1
BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM
VIỆN LUYỆN KIM ĐEN
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN CẤP BỘ Tên đề tài:
“
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÉP MÁC Z50CD15 DÙNG ĐỂ
CHẾ TẠO KHUÔN ÉP THỨC ĂN GIA SÚC
” Cơ quan chủ quản: TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM
Cơ quan chủ trì: VIỆN LUYỆN KIM ĐEN
Chủ nhiệm đề tài: Ths. NGUYỄN QUANG DŨNG



Tên đề tài:
“
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÉP MÁC Z50CD15 DÙNG ĐỂ
CHẾ TẠO KHUÔN ÉP THỨC ĂN GIA SÚC
”
VIỆN LUYỆN KIM ĐEN
VIỆN TRƯỞNG Nguyễn Văn Sưa HÀ TÂY, 12/2007


4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36
4.1. Kết lu
ận 36
4.2. Kiến nghị 36
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO 37
6. PHỤ LỤC 38

4
MỞ ĐẦU

Trong một đất nước, nền kinh tế bao gồm rất nhiều ngành như công nghiệp,
nông nghiệp, giao thông vận tải,… Trong số các ngành này, ngành chăn nuôi gia
súc, gia cầm cũng đóng một vai trò quan trọng. Trước đây, khi ngành cơ khí còn
kém phát triển, ngành công nghiệp ít có tác dụng hỗ trợ đến sự phát triển của
ngành chăn nuôi. Gần đây, người ta đã phát minh ra các máy chế biến thức ăn
cho ngành chăn nuôi không những
giúp giảm nhẹ lao động cho người chăn nuôi
mà còn tăng năng suất và chất lượng của ngành kinh tế này.
Trong số các thiết bị này, thiết bị chế biến thức ăn cho ngành chăn nuôi đã
được nhiều nước tiến hành nghiên cứu, chế tạo. Nguyên lý hoạt động của thiết bị
này như sau: nguyên liệu vụn rời, sau khi được hấp sấy, sẽ được máy này ép
thành viên. Thức ăn này rất tiện l
ợi cho việc chăn nuôi gia súc, gia cầm ở qui mô
công nghiệp. Nó cũng rất dễ dàng cho việc bảo quản, vận chuyển. Một trong các
bộ phận quan trọng nhất của thiết bị ép thức ăn này là khuôn ép thức ăn. Khuôn
ép này ngoài việc phải chịu được tác động ăn mòn khi tiếp xúc với các thức ăn,
còn phải chịu được sự mài mòn của việc ép thức ăn khi đi qua các lỗ nhỏ trên bề

mặt khuôn.
Thép không gỉ máctenxít đáp ứng tốt các yêu cầu này. Để góp phần phục

Thông thường, đối với thép không gỉ máctenxit chỉ có một nguyên tố hợp
kim là Crôm thì hàm lượng Crôm tối thiểu phải lớn hơn 11,5% còn nếu có thêm
các nguyên tố hợp kim khác như Mo, V, Ni, Ti, W,… thì hàm lượng Cr có thể
nhỏ hơn 11,5% thì thép không gỉ đó mới có cấu trúc máctenxit. Nhờ có các
nguyên tố hợp kim này mà thép có được tính chống gỉ tốt và có độ bền cơ học
cao. Ngoài ra thép máctenxit còn có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như
cơ
khí, dụng cụ và các chi tiết sử dụng ở nhiệt độ cao.
Thành phần hoá học của hệ thép không gỉ máctenxit được nêu trong bảng 1.
Bảng 1: Thành phần hóa học của hệ thép không gỉ máctenxit.
TT Mác thép Thành phần hoá học của các nguyên tố (%)
AISI ASTM C Si Mn
P ≤ S ≤
Cr Ni Mo Khác
1 403 403
≤0,15 ≤0,50 ≤1,00
0,040 0,030 11,5-
13,0

2 410 410
≤0,15 ≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 11,5-
13,5

3 410Cb XM-30
≤0,15 ≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 11,5-
13,5

Nb≤0,25


8 416Se 416Se
≤0,15 ≤1,00 ≤1,25
0,060 0,060 12,0-
14,0
Se>0,15
9 420 420
≤0,15 ≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 12,0-
14,0

10 420F 420F
≤0,15 ≤1,00 ≤1,25
0,060 0,150 12,0-
14,0

≤0,60

11 420F Se 420F Se 0,30-
0,40
≤1,00 ≤1,25
0,06 0,06 12,0-
14,0
Se>0,15
12 422 - 0,20-
0,45
≤0,75 ≤1,00
0,040 0,030 11,5-
13,5
0,50-

16 440C 440C 0,95-
1,20
≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 16,0-
18,0

≤0,75

17 440F - 0,95-
1,20
≤1,00 ≤1,00
0,06 0,15 16,0-
18,0

Mo/Zr≤0,75
18 440F Se - 0,95-
1,20
≤1,00 ≤1,00
0,06 0,06 16,0-
18,0
Se>0,15
19 501 501
≤0,10 ≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 4,00-
6,00
0,40-
0,65

20 502 502
≤0,10 ≤1,00 ≤1,00

Cácbon là nguyên tố mở rộng vùng γ, tức là nguyên tố tăng độ ổn định của
pha austenit. Do có khả năng mở rộng vùng dung dịch rắn γ và tạo thành pha
cácbit có độ cứng cao nên cácbon là nguyên tố tăng bền rất tốt. Khi tăng nhiệt
độ thì khả năng tăng bền của cácbon giảm đi do có sự thay đổi cấu hình của
cácbit. Khi có các nguyên tố
tạo cácbit mạnh trong hợp kim thì cácbon tập trung
chủ yếu vào những vị trí hình thành cácbit. Vì vậy, khi tăng hàm lượng cácbon
sẽ làm thay đổi sự phân bố các nguyên tố hợp kim giữa các pha dung dịch rắn và
pha cácbít. Điều này dẫn đến làm nghèo dung dịch rắn, ảnh hưởng đến tính chất
hợp kim. Cácbon cũng có ảnh hưởng xấu đến tính dẻo, giảm khả năng chống lại
sự phát triển của vết nứt và giả
m tính hàn của hợp kim. Vì vậy, hầu hết các loại
thép hợp kim đều chứa hàm lượng cácbon thấp như các loại thép không gỉ làm
việc trong các môi trường có tính ăn mòn mạnh. Tuy nhiên, đối với thép không
gỉ máctenxit được sử dụng trong ngành chế tạo cơ khí thì hàm lượng cácbon lại
cao.
Crôm:
Crôm là nguyên tố rất quan trọng có ảnh hưởng mạnh đến tính chống gỉ của
thép nhờ khả năng thụ động của Crôm. Để đả
m bảo khả năng chống gỉ của thép,
hàm lượng Cr trong thép tối thiểu phải lớn hơn 11,5% để tạo ra một lớp màng

7
ôxit bền vững trên bề mặt thép và lớp ôxit này có lực liên kết bền vững với kim
loại nền nên đã tạo cho thép có tính chống gỉ tốt.

Hình 1: Giản đồ trạng thái của hệ Fe-Cr
Hình 1 mô tả giản đồ trạng thái của Fe-Cr. Crôm là nguyên tố mở rộng
vùng α, làm tăng nhiệt độ Ac
3

C.
Cácbít Cr
7
C
3
có mạng tinh thể ba nghiêng với thông số mạng a=3,89A
0
và
c=41,323A
0
, nhiệt độ nóng chảy là 1630-1670
0
C. Đối với thép được hợp kim
nhiều nguyên tố thì Cr thường tạo ra cácbit phức ở dạng (Fe,Cr)
3
C, (Cr,Fe)
7
C
3

và (Cr,Fe)
4
C. Các dạng cácbit phức được thể hiện trên hình 2.

8

Hình 2: Mặt cắt đẳng nhiệt giản đồ trạng thái của hệ Fe-Cr-C ở 20
0
C
Tóm lại, trong thép không gỉ máctenxit, Crôm có những tác dụng sau:

Hình 4: Mặt cắt đẳng nhiệt giản đồ trạng thái của hệ Fe-V-C ở 20
0
C 10
Molypđen:
Mo là nguyên tố hợp kim thu hẹp vùng γ và mở rộng vùng α trong hợp kim
với sắt. Mo làm tăng độ bền cơ học, độ bền mỏi và làm tăng tính chịu nhiệt của
thép. Mo cũng là nguyên tố tạo cácbít mạnh như Cr. Trong thép hợp kim có
chứa Mo thông thường tạo thành cácbit đơn như MoC, Mo
2
C và một số loại
cácbít phức khác. Hình 5: Giản đồ trạng thái hệ Fe-Mo 11

Hình 6: Mặt cắt đẳng nhiệt giản đồ trạng thái của hệ Fe-Mo-C ở 20
0
C

1.3. Nhiệt luyện thép không gỉ máctenxit
Để nhận được cấu trúc máctenxit nhằm đảm bảo cơ tính cao, thép không gỉ
phải được nhiệt luyện. Công đoạn nhiệt luyện bao gồm các khâu chủ yếu sau:
austenit hoá, tôi và ram.
Austenit hoá:

không khí nén.
Sau khi tôi, ta nhận được cấu trúc của thép là máctenxit với mạng tinh thể
lập phương thể tâm. Vì quá trình tôi là một quá trình xẩy ra rất nhanh nên không
đủ thời gian cho các nguyên tố khuyếch tán. Vì v
ậy, máctenxít là một dung dịch
rắn quá bão hoà có độ cứng cao và dòn. Bên cạnh máctenxit trong cấu trúc của
thép không gỉ máctenxít còn có thể có một lượng nhỏ σ-pherit. Đôi khi còn có
cả austenit dư khi tốc độ làm nguội không đủ lớn.
Ram:
Máctenxit nhận được sau khi tôi là một dung dịch rắn quá bão hoà, có độ
cứng cao và dòn. Vì vậy để thép có những tính chất cơ lý cao nhất theo yêu cầu
thì cần thiết phải tiến hành ram thép. Trong quá trình ram thép có xảy ra các
hiện tượng như phân huỷ austenit dư
ở khoảng nhiệt độ 220-260
0
C. Kết quả của
quá trình này là độ cứng và tính chịu mài mòn của thép tăng lên. Hiện tượng
phân huỷ dung dịch rắn xảy ra ở nhiệt độ 320-430
0
C
Kết quả của quá trình ram là cấu trúc hợp kim ở trạng thái ổn định, độ cứng
giảm đi nhưng tính dẻo tăng lên. Các tính chất khác như tính chống gỉ cũng
được tăng lên.

1.4. Thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15.
Thép không gỉ máctenxit mác Z50CD15 thuộc về nhóm thép có chứa
14,5%Cr và được hợp kim hoá thêm các nguyên tố hợp kim Mo và V. Đây là hệ
thép đã được nghiên cứu và sản xuất ở nhiều nước trên thế giới. Các nước đã
đưa ra tiêu chuẩn hoá mác thép này. Bảng 2 đưa ra mác thép, tiêu chuẩn và
thành phần hoá học của loại thép này của các nước như Nhật Bản, Liên Xô cũ,

: ≥950 MPa
σ
0,2
: ≥750 MPa
δ: ≥9 %
Cấu trúc của thép không gỉ Z50CD15 sau khi nhiệt luyện là máctenxit, δ-
pherit và cácbít các loại.
Ngoài ra, thép không gỉ máctenxit còn có tính chống gỉ cao trong một số
môi trường ăn mòn.
Chính vì có các tính chất cơ lý tính cao như vậy mà thép không gỉ
máctenxit Z50CD15 được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp như cơ
khí, hoá chất,…

1.5. Lựa chọn mác thép làm khuôn ép thức ăn gia súc.

1.5.1. Công nghệ chế biến thức ăn gia súc.
Từ nguyên liệu thức ăn chăn nuôi ở dạng bột để có sản phẩm dạng viên chủ
yếu phải trải qua ba công đoạn:
- Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu
- Công đoạn tạo hình viên
- Công đoạn sử lý sau khi tạo viên
Dựa vào yêu cầu về thức ăn của từng vật nuôi khác nhau mà có các thiết bị
cụ th
ể khác nhau. Căn cứ vào công nghệ chuẩn bị nguyên liệu khác nhau và
công nghệ sử lý tạo viên, ta có thể chia thành công nghệ tạo viên cho gia súc, gia
cầm với công nghệ tạo viên thức ăn thủy sản. Sơ đồ lưu trình công nghệ chủ yếu
của nó được thể hiện trên hình 7.
0,40 14,0
3 X46Cr13
(14034)

7 Z50C15 Pháp 0,45-
0,55
≤0,75 ≤ 1,0 ≤0,04 ≤0,015 14,5-
15,5
- - -

14
Hình 7: Lưu trình công nghệ chế biến thức ăn gia súc dạng viên
Trong lưu trình trên, công đoạn tạo hình viên đóng một vai trò vô cùng
quan trọng trong việc nâng cao chất lượng và công suất của dây chuyền chế
biến. Nguyên lý của công đoạn tạo hình viên như sau:
Máy ép tạo viên gồm có một trục đặc bên trong và một trục rỗng bao ở

Thành phẩm
Bao gói sản phẩm