Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ cơ nhiệt đến tổ chức và cơ tính thép TRIP CMnSi luyện từ sắt xốp

• Tác giả: Đinh Văn Hiến
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đinh Bá Trụ
• Trường học: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Quân Sự
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
• Đề tài: Ảnh hưởng của thông số công nghệ cơ - nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép TRIP CMnSi luyện từ sắt xốp
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. ĐẶC ĐIỂM THÉP AHSS-TRIP VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
• 1.2. Một số khái niệm liên quan
• 1.3. Thành phần-tổ chức-cơ tính của thép AHSS và TRIP
• 1.4. Thành phần và tổ chức tế vi thép AHSS và TRIP
• 1.5. Cơ tính thép AHSS và TRIP
• 1.6. Công nghệ sản xuất và ứng dụng của thép AHSS và TRIP
• 1.6.1. Công nghệ sản xuất thép AHSS
• 1.6.2. Công nghệ cơ-nhiệt sản xuất thép TRIP
• 1.7. Ứng dụng của thép AHSS và thép TRIP
• 1.8. Sắt xốp MIREX - nguyên liệu quan trọng sản xuất thép AHSS ở Việt Nam
• 1.9. Kết luận chương 1
• 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TỔ CHỨC VÀ CƠ TÍNH CỦA THÉP TRIP
• 2.1. Độ bền và độ dẻo của thép TRIP
• 2.2. Luật trộn pha áp dụng trong thép TRIP. Các nguyên lý hãm lệch để tăng bền sử dụng trong thép TRIP
• 2.3. Hóa bền bằng dung dịch rắn và tiết pha phân tán trong thép TRIP
• 2.4. Nguyên lý hóa bền và tăng dẻo bằng làm nhỏ hạt trong thép TRIP
• 2.5. Hai nguyên lý hóa bền và tăng dẻo bằng chuyển biến pha trong thép TRIP
• 2.6. Nhiệt động học hình thành tổ chức thép TRIP và các yếu tố ảnh hưởng
• 2.6.1. Cơ sở nhiệt động học hình thành tổ chức thép TRIP
• 2.6.2. Ảnh hưởng của C, Mn, Si đến động học hình thành tổ chức thép TRIP
• 2.6.3. Ảnh hưởng của thông số cơ-nhiệt đến sự tạo thành tổ chức thép TRIP
• 2.6.4. Quan hệ thành phần C, Mn và Si với tổ chức và cơ tính thép TRIP
• 2.7. Kết luận chương 2
• 3. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 3.1. Sơ đồ công nghệ thực nghiệm
• 3.2. Phương pháp chuẩn bị phôi và xác định các thông số nhiệt động
• 3.3. Mác thép nghiên cứu
• 3.4. Xác định các thông số nhiệt động
• 3.5. Gia công chuẩn bị phôi. Phương pháp xác định tổ chức và cấu trúc pha
• 3.6. Nhận diện các tổ chức pha bằng hiển vi quang học
• 3.7. Đo cỡ hạt và tỷ lệ các pha
• 3.8. Nhận diện austenit dư và mactenxit sau biến dạng bằng nhiễu xa tia X
• 3.9. Phương pháp xác định miền thông số gia công cơ-nhiệt
• 3.10. Xác định mức độ biến dạng cán nguội
• 3.11. Xác định miền thông số xử lý nhiệt
• 3.12. Phương pháp xác định các đặc trưng cơ tính
• 3.13. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
• 3.14. Phương pháp xử lý số liệu bằng phần mềm thống kê Statistica
• 3.15. Kết luận chương 3
• 4. ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CƠ-NHIỆT ĐẾN TỔ CHỨC VÀ CƠ TÍNH THÉP TRIP CMnSi LUYỆN TỪ SẮT XỐP
• 4.1. Một số nhận xét về thành phần, tổ chức và cơ tính thép TRIP nghiên cứu
• 4.2. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến tổ chức thép TRIP nghiên cứu
• 4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung đến tỷ phần và cỡ hạt ferit
• 4.4. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến tỷ phần bainit
• 4.5. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến tỷ phần và cỡ hạt austenit dư
• 4.6. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến các đặc trưng bền
• 4.7. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến giới hạn bền
• 4.8. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến giới hạn chảy
• 4.9. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến hệ số hóa bền
• 4.10. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến các đặc trưng dẻo
• 4.11. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến độ giãn dài tương đối
• 4.12. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến hệ số biến cứng
• 4.13. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến chỉ số hấp phụ năng lượng PSE
• 4.14. Các phân vùng thông số công nhệ tối ưu theo tương quan độ bền - độ dẻo
• 4.15. Ứng dụng chế độ công nghệ tối ưu độ dẻo trong xử lý bán thành phẩm dập
• 4.16. Kết luận chương 4
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Công nghệ cơ nhiệt và tổ chức thép

Công nghệ cơ nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành tổ chức thép TRIP CMnSi. Quá trình này bao gồm các thông số như nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt và tốc độ làm nguội. Các thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành các pha như ferit, bainit và austenit dư. Nghiên cứu chỉ ra rằng, nhiệt độ nung cao hơn và thời gian giữ nhiệt dài hơn làm tăng tỷ lệ austenit dư, trong khi tốc độ làm nguội nhanh hơn thúc đẩy sự hình thành bainit. Điều này giúp cải thiện cơ tính thép, đặc biệt là độ bền và độ dẻo.

1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung

Nhiệt độ nung là yếu tố quyết định trong việc hình thành các pha trong thép TRIP. Khi nhiệt độ tăng, tỷ lệ austenit dư tăng do sự hòa tan cacbon và mangan. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến sự kết tinh lại không mong muốn, làm giảm độ bền. Nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ nung tối ưu cho thép TRIP CMnSi nằm trong khoảng 750°C đến 810°C.

1.2. Ảnh hưởng của thời gian giữ nhiệt

Thời gian giữ nhiệt ảnh hưởng đến sự ổn định của các pha trong thép TRIP. Thời gian giữ nhiệt dài hơn cho phép cacbon và mangan phân bố đều hơn trong austenit, làm tăng tỷ lệ austenit dư. Tuy nhiên, thời gian quá dài có thể dẫn đến sự phân hủy austenit, làm giảm độ dẻo. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, thời gian giữ nhiệt tối ưu là từ 10 đến 20 phút.

II. Cơ tính thép và ứng dụng

Cơ tính thép TRIP CMnSi được cải thiện đáng kể nhờ sự kết hợp giữa công nghệ cơ nhiệt và thành phần hợp kim. Thép TRIP có độ bền cao và độ dẻo tốt, phù hợp cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô và xây dựng. Nghiên cứu chỉ ra rằng, thép TRIP CMnSi có giới hạn bền đạt tới 800 MPa và độ giãn dài tương đối trên 20%. Điều này làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các bộ phận chịu lực cao.

2.1. Độ bền và độ dẻo

Độ bền và độ dẻo của thép TRIP CMnSi được cải thiện nhờ sự hiện diện của austenit dư và bainit. Austenit dư chuyển biến thành mactenxit dưới tác dụng của biến dạng, làm tăng độ bền. Đồng thời, bainit giúp duy trì độ dẻo. Kết quả nghiên cứu cho thấy, thép TRIP CMnSi có độ bền kéo đạt 800 MPa và độ giãn dài tương đối trên 20%.

2.2. Ứng dụng trong công nghiệp

Thép TRIP CMnSi được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô và xây dựng nhờ cơ tính vật liệu vượt trội. Nó được sử dụng để chế tạo các bộ phận chịu lực cao như khung xe, cầu xe và các kết cấu xây dựng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, thép TRIP CMnSi có khả năng chịu va đập tốt, làm tăng tuổi thọ của sản phẩm.

III. Sắt xốp và công nghệ thép

Sắt xốp là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất thép hợp kim TRIP CMnSi. Quá trình luyện thép từ sắt xốp giúp giảm chi phí sản xuất và cải thiện chất lượng thép. Nghiên cứu chỉ ra rằng, sắt xốp có độ tinh khiết cao, giúp loại bỏ các tạp chất không mong muốn trong thép. Điều này làm tăng độ bền và độ dẻo của thép TRIP CMnSi.

3.1. Quy trình luyện thép từ sắt xốp

Quy trình luyện thép từ sắt xốp bao gồm các bước như nấu chảy, tinh luyện và đúc. Sắt xốp được nấu chảy trong lò điện, sau đó được tinh luyện để loại bỏ các tạp chất. Cuối cùng, thép được đúc thành phôi và xử lý nhiệt để đạt được tổ chức vật liệu mong muốn. Nghiên cứu cho thấy, quy trình này giúp cải thiện đáng kể chất lượng thép TRIP CMnSi.

3.2. Lợi ích của sắt xốp

Sắt xốp mang lại nhiều lợi ích trong sản xuất thép hợp kim. Nó giúp giảm chi phí sản xuất nhờ giá thành thấp và quy trình luyện thép đơn giản hơn. Đồng thời, sắt xốp có độ tinh khiết cao, giúp cải thiện cơ tính vật liệu của thép TRIP CMnSi. Nghiên cứu chỉ ra rằng, thép luyện từ sắt xốp có độ bền và độ dẻo tốt hơn so với thép luyện từ nguyên liệu truyền thống.