3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nấu luyện chế tạo thép
Thành phần hoá học là một trong những yếu tố quyết định đến tính chất của vật liệu, đặc biệt là đối với các loại thép cần xử lý nhiệt để bảo đảm cơ tính.
Tính toán phối liệu mẻ nấu căn cứ vào hệ số cháy hao nguyên tố tham khảo và với tỷ lệ: Fe 1%; Ni (0,2-0,5)%; Mo (0,2-0,5)%; Co (2-5)%; Ti (15- 20)%; Al (5-10)%. Nhiệt độ nấu luyện: 1550°C, thời gian nấu luyện 40 ph.
Kết quả phân tích thành phần hợp kim nấu luyện nêu ở bảng 2.
| Nguyên tố | C | Si | S | P | Mn | Ni | Cr | Mo | V |
| % | 0,0199 | 0,1437 | 0,0134 | 0,01 | 0,069 | 19,437 | 0,08 | 4,525 | 0,012 |
| Nguyên tố | Cu | W | Ti | Sn | Co | Al | B | Nb | Fe |
| % | 0,1226 | 0,0337 | 0,869 | 0,001 | 7,463 | 0,004 | 0,001 | 0,01 | 67,18 |
Bảng 2. Thành phần hoá học của thép hợp kim
Từ bảng 2 thấy rằng: Hàm lượng C ở mẻ nấu luyện đã đạt <0,03%. Sắt cháy hao với hệ số ≈1,5%, lớn hơn so với tính toán ban đầu. Niken là nguyên tố hợp kim hầu như không cháy hao. Côban cháy hao với tỷ lệ (7-10)%, cao hơn nhiều so với dự kiến. Môlipđen hầu như không cháy hao. Ferô titan do đưa vào ở dạng hạt nhỏ nên bị oxi hoá mạnh, cháy hao 18%, cần điều chỉnh cấp hạt cho phù hợp để tăng hiệu quả thu hồi khi hợp kim hoá. Nhôm cũng cháy hao mạnh với tỷ lệ 13%. Tạp chất P, S nằm ở giới hạn cho phép <0,015%; Hàm lượng Si, Mn còn lại vẫn ở giới hạn cao, cần giảm bớt.
Từ ở bảng 2 chú ý rằng: Ti, Al là hai nguyên tố hợp kim hoá nhằm làm mịn hạt trong quá trình hoá già, tạo tổ chức phù hợp để gia công biến dạng. Đây là hai nguyên tố bị ôxi hoá rất mạnh, vì vậy cần xác định chế độ công nghệ phù hợp để bảo đảm thành phần hoá học của hợp kim. Để bảo đảm thành phần cacbon <0,03% – yếu tố quan trọng nhất đối với loại thép này, trước tiên phải tiến hành khử cacbon. Khả năng cao nhất khử C ở lò cảm ứng trung tần qua thực nghiệm đạt được ≈0,3% C. Sau khi khử xong cacbon mới tiếp tục quá trình hợp kim hoá.
Từ kết quả chỉ ra trong bảng 2 thấy rằng thành phần hoá học của hợp kim nấu luyện đã đạt mác vật liệu tương đương mác 03H18К9M5TЮ của Nga.
Chế độ nấu luyện thép hợp kim được xác định như sau:
Hệ số cháy hao nguyên tố: Fe 1,5%; Ni 0,2%; Mo 0,2%; Co 8,5%; Ti 18%; Al 13%.
– Nhiệt độ nấu luyện: 1550°C;
– Nhiệt độ hợp kim hoá: 1600°C;
– Thời gian nấu luyện: 40 ph;
3.2. Tinh luyện điện xỉ
Xỉ mác AHΦ-1Π có thành phần 95% CaF(2-5)% CaO được lựa chọn để tinh luyện thép có chứa các nguyên tố Ti, Al [5].
Chế độ điện xỉ như sau:
– Điện cực đường kính 90 mm, khối lượng 100 kg
– Điện áp: U = (45÷55) V; Dòng điện: I= (2000÷2400) A
– Tốc độ dịch chuyển điện cực: (20÷30) mm/ ph
– Tốc độ dịch chuyển bình kết tinh: (12÷22) mm/ ph
– Áp lực nước làm nguội: (4÷6) at – áp lực khí nén: 6 at
– Lưu lượng khí argon: 5 l/ ph
– Lượng xỉ là 10 kg
Kết quả khảo sát, phân tích vật liệu trước và sau khi tinh luyện điện xỉ nêu ở bảng 3 (a,b).
Bảng 3
Qua kết quả phân tích thành phần hoá học trước và sau điện xỉ thấy rằng:
– Sau điện xỉ, hàm lượng Ti, Al giảm mạnh. Với kết quả này có thể cho rằng: mặc dù có sử dụng khí argon để bảo vệ, nhưng khả năng bảo vệ không hoàn toàn nên Ti, Al vẫn bị oxi hoá, đồng thời do tác dụng với xỉ tinh luyện nên có khả năng cũng sẽ làm giảm hàm lượng Ti, Al.
– Hàm lượng các nguyên tố hợp kim Ni, Co, Mo đạt yêu cầu. Hàm lượng C bảo đảm ở giới hạn cho phép. Hàm lượng tạp chất S còn cao và ít thay đổi do sử dụng xỉ chứa ít CaO nên hiệu quả khử S không cao.
Với kết quả này có thể thấy thành phần của thép hợp kim sau điện xỉ về cơ bản đạt yêu cầu đề ra và tương đương với mác vật liệu 03H18К9M5TЮ. Tuy nhiên cần tiếp tục nghiên cứu lựa chọn mác xỉ và chế độ bảo vệ khi tinh luyện để bảo đảm đúng thành phần Ti và Al.
