I. Khái niệm về thép cácbon
1.1. Định nghĩa
Thép cácbon là loại thép thông thường, ngoài Fe,C ra còn chứa các tạp chất thường có như: Mănggan, silic, phốt pho…
1. Thành phần hóa học:
C<2%, Mn < 0,8%, Si<0,5 %, S<0,05%. Ngoài ra có thể có một lượng nhỏ các
nguyên tố Cr, Ni, Cu(<0,2 %),W, Mo, Ti (<0,1%).
1.2. Anh hưởng của các nguyên tố dẫn đến tổ chức cà cơ tính của thép:
Cacbon:
Là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu đến tổ chức và cơ tính của thép cacbon và cả thép hợp kim. Khi thành phần cacbon tăng lên thì độ bền, độ cứng cũng tăng, độ dẻo, độ dai giảm. Tuy nhiên độ bền chỉ tăng lên theo cacbon đến giới hạn 0,8 – 1%C vượt quá giói hạn này độ bền lại giảm đi.
Manggan: Được cho vào mọithép dưới dạng fero – mangan để khử Oxy tức là loại trừ FeO rất có hại. Manggan là nguyên tố ảnh hưởng tốt đến cơ tính, khi hòa tan nó vào ferit nó nâng caop độ bền, độ cứng của pha này. Tuy nhiên, do lượng manggan trong tyhép cacbon ít(cao nhất cũng chỉ trong giới hạn 0,5 – 0,8%) nên ảnh hưởng này cũng không rõ rệt. Anh hưởng tốt của manggan là ở chỗ chúng khử oxy và hạn chế tác hại của lưu huỳnh.
Silic:
Silic cho vào để khử oxy một cách triệt để.
2FeO+Si SiO2 +Fe
Phốt pho:
phốt pho đua vào nhằm nâng cao tính dòn nguội của thép. Mặt khác phốt pho còn ảnh hưởng đến tính gia công cắt cho nên trong thép dễ cắt người ta đưa thêm lượng P cao đến 0,08 – 1,5 %.
Lưu huỳnh:
lưu huỳnh có tác dụng nâng cao tính dòn nóng của thép. Ngoài ra cũng giống như P, Slà nguyên tố có ảnh hưởng tốt đến tính gia công cắt; trong thép dễ cắt chứa đến 0,15-0,3%S.
Các khí oxy, nito và hydro: các nguyên tố này ảnh hưởng xấu đến cơ tính của thép ở
chỗ làm giảm độ dẻo, tăng khuynh hướng phá hủy dòn
II. Các loại thép cacbon thường dùng:
2.1. Phân loại thép cacbon: có 4 cách phân loại thép cácbon
+ Theo phương pháp luyện
+ Theo phương pháp khử oxy
+ Theo chất lượng
+ Theo công dụng.
2.2. Các loại thép cacbon thường dùng
a. Thép cacbon chất lượng thường: cung cấp ở dạng cán nóng từ các nhà máy liên hiệp luyện kim, với mục đích chủ yếu là làm thép kết cấu xây dựng cầu, nhà xưởng, coat thép của bê tông.…
b. Thép các bon kết cấu:Nhóm này có chất lượng caohơn nhóm chất lượng thường thể hiện ở hàm lượng chứa các tạp chất có hại nhỏ hơn: S 0,01%,P0,035% được cung cấp ở dạng cán, rèn và các bán thành phẩm.
c. Thép các bon công dụng: Là nhóm thép các bon có công dụng riêng thường
gặp hàng ngày như:
+ Thép đường ray xe lửa có độ bền và tính chống mài mòn cao, người ta tiến hành tôi bề mặt ở 2 đầu thanh để nâng cao độ chống mài mòn ở các đầu nối. Thành phần các bon tương đối cao 0,5- 0,8%C, tương đối nhiều manggan 0,6-1,0%, ít phốt pho và lưu huỳnh( S<0,05%,P<0,04%)
+ Dây thép:các loại dây thép dùng trong kỹ thuật và đời sống tùy theo mục đich sử dụng mà thành phần cacbon từ 0,1 – 0,9%C hay cao hơn. Các dây thép có thành phần cacbon từ 0,5 – 0,7%C được dùng làm lò xo trụ
III. Thép hợp kim
3.1. Định nghĩa
Thép hợp kim là loại thép(ngoài sắt, cacbon và các tạp chất ra) người ta còn cố ý đưa vào các nguyên tố đặc biệt với một lượng nhất định để làm thay đổi tổ chức và tính chất của thép. Các nguyên tố đặc biệt được gọi là nguyên tố hợp kim: Cr, Ni,Mn,Si, W,V, MO, Ti, Cu, B
3.2. Tính chất
+ Về cơ tính: thép hợp kim nói chung có độ bền có độ bền cao hơn hẳn so với thép
cacbon. Điều này thể hiện đặc biệt rõ ràng sau khi nhiệt luyện tôi và ram.
+ Về tính chịu nhiệt độ cao:thép hợp kim giữ được cơ tính cao của trạng thái tôi ở nhiệt độ cao hơn 2000C. muốn đạt được diều này thì thép phải được hợp kim hóa bởi một số nguyên tố với hàm lượng tương đối cao
+ Các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt:thép hợp kim là vật liệu kim loại không gì thay thế được trong chế tạo máy nặng, dụng cụ, nhiệt điện, công nghệ hóa học… nó được làm các chi tiết quan trọng nhất trong điều kiện làm việc nặng.
3.3. Phân loại thép hợp kim
Phân loại theo tổ chức tế vi:
+ Ở trạng thái cân bằng:
+ Thép trước cùng tích ngoài tổ chức peclit ra còn có ferit tự do.
+ Thép cùng tích ới tổ chức peclit
+ Thép sau cùng tích với tổ chức ngoài peclit ra còn có cacbit thứ hai.
+ Thép beleburit với tổ chức trong dó với cùng tinh leđeburit
+ Thép auxtenit với tổ chức thuầnauxtenit là loại thép được hợp kim hóa với lượng lớn nguyên tố Ni hoặc Mn
+ Thép ferit với tổ chức thuần ferit:là loại thép được hợp kim hóa vớilượng
lớn nguyên tố Cr và lượng cacbon thấp
+ Ở trạng thái thường hóa
+ Thép peclit: là loại thép hợp kim thấp nên tính ổn định của auxtenit qua
nguội chưa lớn lắm.
+ Thép mactenxit là loại thép hợp kim trung bình và cao có tính ổn định của auxtenit quá nguội lớn đốn mức khi làm nguội trong không khí tĩnh cũng đạt được tổ chức mactenxit, thép này còn có tên là thép tự tôi.
+ Thép auxtenit:là loại thép hợp kim cao với các nguyên tố Mn và Ni( thường
có thêm Cr).
Phân loại theo nguyên tố hợp kim:
Cách phân loại này dựa vào tên của các nguyên tố hợp kim chính của thép. Ví dụ như thép có chứa Crom gọi là thép Crom, thép manggan, thép niken …
Phân loại theo tổng hợp các nguyên tố hợp kim
+ Thép hợp kim thấp: là loại thép có tổng các nguyên tố hợp kim nhỏ hơn 2,5%(thường là loại thép peclit)
+ Thép hợp kim trung bình: là loại thép có lượng nguyên tố hợp kim từ 2,5 – 10%
+ Thép hợp kim cao:là loại thép có tổng lượng các nguyên tố hợp kim lớn hơn 10%
nó có thể là thép mactenxit hay auxtenit
Phân loại theo công dụng:
Đây là cách phân loại chủ yếu. Theo công dụng cụ thể có thể chia hợp kim thành các nhóm sau:
thép kết cấu hợp kim:là nhóm thép dùng để chế tạo các chi tiết máy và các kết cấu
kim loại.
+ Thép dụng cụ hợp kim: là nhóm thép dùng để chế tạo các loại dụng cụ bao gồm
dao cắt, khuôn dập, các loại dụng cụ đo.
+ Theo hợp kim đặc biệt: là nhóm thép có tính chất vật lý và hóa học đặc biệt ví dụ như tính chống ăn mòn cao(không gỉ), làm việc ở nhiệt độ cao, có tính giãn nở vì nhiệt đặc biệt.
Ký hiệu
Theo tiêu chuẩn Nhà Nước Việt Nam TCVN 1659-75 các ký hiệu của thép hợp kim của Việt Nam sẽ được ký hiệu theo hệ thống chữ và số. Chữ ký hiệu các nguyên tố hợp kim chính bằng ký hiệu hóa học, số đầu tiên chỉ lượng cacbon theo phần vạn, số đằng sau ký hiệu hóa học chỉ lượng nguyên tố. Ví dụ 9Mn2 có 0,09%C, 2%Mn. Song chưa có tiêu chuẩn cho các loại thép hợp kim cụ thể nên trên thực tế thường áp dụng phương pháp ký hiệu của Liên Xô.
IV. Các loại thép hợp kim thường gặp
Thép kết cấu
+ Thép thấm cacbon: là loại thép có lượng cacbon thấp 0,1-0,25%(cá biệt có thể tới 0,3%)đế chế tạo các chi tiết vừa chịu tải trọng tĩnh lẫn va đập, vừa chịu được mài mòn ở bề mặt như bánh răng, cam, đĩa ma sát…Độ cứng cao của lớp bề mặt và độ bền, độ dai cao của lõi đạt được bằng cách thấm cacbon, tôi và ram thấp, do đó loại thép này có tên là thép thấm cacbon.
+ Thép hóa tốt: là loại thép có hàm lượng cacbon trung bình 0,3-0,5%( cá biệt có thể tới 0,55%) để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập cao, yêu cầu độ bền và độ dai va đập cao. Cơ tính tổng hợp cao nhất của thép đạt bằng nhiệt luyện hóa tốt nên có tên là hóa tốt.
+ Thép lò xo: dùng để chế tạo các loại lò xo, nhíp được dùng rộng rãi trong các máy đặc biệt là trong ô tô, xe lửa…Các thép lò xo dùng để chế tạo lò xo, nhíp và các chi tiết có tác dụng đàn hồi nói chung.
+ Thép ổ lăn:do các bề mặt làm việc củ chi tiết ổ lăn chịu ứng suất cao với số lượng chu trình rất lớn do trượt lăn với nhau ở từng thời điểm nên chúng bị mài mòn điểm. Để thỏa mãn yêu cầu làm việc đó thép ổ bi phải có độ bền mỏi tiếp xúc và chống mài mòn cao nhất do đó phải có độ cứng cao và đồng nhất. Muốn vậy phải có những thành phần như sau:
+ Lượng cacbon cao(khoảng 1%) đảm bảo sau khi tôi có độ cứng và tính chống mài mòn cao
+ Rất ít tạp chất phi kim loại, trong đó lượng S< 0,02%, P<0,027%và không có rỗ xốp để đảm bảo không có điểm mềm.
+ Tổ chức của thép phải đồng nhất, không có thiên tích cac bít
+ Thép được hợp kim hóa bằng 0,6 – 1,5 %Cr đôi khi bằng cả Mn và Si để làm tăng độ thám tôi, đảm bảo cơ tính đồng nhất.
Thép dụng cụ
+ Thép dụng cụ làm dao cắt:dùng để chế tạo ra các loại dao cắt như dao tiện, phay, bào, khoan, doa…. Yêu cầu đối với các loại dao này là độ cứng cao, tính chống mài mòn cao, tính cứng nóng
+ Thép dụng cụ đo:dùng để chế tạo các dụng cụ đo trong kỹ thuật với độ chính xác cao. Để đảm bảo được điều đó thì thép đem làm phải đạt các yếu tố sau:
+ Có độ cứng và tính chống mài mòn cao để đảm bảo dụng cụ ít mòn ở các chỗ
cọ sát với chi tiết, do đó đảm bảo được độ chính xác cao
+ Kích thước đảm bảo không đổi trong suốt quá trình làm việc
+ Có khả năng đạt được độ nhẵn bóng bề mặt caokhi mài và ít biến dạng khi
nhiệt luyện
+ Thép làm khuôn dập: chúng ta quy ước gọi thép làm các dụng cụ để biền dạng dẻo kim loại là thép làm khuôn rập. Theo nhiệt độ biến dạng chia làm 2 loại đối với phôi thép >10000C là khuôn dập nóng, loại biến dạng dẻophôi kim loại ở nhiệt độ thường là khuôn dập nguội
Các yêu cầu đối với thép làm khuôn dập:
+ Độ cứng cao
+ Tính chống mài mòn cao
+ Độ bền và độ dai đảm bảo để chịu được tải trọng va đập không lớn
+ Tính chịu nhiệt độ cao.
Thép đặc biệt
Là loại thép có tính chất vật lý, hóa học đặc biệt như:
+ Thép không rỉ, có tính chống ăn mòn cao
+ Thép và hợp kim làm việc ở nhiệt độ cao.
+ Thép có tính chống mài mòn cao.
+ Hợp kim có tính giãn nở nhiệt đặc biệt.
+ Hợp kim có điện trở lớn
+ Thép và hợp kim từ tính.
Phan Đức Thuận
Bảng báo giá nắp hố ga 2024
