Nghiên cứu khảo sát thành phần, tổ chức tế vi và cơ tính của một số chi tiết trong thân cánh tên lửa Kh35-E

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT THÀNH PHẦN, TỔ CHỨC TẾ VI<br /> VÀ CƠ TÍNH CỦA MỘT SỐ CHI TIẾT TRONG THÂN-CÁNH<br /> TÊN LỬA Kh-35E<br /> Vũ Ngọc Toán*, Đinh Văn Long, Nguyễn Thị Hương,<br /> Phùng Khắc Nam Hồ, Ngô Văn Hoành<br /> Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu khảo sát thành phần hóa học,<br /> tổ chức tế vi và cơ tính của các chi tiết gồm vít gá lắp đầu nổ vào khoang 2 (vít gá),<br /> vấu treo quả đạn (giá treo), pittong trong cánh lái (pittong cánh) và chốt pittong. Kết<br /> quả nghiên cứu cho thấy các chi tiết trên được chế tạo từ thép hợp kim tương đương<br /> mác 30XГCA và 20X13 của Nga. Tổ chức tế vi ở dạng xoocbit và trustit.<br /> Từ khóa: Tên lửa Kh35-E; Thân-cánh tên lửa; Thép hợp kim.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Tên lửa đất đối hải Kh-35 và tổ hợp tên lửa hải đối hải “Uran” được Liên Xô thiết kế<br /> chế thử từ những năm 1980 nhằm trang bị cho các tàu chiến cỡ nhỏ và cỡ trung bình.<br /> Trong đó, thân-cánh có cấu trúc dạng khung với nhiều mối hàn chịu lực đã được xử lý<br /> nhiệt, thiết kế mang tính khí động học, có độ cứng cao, bền nhiệt và bền môi trường.<br /> Chúng cho phép bảo quản, chịu được tác động của môi trường phát sinh trong quá trình<br /> khai thác tên lửa, đồng thời đảm bảo kín bụi, kín khí, cách ẩm, bảo vệ các thiết bị điện tử<br /> khỏi tác động của trường điện từ [1-2].<br /> Các chi tiết vít gá, giá treo, pittong cánh, chốt pittong thuộc thân-cánh của tên lửa Kh-<br /> 35E đều được chế tạo từ nhóm thép hợp kim. Trong thành phần của các loại thép này<br /> thường chứa các nguyên tố hợp kim như: Cr, Ni, Mn, Si, Mo, W, Ti, Co, Nb... So với thép<br /> cacbon, các loại thép hợp kim này có cơ tính cao hơn. Ngoài ra, tính chịu nóng, khả năng<br /> chống ăn mòn cũng được cải thiện rõ rệt [3-4].<br /> Hiện nay, chúng ta đang có chủ chương hợp tác với Liên bang Nga về việc chuyển giao<br /> công nghệ chế tạo tên lửa Kh-35E và từng bước nghiên cứu thiết kế, chế tạo loại tên lửa<br /> này. Do vậy, nghiên cứu khảo sát thành phần và tính năng cơ lý của các mẫu vật liệu cơ<br /> bản trong tên lửa Kh-35E là một bước cơ sở quan trọng, có ý nghĩa thực tế cao, định<br /> hướng cho các nghiên cứu thiết kế, chế thử trong các giai đoạn tiếp theo.<br /> Bài báo này trình bày một số kết quả nghiên cứu đánh giá thành phần hóa học, tổ chức<br /> tế vi và độ cứng của các chi tiết vít gá, giá treo, pittong cánh, chốt pittong trong thân cánh<br /> của tên lửa Kh-35E.<br /> 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU<br /> 2.1. Vật tư<br /> Các chi tiết sử dụng để nghiên cứu khảo sát thành phần hóa học, tổ chức tế vi và độ<br /> cứng trong thân-cánh của tên lửa Kh-35E bao gồm:<br /> Vít gá lắp đầu nổ vào khoang: 04 chi tiết, các chi tiết được ký hiệu theo thứ tự lần lượt<br /> là vít gá 1, vít gá 2, vít gá 3 và vít gá 4.<br /> Vấu treo quả đạn: 03 chi tiết, các chi tiết được kí hiệu theo thứ tự lần lượt là giá treo 1,<br /> giá treo 2 và giá treo 3.<br /> Pittong trong cánh lái: 04 chi tiết, các chi tiết được kí hiệu theo thứ tự lần lượt là<br /> pittong cánh 1, pittong cánh 2, pittong cánh 3, pittong cánh 4.<br /> Chốt pittong: 04 chi tiết, các chi tiết được kí hiệu theo thứ tự lần lượt là chốt pittong 1,<br /> chốt pittong 2, chốt pittong 3, chốt pittong 4.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 133<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Các chi tiết này được lấy ra sau quá trình tháo rời các chi tiết ở thân cánh của tên lửa<br /> Kh-35E. Do các chi tiết trên được tháo ra từ một quả tên lửa Kh-35E duy nhất, yêu cầu<br /> không phá hủy mẫu nên quá trình nghiên cứu đánh giá thành phần hóa học, tổ chức tế vi<br /> và độ cứng được tiến hành bằng phương pháp phân tích không phá hủy.<br /> 2.2. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu đánh giá<br /> Phương pháp phân tích quang phổ phát xạ trên thiết bị PMI Master Plus, Mỹ theo tiêu<br /> chuẩn ASTM E415-08 tại Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu (COMFA), Viện Khoa học<br /> Vật liệu/Viện Hàn lâm KH-CN Việt Nam.<br /> Phương pháp hiển vi kim tương được thực hiện trên kính hiển vi AXIOVERT 40<br /> MAT theo tiêu chuẩn ASTM E407-07 với bộ đo độ cứng tế vi MHT-10 của Đức tại<br /> Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu (COMFA), Viện Khoa học Vật liệu/Viện Hàn lâm<br /> KH-CN Việt Nam.<br /> Độ cứng được thực hiện trên thiết bị AVK-C0/Mitutoyo (Nhật Bản) tại Trung tâm đánh<br /> giá hư hỏng vật liệu (COMFA), Viện Khoa học Vật liệu/Viện Hàn lâm KH-CN Việt Nam.<br /> 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> 3.1. Kết quả phân tích các vít gá và giá treo<br /> Bốn chi tiết vít gá được phân tích thành phần theo phương pháp quang phổ phát xạ. Kết<br /> quả được chỉ ra trong bảng 1.<br /> Bảng 1. Thành phần hóa học của các chi tiết vít gá (%).<br /> Chỉ tiêu<br /> Loại mẫu<br /> C Mn Cr Cu Ni Mo<br /> Vít gá 1 0,29656 1,1053 0,98027 0,10224 0,09956 0,03615<br /> Vít gá 2 0,28126 1,0704 1,0002 0,10630 0,10029 0,03261<br /> Vít gá 3 0,28063 1,0734 0,99726 0,10901 0,10119 0,03338<br /> Vít gá 4 0,28295 1,0899 0,98577 0,10075 0,09791 0,03343<br /> Chỉ tiêu<br /> Loại mẫu<br /> V Al Si P S Fe<br /> Vít gá 1 0,02307 0,06229 1,1039 0,01438 0,00904 Còn lại<br /> Vít gá 2 0,02306 0,07014 1,1071 0,01725 0,00822 Còn lại<br /> Vít gá 3 0,02238 0,06772 1,1024 0,01688 0,00773 Còn lại<br /> Vít gá 4 0,02274 0,06401 1,0822 0,01426 0,00961 Còn lại<br /> Bảng 2. Thành phần hóa học của các chi tiết giá treo (%).<br /> Chỉ tiêu<br /> Loại mẫu<br /> C Mn Cr Cu Ni Mo<br /> Giá treo-1 0,28883 0,89848 0,86339 0,09186 0,07258 0,02511<br /> Giá treo-2 0,28770 0,89524 0,87094 0,10623 0,07060 0,02418<br /> Giá treo-3 0,28612 0,90186 0,87045 0,10505 0,07009 0,02468<br /> Chỉ tiêu<br /> Loại mẫu<br /> V Al Si P S Fe<br /> Giá treo-1 0,02076 0,03713 1,0160 0,01395 0,00642 Còn lại<br /> Giá treo-2 0,01895 0,03609 1,0082 0,01243 0,00611 Còn lại<br /> Giá treo-3 0,01895 0,03790 1,0019 0,01307 0,00619 Còn lại<br /> Đối chiếu với tiêu chuẩn ΓOCT 4543-71 thì thành phần của 04 chi tiết vít gá và 03 chi<br /> tiết giá treo tương ứng với cùng một loại thép mác 30XГCA. Ba nguyên tố hợp kim chính<br /> của loại thép này là Cr, Mn, Si với thành phần mỗi loại khoảng 1 %. Mn và Si là hai<br /> <br /> <br /> <br /> 134 V. N. Toán, …, N. V. Hoành, “Nghiên cứu khảo sát thành phần … tên lửa Kh-35E.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> nguyên tố ảnh hưởng mạnh đến độ cứng và độ bền nhưng lại làm xấu độ dẻo và độ dai của<br /> ferit, chính vì vậy, trong hợp kim này, 2 nguyên tố Mn và Si thường giới hạn không quá 1<br />  2%. Nguyên tố Cr có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hóa bền ferit nhưng không làm<br /> giảm mạnh độ dẻo dai của ferit, thậm chí khi hàm lượng Cr  1% độ dẻo dai của ferit còn<br /> tăng. Thành phần P và S  0,025%, chứng tỏ đây là nhóm thép chất lượng cao. Các<br /> nguyên tố tạp chất Cu, Ni, V, Mo, Al với hàm lượng nhỏ không ảnh hưởng nhiều đến chất<br /> lượng thép. Hàm lượng Al > 0,05% cho thấy, thép này có sử dụng Al để khử oxy trong<br /> quá trình tinh luyện. Với sự có mặt đồng thời của Cr và Mn, khi ram thép dễ xảy ra hiện<br /> tượng ròn ram. Để khắc phục hiện tượng này, sau khi ram cần làm nguội nhanh trong dầu<br /> hoặc nước [5-6]. Công nghệ gia công cơ khí đối với loại thép này là biến dạng nóng (rèn,<br /> dập, ép miết …).<br /> Tiến hành phân tích tổ chức tế vi và đo độ cứng 04 chi tiết vít gá và 03 chi tiết giá treo.<br /> Kết quả chỉ ra trong bảng 3 và hình 1.<br /> Bảng 3. Độ cứng trung bình của các chi tiết vít gá và giá treo.<br /> Chi tiết<br /> Chỉ tiêu Giá Giá Giá<br /> Vít gá Vít gá Vít gá Vít gá treo-1 treo- treo-<br /> 1 2 3 4 2 3<br /> Độ cứng<br /> trung 283 280 335<br /> 275 328 281 301<br /> bình<br /> (HV)<br /> Kết hợp độ cứng và ảnh tổ chức tế vi của 04 chi tiết vít gá, 03 chi tiết giá treo có thể<br /> nhận thấy rằng tổ chức điển hình của các loại thép này là xoocbit. Tổ chức này được hình<br /> thành khi ram mactenxit ở nhiệt độ cao 600  650oC, đảm bảo cho chi tiết có giới hạn bền<br /> và giới hạn chảy đủ cao trong khi độ dai va đập vẫn được đảm bảo. Vì vậy, có thể dự đoán<br /> phương pháp xử lý nhiệt đối với các chi tiết vít và giá treo là tôi 860  880oC, nguội trong<br /> dầu và ram cao 600  650oC sau đó nguội nhanh trong dầu hoặc nước.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Vít gá 1 Vít gá 2 Vít gá 3 Vít gá 4<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Giá treo 1 Giá treo 2 Giá treo 3<br /> <br /> Hình 1. Ảnh tổ chức tế vi của 04 chi tiết vít gá và 03 chi tiết giá treo, 500x.<br /> 3.2. Kết quả phân tích các pittong cánh và chốt pittong<br /> Phân tích thành phần hóa học các chi tiết pittong cánh và chốt pittong bằng phương<br /> pháp quang phổ phát xạ. Kết quả chỉ ra trong bảng 4 và bảng 5.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 135<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Bảng 4. Thành phần hóa học (%) và độ cứng (HV) của các chi tiết pittong cánh.<br /> Chỉ tiêu<br /> Loại mẫu<br /> C Mn Cr Cu Ni Mo V Al<br /> Pittong<br /> 0,1970 0,2760 13,3000 0,1010 0,4240 0,0270 0,0260 0,0339<br /> cánh 1<br /> Pittong <<br /> 0,2030 0,2700 13,5000 0,0979 0,4140 0,0270 0,0246<br /> cánh 2 0,0050<br /> Pittong <<br /> 0,1980 0,2610 13,2000 0,0946 0,4230 0,0253 0,0257<br /> cánh 3 0,0050<br /> Pittong<br /> 0,2100 0,4340 13,6000 0,1520 0,3570 0,0653 0,0290 0,0454<br /> cánh 4<br /> Chỉ tiêu<br /> Loại mẫu Độ<br /> Co Si Nb Ti P S Fe cứng<br /> HV<br /> Pittong < < Còn<br /> 0,0180 0,2640 0,0399 0,0093 252<br /> cánh 1 0,0010 0,0010 lại<br /> Pittong < < Còn<br /> 0,0193 0,2530 0,0465 0,0094 247<br /> cánh 2 0,0010 0,0010 lại<br /> Pittong < < Còn<br /> 0,0152 0,2530 0,0393 0,0093 252<br /> cánh 3 0,0010 0,0010 lại<br /> Pittong < < Còn<br /> 0,0175 0,4470 0,0465 0,0116 338<br /> cánh 4 0,0010 0,0010 lại<br /> Bảng 5. Thành phần hóa học (%) và độ cứng (HV) của các chi tiết chốt pittong.<br /> Chỉ tiêu thành phần hóa học (%)<br /> Loại mẫu<br /> C Mn Cr Cu Ni Mo V Al<br /> Chốt<br /> 0,1960 0,4790 13,7000 0,1470 0,3010 0,0609 0,0244 0,0365<br /> pittong 1<br /> Chốt<br /> 0,2080 0,4380 13,8000 0,1400 0,3240 0,0581 0,0292 0,0358<br /> pittong 2<br /> Chốt<br /> 0,2040 0,4840 13,5000 0,1130 0,2920 0,0489 0,0235 0,0464<br /> pittong 3<br /> Chốt<br /> 0,2100 0,4340 13,6000 0,1520 0,3570 0,0653 0,0290 0,0454<br /> pittong 4<br /> Chỉ tiêu<br /> Loại mẫu Độ<br /> Co Si Nb Ti P S Fe cứng<br /> HV<br /> Chốt 0,443 < < Còn<br /> 0,0148 0,0550 0,0146 342<br /> pittong 1 0 0,0010 0,0010 lại<br /> Chốt 0,440 < < Còn<br /> 0,0186 0,0458 0,0098 341<br /> pittong 2 0 0,0010 0,0010 lại<br /> Chốt 0,412 < < Còn<br /> 0,0136 0,0403 0,0103 338<br /> pittong 3 0 0,0010 0,0010 lại<br /> Chốt 0,447 < < Còn<br /> 0,0175 0,0465 0,0116 339<br /> pittong 4 0 0,0010 0,0010 lại<br /> <br /> <br /> 136 V. N. Toán, …, N. V. Hoành, “Nghiên cứu khảo sát thành phần … tên lửa Kh-35E.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Từ kết quả phân tích thành phần hóa học tại bảng 4 và bảng 5 cho thấy, vật liệu chế tạo<br /> 04 chi tiết pittong cánh và 04 chi tiết chốt pittong tương đương mác 20X13 của Nga theo<br /> ΓOCT 5632-72. Ngoài cacbon, thành phần hợp kim chính của thép này là Cr. Hàm lượng<br /> Cr cao để tạo cho thép có tổ chức pha autenit dư và mactenxit. Thép này có tính chất<br /> chống ăn mòn tốt, thuộc nhóm thép không gỉ mactenxit. Chúng thường sử dụng để làm<br /> những chi tiết có độ dẻo cao, chịu tải trọng va đập, những chi tiết chịu môi trường xâm<br /> thực yếu [5, 7, 8]. Loại thép này đạt được tính ổn định chống ăn mòn cao nhất sau khi tôi,<br /> ram và đánh bóng.<br /> Ảnh tổ chức tế vi của 04 chi tiết pittong cánh và 04 chi tiết chốt pittong trong thân cánh<br /> tên lửa Kh-35E được chỉ ra trong hình 2.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Pittong cánh 1 Pittong cánh 2 Pittong cánh 3 Pittong cánh 4<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Chốt pittong 1 Chốt pittong 2 Chốt pittong 3 Chốt pittong 4<br /> Hình 2. Ảnh tổ chức tế vi của mẫu pittong cánh và chốt pittong, 500x.<br /> Từ kết quả ở hình 2 và độ cứng trung bình cho thấy các chi tiết pittong cánh 1, pittong<br /> cánh 2, pittong cánh 3, pittong cánh 4 có tổ chức xoocbit. Tổ chức này được tạo ra sau khi<br /> ram mactenxit ở nhiệt độ cao 600  650oC. Các chi tiết chốt pittong 1, chốt pitong 2, chốt<br /> pittong 3, chốt pittong 4 đều có tổ chức dạng trustit. Tổ chức này được tạo thành khi ram<br /> mactenxit ở nhiệt độ trung bình 400  600oC [8,9].<br /> 4. KẾT LUẬN<br /> Thành phần hóa học, tổ chức tế vi và độ cứng của 15 chi tiết gồm: 04 chi tiết vít gá, 03<br /> chi tiết gá treo, 04 chi tiết pittong cánh và 04 chi tiết chốt pittong đã được phân tích. So<br /> sánh các kết quả thu được với ΓOCT 4543-71 và ΓOCT 5632-72 nhận thấy các chi tiết này<br /> đều được chế tạo từ các mác thép 30XГCA và 20X13 của Liên bang Nga. Tổ chức tế vi<br /> của các chi tiết vít gá, giá treo, pittong cánh có dạng xoocbit còn chốt pittong có dạng<br /> trustit. Những kết quả nghiên cứu nhận được mang tính chất cơ sở, có ý nghĩa tham khảo<br /> và định hướng cho các nghiên cứu thiết kế chế tạo sau này.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Nguyễn Văn Thọ, “Giới thiệu tổ hợp tên lửa uran-E”, Trung tâm KHKT-CNQS, Hà<br /> Nội, (2004).<br /> [2]. Nguyễn Thế Phiệt, “Lý thuyết động cơ tên lửa”, Học viện Kỹ thuật quân sự (1995).<br /> [3]. Christopher F. Foss, “Jane’s armour and artillery”, Sentinel House, UK, (2003-2004).<br /> [4].C.И. Х. Фахрутдинов, А. В. Котельников, “Конструкция ипроектирование<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 137<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> ракетных двигателей твердого топлива: Учебник для машиностроительных<br /> вузов”, М. Машиностроение, (1987).<br /> [5]. B. Г. Александров, Б. И. Базанов, “Справочник по авиационным материалам и<br /> технологии их применения”, M. Траиспорт, (1979).<br /> [6]. Gost 4543-71, “Kết cấu thép hợp kim, thông số kỹ thuật”.<br /> [7]. Gost 5632-72, “Thép hợp kim cao và các hợp kim chống ăn mòn, chịu lửa, chịu<br /> nhiệt”.<br /> [8]. Nghiêm Hùng, “Kim loại học và nhiệt luyện”, NXB ĐH và THCN, (1979).<br /> [9]. Lê Công Dưỡng, “Vật liệu học”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, (1997).<br /> ABSTRACT<br /> RESEARCHING IN CHEMICAL COMPOSITION, MICROSCOPIC STRUCTURE<br /> AND MECHANICAL PROPERTIES OF SOME DETAILS<br /> IN BODY-WING LAUNCHER Kh-35E<br /> In this paper, results of studies evaluating the chemical composition,<br /> microscopic structure and mechanical properties of the body-wing details including<br /> set screw, pylon, piston pin, piston wing in the body-wing of the rocket launcher Kh-<br /> 35E are introduced. The analysis results show that the details are made from alloy<br /> steel mark 30XГCA and 20X13, there was microscopic structure transformation in<br /> xoocbite and trustite.<br /> Keywords: Kh-35E rocket; Body-wing rocket; Steel alloy.<br /> <br /> Nhận bài ngày 18 tháng 4 năm 2018<br /> Hoàn thiện ngày 30 tháng 5 năm 2018<br /> Chấp nhận đăng ngày 08 tháng 6 năm 2018<br /> <br /> Địa chỉ: Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự.<br /> *<br /> Email: vntoanchem@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 138 V. N. Toán, …, N. V. Hoành, “Nghiên cứu khảo sát thành phần … tên lửa Kh-35E.”<br />