ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
ðối tượng, ủịa ủiểm nghiờn cứu
Các mẫu thép SKD11, khuôn dập nguội (dập vuốt và dập sâu)
- Phòng thí nghiệm Kim loại học, khoa Cơ ðiện, trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội
- Phũng Kỹ thuật ủo lường, khoa Cơ ðiện, trường ðại học Nụng nghiệp
- Xưởng nhiệt luyện, Trung tâm thực hành và ứng dụng kỹ thuật, trường ðại học Bách khoa Hà Nội
- Phòng thí nghiệm Kim loại học và nhiệt luyện, khoa Khoa học và công nghệ Vật liệu, trường ðại học Bách khoa Hà Nội
2.2 Quy trình thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu
2.2.1 S ơ ủồ th ự c nghi ệ m a) Chuẩn bị mẫu và kiểm tra tổ chức tế vi ở trạng thái cung cấp
Mẫu thộp SKD11 ở trạng thỏi cỏn núng, đường kính Φ35, do công ty TNHH một thành viên cơ khí Thăng Long cung cấp, đã được phân tích thành phần hóa học bằng thiết bị quang phổ tại Viện cơ khí và máy mỏ Kết quả cho thấy thành phần hóa học gần giống với thép SKD11 (JIS) Ngoài ra, mẫu thộp còn được kiểm tra tổ chức tế vi để xác định hình dạng cacbit và sự phân bố trên nền thộp, từ đó đưa ra những nhận định cụ thể.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội cung cấp chương trình luận văn thạc sĩ nông nghiệp với quy trình nung tụi phức hợp nhằm đạt được cơ tính tốt nhất Mẫu thử được cắt thành kích thước Lx20x10 mm để phục vụ cho các nghiên cứu và phân tích.
Hỡnh 2.1 Sơ ủồ nghiờn cứu
Rốn phụi là quá trình cần thiết khi mẫu ban ủầu có cacbit phân bố đều và có kích thước nhỏ Trong trường hợp này, rốn phụi chỉ nhằm tạo mẫu nghiên cứu với kích thước nhất định Tuy nhiên, nếu mẫu có tổ chức cacbit xương cỏ thụ thì việc rốn là cần thiết để phá tổ chức này, giúp nhận được cacbit sơ cấp nhỏ mịn và phân tán Điều này đảm bảo quá trình nung khi nhiệt luyện có thể hòa tan cacbit với thời gian giữ nhiệt ngắn, tránh tình trạng lớn hạt do phải nâng nhiệt độ lâu hoặc kéo dài thời gian giữ nhiệt, trong khi vẫn không thể hòa tan hết lượng cacbit sơ cấp.
Kiểm tra tổ chức tế vi ở trạng thái cung cấp và sau rèn
Chụp ảnh tổ chức ðo ủộ cứng
Quy trình công nghệ thấm nitơ cho thép SKD11
Mẫu thép (công ty TNHHNN MTV Thăng long cung cấp)
Xử lý mẫu trước thí nghiệm ðo ủộ cứng Chụp ảnh tổ chức
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 57
Để cải thiện tính chất của phụi sau rốn, quá trình ủ là cần thiết nhằm giữ nhiệt tốt và làm mềm phụi nếu nó bị biến cứng do nhiệt độ nguội lớn Phương pháp ủ thường được sử dụng là ủ ẳng nhiệt, với nhiệt độ nung trên Ac1 cộng thêm 20-40 độ C, và duy trì dưới Ac1 để đạt được tổ chức peclit thuận lợi cho gia công cơ.
Hình 2.2 Kích thước mẫu thí nghiệm
- Cắt mẫu: từ phụi ban ủầu cắt cỏc mẫu kớch thước 20x10x8 (mm)
Mài mẫu là quá trình loại bỏ bavia và vảy oxit trên bề mặt mẫu, giúp chuẩn bị cho việc nghiên cứu sau này Sử dụng giấy mài số 400 sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc này, đảm bảo bề mặt mẫu mài được nhẵn mịn và đạt yêu cầu.
- đánh số các mẫu với số hiệu quy ựịnh b) Quy trình nhiệt luyện
Hình 2.3 Quy trình tôi thép SKD11
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 58
Mẫu ủ được làm sạch trước khi tiến hành nhiệt luyện Sau khi ủ, các mẫu được xếp vào trong hộp thép hình trụ có đường kính Φ60 và độ dày thành hộp 3mm Các mẫu ủ được sắp xếp cách nhau và xung quanh được bao bọc bởi than hoa để tránh thoát carbon và oxy hóa Trước khi sử dụng, than hoa cần được sấy khô để đảm bảo hiệu quả bảo vệ trong quá trình nung tôi.
Mẫu ủ được nung theo quy trình như hình 2.3, với nhiệt độ ủ là 1050°C và hai chế độ ủ khác nhau trong thời gian giữ nhiệt là 25 phút và 50 phút, nhằm đánh giá khả năng hòa tan cacbit và độ cứng sau ủ Tốc độ nung ở giai đoạn 1 là 150°C/h, trong khi giai đoạn 2 và 3 đều là 200°C/h Trước khi tiến hành ram, mẫu ủ sẽ được chụp ảnh để phân tích tổ chức tế vi và độ cứng sau ủ.
Qui trình ram là bước quan trọng, yêu cầu mẫu phải được ủem ram ngay để đảm bảo tổ chức ổn định và đạt hiệu quả cao Nhiệt độ lý tưởng trong quá trình này dao động từ 50-70 độ C, như mô tả trong hình 2.4.
Khảo sát được thực hiện tại hai nhiệt độ ủ ram khác nhau là 530 °C và 560 °C nhằm xác định độ cứng thích hợp cho khuôn dập sâu và dập vuốt, cũng như ảnh hưởng của quá trình thấm nitơ đến độ cứng này Sau quá trình ủ, các mẫu được chụp ảnh tổ chức tế vi và đo độ cứng thực tế.
Hình 2.4 Quy trình ram thép SKD11
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 59 c) Quy trình thấm nitơ thể khí
Sau khi thực hiện các chế độ ram khác nhau, chúng tôi đã lựa chọn nhiệt độ ram phù hợp để đảm bảo quá trình thấm nitơ không ảnh hưởng đến tổ chức của nền Đề tài tiến hành khảo sát thấm nitơ tại nhiệt độ cố định, với các chế độ lưu lượng, thời gian và phương pháp thấm khác nhau, đảm bảo chênh lệch nhiệt độ so với nhiệt độ ram là từ 30 đến 50 độ C.
Dựa trên cơ sở nhiệt ủ, đề tài nghiên cứu nhiệt ủ thấm nitơ phù hợp với khí thấm sử dụng là NH3, tập trung khảo sát hai yếu tố ảnh hưởng chính là lưu lượng khí thấm và thời gian thấm.
Chi tiết quá trình ủ được thấm tại xưởng Nhiệt luyện thuộc bộ môn VLH, bao gồm các bước xử lý nhiệt và bề mặt tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Quy trình thấm ủ được mô tả rõ ràng trong hình 2.5.
Hình 2.5 Quy trình thấm nitơ thể khí
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 60
Chi tiết cần được mài sạch lớp vảy oxit bên ngoài và mài đến độ mịn giấy 600 Trước khi đưa vào lũ, chi tiết phải được rửa bằng cồn 90 độ, sau đó rửa lại bằng nước sạch và lau khô để loại bỏ bụi bẩn và dầu mỡ trên bề mặt.
Khi nhiệt độ đạt 300 °C, cho chi tiết vào lò và đồng thời cấp khí N2 với lưu lượng khoảng 80 – 100 l/h để đẩy oxy ra khỏi lò, nhằm bảo vệ mẫu không bị oxy hóa.
- Khi nhiệt ủộ lũ ủạt 450 o C tiến hành cấp khớ NH 3 vào lũ với lưu lượng bằng một phần hai lưu lượng khí thấm, giảm bớt lưu lượng N2 xuống còn 60 l/h
Khi lũ ủạt nhiệt ủộ thấm, cần cung cấp NH3 theo lưu lượng thấm Sau 5 phút, tắt hoàn toàn khí N2 và cấp nước để làm mỏng bớt lũ, nhằm tránh ảnh hưởng tới quá trình phân hủy của NH3 ngay từ khi bắt đầu vào lũ.