (tăng tuổi thọ khoảng (1.2÷2 lần, độ cứng ≥50 HRC…), chúng tôi hi vọng những kết quả của đề tài sẽ sẽ được sử dụng vào các mục đích khác.

Các nghiên cứu liên quan trong và ngoài nước

Công trình nghiên cứu bài bản chúng tôi tìm được phải kể tới luận án Tiến sĩ của tác giả Hoàng Thị Ngọc Quyên [2] đã ngiên cứu ảnh hưởng của Ti và các nguyên tố đất hiếm tới tính chất mài mòn, độ dai va đập của gang trắng 13% Crôm.

Trong luận án Tiến sĩ của tác giả Đoàn Đình Phương [13], tác giải đã nghiên cứu phát triển hệ hợp kim trong điều kiện mài mòn và xâm thực mạnh. Trong tài liệu tác giả đã tổng quan quan về gang trắng hợp kim crôm cao. Nghiên cứu cấu trúc và phân bố nguyên tố hợp kim trong các pha của hợp kim nghiên cứu. Đặc trưng điện hóa và ăn mòn của hợp kim.

Viện Khoa học Vật liệu trực thuộc Viện Khoa học Việt Nam đã tiến hành hợp kim hoá với hợp kim hệ Fe-Cr-C với hàm lượng crôm  khá cao thậm chí còn hợp kim hóa với một  số nguyên tố hợp kim đắt tiền. Công ty Cơ khí Đông Anh trong nhiều năm qua hàng năm xuất tới 6000÷7000 tấn vật liệu  chịu mài mòn từ gang trắng crôm cao với lượng crôm từ 13÷26 %. Nhà máy Đúc Thắng Lợi cũng đã nâng cao chất lượng sản phẩm bằng cách đưa vào gang crôm một lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim hóa và biến tính.

Viện Công Nghệ cũng là đơn vị tiên phong cũng như có nhiều nghiên cứu đối với gang crôm cao. Điển hình là đề tài Chế tạo Vật liệu gang hợp kim chịu ăn mòn và mài mòn của nhóm tác giả Trần Văn Bản [1]. Các tác giả đã nghiên cứu công nghệ nấu luyện, nhiệt luyện và các tính chất cơ bản của mác crôm cao 27Cr.

Các công trình nghiên cứu quốc tế

Tác giả A.Wiengmoon [7] đã nghiên cứu chi tiết về đặc điểm của các loại cacbit trong gang crôm cao (cùng tinh, thứ cấp). Khi gang có thành phần w(Mo) ≥1% có cac bit cùng tinh Mo2C. Các  tác giả [21, 22] khi nghiên cứu hình thái và cấu trúc cacbit cùng tinh M7C3 nhận thấy rằng cacbit cùng tinh M7C3 và các bit sơ cấp có hành vi phát triển khác nhau. Trong điều kiện nguội chậm, cùng tinh M7C3 có khuyết tật song tinh, dễ dàng phân nhánh và phát triển theo dạng tấm. Khi  nguội nhanh M7C3 phát triển thành dạng hình sợi với sắp xếp bất thường và ở mặt cắt ngang cho thấy cấu trúc là các block bao gồm nhiều hạt.

Tác giả Youping Ma [4] đã nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc, độ cứng và độ dai va đập của gang crôm cao khi hợp kim hóa Ti-Nb-V-Mo với hàm lượng thấp. Khi hợp kim hóa với thành phần Mo thấp (0.15-0.35-0.35%) và chỉ ra Mo có vai trò hóa bền dung dịch rắn cải thiện độ cứng. Kết quả phổ EDS chỉ ra sự tồn tại Mo trong austenit.

Tổ chức của gang không hợp kim với (3.21%C-24.87%Cr)

Sudsakorn Inthidech [3] nghiên cứu về ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim trong xử lý nhiệt gang trước cùng tích. Mối quan hệ giữa độ cứng và thể tích austenit dư được nghiên cứu với gang chứa 16% và 26% Cr, sau đó hợp kim hóa bằng các nguyên tố khác nhau.

Tác giả Su Ying-long và các cộng sự [6] đã nghiên cứu tối ưu độ cứng của gang trắng crôm trong điều kiện làm nguội liên tục từ đó tính toán chính xác thành phần nguyên tố hợp kim theo chiều dày chi tiết.

Tác giả S.IMURAI [9] và cộng sự đã nghiên cứu với mẫu chứa 28%Cr và tỷ lệ Cr:C=10, hợp kim hóa Mo ở các tỷ lệ khác nhau. Mẫu gang với 6% Mo có cấu trúc trước cùng tinh, trong khi mẫu có 10% Mo có cấu trúc cùng tinh/peclit. Thành phần Mo thêm vào thúc đẩy sự hình thành M23C6 và M6C, thay thế kiểu M7C3. Thí nghiệm ăn mòn mài mòn được nghiên cứu trong môi trường nước axit với các hạt mài crôm. Kết quả cho thấy các mẫu hợp kim hóa Mo giảm mạnh tỷ lệ mài mòn.

Ảnh hưởng xử lý nhiệt đối với gang crôm cao như đã được đề cập trong công trình nghiên cứu Jun Wang[18], các tác giả đã tiến hành austenit hóa tại nhiệt độ từ 950oC đến  1100oC. Với nhiệt độ austenit hóa < 950oC độ cứng gang crôm đạt giá trị thấp hơn so với khi austenit hóa ở nhiệt  độ 1050oC; điều này là do cácbon và các nguyên tố hợp kim mới chỉ  hòa tan một lượng nhỏ vào austenit. Khi nhiệt độ tôi cao  hơn, lượng cácbon và các nguyên tố hợp kim trong austenit tăng lên dẫn đến mactenxit hòa tan nhiều cácbon và các nguyên tố hợp kim hơn, độ cứng tăng. Với nhiệt độ austenit hóa vượt quá 1050 oC, đến 1100 oC, độ cứng của  gang hợp kim cũng giảm. Độ cứng có giá trị thấp này là do austenite được ổn định ở nhiệt độ cao nên khi làm nguội, lượng austenite dư tăng lên. Đồng thời nhiệt độ austenite hóa cao cũng làm kích thước hạt các pha tăng. Các yếu tố đó đều dẫn đến giảm độ cứng.

Tác giả Pearce đã nghiên cứu hệ gang trước cùng tinh cho rằng các cacbit M7C3 cùng tinh không bị thay đổi về cấu trúc, hình thái, số lượng và vị trí trong suốt quá trình nhiệt luyện với gang trắng crôm cao với thành phần crôm dưới 30% [24].

Khi tiến hành nhiệt luyện với mẫu gang 16,38% crôm, 2,77% C các tác giả Jun Wang, Ji Xiong và cộng sự [20] đã sử dụng phương pháp nhiệt luyện như sau: xử lý ở 1000oC trong 0,5 giờ sau đó chia làm hai, một để nguội trong không khí cho đến nhiệt độ phòng, một làm lạnh sâu trong nitơ lỏng trong 03 giờ. Các tác giả nhận thấy rằng với các mẫu khi được làm lạnh sâu (trong nitơ lỏng) có hàm lượng austenit dư ít hơn rất nhiều so với mẫu được làm nguội trong không khí vì thế độ cứng của mẫu làm lạnh sâu cũng cao hơn rất nhiều. Điều này cũng được giải thích do austenit dư không ổn định ở nhiệt độ thấp trong mẫu đúc và được chuyển thành mactenxit trong quá trình làm lạnh.

Bài viết trên đây là những chia sẻ của chúng tôi với mong muốn mang lại cho quý khách hàng những thông tin hữu ích nhất. Ngoài ra, nếu quý khách cần tìm mua các sản phẩm về hợp kim cũng như linh kiện cơ khí khác. Quý khách có thể liên hệ với chúng tôi thông qua các hình thức sau. Công ty Văn Thái chúng tôi chuyên cung cấp các linh kiện và tất cả các loại hợp kim theo yêu cầu của khách hàng để sản xuất dao phay gỗ, với mã hợp kim đa dạng như: YG6, YG6Z, YG8, YG3X, YG15C, YG20C, YG25C...

Lựa chọn Văn Thái và các sản phẩm do Văn Thái cung cấp quý khách sẽ vô cùng hài lòng vì chúng tôi có:

• Dịch vụ giao hàng nhanh
• Hậu mãi tốt
• Sản phẩm giá thành hợp lí, chủng loại đa dạng

Hãy nhấc máy lên và gọi ngay cho chúng tôi theo số hotline: 094 124 7183 hoặc email: linhkienvanthai@gmail.com