Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép công cụ hợp kim SKD12 để chế tạo khuôn ép tạo hình

Thép SKD12 đặc biệt thích hợp để chế tạo các công cụ có yêu cầu chịu mài mòn tốt cũng như độ dẻo dai tốt. Sử dụng rộng rãi trong dao cắt khuôn, chế tạo khuôn tạo hình, máy khoan, cán, khuôn cán ren… Đây là mác thép đã được nghiên cứu và sản xuất ở rất nhiều nước có nền công nghiệp luyện kim phát triển như Mỹ, Đức. Thép SKD12 thuộc nhóm thép công cụ gia công nguội có hàm lượng cacbon cao (~1%) và crôm là khoảng 5%, hàm lượng các nguyên tố hợp kim Mn, Mo, V trung bình, có độ cứng cao, độ dai tốt, độ ổn định kích thước tốt, độ bền nén cao.

Với mục tiêu của đề tài là xác định được công nghệ sản xuất thép công cụ hợp kim mác SKD12 theo tiêu chuẩn của Nhật Bản JIS G 4404 bằng nguyên liệu và thiết bị có sẵn trong nước và chế tạo và dùng thử sản phẩm là khuôn ép tạo hình trong dây chuyền thiết bị cán ống thép hàn, nhóm nghiên cứu do ThS. Nguyễn Thị Hằng, Viện Luyện kim đen, Tổng Công ty Thép Việt Nam đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép công cụ hợp kim SKD 12 để chế tạo khuôn ép tạo hình”. Đây là đề tài thuộc chương trình nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp Bộ.

Dựa vào tiêu chuẩn JIS G 4404 của Nhật Bản và các tiêu chuẩn nước ngoài khác để lựa chọn mác thép hợp kim SKD12 phù hợp cho việc chế tạo chi tiết chịu mài mòn và chống dính bề mặt cao, độ dai tốt, độ ổn định kích thước tốt, độ bền nén cao. Nhóm nghiên cứu đã xác định các nội dung cần nghiên cứu bao gồm:
- Nghiên cứu tổng quan về thép công cụ hợp kim và thép mác SKD12;
- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ, thiết bị chế tạo thép công cụ hợp kim mác SKD12 theo tiêu chuẩn Nhật Bản bao gồm các khâu như: công nghệ luyện thép, công nghệ tinh luyện, công nghệ rèn, công nghệ gia công cơ khí, công nghệ nhiệt luyện.
- Đánh giá chất lượng thép thành phẩm: Thành phần hóa học, tính chất cơ lý về độ cứng sau ủ HBS, sau tôi + ram HRC, cấu trúc pha.
- Chế tạo thử một bộ phận gồm năm cặp khuôn ép, dùng thử và đánh giá chất lượng như khả năng sử dụng của thép nghiên cứu.

Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm và sử dụng những thiết bị như thiết bị phân tích, nấu luyện, tinh luyện điện xi công suất 100kVA, nhiệt luyện, thiết bị kiểm tra cơ lý tính, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn được vật liệu, công nghệ sản xuất thép công cụ hợp kim tương đương mác SKD12.
- Thép nghiên cứu tương đương với thép mác SKD12 có nhiều đặc tính hoàn toàn phù hợp cho việc chế tạo các loại trong dao cắt khuôn, chế tạo khuôn tạo hình, máy khoan, cán, khuôn cán ren, khuôn dập nguội, dụng cụ cắt,... có giá thành thấp hơn và có chất lượng tương đương với thép mác SKD12 hiện đang phải nhập khẩu, bảo đảm được độ cứng, độ chống mài mòn và có độ bền cao.
- Xác định được công nghệ sản xuất thép SKD12 từ nguyên liệu và thiết bị trong nước gồm các khâu: công nghệ luyện thép trong lò phản ứng, công nghệ tinh luyện trên thiết bị điện xỉ, công nghệ rèn, công nghệ gia công cơ khí, công nghệ nhiệt luyện (ủ, tôi, ram).
- Xác định được tính chất của thép SKD12; thành phần hóa học, cơ tính, tổ chức tế vi. Thép do đề tài chế tạo có tính chất đạt yêu cầu đề ra.
- Từ thép nghiên cứu, nhóm đã chế tạo được 1 bộ 5 cặp khuôn ép tạo hình sử dụng trong dây chuyền thiết bị sản xuất ống thép hàn tại Nhà máy ống thép Hòa Phát.

Có thể thấy kết quả từ việc nghiên cứu và sản xuất thép SKD12 cho thấy, sản phẩm thép do đề tài tạo ra có chất lượng tương đương với nước ngoài ở dạng sản phẩm đúc và sản phẩm rèn. Điều này có thể đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước, chủ động cung ứng sản phẩm cũng như có thể tiết kiệm nhiều chi phí liên quan khác.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 10975) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.