Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu và chế tạo thép hợp kim tương đương mác 03H18К9M5TЮ bằng phương pháp nấu luyện trong lò cảm ứng trung tần, tinh luyện điện xỉ, tôi và hoá già.
Manufacturing process of alloy steel 03H18К9M5TЮ
Nguyễn Tài Minh và Vũ Lê Hoàng
Viện công nghệ, Bộ QP
TÓM TẮT
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu công nghệ nấu luyện, tinh luyện điện xỉ, xử lý nhiệt chế tạo vật liệu thép hợp kim đặc biệt có thành phần, tổ chức và cơ tính tương đương tiêu chuẩn mác 03H18К9M5TЮ của Nga. Đây là thép hợp kim mactenxit hoá già chứa rất ít cacbon (<0,03% C), có khả năng biến dạng cao, hoá bền bằng nhiệt luyện và gia công biến dạng. Vật liệu được sử dụng để chế tạo các chi tiết dạng ống mỏng, độ bền cao.
ABSTRACT
In this paper are presented the melting, refining and heat treatment processes for an alloy steel which has chemical composition, grain microstructure and mechanical properties similar to that of alloy steel 03H18К9M5TЮ of Russia. It is ultra-low carbon (<0.03%C), martensitic alloy steel known as maraging steel. This steel has a high deformability and can be strengthened by heat treatment and deformation. This alloy is used to prepare thin-wall tubes, high durable parts.
I. MỞ ĐẦU
Các loại thép mactenxit hóa già được sử dụng nhiều trong lĩnh vực hàng không, kỹ thuật tên lửa, tàu thuyền, chế tạo các chi tiết đàn hồi của thiết bị đo, trong kỹ thuật nhiệt lạnh…
Chi tiết dạng ống có chiều dày 0,5 mm làm việc trong điều kiện áp suất tới 200 at, nhiệt độ có thể lên tới 400°C, yêu cầu đủ bền trong khoảng thời gian ngắn, đã được lựa chọn chế tạo từ thép hợp kim đặc biệt – thép mactenxit hóa già mác 03H18К9M5TЮ.
Yêu cầu kỹ thuật đặt ra đối với vật liệu để chế tạo chi tiết là:
– Thép hợp kim ít rỉ, ít bị ăn mòn trong điều kiện bảo quản lâu dài.
– Thép có tính gia công biến dạng: dập sâu và miết ép tốt.
– Có khả năng hoá bền bằng gia công cơ-nhiệt luyện.
– Có cơ tính cao, giới hạn bền cao (≈2000 MPa) ở dải nhiệt độ từ nhiệt độ âm tới 400°C.
Thép 03H18К9M5TЮ đáp ứng các yêu cầu đã nêu. Đây là loại thép hợp kim mactenxit hoá già, chứa rất ít cacbon (<0,03% C). Thép có chứa hai nguyên tố hợp kim chính là niken và coban. Để bảo đảm quá trình hóa già của mactenxit, thép được hợp kim hóa với các nguyên tố Ti, Be, Al, Nb, W, Mo.
Thép hợp kim mác 03H18К9M5TЮ theo tiêu chuẩn của Nga tương tự mác NIMAR125, 300 theo tiêu chuẩn của Anh, Mỹ/Anh và tiêu chuẩn của Đức là DIN 1.6354, thành phần và cơ tính cho ở bảng 1 [1-4].
| Mác vật liệu | Thành phần, % | Cơ tính | ||||||
| Rm, MPa | R0,2, MPa | KIC, MPa.m1/2 | A, % | Z, % | KCU, MJ/m2 | KCU, MJ/m2 | ||
| 03H18K9M5T | 18Ni 9Co 5Mo 0,9Ti |
2100 | 1900 | 75÷85 | 8 | 50 | 0,5 | 0,2 |
| 003H18 К 9M5TЮ | 18Ni 9Co 5Mo 0,9Ti 0,1Al |
1910 | 1815 | – | 5 (δ5) | – | – | – |
Bảng 1. Thép mactenxit hóa già của Nga
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu và chế tạo thép hợp kim tương đương mác 03H18К9M5TЮ bằng phương pháp nấu luyện trong lò cảm ứng trung tần, tinh luyện điện xỉ, tôi và hoá già. Kết quả khảo sát cơ tính và tổ chức của vật liệu được đánh giá và so sánh với vật liệu cùng loại của Nga.
2. THỰC NGHIỆM
Sử dụng thép 08KΠ (≤0,8%C), niken catốt (99,9%Ni), coban kim loại (99,9%Co), ferô môlipđen (60% Mo), ferô titan (30% Ti), nhôm và phụ gia khác để nấu luyện.
Quá trình nấu luyện thực hiện trong lò cảm ứng trung tần 10 kg/mẻ và 500 kg/mẻ. Đúc điện cực tiêu hao có đường kính Φ90 mm để tinh luyện điện xỉ.
Tinh luyện điện xỉ trên thiết bị điện xỉ ĐX725- N1. Xỉ tinh luyện mác AHΦ-1Π được nấu chảy lại trong lò hồ quang 180 KW và đổ vào bình tinh luyện trước khi điện xỉ.
Phôi đúc điện xỉ được ủ đồng đều hoá trong lò buồng ở nhiệt độ 950°C, thời gian 5 h.
Tôi ở nhiệt độ 850°C và hoá già ở nhiệt độ 490°C thực hiện trong lò giếng P60 có khí argon bảo vệ.
Phân tích thành phần hoá học bằng thiết bị ARL-3460 (FISONS Thuỵ Sỹ).
Đo độ cứng trên thiết bị HP250 (Đức).
Giới hạn bền kéo, độ dãn dài được đo trên thiết bị kéo nén ZD-40 (Đức).
Chụp ảnh tổ chức tế vi của hợp kim bằng kính hiển vi quang học Axiovert 25 (Đức), kính hiển vi điện tử quét (SEM).
