Tài liệu Nghiên cứu mối quan hệ giữa chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay ngón phủ tialn khi phay rãnh then trên thép không gỉ

.. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP --------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU Mã số : 60520103 THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 1 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Quốc Tuấn. Trừ những phần tham khảo đã đƣợc ghi rõ trong luận văn, những kết quả, số liệu nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Ngƣời cam đoan Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 2 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin đƣợc cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Quốc Tuấn, thầy hƣớng dẫn khoa học của tôi về sự định hƣớng đề tài, sự hƣớng dẫn tận tình cùng những đóng góp quý báu trong quá trình tôi làm thực nghiệm và viết luận văn. Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã dành những điều kiện làm việc tốt nhất cho tôi về cơ sở vật chất, dụng cụ, máy móc, giúp tôi hoàn thành đƣợc nghiên cứu của mình. Tôi muốn đƣợc bày tỏ sự biết ơn của mình đến Ban Giám Hiệu, Khoa Đào tạo sau Đại học Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã dành những điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đối với gia đình và bạn bè đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn này. Tác giả Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 3 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 1 LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 3 MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 9 1. Tính cấp thiết của đề tài:...................................................................................... 9 2. Mục tiêu của nghiên cứu ................................................................................... 10 3. Ý nghĩa nghiên cứu ........................................................................................... 10 3.1. Ý nghĩa khoa học: ....................................................................................... 10 3.2. Ý nghĩa thực tiễn: ........................................................................................ 10 4. Phƣơng pháp và phƣơng pháp luận ................................................................... 10 4.1. Phƣơng pháp nghiên cứu: ........................................................................... 10 4.2. Phƣơng pháp luận: ...................................................................................... 10 5. thí nghiệm: ......................................................................... 12 6. Nội dung nghiên cứu: ........................................................................................ 13 Chƣơng I - THÉP KHÔNG GỈ .................................................................................... 14 1.1. Khái quát về thép không gỉ................................................................................ 14 1.2 Đặc tính của thép không gỉ .............................................................................. 15 1.3. Ứng dụng thép không gỉ:................................................................................... 16 .................................................................................... 16 1.4.1. Thép không gỉ austenit ............................................................................. 17 1.4.2. Thép không gỉ Ferit .................................................................................. 18 1.4.3. Thép không gỉ mactenxit ......................................................................... 19 1.4.4. Thép không gỉ tăng cứng bằng hoá già ở nhiệt độ thấp (precipitation hardening). ......................................................................................................... 19 1.4.5. Thép không gỉ lƣỡng pha ......................................................................... 20 ...................................................................... 20 1.6. chƣơng 1 .......................................................................................... 23 Chƣơng 2 - PHỦ PVD VÀ ỨNG DỤNG TRONG CẮT KIM LOẠI....................... 23 2.1. Phủ bay hơi hoá học CVD (Chemical Vapour Deposition) - Phủ bay hơi lý học PVD (Physical Vapour Deposition)................................................................ 23 2.1.1. Khái niệm phủ PVD ................................................................................. 24 2.1.2. Khái niệm phủ CVD ................................................................................ 27 2.1.3. Tại sao phải sử dụng phủ PVD hoặc CVD .............................................. 27 2.1.4. Phủ PVD và CVD nâng cao tuổi thọ và hiệu suất dụng cụ ...................... 27 2.1.5. Mức độ nâng cao tuổi thọ dụng cụ sau khi phủ PVD và CVD ................ 28 2.1.6. Phƣơng pháp phủ nào tốt hơn, PVD hay CVD ........................................ 28 2.2. Ứng dụng phủ PVD: ....................................................................................... 29 2.3. 2 .......................................................................................... 32 Chƣơng 3 ........................................................................ 33 3.1. Quá trình phay và phay rãnh........................................................................... 33 3.1.1. Khái niệm chung ...................................................................................... 33 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 4 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.1.2. Những hiện tƣợng xảy ra trong quá trình cắ khi phay: ............................ 35 3.1.3. Các chuyển động cơ bản khi phay ........................................................... 37 3.1.4. Các thành phần của lớp bề mặt bị cắt khi phay........................................ 37 3.1.5. Các thành phần lực cắt và công suất cắt khi phay .................................... 42 3.1.6. Phay bậc và phay rãnh bằng dao phay ngón ............................................ 44 3.2. Mòn và tuổi bền của dụng cụ.......................................................................... 46 3.2.1. Mòn dụng cụ ............................................................................................ 46 3.2.2. Tuổi bền của dụng cụ ............................................................................... 53 3 ........................................................................................... 60 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HUỞNG CỦA CHẾ ĐỘ .... 61 .................................................. 61  201 .............................. 61 201 .................................................................................. 61 .................................................. 62 ......................................................................................... 62 .................................................................... 63 m.................................................................................. 63 ..................................................................................... 63 ................................................................................ 64 201 .......................................................................................... 66 ................................................................................................... 66 ...................................................... 67 201 ..................................... 68 4.4.4. Chọn dạng hàm hồi quy ........................................................................... 68 ............................................................................... 69 ....................................................... 77 4.5. Kết luận chƣơng 4 .............................................................................................. 84 Chƣơng 5 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI...................................................................................................................... 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 87 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 5 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Trang 1 Tác động của hàm lượng Crom đến tốc độ ăn mòn 13 2 Cấu trúc lớp phủ 22 3 Bột phủ PVD 22 4 Sơ đồ 4 phương pháp phủ PVD cơ bản 27 5 Các dụng cụ được ứng dụng phủ PVD 28 6 Hình ảnh các dạng dao phay ngón 31 7 Góc tiếp xúc khi phay bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón 36 8 Phay không đối xứng bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón 36 9 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay ngón, dao phay mặt đầu 37 10 38 11 39 12 Phay lỗ chữ nhật trên phôi hộp, phay bậc bằng dao phay ngón 42 13 Phay rãnh then bằng dao phay ngón Sơ đồ thể hiện các khả năng tương tác của hạt mài với bề mặt của vật liệu, vết mòn và mặt cắt ngang của nó. Hình ảnh SEM mòn ở góc và mặt sau trên lưỡi cắt chính dao phay Hình ảnh SEM mòn ở góc trên mặt trước dao phay ngón thép gió 42 17 Hình ảnh SEM phá hỏng góc và lưỡi cắt dao phay ngón thép gió 47 18 Các dạng mòn phần cắt của dụng cụ 48 19 Các thông số đặc trưng cho mòn mặt trước và mặt sau Mòn mặt trƣớc và mặt sau của dụng cụ có thể tính toán gần đúng nhƣ sau: Ảnh hưởng của độ cứng vật liệu đến mòn mặt sau khi phay ở tốc độ cắt 25m/phút và 50m/phút trong 12 phút. 49 14 15 16 nh 20 21 22 23 24 45 47 47 50 51 51 Sơ đồ thể hiện 3 giai đoạn mòn mặt trước của dụng cụ thép gió phủ TiN Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến mòn mặt trước và mặt sau của dao 52 54 25 Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo vận tốc cắt 55 26 Quan hệ giữa thời gian, tốc độ và độ mòn của dao 57 27 Quan hệ giữa tốc độ cắt V và tuổi bền T của dao 57 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 6 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 28 Quan hệ giữa V và T (đồ thị lôga) 58 29 30 59 Dao phay ngón 2Me  31 65 201 200x200x10mm 32 33 65 - 66 -201 Kế hoạch thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu. 68 34 74 35 75 36 -201 37 38 = 3mm Nhập số liệu 75 76 78 39 79 40 80 41 81 42 81 43 82 44 82 45 ưu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 7 83 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Trang 19 20 1 2 Dữ liệu thị trường thế giới về phủ bay hơi cho dụng cụ trong lĩnh vực tạo hình và cắt vật liệu. 4 Các dạng phủ PVD 5 Độ cứng của các kim loại, hợp kim và vật liệu phủ 6 Ứng dụng của phủ PVD 7 Giới thiệu các dạng phủ PVD 8 Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy 9 T 10 Giá trị thông số chế độ cắt V, S cho thực nghiệm 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Ma trận thí nghiệm 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 8 21 23 25 29 29 64 65 67 69 69 70 70 71 71 72 72 73 73 74 74 77 77 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Quá trình gia công phay trƣớc đây đa phần đều sử dụng các loại dao phay làm từ thép gió hoặc cácbít. [2] Tùy từng loại vật liệu gia công khác nhau mà ngƣời ta chọn loại vật liệu dao phù hợp. Đối với phay rãnh kín thƣờng sử dụng dao phay ngón. Tuy nhiên khi phay rãnh, nhất là những rãnh hẹp, sâu và kín thì chúng đều gặp phải vấn đề là mòn rất nhanh [3]. Nguyên nhân chính có thể kể đến là do khó khăn trong quá trình thoát phoi, chiều dày cắt lớn (bằng 100% đƣờng kính dao), chiều dài gá dao lớn nên tốc độ cắt không cao. Thép không gỉ đƣợc sử dụng rộng rãi trong chế tạo máy cũng nhƣ các lĩnh vực khác nhƣ làm bulông, đai ốc, các chi tiết máy yêu cầu khả năng chống ăn mòn, các chi tiết trong lĩnh vực y tế, thực phẩm … Trong đó, thép không gỉ SUS 201 là loại vật liệu rất khó gia công với giới hạn bền khoảng có thể lên đến 1700 MPa (thép C45 có giới hạn bền chỉ khoảng 700 – 800 MPa), độ cứng cao, khả năng thoát nhiệt trong quá trình gia công kém nên năng suất gia công thấp, dao bị mòn rất nhanh [5-6]. Để khắc phục vấn đề này thì hiện nay ngƣời ta xem xét sử dụng dao phay ngón với lớp phủ khác nhau nhƣ Ti, TiN, TiAlN … Tuy nhiên việc nghiên cứu xác định chế độ cắt hợp lý cho loại dụng cụ cắt này vẫn chƣa đƣợc tiến hành đầy đủ. Do đó vẫn chƣa tận dụng đƣợc tối đa ƣu điểm của loại dụng cụ mới này nhằm giảm thời gian gia công, nâng cao tuổi thọ dụng cụ, giảm giá thành tạo ra sản phẩm. Đặc biệt ở Việt Nam hiện nay dụng cụ cắt phủ TiAlN đƣợc sử dụng ngày càng phổ biến. Vì vậy việc đến tuổi bền không gỉ" (SUS 201) là rất cần thiết. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 9 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2. Mục tiêu của nghiên cứu Mục tiêu chung của đề tài nghiên cứu ảnh hƣởng của các chế độ cắt khác nhau đến tuổi thọ của dao phay ngón phủ TiN khi phay rãnh có B = 6 mm, vật liệu là thép không gỉ SUS 201 Các mục tiêu cụ thể là - Xây dựng mô hình thực nghiệm để xác định mối quan hệ giữa chế cắt đến tuổi thọ của dao phay ngón có lớp phủ - Tiến hành gia công thực nghiệm để xác định mối quan hệ giữa tuổi thọ của dao và các thông số của chế độ cắt - Xây dựng bảng quy hoạch số liệu thực nghiệm đo đƣợc, xác định hàm hồi qui thực nghiệm nhằm chọn chế độ cắt phù hợp với từng mục tiêu cụ thể. 3. Ý nghĩa nghiên cứu 3.1. Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu lý thuyết về ảnh hƣởng của các chế độ cắt đến mòn và tuổi bền của dao phay ngón phủ TiAlN khi phay rãnh 3.2. Ý nghĩa thực tiễn: Là kiến thức thực tế, giúp ngƣời kỹ sƣ lập trình lựa chọn các thông số của chế độ cắt phù hợp, làm giảm mòn, tăng tuổi bền, tiết kiệm kinh phí gia công, hạ giá thành sản phẩm khi gia công thép SUS 201 với rãnh B = 6 mm bằng dao phay ngón phủ TiAlN. 4. Phƣơng pháp và phƣơng pháp luận 4.1. Phương pháp nghiên cứu: Tìm hiểu lý thuyết kết hợp nghiên cứu thực nghiệm. 4.2. Phương pháp luận: - Giới hạn tuổi bền của dao đƣợc xác định thông qua chỉ tiêu về chất lƣợng bề mặt. Khi tiến hành gia công ứng với mỗi chế độ cắt sẽ kiểm tra chất lƣợng của bề mặt theo chỉ tiêu về độ nhám bề mặt. Giới hạn tuổi bền của dao đƣợc xác định là khi độ nhám thay đổi đột ngột. - Dùng các phƣơng pháp quang học dùng kính hiển vi hoặc phƣơng pháp đo độ nhám bề Ra, Rz…Bằng máy đo Profin Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 10 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ - Xác định tuổi thọ dụng cụ cắt thông qua đo kích thƣớc rãnh then đảm bảo độ chính xác gia công. - Xây dựng mô hình thí nghiệm: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 11 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ --- -- Thông số đầu vào là hệ thống công nghệ Các đại lƣợng xuất hiện trong quá trình gia công Thông số đầu ra là chất lƣợng và tuổi bền - Trung tâm gia công - Lực cắt. 1. Sai số: CNC. - Nhiệt cắt. - Kích thước. - Vật liệu chi tiết gia công - Rung động. - Hình dáng hình học. - Mòn và cơ chế mòn. - Vị trí tương quan. 201. - Dụng cụ cắt (thông số 2. Chất lƣợng bề mặt. hình học dụng cụ cắt, vật - Nhám bề mặt. liệu dụng cụ cắt). - Cơ lý bề mặt. - Chế độ công cắt (s, v, t) 3. Kinh tế: - Thời gian gia công. - Năng suất. 4. Tuổi bền dụng cụ Trong giới hạn của đề tài, tác giả chỉ nghiên cứu đại lượng xuất hiện trong quá trình gia công là mòn và cơ chế mòn, thông số đầu ra là tuổi bền của dụng cụ. 5. thí nghiệm: - Trung tâm gia công CNC. - Dụng cụ là dao phay ngón phủ PVD-TiAlN. - 3D. - . - Vật liệu gia công Thép không gỉ SUS 201. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 12 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm Xuân Tùng CHK14-CTM 6. Nội dung nghiên cứu: Chương 1: Chương 2: Phủ PVD và ứng dụng trong cắt kim loại. Chƣơng 3: - dao phay phủ. Chương 4: Ảnh hƣởng của chế độ cắt đến mòn dao phay phủ PVD-TiAlN khi gia công thép 201. Kết luận và phương hướng nghiên cứu. Nội dung của luận văn đƣa ra các kết quả nghiên cứu về mòn và tuổi bền của dụng cụ cắt, so sánh kết quả với thí nghiệm đã tiến hành trƣớc đó. Phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến mòn dụng cụ khi gia công với các chế độ cắt khác nhau, từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục trong quá trình gia công nhằm tăng năng suất và tuổi bền của dụng cụ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 13 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm Xuân Tùng CHK14-CTM Chƣơng I - THÉP KHÔNG GỈ 1.1. Khái quát về thép không gỉ Thép không gỉ đƣợc đề cập đến theo nghĩa đơn lẻ nhƣ thể chúng là một loại vật liệu. Thực tế có khoảng 150 loại thép không gỉ có thành phần khác nhau, mỗi loại đƣợc tạo ra để phục vụ các ứng dụng cụ thể hoặc các yêu cầu chế tạo khác nhau. Thép không gỉ chỉ làm một phân đoạn trong miền các loại thép, chúng phục vụ nhiều ứng dụng từ các sản phẩm máy móc và thiết bị cho các môi trƣờng công nghiệp khắc nghiệt. Các loại thép không gỉ hiện nay cung cấp một khoảng rộng các tính chất, từ các hợp kim có công thức đặc biệt có khả năng làm việc trong môi trƣờng khắc nghiệt nhất cho đến các loại phù hợp một cách lý tƣởng cho quá trình gia công hay chế tạo. Thép không gỉ là hợp kim nền thép chứa crom với tỉ lệ 10,5% hay cao hơn. Crom là nguyên tố hợp kim làm cho thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn. Nó thực hiện việc này bằng cách kết hợp với oxy để tạo ra một lớp màng oxit crom mỏng trong suốt bảo vệ bề mặt kim loại (H 1). Lớp màng oxit crom ổn định và có tính bảo vệ đối với môi trƣờng không khí bình thƣờng hay có độ ẩm cao (mild aqueous), tính chất này có thể đƣợc nâng cao bằng tỉ lệ cao hơn của crom, nikel, molybden và các nguyên tố hợp kim khác. Crom làm tăng tính ổn định của lớp màng bảo vệ, molybden và crom làm tăng khả năng chống loại sự xâm nhập của chloride, nikel nâng cao khả năng của lớp màng bảo vệ đối với môi trƣờng axit mạnh. Nếu lớp màng bảo vệ (thụ động) bị yếu hay b sự có mặt của oxy trong môi trƣờng xung quanh tái tạo và duy trì khả năng bảo vệ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 14 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm Xuân Tùng CHK14-CTM Hình 1: Tác động của hàm lượng Crom đến tốc độ ăn mòn (Trong môi trường không khí bình thường) này giải thích cho xu hƣớng của vật liệu trong việc hình thành lẹo dao trên dụng . Các nguyên tố hợp kim khác có thể đƣợc đƣa vào trong quá trình nấu nhƣ Ni, Mo, Co hay Ti, với mục đích thay đổi hay nâng cao các tính chất hoặc đặc tính nào đó. 1.2. Đặc tính của thép không gỉ Khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt. Thép không gỉ tuỳ theo thành phần có khả năng chống ăn mòn đối với nhiều điều kiện môi trƣờng axit ẩm và tác động của nhiệt độ cao hay thấp. Độ bền cơ học: Các chi tiếp làm bằng thép không gỉ thƣờng là bền và dai hơn so với thép cán hoặc hợp kim mầu… kể cả đối với môi trƣờng làm việc nhiệt độ cao hay hàng 100 độ âm. Độ bền lâu: Sự kết hợp khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học làm các sản phẩm có tuổi bền làm việc dài, không có sai hỏng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 15 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm Xuân Tùng CHK14-CTM Chi phí bảo dƣỡng thấp: Khách hàng dân dụng và công nghiệp thích thép không gỉ vì không cần phải phủ lớp bảo vệ hay các xử lý bề mặt đặc biệt khác để tránh sản phẩm xuống cấp. Hình thức sản phẩm: Sản phẩm cho dù đƣợc đánh bóng hay chỉ cần gia công lần cuối trên một máy tự động nhƣ 63 RMS đều cho độ bóng sáng và ánh kim lâu bền. Tính linh hoạt trong chế tạo: Thép không gỉ có thể cắt gọt, dập nguội, rèn, đùn, hay hàn bằng các công cụ và kỹ thuật hiện đại. Các nhà thiết kế sẽ thấy trong các loại thép không gỉ, các tính chất có khả năng đáp ứng một phạm vi rộng rãi các yêu cầu về chế tạo và sử dụng. 1.3. Ứng dụng thép không gỉ: Ứng dụng ban đầu của thép không gỉ chỉ giới hạn làm nòng súng, dao kéo và bình đựng axit nitric. Khi nền công nghiệp bắt đầu khai thác tiềm năng đầy đủ của các kim loại chống ăn mòn này, các thép không gỉ có thành phần hoá học mới đã đƣợc phát triển để đáp ứng các yêu cầu về khả năng chống ăn mòn cao hơn, độ bền cơ học lớn hơn, các đặc tính gia công khác, khả năng chịu nhiệt ... Ví dụ: một trong những loại thép không gỉ đƣợc dùng nhiều nhất cho một phạm vi lớn các sản phẩm từ đồ nấu ăn đến các thiết bị cho các nhà máy hoá chất. Có một vài mác cải tiến để đáp ứng yêu cầu về khả năng chống ăn mòn, đặc biệt là trong môi trƣờng hàng hải nhƣ loại 316 thƣờng đƣợc chọn vì có làm lƣợng hợp kim cao hơn loại 304. Loại 305 có mức độ biến cứng nguội nhỏ hơn loại 304 và phù hợp với phƣơng pháp dập nguội hơn, loại 303 là loại có tính gia công tôt hơn so với loại 304. Có một vài phƣơng pháp thông dụng để phân loại thép không gỉ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm Xuân Tùng CHK14-CTM Theo hệ thống đánh số của AISI: tức là theo dãy số 200, 300 và 400. Phân loại theo cấu trúc luyện kim: austenit, ferit, mactenxit, tăng cứng bằng thay đổi cấu trúc mạng (precipitation hardening) hay lƣỡng kim (duplex) 1.4.1. Thép không gỉ austenit Là loại có thành phần chính là Cr, Ni và Mn hay chỉ chứa Cr và Ni. Theo AISI chúng lần lƣợt đƣợc kí hiệu trong dãy 200 hay 300. Thép không gỉ austenit có thể biến cứng bằng biến dạng nguội, xử lý nhiệt chỉ làm chúng mềm hơn. Trong điều kiện đƣợc ủ, chúng không có từ tính mặc dù một vài loại có từ tính đôi chút nếu bị biến dạng nguội. Thép không gỉ thuộc dãy 200 và 300 có đặc trƣng là có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, khả năng tạo hình bằng biến dạng đặc biệt cao và có thể có độ bền cơ rất tốt khi biến dạng nguội. Khi đƣợc ủ chúng có khả năng chống ăn mòn và độ dẻo cao nhất, độ bền kéo và uốn tốt, độ bền va đập cao, không có tác động do ứng suất tập trung tại rãnh. Loại thép không gỉ điển hình của nhóm này là 304, còn đƣợc biết là thép không gỉ 18-8 (18% Cr, 8% Ni). Đây là loại thép không gỉ có công dụng chung và dựa trên loại này còn có các loại thép không gỉ cải tiến sau:  Loại có tỉ lệ Cr/Ni đƣợc thay đổi để thay đổi đặc tính dập nguội nhƣ các mác 301 và 305.  Hàm lƣợng C bị giảm đi để ngăn sự tích tụ cấu trúc tế vi trong mối hàn trong các mác 304L và 316L.  Colubium hay Titan có thể đƣợc đƣa vào để ổn định hoá cấu trúc để đáp ứng yêu cầulàm việc ở nhiệt độ cao trong các loại 347 và 321. Chúng cũng có vai trò ngăn cản sự tích tụ cấu trúc tế vi trong quá trình hàn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 17 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm Xuân Tùng CHK14-CTM  Mo đƣợc bổ sung hay hàm lƣợng Cr và Ni đƣợc tăng lên để nâng cao khả năng chống ăn mòn hay oxi hoá. Ví dụ loại 316 và 317 đƣợc bổ sung Mo, 309 và 310 có hàm lƣợng Cr và Ni cao hơn.  Lƣu huỳnh đƣợc điều chỉnh để cải thiện tính gia công trong loại 303. (Tuy vậy, cho dù Selen không còn đƣợc dùng để nâng cao tính gia công cho phần lớn các chi tiết, vẫn đƣợc dùng để chế tạo loại 303 Se).  Canxi đƣợc dùng để nâng cao tính gia công, đặc biệt là trong các ứng dụng khoan lỗ sâu.  Hàm lƣợng Ni tăng sẽ tăng cƣờng tính bền nhƣ trong loại 304N và 316N.  Loại thép không gỉ 200, với các mác 201, 202, 203 và 205, tƣơng ứng với loại 300 nhƣ 301, 302, 303 và 305. Trong loại 200, Mn dùng để thay một phần Ni. 1.4.2. Thép không gỉ Ferit Là loại chỉ có Cr và đƣợc phân vào nhóm 400. Tỉ lệ C/Cr thấp trong loại thép không gỉ ferit loại bỏ tác động của biến đổi cấu trúc do nhiệt, ý nghĩa của nó đơn giản là chúng không thể tôi cứng đƣợc (Chỉ có thể tăng cứng chúng bằng biến dạng nguội) Nhóm thép không gỉ ferit 400 có từ tính mạnh, độ dẻo cao và có khả năng chống ăn mòn và oxi hoá tôt. Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ ferit đƣợc nâng cao bằng cách tăng hàm lƣợng Cr và Mo, trong khi độ dẻo, độ dai và tính hàn cũng đƣợc nâng cao bằng cách giảm hàm lƣợng C và N. Mác cơ bản là 430, với tỉ lệ Cr danh định 17%. Loại thép không gỉ dễ gia công là 430F. Có một vài loại thép không gỉ ferit mới với các đặc tính đƣợc cải thiện và đƣợc phân thành các nhóm sau: Những loại thép không gỉ có khoảng 18%Cr có khả năng chống ăn mòn tƣơng tự nhƣ loại 304 nhƣ loại 444, loại có hàm lƣợng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 18 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm Xuân Tùng CHK14-CTM Cr lớn hơn 18% có khả năng chống ăn mòn bằng hoặc cao hơn so với loại 316 ở nhiều mặt. 1.4.3. Thép không gỉ mactenxit cũng có các mác chỉ chứa Cr thuộc nhóm 400, nhƣng có tỉ lệ C/Cr cao hơn so với nhóm ferit. Thông thƣờng khi đƣợc làm nguội nhanh từ nhiệt độ cao, chúng bị biến cứng và trong vài trƣờng hợp độ bền kéo vƣợt quá psi (pascal/in) Loại thép không gỉ mactenxit 400 không bị ăn mòn trong môi trƣờng ẩm (trong không khí, nƣớc sạch hoặc axit yếu…) có có tính dẻo khá tốt và luôn có từ tính cao. Mác điển hình trong nhóm này là 410 với 12%Cr. Một vài mác thép không gỉ mactenxit đƣợc cải tiến để nâng cao tính gia công, nhƣ loại 416, 420F, 440F. 1.4.4. Thép không gỉ tăng cứng bằng hoá già ở nhiệt độ thấp (precipitation hardening). Biến dạng nguội thép không gỉ austenit và làm nguội chậm từ nhiệt độ cao loại mactenxit là hai phƣơng pháp làm tăng độ bền và độ cứng của thép không gỉ. Trong loại thép không gỉ này độ bền kéo và uốn (trong vài trƣờng hợp có thể hơn 300000 psi) có thể nhận đƣợc bằng hoá già ở nhiệt độ thấp (900 độ F) kết hợp với biến cứng nguội. Thép không gỉ biến cứng bằng hoá già ở nhiệt độ thấp (precipitation hardening) đặc biệt có ích vì quá trình chế tạo có thể thực hiện trong điều kiện ủ và sau đó chi tiết đƣợc biến cứng đồng đều mà không cần phải biến dạng nguội hoặc bị biến dạng hay có vẩy cứng khi tôi bằng nhiệt độ cao. Các mác điển hình của loại này theo hệ thống ký hiệu UNS là S13800, S15500, S17400 và S17700. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 19 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm Xuân Tùng CHK14-CTM Trƣớc khi đƣợc biến cứng, tính gia công của thép không gỉ biến cứng bằng hoá già ở nhiệt độ thấp (precipitation hardening) gần bằng hoặc nhỏ hơn một chút so với loại 304 ủ. Ví dụ loại S17700 có hệ số tính gia công 45, so với 100 của loại thép không gỉ 416. Khả năng chống ăn mòn của các loại thép không gỉ này trong điều kiện đã đƣợc tăng cứng tƣơng đƣơng với loại 304. 1.4.5. Thép không gỉ lưỡng pha Là loại vật liệu có hai pha austenit và ferit với tỉ lệ gần 50-50. Đặc tính điển hình của loại vật liệu này là độ bền, khả năng chống ăn mòn và tính gia công tuyệt vời, đặc biệt là những loại có chứa nitơ. Mác 329 là loại thép không gỉ chứa 26% Cr cho khả năng chống ăn mòn tốt trong môi trƣờng clorua. Các loại vật liệu lƣỡng pha mới hơn có nitơ (S31893 và S32550) có tính hàn tốt, một ứng dụng luôn gặp khó khăn với loại 329. Đặc tính của thép không gỉ có ảnh hƣởng lớn đến tính gia công bao gồm:  Độ bền kéo tƣơng đối cao  Mức độ bị biến cứng do biến dạng nguội lớn, đặc biệt là thép không gỉ austenit.  Độ dẻo cao Khi gia công bằng các phƣơng pháp truyền thống. Phoi đƣợc tách bỏ trong quá trình gia công v tác động một áp lực lớn đến đầu dụng cụ, các áp lực này khi kết hợp với nhiệt độ cao tại vùng tiếp xúc phoi, dao gây ra quá trình hàn áp lực của phoi lên dụng cụ. Thêm vào đó tính dẫn nhiệt thấp của thép không gỉ liên tục của lẹo dao. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 20 http://www.lrc-tnu.edu.vn/