Nhóm thép này có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cao được dùng rất rộng r∙i ở Nga cũng như ở nước ta trong chế tạo bánh răng ôtô tải nhẹ và trung bình.
Về mặt kinh tế, nó là loại thép tương đối rẻ vì hợp kim hóa thấp chủ yếu bằng các nguyên tố rẻ (Mn) và không đắt (Cr) không phải dùng đến niken đắt.
Về độ bền, đối với các chi tiết trung bình (< 50mm) nó có độ bền tương đương như thép crôm - niken do có thể tôi thấu (σb = 1100 ữ 1150MPa), tuy độ dẻo, độ dai có kém hơn đôi chút (aK = 600 ữ 900kJ/m2).
ưu điểm chính của nhóm thép này là ở tính công nghệ.
Trước hết thép không quá dẻo, dai mà vẫn đủ mềm để có thể cắt gọt tốt. Sau đó là công nghệ thấm cacbon của thép có khá nhiều ưu việt:
- do có mangan nên bề mặt thép không bị quá b∙o hòa cacbon,
- tuy có mangan là nguyên tố làm hạt lớn, song nhờ có titan (dù với lượng nhỏ) nên tạo ra được các phần tử cacbit titan TiC rất nhỏ nằm ở biên hạt austenit, ngăn trở hạt lớn lên, nên thép có hạt nhỏ. Chính do điều này sẽ dẫn tới ba ưu điểm sau,
- cho phép thấm ở nhiệt độ cao hơn 900oC (ví dụ ở 930 ữ 950oC) nên rút ngắn được thời gian thấm,
- có thể tôi trực tiếp ngay sau khi thấm vì không cần các nguyên công làm nhỏ hạt như thường hóa, tôi lần thứ nhất. Nhiệt luyện sau thấm là đơn giản nhất: tôi trực tiếp với hạ nhiệt còn khoảng 850 ữ 880oC rồi ram thấp,
- do quy trình đơn giản như vậy nên biến dạng rất thấp.
ΓΓΓΓOCT quy định hai mác thép làm bánh răng rất phổ biến là 18XΓΓΓΓT (ngoài ra có 25XΓT, 30XΓT) và 25XΓΓΓΓM. Trong đó mác đầu dùng trong trường hợp thấm cacbon như đ∙ trình bày còn mác sau dùng cho trường hợp thấm cacbon - nitơ ở
thể khí với nhiệt độ thấm 850oC, thời gian thấm vẫn rút ngắn thêm, tôi trực tiếp + ram thấp, độ biến dạng đạt được giá trị nhỏ nhất. Do thấm ở nhiệt độ thấp hơn, không gây ra hạt lớn nên không cần dùng titan mà thay vào đó là môlipđen để cải thiện thêm độ thấm tôi. Trong hai, ba mươi năm trở lại đây, ở Nga phương án dùng thép mác 25XΓM làm bánh răng hộp số ôtô, qua thấm cacbon - nitơ thể khí, tôi trực tiếp phân cấp trong dầu nóng 180o
C được coi là hoàn hảo hơn cả vì vừa cho độ cứng cao, tính chống mài mòn cao (hơn thấm cacbon), độ biến dạng dưới mức cho phép (chỉ 0,08 ữ 0,12mm, cho phép là 0,12mm) nhờ đó nâng cao gần gấp đôi tuổi thọ.
5.3.3.Thép hóa tốt
Thép hóa tốt là thép có thành phần cacbon trungbình, 0,30 ữ 0,50%C, để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập tương đối caomà bề mặt có thể bị mài mòn như trục, bánh răng, chốt..., để đạt được cơ tính tổng hợp cao nhất thép phải qua nhiệt luyện hóa tốt (tôi + ram cao) nên có tên như trên.
a. Đặc điểm về thành phần hóa học
Cacbon
Lượng cacbon trung bình trong giới hạn 0,30 ữ 0,50% sẽ bảo đảm sự kết hợp tốt nhất của các chỉ tiêu cơ tính: độ bền, độ dẻo, độ dai (cơ tính tổng hợp) sau khi tôi + ram cao và độ cứng, tính chống mài mòn tương đối cao sau khi tôi bề mặt, thỏa m∙n tốt các yêu cầu trên. Nếu dùng lượng cacbon khác đi không thể đạt được cơ tính tổng hợp tốt, tuy rằng dùng lượng cacbon cao hơn đạt được độ cứng bề mặt và tính chống mài mòn cao hơn. Thường dùng phổ biến lượng cacbon trong khoảng 0,35 ữ0,45%. Hợp kim
Để bảo đảm có cơ tính tổng hợp cao và đồng nhất trên toàn tiết diện, thép phải được hợp kim hóa thích hợp để đạt tới độ thấm tôi mong muốn, do đó tiết diện càng lớn lượng hợp kim đưa vào càng phải cao.
Nguyên tố hợp kim chính dùng trong thép hóa tốt là các nguyên tố Cr, Mn với lượng chứa 1 ữ 2%, Ni - 1 ữ 4% như nhóm thép thấm cacbon, ngoài ra còn cho phép dùng cả Si với lượng chứa không quá 1% (vì không qua thấm cacbon nên không phải hạn chế như trường hợp trên). Trong mấy chục năm gần đây người ta cũng chú ý dùng bo (B), với lượng rất nhỏ, khoảng 0,0005 ữ 0,003%, cũng có tác dụng như 1%Ni hay 0,5%Cr (khi dùng < 0,0005% không có tác dụng, > 0,003% tạo nên các borit sắt FeB, Fe2B lại làm giảm độ thấm tôi). Không dùng B một cách đơn độc vì tác dụng của B được tăng cường khi dùng nó cùng với Cr, Ni, Mn.
Nguyên tố hợp kim phụ thường dùng trong thép hóa tốt là Mo và W, chúng cũng có tác dụng tăng độ thấm tôi, song chủ yếu là để khắc phục giòn ram loại II khi ram cao ở những tiết diện lớn (không thể khắc phục bằng nguội nhanh sau khi ram).
Các thép cacbon và hợp kim hóa tốt cũng có những đặc điểm chung tương ứng như trong thép thấm cacbon trừ về thấm cacbon.