Luận án Ảnh hưởng của thông số công nghệ cơ – nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép TRIP CMnSi luyện từ sắt xốp.

Tên luận án:

ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CƠ – NHIỆT ĐẾN TỔ CHỨC VÀ CƠ TÍNH CỦA THÉP TRIP CMnSi LUYỆN TỪ SẮT XỐP

Ngành:

KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ cơ-nhiệt đến tổ chức và cơ tính của thép TRIP CMnSi được luyện từ sắt xốp. Đề tài xuất phát từ nhu cầu cấp thiết của Việt Nam trong việc phát triển công nghệ luyện kim hiện đại, đặc biệt là sản xuất thép độ bền cao tiên tiến (AHSS-TRIP) từ sắt xốp, phù hợp với xu hướng công nghiệp hóa toàn cầu. Mục tiêu chính là xác lập các quan hệ giữa một số thông số công nghệ cơ-nhiệt với cơ tính của thép TRIP CMnSi, có xét đến quan hệ trung gian với tổ chức vi mô, nhằm tìm ra bộ thông số tối ưu cho độ bền và độ dẻo theo yêu cầu sử dụng.

Nghiên cứu đã tổng quan về thép AHSS-TRIP và công nghệ sản xuất, khẳng định đặc thù về cơ tính (vừa bền, vừa dẻo) của nhóm thép TRIP nhờ tổ chức ba pha (ferit, bainit, austenit dư) với tỷ phần và độ hạt nhỏ, được tạo ra bằng công nghệ luyện từ sắt xốp, tinh luyện và xử lý cơ-nhiệt chuyên biệt. Luận án đã nghiên cứu sâu cơ sở lý thuyết về tổ chức và cơ tính của thép TRIP, đặc biệt là các nguyên lý hóa bền do chuyển biến pha và do làm nhỏ hạt. Mác thép TRIP CMnSi với thành phần 0,22C-1,4Mn-1,6Si-0,021P-0,009S, được luyện từ sắt xốp MIREX và tinh luyện, đã được dùng làm đối tượng thực nghiệm.

Các thông số công nghệ cơ-nhiệt được khảo sát bao gồm nhiệt độ - thời gian giữ nhiệt khi nung và nhiệt độ - thời gian nguội đẳng nhiệt bainit. Kết quả nghiên cứu đã xác định được phạm vi điều khiển các thông số này để đảm bảo thép có tổ chức ba pha theo yêu cầu với tỷ phần ferit từ 38-74%, bainit từ 19-58% và austenit dư từ 4-16%, cùng với cỡ hạt ferit 5-8 µm và austenit dư 1-2 µm. Từ đó, các miền thông số công nghệ tối ưu cho các đặc trưng bền, dẻo đã được thiết lập và kiểm chứng, cho thấy khả năng đạt được giới hạn chảy 410-480 MPa, giới hạn bền 740-900 MPa và độ giãn dài tương đối 24-36%. Luận án đóng góp mới bằng việc là nghiên cứu chuyên sâu đầu tiên về thép AHSS-TRIP tại Việt Nam, cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để sản xuất vật liệu chất lượng cao phục vụ kinh tế và quốc phòng, đặc biệt trong sản xuất phôi thép cho các chi tiết dập vuốt và miết mỏng.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM THÉP AHSS-TRIP VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

  • 1.1. Một số khái niệm liên quan
    • 1.1.1. Thép HSLA
    • 1.1.2. Thép AHSS
    • 1.1.3. Thép TRIP

• CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TỔ CHỨC VÀ THUỘC TÍNH CƠ HỌC CỦA THÉP TRIP

  • 2.1. Độ bền và độ dẻo của thép TRIP
    • 2.1.1. Luật trộn pha áp dụng trong thép TRIP
    • 2.1.2. Các nguyên lý hãm lệch để tăng bền sử dụng trong thép TRIP
    • 2.1.3. Hóa bền bằng dung dịch rắn và tiết pha phân tán trong thép TRIP
    • 2.1.4. Nguyên lý hóa bền và tăng dẻo bằng làm nhỏ hạt trong thép TRIP
    • 2.1.5. Hai nguyên lý hóa bền và tăng dẻo bằng chuyển biến pha trong thép TRIP
      • 2.1.5.1. Hóa bền và tăng dẻo bằng tạo pha rắn bainit và ausenit dư
      • 2.1.5.2. Nguyên lý hóa bền và tăng dẻo do tạo thành mactenxit khi chịu tác dụng của lực cơ học – Hiệu ứng TRIP
    • 2.1.5.3. Ảnh hưởng của tỷ phần pha đến độ bền và độ dẻo thép TRIP
    • 2.1.5.4. Ảnh hưởng của độ hạt bainit, ausenit dư đến độ bền và độ dẻo thép TRIP
  • 2.2. Nhiệt động học hình thành tổ chức thép TRIP và các yếu tố ảnh hưởng
    • 2.2.1. Cơ sở nhiệt động học hình thành tổ chức thép TRIP
      • 2.2.1.1. Hình thành ferit và austenit khi nung trong vùng tới hạn
      • 2.2.1.2. Chuyển biến bainit và hình thành austenit du
    • 2.2.2. Ảnh hưởng của C, Mn, Si đến động học hình thành tổ chức thép TRIP
    • 2.2.3. Ảnh hưởng của thông số cơ-nhiệt đến sự tạo thành tổ chức thép TRIP
      • 2.2.3.1. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo
      • 2.2.3.2. Ảnh hưởng của nung trong vùng tới hạn
      • 2.2.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ nguội khi tôi
      • 2.2.3.4. Ảnh hưởng của tôi đẳng nhiệt trong vùng bainit
  • 2.3. Quan hệ thành phần C, Mn và Si với tổ chức và cơ tính thép TRIP
  • 2.4. Kết luận chương 2

• Chương 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
    • 3.2.1. Mác thép nghiên cứu
    • 3.2.2. Xác định các thông số nhiệt động
    • 3.2.3. Gia công chuẩn bị phôi
  • 3.3. Phương pháp xác định tổ chức và cấu trúc pha
    • 3.3.1. Nhận diện các tổ chức pha bằng hiển vi quang học
    • 3.3.2. Đo cỡ hạt và tỷ lệ các pha
    • 3.3.3. Nhận diện austenit dư và mactenxit sau biến dạng bằng nhiễu xa tia X
  • 3.4. Phương pháp xác định miền thông số gia công cơ-nhiệt
    • 3.4.1. Xác định mức độ biến dạng cán nguội
    • 3.4.2. Xác định miền thông số xử lý nhiệt
  • 3.5. Phương pháp xác định các đặc trưng cơ tính
  • 3.6. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
  • 3.7. Phương pháp xử lý số liệu bằng phần mềm thống kê Statistica
  • 3.8. Kết luận chương 3

• Chương 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 TSCN đến tổ chức thép TRIP nghiên cứu
    • 4.2.1. Ảnh hưởng của cán nguội đến cỡ hạt ferit
    • 4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt khi nung đến tỷ phần và cỡ hạt ferit
    • 4.2.3. Ảnh hưởng của TSCN đến tỷ phần bainit
    • 4.2.4. Ảnh hưởng của TSCN đến tỷ phần và cỡ hạt austenit du
  • 4.3. Ảnh hưởng của TSCN đến các đặc trưng bền
    • 4.3.1. Ảnh hưởng của TSCN đến giới hạn bền
    • 4.3.2. Ảnh hưởng của TSCN đến giới hạn chảy
    • 4.3.3. Ảnh hưởng của TSCN đến hệ số hóa bền
  • 4.4. Ảnh hưởng của TSCN đến các đặc trưng dẻo
    • 4.4.1. Ảnh hưởng của TSCN đến độ giãn dài tương đối
    • 4.4.2. Ảnh hưởng của TSCN đến hệ số biến cứng
    • 4.4.3. Ảnh hưởng của TSCN đến chỉ số hấp phụ năng lượng PSE
  • 4.5. Các phân vùng TSCN tối ưu theo tương quan độ bền - độ dẻo
  • 4.6. Ứng dụng chế độ công nghệ tối ưu độ dẻo trong xử lý bán thành phẩm dập
  • 4.7. Kết luận chương 4