Tài liệu Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30cr8 chịu mài mòn

Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp Sinh viên thực hiện: Đỗ Nam Bình, Thắng Bản luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của: • Giảng viên chính: Nguyễn Phùng Cầu, BM Kỹ thuật gang thép • Thạc sỹ: Nguyễn Hoàng Việt, BM Kỹ thuật gang thép • Kỹ sư: Thái Văn An, Viện Công nghệ §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 1 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp PhÇn I - Tæng quan 1. Kh¸i qu¸t vÒ sù t¨ng tr−ëng, nhu cÇu cña thÐp trong vµ ngoµi n−íc Ngµy nay, sù ph¸t triÓn cña nÒn c«ng nghiÖp thÕ giíi trong ®ã cã c«ng nghiÖp luyÖn kim t¨ng m¹nh theo tr×nh ®é khoa häc kü thuËt, chÊt x¸m con ng−êi thÓ hiÖn ë nh÷ng ph¸t minh míi, c«ng nghÖ míi, vµ dÇn tõng b−íc h¹n chÕ sù phô thuéc vµo tµi nguyªn, còng nh− vÞ trÝ ®Þa lý. Tuy nhiªn, víi thÕ m¹nh vÒ tµi nguyªn vÉn ch−a mÊt ®i vai trß quan träng cña m×nh, mét sè n−íc trªn thÕ giíi cã nguån nguyªn liÖu phong phó nh− Nga, Mü, Trung Quèc, Ên §é,Braxin …®ang lµ nh÷ng n−íc cã nÒn c«ng nghiÖp s¶n xuÊt thÐp rÊt m¹nh trªn thÕ giíi . Bªn c¹nh ®ã mét sè n−íc nh− Hµn Quèc, NhËt B¶n …lµ nh÷ng n−íc cã tiÒm n¨ng chÊt x¸m vµ kinh tÕ rÊt m¹nh. Tuy nguån nguyªn liÖu, tµi nguyªn rÊt nghÌo nµn nh−ng l¹i cã kh¶ n¨ng s¶n xuÊt vµ xuÊt khÈu thÐp víi s¶n l−îng lín. ë mét sè n−íc khu vùc §«ng Nam ¸, trong ®ã cã ViÖt Nam, Ch©u phi, ch©u Mü ..,nguån nguyªn liÖu ®ang ë d¹ng tiÒm n¨ng,nÒn kinh tÕ ch−a ®ñ m¹nh nªn ®ang dÇn tõng b−íc t×m vÞ thÕ trong ngµnh thÐp thÕ giíi. Trong qu¸ khø, hiÖn t¹i vµ t−¬ng lai cã thÓ nãi thÐp vÉn lµ mét lo¹i vËt liÖu hÕt søc quan träng trong ®êi sèng con ngõ¬i vµ sù ph¸t triÓn xV héi. HiÖn nay,c«ng nghÖ s¶n xuÊt thÐp thÕ giíi ®ang h−íng nghiªn cøu vµo lÜnh vùc n©ng cao chÊt l−îng vµ më réng ph¹m vi sö dông, t¹o ®−îc nhiÒu s¶n phÈm míi ngµy cµng tho¶ mVn nhu cÇu ®a d¹ng vµ phøc t¹p cña nÒn kinh tÕ. Nh÷ng d¹ng vËt liÖu míi ra ®êi gÇn ®©y nh−: Compozit, polyme, ceramic …®ang dÇn t×m chç ®øng, nh−ng ch−a thÓ thay thÕ ®−îc vai trß cña thÐp trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp: c¬ khÝ, ¤t«, ytÕ, dÇu khÝ, giao th«ng vËn t¶i, c«ng nghÖ th«ng tin, quèc phßng … Tùu chung l¹i, c«ng nghÖ s¶n xuÊt thÐp ngµy nay vÉn lµ th−íc ®o trung thùc søc m¹nh kinh tÕ, chÝnh trÞ cña mçi quèc gia, ®ång thêi nã còng ph¶n ¸nh vÒ nh÷ng biÕn ®éng chÝnh trÞ xV héi cña quèc gia ®ã còng nh− trong khu vùc vµ trªn thÕ giíi. §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 1 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp 1.1 ThÞ tr−êng thÐp trªn thÕ giíi vµ §«ng Nam ¸ 1.1.1 Nhu cÇu vµ khuynh h−íng thÐp trªn thÕ giíi trong t−¬ng lai gÇn vµ võa Nhu cÇu thÐp ë c¸c khu vùc vµ c¸c n−íc lín trªn thÕ giíi cã khuynh h−íng t¨ng l¹i trong n¨m 2000 vµ møc tiªu thô thÐp thÕ giíi lªn ®Õn 752 triÖu tÊn, t¨ng 5,8%, h¬n n¨m 1999 lµ 40 triÖu tÊn. Tèc ®é ph¸t triÓn kinh tÕ toµn cÇu vµo n¨m 2001 bÞ chËm l¹i, lÏ ra tèc ®é tiªu thô thÐp toµn cÇu còng sÏ gi¶m theo. Tuy vËy, l−îng tiªu thu thÐp trªn thÕ giíi vÉn gi÷ nguyªn møc cò vµ t¨ng h¬n n¨m tr−íc mét chót, s¾p tíi l−îng tiªu thô thÐp trªn thÕ giíi sÏ ®¹t 830 triÖu tÊn, víi møc ph¸t triÓn trung b×nh hµng n¨m lµ 2%. Theo ViÖn s¾t thÐp quèc tÕ (IISI)®ù kiÕn n¨m 2005 nhu cÇu thÐp trªn thÕ giíi sÏ t¨ng 5% so víi n¨m tr−íc. Trong ®ã, tiªu thô thÐp cña c¸c n−íc thuéc tæ chøc hîp t¸c vµ ph¸t triÓn kinh tÕ (OECD)dù ®o¸n t¨ng 2,2% c¸c n−íc ngoµi (OECD) t¨ng 7,6%. Møc tiªu thô thÐp trªn thÕ giíi trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y. B¶ng 7: Møc tiªu thô thÐp trªn thÕ giíi trong nh÷ng n¨m qua. (Nguån: HiÖp héi ThÐp Quèc tÕ) 1999 2000 1999÷2000 2001 2000÷2001 (1000T) (1000T) Tû lÖ t¨ng gi¶m (1000T) Tû lÖ t¨ng gi¶m 133.800 137.000 +4,8 147.000 +7,3 NhËt B¶n 68.900 73.800 +7,1 73.300 - 0,7 Hµn Quèc 34.000 38.600 +5,7 40.400 +4,7 §µi Loan 20.400 21.600 +5,7 22.500 +4,3 N−íc hoÆc vïng Trung Quèc C¸c vïng kh¸c ë 56.500 Ch©u ¸ 61.200 +8,3 62.300 +1,8 Tæng 313.600 332.200 +6,9 345.500 +4,0 Khu vùc tù do Th−¬ng 137.800 m¹i B¾c Mü 144.200 +4,6 143.700 -0,3 Mü 114.900 +3,8 114.800 -0,1 110.700 §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 2 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi Brazin 14.100 Tæng céng Nam Mü cho 24.700 Liªn minh Ch©u 138.000 ¢u 15 n−íc §å ¸n tèt nghiÖp 15.800 +12,1 16.800 +6,3 27.400 +11,1 29.000 +6,0 144.200 +4,5 144.800 +0,4 C¸c vïng kh¸c ë Ch©u ¢u 31.800 33.700 +6,1 35.400 +5,0 Céng ®ång c¸c quèc gia ®éc lËp 31.300 32.400 +3,5 32.800 Nga 16.900 17.700 +4,7 ¸o vµ Niu Zi L©n 6.700 6.300 +1,2 18.000 +1,7 -5,9 6.000 -4,7 Ch©u Phi 14.800 15.300 +3,3 15.600 +1,8 Trung §«ng 15.100 16.200 +7,3 16.400 +1,2 Tæng céng trªn ThÕ 710.900 giíi 752.000 +5,8 769.200 +2,3
Dù b¸o møc tiªu thô thÐp trªn thÕ giíi trong t−¬ng lai. B¶ng 8: Dù b¸o møc tiªu thô thÐp trªn thÕ giíi n¨m 2005 (Nguån: HiÖu héi ThÐp Quèc tÕ) C¸c n−íc hoÆc khu vùc 2000 2005 2000÷2005 (1.000T) (1.000T) Tû lÖ thay ®æi Liªn minh Ch©u ©u (15 n−íc) 144.200 150.000 +0,8 C¸c khu vùc kh¸c ë Ch©u ©u 33.700 38.000 +0,3 Céng ®ång c¸c quèc gia ®éc 32.400 lËp 37.000 +2,7 Khu vùc tù do th−¬ng m¹i B¾c 144.200 Mü 151.000 +0,9 Nam Mü 27.400 35.000 +5,0 Trung Quèc 137.000 165.000 +3,8 §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 3 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp NhËt B¶n 73.800 70.000 -1,0 C¸c khu vùc kh¸c ë Ch©u ¸ 121.400 142.000 +3,2 Tæng céng ë Ch©u ¸ 332.200 377.000 +2,6 Ch©u Phi 15.300 17.000 +2,1 Trung §«ng 16.200 18.000 +2,1 Ch©u §¹i D−¬ng 6.300 7.000 +2,1 Tæng céng trªn ThÕ giíi 751.900 830.000 +2,0 Theo c¸c b¶ng trªn, møc tiªu thô thÐp hiÖn t¹i ë toµn bé khu vùc Ch©u ¸ chiÕm 40% møc tiªu thô thÐp toµn cÇu vµ ®Õn 2005 sÏ h¬n 45%, trë thµnh mét khu vùc quan träng trong thÞ tr−êng ThÕ giíi. T¹i c¸c khu vùc vµ n−íc kh¸c ë Ch©u ¸ (ngo¹i trõ Trung Quèc, Hµn Quèc vµ NhËt B¶n), nÒn kinh tÕ ®ang dÇn håi phôc vµ cã khuynh h−íng t¨ng tr−ëng trë l¹i sau cuéc khñng ho¶ng tµi chÝnh Ch©u ¸. Sù ph¸t triÓn nhanh chãng trong ngµnh x©y dùng vµ s¶n xuÊt lµm t¨ng nhu cÇu thÐp ë c¸c khu vùc ®ã. S¶n l−îng tiªu thô thÐp ë Ch©u ¸ trong n¨m 2000 t¨ng 8,3% so víi n¨m 1999, tèc ®é ph¸t triÓn cao h¬n møc trung b×nh, ®−îc xÕp hµng ®Çu ThÕ giíi. Do t¸c ®éng cña cuéc khñng ho¶ng kinh tÕ ë Mü, tèc ®é t¨ng møc tiªu thô thÐp ë Ch©u ¸ ®−îc dù ®o¸n ë 1,8%, thÊp h¬n møc trung b×nh. Ngoµi ra, theo b¸o c¸o cña HiÖp héi thÐp NhËt B¶n, møc tiªu thô thÐp th« vµo n¨m 2001 t¨ng 12,8% ë In®onesia, 8% ë Malaysia, 9% ë ViÖt Nam, 11,5% ë Burma, 1,3% ë Philipin, trong khi ë Th¸i Lan gi¶m 2,6%. Céng ®ång quèc tÕ rÊt tin t−ëng vµo t−¬ng lai kinh tÕ cña khu vùc Ch©u ¸, ®Æc biÖt lµ c¸c n−íc c«ng nghiÖp míi ®ang ph¸t triÓn. Nh×n vµo sù ph¸t triÓn hiÖn t¹i, ®©y chØ cßn lµ vÊn ®Ò thêi gian ®Ó khu vùc §«ng Nam ¸ l¹i trë thµnh mét khu vùc cã nÒn kinh tÕ n¨ng ®éng nhÊt toµn cÇu. Theo dù ®o¸n cña HiÖp héi thÐp Quèc TÕ vÒ s¶n l−îng tiªu thô thÐp ë c¸c khu vùc kh¸c nhau trªn thÕ giíi, møc t¨ng tr−ëng hµng n¨m cho c¸c khu vùc ë Ch©u ¸, ngo¹i trõ Trung Quèc vµ NhËt B¶n, trong thêi gian tíi ®©y sÏ lµ 3,2%, chØ thÊp sau Nam Mü, ®øng hµng thø hai trªn thÕ giíi. Ngµy 14/09/2001, m−êi n−íc cña HiÖp Héi §«nng Nam ¸ ®V ký Söa ®æi NghÞ §Þnh Th− cña tho¶ −íc vÒ khu vùc ®Çu t− HiÖp Héi §«ng Nam ¸ sÏ rót ng¾n ®¸ng kÓ thêi gian huû bá danh s¸ch b¶o hé t¹m thêi trong lÜnh vùc chÕ t¹o vµ s¶n xuÊt cho c¸c n−íc thµnh viªn. §iÒu nµy cã nghÜa lµ HiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 4 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp H«i §«ng Nam ¸ ®V thóc ®Èy mét b−íc trong viÖc më réng khu vùc, thu hót ®Çu t− n−íc ngoµi vµ thóc ®Çy ph¸t triÓn khu vùc. 1.1.2 : Kh¸i qu¸t mét sè c«ng nghÖ s¶n xuÊt thÐp trªn thÕ giíi HiÖn nay, C¸c n−íc cã nÒn luyÖn kim ph¸t triÓn th× c¬ cÊu s¸ng phÈm s¶n xuÊt thÐp hîp kim chÝm tû lÖ cao 20-30%, thÐp hîp kim thÊp ®é bÒn cao chiÕm tíi 20-30% tæng s¶n l−îng thÐp kÕt cÊu vµ x©y dùng. Nghµnh c«ng nghiÖp thÐp thÕ giíi gÇn ®©y ®V s¶n xuÊt ®−îc c¸c lo¹i thÐp chÊt l−îng cao víi nh÷ng ®Æc tÝnh −u viÖt: Siªu s¹ch vÒ t¹p chÊt, Siªu mÞn vÒ tæ chøc, siªu ®Òu vÒ chÊt l−îng, siªu bÒn vÒ tÝnh n¨ng …§¸p øng ®−îc nh÷ng ®ßi hái kh¾t khe nhÊt cña nÒn kinh tÕ víi gi¸ rÎ vµ æn ®Þnh l©u dµi. §ång thêi nghµnh thÐp còng øng dông nh÷ng c«ng nghÖ míi, tõng b−íc ®¸p øng ®−îc nhu cÇu b¶o vÖ m«i tr−êng. Nh÷ng yÕu tè trªn thóc ®Èy nghµnh thÐp gi¶i quyÕt ®−îc nh÷ng vÊn ®Ò vÒ chÊt l−îng, vÒ tÝnh n¨ng, vÒ chñng lo¹i nh»m n©ng cao tuæi thä vµ gi¶m ®−îc ®¸ng kÓ träng l−îng c¸c chi tiÕt, kÕt cÊu. NghÜa lµ nghµnh thÐp thÕ giíi dang cã mét cuéc c¸ch m¹ng c¶i tiÕn m¹nh mÏ. Thùc tÕ hiÖn nay, víi tiÕn bé vÒ khoa häc kü thuËt nh− øng dông c¸c biÖn ph¸p c−êng ho¸ trong lß cao luyÖn gang: phun than bét, thæi «xy, thæi giã nãng, sö dông cèc h×nh …c¸c ph−¬ng ph¸p luyÖn kim phi cèc, øng dông c«ng nghÖ th«ng tin trong c«ng nghiÖp gang thÐp, øng dông lß ®iÖn hå quang dung l−îng lín tõ 100-400T/mÎ, lß ®iÖn siªu c«ng suÊt, lß ®iÖn hå quang mét chiÒu, lß ®iÖn hå quang ra thÐp ®¸y lÖch t©m, c¸c lß tinh luyÖn ch©n kh«ng, tinh luyÖn thæi khÝ hçn hîp, c«ng nghÖ ®óc liªn tôc nhiÒu dßng cã tiÕt diÖn ph«i rÊt ®a d¹ng hoÆc c¸c thiÕt bÞ ®o kiÓm thiÕt bÞ ph©n tÝch nhanh …th× kh¶ n¨ng s¶n xuÊt c¸c lo¹i thÐp trªn thÕ giíi lµ rÊt lín. §Õn nay, −íc tÝnh trªn thÕ giíi cã ®Õn hµng v¹n m¸c thÐp. Nãi riªng vÒ thÐp chÞu mµi mßn th× nhu cÇu sè l−îng t¨ng tr−ëng tuy kh«ng lín nh−ng yªu cÇu vÒ chÊt l−îng ®ßi hái rÊt cao. mét sè n−íc tiªn tiÕn nh− §øc, NhËt, Nga, Mü …vµ mét sè n−íc kh¸c ®V ¸p dông tiÕn bé khoa häc kü thuËt vµo trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt thÐp, trong ®ã cã thÐp chÞu mµi mßn, ®V nghiªn cøu, t×m ra nh÷ng ®iÓm míi nh»m môc ®Ých rót ng¨n l−u tr×nh s¶n xuÊt, tøc lµ gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm mµ vÉn ®¹t ®−îc yªu cÇu chÊt l−îng cña thÐp. Cã thÓ nãi c«ng nghÖ s¶n xuÊt thÐp chÞu mµi mßn ngµy cµng æn ®Þnh, thuÇn thôc, tiªn tiÕn vµ hiÖu qu¶. 1.2 §¸nh gi¸ thùc tr¹ng s¶n xuÊt vµ nhu cÇu thÐp trong n−íc §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 5 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp 1.2.1: Vai trß cña thÐp trong nÒn kinh tÕ quèc d©n ®Þnh h−íng vµ ph¸t triÓn ViÖt nam ®ang thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh c¶i c¸ch kinh tÕ mang tªn “c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc” ®V vµ ®ang tÝch cùc chuyÓn ®æi sang c¬ chÕ thÞ tr−êng theo ®Þnh h−íng xV héi chñ nghÜa. NÒn kinh tÕ ViÖt Nam b−íc sang nh÷ng n¨m ®Çu cña thÕ kû 21 ®ang dÇn ph¸t triÓn, lín m¹nh vµ æn ®Þnh theo th«ng b¸o cña tæng côc thèng kª ,GDP2005 lµ 7,7%. Ngoµi ra, chóng ta ®V cã kÕ ho¹ch ph¸t triÓn c¸c nghµnh c«ng nghiÖp quan träng cña ®Êt n−íc, trong ®ã cã nghµnh thÐp. cô thÓ trong b¶n quy ho¹ch tæng thÓ ®V ®−a ra ch−¬ng tr×nh ph¸t triÓn ng¾n h¹n vµ trung h¹n, t¹o khu«n khæ nhá vµ võa ®Ó s¶n xuÊt thÐp chÊt l−îng, thÐp ®Æc biÖt ®¸p øng ®ñ nhu cÇu cña nÒn kinh tÕ quèc d©n vµ an ninh quèc phßng. Tuy nhiªn, cã thÓ thÊy râ t×nh h×nh hiÖn nay lµ c¸c ®¬n vÞ s¶n xuÊt, kinh doanh thÐp cña chóng ta chñ yÕu cßn ph¶i nhËp ph«i, s¾t thÐp phÕ tõ n−íc ngoµi. kh¶ n¨ng cung cÊp ph«i cña chóng ta cßn rÊt yÕu (20-25%). thªm mét vÊn ®Ò n÷a ®Æt ra lµ kh¶ n¨ng cung cÊp ph«i tõ phÝa n−íc ngoµi còng lµ bµi to¸n th¸ch thøc kh«ng nhá ®èi víi nÒn c«ng nghiÖp thÐp ViÖt Nam nãi riªng vµ kinh tÕ, chÝnh trÞ n−íc ta nãi chung. V× vËy, ®Ó ®¸nh gi¸ vÒ møc ®é ph¸t triÓn th× cã thÓ c¨n cø vµo sè l−îng, chñng lo¹i vµ chÊt l−îng thÐp, ®ã lµ nh÷ng chØ tiªu quan träng thÓ hiÖn søc m¹nh vËt chÊt cña mét quèc gia ®éc lËp, tù chñ vÒ kinh tÕ vµ an ninh quèc phßng. MÆc dï nghµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt thÐp cã møc t¨ng tr−ëng kh¸ nh−ng kh«ng c¬ b¶n. N¨ng lùc s¶n xuÊt thÐp ®Õn nay ®V ®¹t con sè gÇn 1 triÖu tÊn nh−ng chñ yÕu míi chØ s¶n xuÊt thÐp trßn tr¬n, thÐp cèt bª t«ng, thÐp èng hµn th«ng th−êng cho x©y dùng. C¸c lo¹i thÐp tÊm, thÐp l¸, thÐp h×nh lo¹i lín, thÐp hîp kim chÊt l−îng cßn ph¶i nhËp ngo¹i nhiÒu. Theo bé c«ng nghiÖp, n¨m nay (2005) ViÖt Nam cÇn 3 triÖu tÊn thÐp trong khi kh¶ n¨ng chØ cã thÓ s¶n xuÊt 750.000tÊn. bé khuyÕn khÝch c¸c doanh nghiÖp tËn dông mäi nguån lùc ®Ó ®−a s¶n l−îng lªn 1 triÖu tÊn. §¸nh gi¸ nhu cÇu sö dông thÐp: Theo thèng kª cña Tæng C«ng ty ThÐp ViÖt Nam tæng nhu cÇu thÐp c¸c lo¹i n¨m 2000 lµ 2.600.000 tÊn. Víi tèc ®é ph¸t triÓn c«ng nghiÖp c¶ n−íc 10,5%/n¨m, dù kiÕn nhu cÇu thÐp ®Õn n¨m 2020 xem cô thÓ trong b¶ng 1. §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 6 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp B¶ng 1: Dù kiÕn nhu cÇu thÐp ®Õn n¨m 2020 N¨m Tæng nhu cÇu tiªu thô thÐp B×nh qu©n ®Çu ng−êi (1000T) (kg/ng−êi) 2001 3280 41 2002 3620 44,6 2003 4000 48,3 2004 4430 53,2 2005 4900 57,8 2010 8.000 86,6 2020 21.700 173,6 Ghi chó: Bao gåm cã l−îng thÐp s¶n xuÊt trong n−íc vµ nhËp khÈu. Møc t¨ng tr−ëng trung b×nh h»ng n¨m tõ 1994 ÷ 2000 lµ 16,5%. Dù kiÕn nhu cÇu ThÐp 1000T 25,000 21,700 20,000 15,000 10,000 5,000 8,000 3,620 4,000 4,430 4,900 3,280 2001 2002 2003 2004 2005 0 2010 2020 N¨m §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 7 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi B×nh qu©n ®Çu ng−êi Kg/ng−êi 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 §å ¸n tèt nghiÖp 173,60 86,60 44,60 48,30 53,20 57,80 41,00 2001 2002 2003 2004 2005 2010 N¨m 2020 B¶ng 3: S¶n l−îng thÐp nhËp khÈu vµo thÞ tr−êng ViÖt Nam (Nguån: SEASI) S¶n phÈm 1995 1996 1997 1998 1999 2000 156 519 826 937 1.087 150 768 686 766 970 1.244 - ThÐp h×nh 21 212 63 53 54 54 -ThÐp trßn (d©y vµ thanh) 69 218 122 126 96 97 - ThÐp tÊm 32 161 142 167 322 274 24 204 249 265 434 171 233 385 1. Ph«i thÐp 2.ThÐp c¸n trong ®ã: - ThÐp cuén c¸n nãng - ThÐp cuén c¸n nguéi 28 153 155 Tæng nhËp 150 924 1.205 1.592 1.907 2.331 Bªn c¹nh mét sè l−îng thÐp nhËp khÈu rÊt lín vµ t¨ng nhanh hµng n¨m (B¶ng 3) th× chóng ta còng ®V b¾t ®Çu cã xuÊt khÈu thÐp sang c¸c n−íc l©n cËn, vÝ dô: n¨m 1999 ®V xuÊt khÈu 2026 tÊn thÐp c¸n vµ 10574 tÊn s¶n phÈm sau c¸n; n¨m 2000 ®V xuÊt khÈu 653 tÊn thÐp c¸n vµ 1885 tÊn s¶n phÈm sau c¸n. Chóng ta còng cÇn nhanh chãng v−¬n lªn n¾m b¾t lÊy thÞ tr−êng nµy. §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 8 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp Ngµnh s¶n xuÊt thÐp t¹i ViÖt Nam hiÖn t¹i ®ang cã sù mÊt c©n ®èi trÇm träng gi÷a kh©u s¶n xuÊt ph«i vµ kh©u c¸n thÐp. N¨m 2000 ngµnh thÐp ViÖt Nam ®V cã c«ng suÊt luyÖn thÐp lß ®iÖn lµ 5000.000 tÊn/n¨m, c«ng suÊt c¸n thÐp lµ 2.600.000 tÊn/n¨m vµ s¶n phÈm c¸n chñ yÕu lµ thÐp x©y dùng. B¶ng 4: Tèc ®é t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng c¸n giai ®o¹n 1990-2000 (Nguån Tæng C«ng ty ThÐp ViÖt Nam ) Tèc ®é t¨ng tr−ëng (%) N¨m S¶n l−îng thÐp c¸n (1.000T) 1990 102 1991 149 46,0 1992 196 31,5 1993 243 24,0 1994 280 15,2 1995 450 60,7 1996 900 100,0 1997 1.050 16,6 1998 1.150 9,5 1999 1.300 13,0 2000 1.570 20,7 B¶ng 5: N¨ng lùc vµ thùc tÕ s¶n xuÊt thÐp cña ngµnh thÐp ViÖt Nam (Nguån Tæng C«ng ty ThÐp ViÖt Nam) Chñng lo¹i s¶n phÈm 1. SX thÐp th« (ph«i, thái) C«ng suÊt ®Õn 2000 (T) S¶n l−îng thùc S¶n l−îng thùc Tû lÖ huy ®éng tÕ 1999 (T) tÕ 2000 (T) C/suÊt (%) 500.000 458.000 485.600 97 2. ThÐp c¸n dµi (trßn thanh, d©y, h×nh võa vµ nhá) 2.600.000 1.300.000 1.570.000 60,7 3. S¶n phÈm gia c«ng sau c¸n (èng hµn, t«n m¹, ®Þnh l−íi c¸c lo¹i) 500.000 190.000 200.000 40 4. ThÐp c¸n dÑt (tÊm vµ b¨ng cuén c¸n nãng, c¸n nguéi) Ch−a cã 600.000 (nhËp khÈu) 1.000.000 (nhËp khÈu) §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 9 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp B¶ng 6: Dù kiÕn sè l−îng thÐp tiªu thô theo khu vùc trong n−íc (Nguån Tæng C«ng ty ThÐp ViÖt Nam) Chñng lo¹i N¨m 2000 N¨m 2005 Tæng Nhu cÇu Khèi l−îng (1.000T) 2.600 Tû lÖ (%) 100 Khèi l−îng (1.000T) 4.900 Tû lÖ (%) 100 - MiÒn Nam 1.300 50 2.450 50 - MiÒn B¾c 1.040 45 1.960 40 - MiÒn Trung 260 10 490 10 A.S¶n phÈm dµi 1.600 3.000 100 - MiÒn Nam 800 50 1.500 50 - MiÒn B¾c 640 40 1.200 40 - MiÒn Trung 160 10 300 10 A.S¶n phÈm dÑt 1.000 100 1.900 100 - MiÒn Nam 500 50 950 50 - MiÒn B¾c 400 40 760 40 §Þnh h−íng ph¸t triÓn gành c«ng nghiÖp thÐp ViÖt Nam : Ph¸t triÓn c©n ®èi gi÷a h¹ nguån ( c¸n, kÐo, gia c«ng sau c¸n) và th−îng nguån ( Khai th¸c quÆng s¾t s¶n xuÊt gang và ph«i thÐp). KÕt hîp ®a d¹ng ho¸ chñng lo¹i và quy c¸ch s¶n phÈm ®¸p øng nhu cÇu víi sù ph¸t triÓn cã chän läc, hîp lý §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 10 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp c¸c s¶n phÈm thÐp ®Æc biÖt sö dông cho chÕ t¹o m¸y, c«ng nghiÖp quèc phßng, giao th«ng. Ph¸t triển s¶n xuÊt thÐp dùa trªn khai th¸c vµ sö dông hîp lý c¸c nguån tµi nguyªn trong n−íc ®Ó ®¶m b¶o hiÖu qña kinh tÕ - xV héi. Sö dông c«ng nghÖ hiÖn ®¹i, tù ®éng ho¸ ë møc ®é cao víi c¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt tiªn tiÕn ®Ó gi¶m chi phÝ b»ng viÖc tiÕt kiÖm nguyªn nhiªn liÖu vµ ®¶m b¶o c¸c tiªu chuÈn vÒ m«i tr−êng. C«ng nghÖ ®−îc lùa chän ph¶i cã tÝnh æn ®Þnh cao, linh ho¹t (dÔ c¶i t¹o vµ hiÖn ®¹i ho¸ khi cÇn thiÕt ) ®Ó dÇn thay thÕ c¸c c«ng nghÖ l¹c hËu vµ kh«ng g©y hiÖu qu¶ xÊu ®Õn m«i tr−êng. Tæng c«ng ty thÐp ViÖt Nam trong kÕ ho¹ch ph¸t triÓn tæng thÓ ®ã ®Ò ra lé tr×nh ®Çu t− ph¸t triÓn và ®æi míi c«ng nghÖ cho n¨m 2005 nh− sau: Nhà m¸y c¸n thÐp của C«ng ty Gang ThÐp Th¸i Nguyªn: C«ng suÊt 300.000 tÊn /n¨m thÐp c©y và cuén cho x©y dùng. N¨m 2003 sÏ ®i vµo ho¹t ®éng. Nhà m¸y c¸n nguéi Phú Mü: C«ng suÊt 210.000 tÊn/n¨m thÐp b¨ng c¸n nguéi. N¨m 2004 sÏ ®i vµo ho¹t ®éng.. Nhà m¸y thÐp Phó Mü: C«ng suÊt 500.000 tÊn/n¨m ph«i thÐp và 400.000 tÊn/n¨m thÐp c©y và cuén cho x©y dùng. N¨m 2005 sÏ ®i vào ho¹t ®éng. Nhà m¸y c¸n thÐp Liªn §iÓu (§µ N¼ng): C«ng suÊt 250.000 tÊn /n¨m nhà m¸y c¸n thÐp tÊm nãng c«ng suất 1 triÖu tÊn/n¨m; thÐp tÊm và b¨ng c¸n nãng, dù tÝnh khai th¸c c¸c má quÆng s¾t Th¹ch Khª và Quý Xa; nhà m¸y thÐp liªn hîp c«ng suÊt 4,5 triÖu tÊn /n¨m; Nhà m¸y thÐp ®Æc biÖt. 1.2.2: Thùc tÕ s¶n xuÊt thÐp chÞu mµi mßn ë ViÖt Nam vµ ý nghÜa kinh tÕ víi s¶n xuÊt trong n−íc Trong c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc, nhu cÇu vÒ sè l−îng vµ chñng lo¹i c¸c m¸c thÐp hîp kim ngµy cµng t¨ng lªn. ViÖt Nam lµ n−íc cã vÞ trÝ ®Þa lý vµ vai trß qu©n sù hÕt søc quan träng trong khu vùc vµ thÕ giíi, v× vËy nhu cÇu vÒ thÐp hîp kim, trong ®ã cã thÐp hîp kim chÞu mµi mßn cÇn ph¶i nhiÒu h¬n, cÊp b¸ch h¬n so víi c¸c n−íc cã cïng ®é ph¸t triÓn. §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 11 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp Theo nh÷ng con sè thèng kª gÇn ®©y, thÐp chÞu mµi mßn ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt trong m¸y khai th¸c má, c¸c lo¹i m¸y nghiÒn ®¸, quÆng, than, xi m¨ng, øng dông trong qu©n sù … lªn ®Õn hµng chôc ngh×n tÊn/n¨m. Tuy nhiªn, víi møc ®é s¶n xuÊt, tr×nh ®é vÒ khoa häc c«ng nghÖ cßn h¹n chÕ nh− hiÖn nay, chóng ta ch−a thÓ ®¸p øng ®ñ nhu cÇu trong n−íc. PhÇn lín l−îng thÐp hîp kim chÞu mµi mßn ph¶i nhËp ngo¹i tõ c¸c n−íc Nga, NhËt, Trung Quèc, Ph¸p, BØ … §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 12 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp PhÇn II - C¬ së lý thuyÕt 2.1.VËt liÖu chÞu mµi mßn 2.1.1. C¸c d¹ng mµi mßn Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña vËt liÖu mµi mßn trong ®iÒu kiÖn ma s¸t phô thuéc vµo 3 nhãm yÕu tè: − YÕu tè bªn trong do tÝnh chÊt cña vËt liÖu x¸c ®Þnh. − YÕu tè bªn ngoµi ®Æc tr−ng cho d¹ng ma s¸t (tr−ît, l¾c..) vµ chÕ ®é lµm viÖc (tèc ®é xª dÞch t−¬ng ®èi, t¶i träng, ®Æc tr−ng ®Æt t¶i, nhiÖt ®é…), m«i tr−êng lµm viÖc vµ chÊt b«i tr¬n. Tæng hîp c¸c yÕu tè trªn t¹o ra c¸c d¹ng mµi mßn kh¸c nhau a. Mµi mßn c¬ häc: Lµ d¹ng mµi mßn khi c¸c chi tiÕt t¹o cÆp ma s¸t tiÕp xóc víi nhau nh− c¸c æ bi tr−ît vµ l¾c, truyÒn ®éng b¸nh r¨ng, hµm nghiÒn … c¸c h¹t r¾n chui vµo vïng tiÕp xóc nh− lµ hat mµi g©y mßn chi tiÕt. Qu¸ tr×nh lÆp ®i lÆp l¹i nhiÒu lÇn. T¸c ®éng cña lùc ma s¸t lµ c«ng n¨ng g©y cho chi tiÕt bÞ mßn. b. ¨n mßn –C¬ häc : C¸c chi tiÕt do m«i tr−êng lµm viÖc mµi mßn (ChÊt láng, khÝ …) tiÕp xóc ¨n mßn chi tiÕt sau khi oxy ho¸ bÒ mÆt . C¸c d¹ng mµi mßn ®Æc tr−ng cho c¸c chi tiÕt chÞu mµi mßn c¬ häc lµ d¹ng h¹t mµi, d¹ng dÝnh kÕt, d¹ng oxy ho¸, d¹ng mái, d¹ng fretting (¨n mßn fretting). C¸c d¹ng mµi mßn ®Æc tr−ng cho c¸c chi tiÕt chÞu ¨n mßn – c¬ häc lµ mµi mßn d¹ng h¹t mµi (thÝ dô, mßn do nÒn ®Êt, d¹ng mµi trong chÊt láng vµ khÝ, d¹ng ¨n mßn khÝ quyÓn, d¹ng bµo mßn …). Tuú theo nh÷ng quy luËt diÔn ra mµ c¸c d¹ng mµi mßn kh¸ ®a d¹ng. 2.1.2. C¬ chÕ cña mµi mßn Nguyªn nh©n mµi mßn c¸c chi tiÕt t¹o cÆp lµ c«ng cña lùc ma s¸t. Do t¸c dông cña lùc ma s¸t mµ c¸c qu¸ tr×nh biÕn d¹ng vïng bÒ mÆt tiÕp xóc, qu¸ tr×nh ho¸ bÒn vµ th¶i bÒn, qu¸ tr×nh to¶ nhiÖt, sù thay ®æi cÊu tróc, sù ph¸t triÓn mái, sù «xy ho¸ … ®−îc lÆp ®i lÆp l¹i nhiÒu lÇn. TÝnh phøc t¹p cña c¸c qu¸ tr×nh xÈy ra trong vïng tiÕp xóc ®−¬c gi¶i thÝch b¨ng nhiÒu lý thuyÕt kh¸c nhau. lý thuyÕt c¬ häc –ph©n tö gi¶i thÝch ®Çy ®ñ nhÊt sù t−¬ng t¸c gi÷a c¸c vËt r¾n. Theo thuyÕt nµy, do sù gå ghÒ mµ c¸c bÒ mÆt sÏ tiÕp xóc t¹i tõng ®iÓm riªng biÖt. C¸c ®iÓm nµy h×nh thµnh do c¸c chç nhÊp nh« tÕ vi xen kÏ nhau hay chóng bÞ Ðp vµo nhau do biÕn d¹ng dÎo. T−¬ng t¸c gi÷a c¸c bÒ mÆt tr−ît t¹i c¸c ®iÓm ®ã cã b¶n chÊt hai mÆt: BiÕn §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 13 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp d¹ng vµ dÝnh kÕt. T−¬ng t¸c biÕn d¹ng do sù biÕn d¹ng nhiÒu lÇn cña c¸c vïng thÓ tÝch vi m« cña líp bÒ mÆt nhê c¸c chç gå ghÒ xen kÏ nhau g©y ra. Lùc chèng l¹i biÕn d¹ng ®ã gäi lµ thµnh phÇn biÕn d¹ng cña lùc ma s¸t (Fd). T−¬ng t¸c dÝnh kÕt liªn quan ®Õn sù h×nh thµnh c¸c cÇu hµn dÝnh t¹i c¸c chç tiÕp xóc. Lùc chèng l¹i sù c¾t ®øt c¸c cÇu hµn ®ã vµ sù h×nh thµnh c¸c cÇu míi chÝnh lµ thµnh phÇn dÝnh kÕt cña lùc ma s¸t (Fad). f=F/N Nh− vËy, lùc ma s¸t, còng nh− mét ®Æc tr−ng ma s¸t quan träng kh¸c hÖ sè ma s¸t sÏ ®−îc x¸c ®Þnh nh− tæng cña c¸c lùc thµnh phÇn: F = Fd +Fad ; f = fd +fad Thµnh phÇn biÕn d¹ng cña ma s¸t t¨ng tØ lÖ thuËn víi ®é xen kÏ t−¬ng ®èi cña c¸c chæ gå ghÒ h/R (h-chiÒu s©u xen kÏ; R-b¸n kÝnh chç gå ghÒ xen kÏ nhau). §¹i l−îng h/R, Fd vµ fd t¨ng khi ®é nhÊp nh« bÒ mÆt, t¶i träng t¨ng vµ gi¶m khi t¨ng ®é cøng vµ m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu. Cã 3 d¹ng t−¬ng t¸c c¬ häc: - TiÕp xóc ®µn håi - BiÕn d¹ng dÎo - C¾t vi m« h×nh 2.1.2: c¸c d¹ng t−¬ng t¸c bÒ mÆt ma s¸t. a, tiÕp xóc ®µn håi; b, biÕn d¹ng dÎo; c, c¾t vi m«; d, b¸m dÝnh ph¸ mµng bÒ mÆt; e, b¸m vµ ¨n s©u vµo trong §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 14 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp C−êng ®é hao mßn sÏ lµ Ýt nhÊt khi tiÕp xóc ®µn håi. Khi biÕn d¹ng dÎo c−êng ®é hao mßn t¨ng mét vµi bËc. §ã lµ v× c¸c vïng bÒ mÆt do ¶nh h−ëng cña biÕn d¹ng dÎo sÏ ho¸ bÒn m¹nh vµ khi dù tr÷ dÎo hÕt th× bÞ ph¸ huû gißn. T¨ng t−¬ng t¸c dÝnh kÕt sÏ t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh nµy. Sù c¾t vi m« thuéc c¬ chÕ kh«ng cho phÐp cña mµi mßn v× nã ph¸ huû m¹nh líp bÒ mÆt. C¾t vi m« cã thÓ xÈy ra kh«ng chØ do c¸c phÇn gå ghÒ xen kÏ nhau mµ cßn do c¸c h¹t cøng l¹. D¹ng ph¸ huû bÒ mÆt nh− vËy gäi lµ mµi mßn do h¹t mµi. Thµnh phÇn dÝnh kÕt cña ma s¸t tØ lÖ víi th«ng sè kh«ng thø nguyªn τ0/HB) τ ( 0/HB-§é bÒn c¾t cña liªn kÕt dÝnh ). Cã thÓ cã hai d¹ng t−¬ng t¸c kÕt dÝnh. - B¸m dÝnh vµo vµ ph¸ huû líp mµng bÒ mÆt (xem h×nh 2.1.2-d). - B¸m vµo c¸c bÒ mÆt kim lo¹i kÌm theo ¨n s©u vµo bªn trong(xem h×nh 2.1.2-e). Trong d¹ng t−¬ng t¸c ®Çu, viÖc c¾t c¸c liªn kÕt dÝnh sÏ x¶y ra theo c¸c mµng «xÝt ho¨c mµng hÊp phô mµ chóng lu«n phñ lªn c¸c bÒ mÆt ma s¸t. Tèc ®é h×nh thµnh c¸c mµng «xÝt th−êng cao do nhiÖt ®é cao t¹o ra trªn bÒ mÆt ma s¸t thóc ®Èy. Sù ph¸ huû bÒ mÆt b»ng c¸ch c¾t mµng «xÝt gäi lµ mµi mßn «xy ho¸. ®ã lµ d¹ng mµi mßn thuËn lîi nhÊt, trong qu¸ tr×nh ph¸ huû tËp trung t¹i c¸c líp bÒ mÆt máng nhÊt. Sù b¸m dÝnh c¸c bÒ mÆt kim lo¹i xuÊt hiÖn gi÷a c¸c bÒ mÆt ma s¸t s¹ch kh«ng cã mµng, (vÝ dô, trong ®iÒu kiÖn ch©n kh«ng hoÆc khi ph¸ huû c¸c mµng b»ng biÕn d¹ng dÎo t¹i vÞ trÝ tiÕp xóc ). Giòa c¸c vïng s¹ch t¹o ra c¸c liªn kÕt dÝnh mµ vÒ ®é bÒn v−ît xa ®é bÒn cña mét vËt liÖu trong cÆp ma s¸t. Qu¸ tr×nh c¾t xÈy ra trong vËt liÖu kÐm bÒn h¬n trong chiÒu s©u cña n¬i b¸m dÝnh. trªn bÒ mÆt ma s¸t nµy sÏ h×nh thµnh c¸c chç lâm s©u, trªn bÒ mÆt kia0 lµ c¸c h¹t võa bÞ bãc lªn råi chóng l¹i bÞ b¸m tiÕp vµ lan kh¾p bÒ mÆt ma s¸t, ph¸ huû m¹nh vËt liÖu, vµ ®«i khi do to¶ nhiÖt nhiÒu sÏ g©y ra hµn ®Ýnh. Sù ph¸ huû c¸c bÒ mÆt ma s¸t khi b¸m dÝnh vµo gäi lµ mµi mßn b¸m dÝnh. §ã lµ mét d¹ng mµi mßn xÈy ra nhanh vµ nguy hiÓm nhÊt, lµ nguyªn nh©n chÝnh khi c¸c chi tiÕt ma s¸t kh«ng ch¹y ®−îc . Lý thuyÕt ma s¸t c¬ häc-ph©n tö x¸c ®Þnh hai ph−¬ng thøc c¬ b¶n ®Ó n©ng cao kh¶ n¨ng chèng mµi mßn cña vËt liÖu : §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 15 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp - T¨ng ®é cøng c¸c bÒ mÆt ma s¸t - Gi¶m ®é bÒn c¸c liªn kÕt b¸m dÝnh . T¨ng ®é cøng nh»m lµm gi¶m biÕn d¹ng dÎo vµ lo¹i trõ sù c¾t vi m« c¸c bÒ mÆt ma s¸t, lµm t¨ng kh¶ n¨ng biÕn d¹ng ®µn håi ë c¸c vïng tiÕp xóc. ViÖc gi¶m ®é bÒn liªn kÕt b¸m dÝnh lµ cÇn thiÕt ®Ó ®Ò phßng sù b¸m dÝnh c¸c bÒ mÆt kim lo¹i. HiÖu qu¶ nhÊt lµ ng¨n c¸ch c¸c bÒ mÆt ma s¸t b»ng c¸c chÊt b«i tr¬n láng hoÆc r¾n (cã thÓ lµ khÝ ). Khi dïng chÊt b«i tr¬n láng, lóc c¸c bÒ mÆt chi tiÕt ng¨n c¸ch nhau bëi mét líp phñ thuû ®éng, hÖ sè ma s¸t sÏ thÊp nhÊt (0,005÷0,01), lµm mµi mßn hÇu nh− kh«ng cã .ChÊt b«i tr¬n r¾n t¹o ra hÖ sè ma s¸t cao h¬n (0,02÷0,15). Nã lµ kh«ng thÓ thay thÕ ®−îc ®èi víi c¸c chi tiÕt ma s¸t cã thÓ lµm viÖc trong ch©n kh«ng, ë nhiÖt ®é cao vµ c¸c ®iÒu kiÖn cùc ®oan kh¸c. Trong sè c¸c chÊt b«i tr¬n r¾n, th«ng dông nhÊt lµ graphÝt vµ MoS2, Chóng cã cÊu tróc d¹ng líp.ViÖc sö dông c¸c chÊt b«i tr¬n, tuy nhiªn, kh«ng ®¶m b¶o tr¸nh khái b¸m dÝnh. C¸c vËt liÖu b«i tr¬n r¾n dÇn dÇn sÏ bÞ hao mßn. C¸c ®iÒu kiÖn ®Ó b«i tr¬n láng sÏ bÞ vi ph¹m do chÕ ®é lµm viÖc kh«ng thuËn lîi cña c¸c chi tiÕt m¸y. §ã lµ chu kú ch¹y rµ, còng nh− ch¹y vµ dõng m¸y. Trong c¸c ®iÒu kiÖn ®ã sÏ xuÊt hiÖn mét ma s¸t giíi h¹n, khi ®ã c¸c bÒ mÆt chØ ®−îc ph©n chia bëi mét mµng dÇu máng. øng suÊt tiÕp xóc vµ sù nung nãng cã thÓ ph¸ háng mµng ®ã vµ t¹o ra b¸m dÝnh. Trong ®iªï kiÖn ®ã viÖc t¹o ra mét sù t−¬ng thÝch cña cÆp ma s¸t lµ quyÕt ®Þnh .Sù t−¬ng thÝch lµ tÝnh chÊt cña vËt liÖu ng¨n chÆn ®−îc sù b¸m dÝnh khi lµm viÖc kh«ng cã chÊt b«i tr¬n hoÆc trong ®iÒu kiÖn líp dÇu b«i bÞ gi¸n ®o¹n. Cã mét vµi c¸ch ®¹t ®−îc sù t−¬ng thÝch . a. Sö dông tÝnh chÊt b¶o vÖ cña c¸c mµng «xit. TÝnh chÊt nµy phô thuéc vµo thµnh phÇn, chiÒu dµy cña mµng «xit, còng nh− tÝnh chÊt cña ®Õ kim lo¹i, nã t¨ng khi ®é cøng t¨ng. NÕu «xÝt cøng vµ bÒn, cßn kim lo¹i phÝa d−íi (®Õ) mÒm, th× líp mµng dÔ bÞ háng, vµ b¸m dÝnh sÏ ph¸t triÓn ngay khi t¶i nhá. Mét vÝ dô lµ nh«m, ch× vµ ®a sè c¸c kim lo¹i dÎo kÓ c¶ Titan. Titan cã hÖ sè ma s¸t vµ mµi mßn cao dÞ th−êng kh«ng chØ lµ do mµng «xit bÞ ph¸ vì, mµ cßn do mµng cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong kim lo¹i. NÕu thÊm N cho Ti, mµng «xit ®−îc h×nh thµnh trªn cã nÒn cøng sÏ ng¨n c¶n nã hoµ tan. Ti trë nªn bÒn ¨n mßn . §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 16 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp H×nh 2.1.2-2: ¶nh h−ëng cña t¶i N ®Õn c−êng ®é mµi mßn Jn cña c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c nhau(tiÕp xóc gi÷a vËt liÖu cïng lo¹i). - I mµi mßn «xit - II b¸m dÝnh lo¹i I Cr«m, thÐp, §ång, mÆc dï t¶i cho phÐp cña ®ång vµ hîp kim ®ång nhá h¬n so víi hai vËt liÖu ®Çu, ®Òu t¹o c¸c mµng máng bÒn cã kh¶ n¨ng biÕn d¹ng cïng víi kim lo¹i cã t¶i lín (xem h×nh 2.1.2-2) Kh¶ n¨ng chèng b¸m dÝnh cña thÐp t«i cao h¬n thÐp ñ vµ th−êng ho¸. V× vËy, thÐp t«i vµ thÐp ho¸ bÒn b»ng ho¸-nhiÖt luyÖn lµ vËt liÖu chñ yÕu ®Ó lµm chi tiÕt cña mét cÆp ma s¸t. Kh¶ n¨ng ®ã cña chóng ®−îc t¨ng thªm nhê thÊm l−u huúnh vµ phèt pho. Sau khi thÊm mét mµng ®−îc h×nh thµnh. Ban ®Çu mµng nµy dÔ vì nªn c¶i thiÖn tÝnh n¨ng lµm viÖc vµ gi¶m hÖ sè ma s¸t, cßn trong ®iÒu kiÖn ma s¸t nÆng h¬n nã sÏ tù thay ®æi vµ t¹o ra c¸c cÊu tróc thø cÊp cã thµnh phÇn phøc t¹p vµ tÝnh chÞu mµi mßn cao. b, Lùa chän c¸c vËt liÖu cña cÆp ma s¸t : Sù b¸m dÝnh ®Æc biÖt nguy hiÓm khi hai vËt liÖu r¾n tiÕp xóc víi nhau. Khi mµng oxit b¶o vÖ bÞ ph¸ huû th× c¶ hai bÒ mÆt ma s¸t sÏ bÞ h− h¹i nhiÒu h¬n. §Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy ng−êi ta th−êng dïng mét vËt liÖu r¾n tiÕp xóc víi mét vËt liÖu mÒm c, Ph©n c¸ch c¸c bÒ mÆt ma s¸t b»ng c¸c mµng polyme, b¸m dÝnh kÐm víi kim lo¹i. Ngoµi ra, do ¶nh h−ëng cña l−îng nhiÖt ma s¸t, polyme cã thÓ chuyÓn sang tr¹ng th¸i ph©n tö thÊp vµ t¹o ra mét mµng máng dÔ xª dÞch. Nhê vËy polyme cã hÖ sè ma s¸t thÊp vµ Ýt thay ®æi khi sö dông c¸c chÊt b«i tr¬n . §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 17 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp TÝnh bÒn(mái) tiÕp xóc lµ sù chèng l¹i viÖc t¹o lç rç bÒ mÆt cña vËt liÖu, nã ®−îc ®Æc tr−ng b»ng giíi h¹n bÒn (mái)tiÕp xóc, vµ x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm. C¬ së ®Ó n©ng cao ®é bÒn(mái)tiÕp xóc, còng gièng nh− trong mái khèi, lµ t¨ng kh¶ n¨ng chèng ph¸t triÓn biÕn d¹ng dÎo cña líp bÒ mÆt chi tiÕt. Qua trªn ta thÊy r»ng ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n ®Ó tr¸nh c¸c d¹ng mµi mßn lµ :T¨ng ®é cøng c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc (ThÊm C, N…), sö dông c¸c chÊt b«i tr¬n, s¬n, mµng phñ polyme ®Ó c¶n trë tiÕp xóc kim lo¹i gi÷a c¸c bÒ mÆt ma s¸t vµ kh«ng cho oxy lät vµo. 1.1.3 VËt liÖu chÞu mµi mßn a. VËt liÖu cã ®é cøng bÒ mÆt cao §é cøng bÒ mÆt lµ mét ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt ®èi víi ®é bÒn mµi mßn cho ®a sè c¸c d¹ng mµi mßn. ThÐp vµ c¸c hîp kim cã ®é cøng bÒ mÆt ban ®Çu cao lµ bÒn nhÊt ®èi víi c¸c d¹ng mµi mßn do h¹t mµi, mµi mßn oxit, mµi mßn mái. ThÐp austenit víi ®é cøng ban ®Çu thÊp cã kh¶ n¨ng lµm viÖc cao nhÊt trong c¸c ®iÒu kiÖn ¸p lùc vµ va ®Ëp cao, nã cã kh¶ n¨ng tao ra ®é cøng bÒ mÆt cao trong khi lµm viÖc nhê ho¸ bÒn biÕn d¹ng m¹nh (biÕn cøng). VËt liÖu cã ®é cøng bÒ mÆt cao lµ nh÷ng vËt liÖu cã tæ chøc gåm c¸c pha cacbÝt cøng trªn nÒn cã tÝnh bÒn cao sÏ cã ®é bÒn mµi mßn cao nhÊt. Mét nhãm lín c¸c lo¹i thÐp vµ hîp kim cã cÊu tróc nh− vËy  VËt liÖu bÒn mµi mßn d¹ng h¹t mµi: §é bÒn khi mµi mßn d¹ng h¹t mµi cña c¸c kim lo¹i s¹ch tû lÖ thuËn víi ®é cøng cña chóng : ε Trong ®ã : = b.HB. ε : lµ ®é bÒn t−¬ng ®èi,®−îc x¸c ®Þnh theo mÉu chuÈn. b: lµ hÖ sè tØ lÖ . ë c¸c hîp kim, quan hÖ trªn kh«ng cßn lµ tuyÕn tÝnh n÷a. Trong mµi mßn d¹ng h¹t mµi th× chñ yÕu lµ qu¸ tr×nh biÕn d¹ng nhiÒu lÇn bÒ mÆt bëi c¸c h¹t tr−ît trªn ®ã vµ qu¸ tr×nh c¾t vi m«. Møc ®é ph¸t triÓn c¸c qu¸ tr×nh ®ã phô thuéc vµo ¸p lùc vµ t−¬ng quan ®é cøng cña vËt liÖu vµ c¸c h¹t mµi. V× ®é cøng cña h¹t mµi cao, nªn nh÷ng vËt liÖu cã tæ chøc gåm c¸c pha c¸cbÝt cøng trªn nÒn bÒn cao sÏ cã ®é bÒn mµi mßn cao nhÊt. §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 18 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp C¸c hîp kim c¸cbÝt ®−îc sö dông d−íi d¹ng vËt liÖu ®óc hoÆc hµn ®¾p, trong c¸c ®iÒu kiÖn lµm viÖc khã kh¨n nhÊt. Chóng cã thµnh phÇn ho¸ häc phøc t¹p, th−êng lµ c¸c hîp kim chøa l−îng c¸cbon cao (®Õn 4%) vµ c¸c nguyªn tè t¹o c¸cbÝt (Cr, W, Ti…). Trong tæ chøc cña chóng cã tíi 50% c¸cbÝt ®Æc biÖt khi t¨ng l−îng c¸cbÝt nµy th× ®é bÒn mµi mßn sÏ t¨ng theo. Tæ chøc pha nÒn ®−îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch cho thªm Mn hay Ni. ®ã cã thÓ lµ tæ chøc mactenxit, austenit-mactenxit hoÆc austenit. §èi víi c¸c chi tiÕt va ®Ëp Ýt ng−êi ta th−êng sö dông hîp kim cã tæ chøc mactenxit nh−: Y25X38, Y30X23 Γ 2C2T… C¸c chi tiÕt lµm viÖc cã t¶i träng ®¸ng kÓ, ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c hîp kim cã hßm l−îng Mn cao víi nÒn austenitmactenxit: Y37X7 Γ 7C, hoÆc nÒn austenit:Y110 Γ 13, Y30 Γ 34. ®èi víi c¸c chi tiÕt lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn mµi mßn trung b×nh th× sö dông c¸c thÐp hîp kim cøng thiªu kÕt, cã tæ chøc gåm nh÷ng c¸cbÝt ®Æc biÖt (WC, TiC,TaC,…), liªn kÕt bëi Co, còng nh− c¸c lo¹i thÐp C cao cã tæ chøc mactencxit + CacbÝt nh−:X12, X12M, P18, P6M5. ThÐp hîp kim thÊp vµ trung b×nh víi c¸c d¹ng ho¸ bÒn bÒ mÆt kh¸c nhau vµ gang ®−îc sö dông trong c¸c ®iÒu kiÖn mµi mßn nhÑ h¬n nh− c¸c chi tiÕt lµm viÖc cã b«i tr¬n h¹n chÕ (Vá xi lanh, trôc khuûu, vßng g¨ng pit«ng…), th× mµi mßn do h¹t mµi cã kÌm theo c¸c d¹ng mµi mßn kh¸c nh− mµi mßn oxyho¸. §Ó gi÷ ®−îc kh¶ n¨ng lµm viÖc cña c¸c chi tiÕt chÞu ma s¸t, vËt liÖu lµm chi tiÕt ph¶i chèng l¹i ®−îc sù h− mßn g©y ra bëi c¸c h¹t, lµ s¶n phÈm mµi mßn hoÆc c¸c h¹t r¬i lÉn vµo c¸c chÊt b«i tr¬n.  VËt liÖu bÒn mµi mßn d¹ng mái : C¸c vËt liÖu nµy dïng lµm c¸c s¶n phÈm s¶n xuÊt hµng lo¹t(æ l¨n, b¸nh r¨ng…). C¸c øng suÊt nÐn tiÕp xóc tuÇn hoµn sÏ g©y ra hè(rç) mái trªn c¸c bÒ mÆt lµm viÖc. Chóng t¹o ra mét tr¹ng th¸i øng suÊt nhÑ trong líp bÒ mÆt, dÔ lµm biÕt d¹ng dÎo líp bÒ mÆt cña chi tiÕt,vµ kÕt qu¶ lµ ph¸t triÓn mái á ®ã. Do vËy ®é chÞu mµi mßn cao chØ ®−îc b¶o ®¶m khi ®é cøng bÒ mÆt cao. ®é cøng cao còng cÇn thiÕt ®Ó gi¶m bít sù h− mßn c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc khi chóng tr−ît qua nhau. b. VËt liÖu bÒn trong ®iÒu kiÖn mµi mßn d−íi ¸p lùc lín vµ t¶i träng va ®Ëp §©y lµ lo¹i thÐp Austenit Mn cao 110 Γ 13 dung chÕ t¹o c¸c chi tiÕt lµm viÖc ë m«i tr−êng ma s¸t d−íi ¸p lùc lín: M¾t xÝch xe b¸nh xÝch, ghi cña ®−êng ray xe löa, c¸c gÇu xóc cña m¸y xóc, m¸y nghiÒn ®¸, bi nghiÒn,…ThÐp nµy cã ®é bÒn mµi mßn cao lµ nhê tæ chøc austenit mét §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 19