a. Khái niệm vềthép kết cấu
Thép kết cấu là loại thép chủyếu dùng đểchếtạo các chi tiết máy (các loại trục, bánh răng, thanh truyền lực, lò xo, vòng bi,…). So với loại thép thong dụng ở mục nêu trên, chúng được sử dụng với khối lượng ít hơn, nhưng thuộc loại chất lượng cao hơn và có nhiều chủng loại hơn và thường phải tiến hành nhiệt luyện đểphát huy hết khả năng làm việc của chúng. Do vậy việc lựa chọn, sửdụng hợp lý thép kết cấu trong chếtạo cơ khí sẽ đưa lại hiệu quảkinh tế-kỹthuật lớn.
b.Đặc điểm của thép kết cấu
Vềtính chất, do được sửdụng chủyếu để làm chi tiết máy, thép kết cấu phải đạt được hai yêu cầu cơ bản có tính công nghệtốtở trạng thái gia công (gia công áp lực và gia công cắt gọt) và có cơ tính tổng hợp tốt ở trạng thái làm việc (chủ yếu là độdai va đập cao của phần lõi và độ cứng bề mặt cao để chống mài mòn, chịu tải tốt trong quá trình làm việc.
Về thành phần cacbon, để đảm bảo được các tính chất nêu trên, thép kết cấu thường là loại thép có thành phần cacbon thấp và trung bình, thường trong giới hạn 0,1-0,6%, cao nhất cũng không quá 0,65% (trừ các thép chuyên dùng, chịu mài mòn như thép vòng bi).
Về nguyên tố hợp kim, các nguyên tố hợp kim cho vào thép kết cấu chủ yếu để nâng cao độthấm tôi (đường kính tôi thấu có thểtừ25-200mm) và nâng cao cơ tính ở trạng thái cung cấp (hóa bền ferit), nhưng nếu quá nhiều sẽlàm xấu tính công nghệvà nâng cao giá thành. Do vậy các nguyên tố hợp kim trong thép kết cấu được dùng với số lượng lớn ít, thường chỉ 1-3%, cá biệt cũng chỉ 6-7%. Ví dụ, Cr, Mn, Si với lượng
mỗi nguyên tố khoảng 1-2% (vì quá giới hạn này độ dẻo, độ dai giảm thấp), Ni là 1- 4%... Để nâng cao độthấmtôi, người ta thường dùng cách hợp kim hóa phức tạp nhiều (nhiều loại, ít lượng), hoặc cho thêm một lượng nhỏ B (0,001-0,002%). Ngoài ra còn có thể cho thêm Ti (<0,1%) vào thép Mn để tránh hạt to, thêm Mo,W vào thép Cr-Ni đểtránh giòn ram loại II.
c. Các loại thép kết cấu và đặc điểm nhiệt luyện chung
Thép thấm Cacbon, là thép có thành phần cacbon thấp (≤0,25%C), ở trạng thái cung cấp có độ dẻo, dai cao nhưng kém bền. Để nâng cao độbền, độ cứng lớp bềmặt, phải qua thấm cacbon, tôi và ram thấp.
Thép hóa tốt, là thép có thành phần cacbon trung bình (0,3-0,5%C), ở trạng thái cung cấp có cơ tính tổng hợp khá cao. Để có cơ tính tổng hợp cao nhất, phải qua nhiệt luyện hóa tốt (tôi và ram cao) để nhận được tổchức xoocbit ram. Với các chi tiết đòi hỏi có độcứng bề mặt cao để chống mài mòn thì sau nhiệt luyện hóa tốt, còn phải qua tôi bềmặt và ram thấp.
Thép đàn hồi, là thép có thành phần cacbon tương đối cao (0,5-0,7%C). Chúng đạt được giới hạn đàn hồi cao nhất khi tổ chức là trustit ram, bằng nhiệt luyện tôi và ram trung bình.
Thép kết cấu, có công dụng riêng nhưthép dễcắt, thép vòng bi, thépđúc…