ΓΓΓΓOCT 380 ký hiệu các thép thông dụng bằng CTx, trong đó x là số thứ tự từ 0 đến 6, có sự tương đương, trùng khớp hoàn toàn về các yêu cầu kỹ thuật giữa nhóm thép này của TCVN và ΓΓΓΓOCT (với các cặp số tương đương 31- 0, 33 - 1, 34 - 2, 38 - 3, 42 - 4, 51 - 5, 61 - 6, nói chính xác hơn TCVN chỉ đổi cách đánh số từ thứ tự sang chỉ σb mà thôi). Các mác này hiện vẫn rất được quen dùng ở nước ta.
ΓOCT cũng có các phân nhóm thứ hai (Б) với loạt mác БCTx (ví dụ, БCT3 là BCT38 của TCVN) và thứ ba (B) với loạt mác BCTx (ví dụ BCT5 là CCT51 của TCVN).
ở Hoa Kỳ thường dùng các thép thông dụng theo ASTM với nhiều tiêu chuẩn khác nhau (283, 284, 328, 529, 570...) với đặc điểm chung là chúng đều là loại được quy định cả cơ tính và thành phần hóa học tuy không thật chặt chẽ. Chúng được ký hiệu theo cấp (Grade) độ bền. Ví dụ, ASTM 570 có các Grade 30, 33, 36, 40, 45, 50 và 55, trong đó số chỉ σ0,2 theo ksi, như Grade 30 có σ0,2≥ 30ksi hay 205MPa (tương đương CT34). Các tiêu chuẩn khác đánh số theo Grades A, B, C... theo trật tự độ bền tăng dần.
JIS G3101 có các mác chỉ được bảo đảm cơ tính như phân nhóm A của TCVN, bao gồm các mác SS 330, 400, 490 và 540, trong đó số chỉ σb tối thiểu theo MPa. JIS 3106 quy định các thép thông dụng chuyên để hàn được bảo đảm cả cơ tính lẫn thành phần hóa học, có các mác SM 400, 490, 520, 570 (có thể có các đuôi: A, B, C, YA, YB); trong đó số chỉ σb tối thiểu theo MPa.
EN ký hiệu thép thông dụng bằng Fe với số tiếp theo chỉ σb tối thiểu theo MPa, ví dụ Fe 360B, Fe 430C, Fe 510D1...
5.2.3.Thép hợp kim thấp độ bền cao HSLA
a.Đặc điểm chung
Nhóm thép hợp kim thấp độ bền cao (High Strength Low Alloy steel) được viết tắt là HSLA có nhiều tính năng cao hơn thép thông dụng mà trước hết là có độ bền cao hơn (ơ0,2 > 300 ữ 320MPa) trong khi các chỉ tiêu cơ tính khác vẫn bảo đảm yêu cầu của thép xây dựng.
Để nâng cao độ bền mà không làm hại nhiều các chỉ tiêu khác, người ta hợp kim hóa thấp thép bằng nhiều nguyên tố hòa tan vào ferit nhưng ít làm hại tính hàn như Mn, Si, Cr, Cu và có thể cả Ni, B và N. Để duy trì tốt độ dẻo và độ dai có thể còn hợp kim hóa bằng các nguyên tố tạo cacbit mạnh như V, Nb để giữ cho hạt nhỏ. Ngoài làm tăng độ bền, hợp kim hóa thấp còn làm tăng (gấp 2 ữ 4 lần) tính chống ăn mòn trong khí quyển, đặc biệt khi thép chứa khoảng 0,20 ữ 0,30%Cu. Để không làm tăng mạnh giá thành, người ta thường tận dụng việc hợp kim hóa tự nhiên (dùng gang luyện từ vùng quặng giầu nguyên tố hợp kim) hay sử dụng lại phế liệu là thép hợp kim và dùng các nguyên tố rẻ như Mn, Si. Do vậy tổng lượng hợp kim nhỏ hơn 2,0 ữ 2,5%, trong đó tổng lượng Cu + Ni + V + Mo chỉ khoảng 1,00%, mỗi nguyên tố thường chỉ dùng trong khoảng 0,50% (trừ Mn có thể tới 1,00% hay hơn một chút).
Chính do cách làm như vậy sự tăng giá thành là không đáng kể so với khi luyện thép cacbon thông thường, trong khi đó có giới hạn chảy cao hơn hẳn, do đó tăng khả năng chịu tải hoặc giảm nhẹ kết cấu, không những thế còn giảm được công bảo dưỡng: ít phải sơn do nâng cao được tính chống ăn mòn trong khí quyển. Điều này đặc biệt có lợi trong xây dựng, làm cầu, khung toa xe, ôtô tải, tàu biển, Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
kết cấu thép trên cao... Một ưu điểm nữa của việc hợp kim hóa là nâng cao hiệu quả của tôi + ram để nâng cao độ bền, giới hạn chảy có thể đạt cao đến 400 ữ
600MPa (dĩ nhiên quá trình nhiệt luyện bán thành phẩm này chỉ được thực hiện ở nhà máy luyện kim).
Hiệu quả sử dụng thép HSLA rất tốt. Chỉ nói riêng về mặt tiết kiệm kim loại, khi thay thế cho thép thông dụng khi dùng thép HSLA có σ0,2 = 350MPa tiết kiệm được 15% kim loại, σ0,2 = 400MPa tiết kiệm được 25 ữ 30%, σ0,2 = 600MPa tiết kiệm được 50%.
Tuy có những ưu điểm rất cơ bản, thép HSLA cũng có một số nhược điểm như tính hàn có phần hơi kém hay nâng cao nhiệt độ giòn lạnh, dễ bị phá hủy giòn ở nhiệt độ âm sâu.
b.Tiêu chuẩn Việt Nam
TCVN 3104-79 quy định các mác cũng như yêu cầu kỹ thuật cho thép kết cấu hợp kim thấp mà thực chất cũng là loại HSLA với hai nhóm:
- dùng làm kết cấu kim loại như:
+ loại ~ 1%Mn (14Mn, 15MnV, 19Mn), + loại ~ 2%Mn (09Mn2, 14Mn2, 18Mn2), + loại ~ 1%Mn + 0,6%Si (12MnSi, 16MnSi, 17MnSi), + loại ~ 1%Mn + 0,6%Si + 0,6%Cr (14CrMnSi),
+ loại ~ 1,50%Mn + 0,60 hay 1,00%Si (09Mn2Si, 10Mn2Si1),
+ loại ~ 0,80%Cr + 0,80%Si + 0,60%Ni + 0,40%Cu (10CrSiNiCu, 15CrSiNiCu)
- dùng làm cốt bêtông (sẽ trình bày ở mục tiếp theo).
c.Tiêu chuẩn các nước
ΓΓΓΓOCT có đầy đủ các mác tương ứng với các mác cùng loại của TCVN, như
14Mn là 14Γ, 15CrSiNiCu là 15XCHД. Ngoài ra còn nhiều mác khác chứa nitơ (0,015 ữ 0,025%) như 14Γ2AΦ, 16Γ2CAΦ, 16Γ2AΦ; chứa bo (~ 0,003%) như
14ΓCMΦP.
Việc chọn mác thép HSLA làm kết cấu nhà và thiết bị được quyết định một cách chặt chẽ căn cứ vào dạng chi tiết trong kết cấu, điều kiện làm việc, nhiệt độ tính toán, đặc tính và độ lớn của tải trọng...
ở Nga đ∙ dùng nhiều thép HSLA làm đường ống, cầu.
Thép HSLA được dùng rộng r∙i ở Hoa Kỳ theo tiêu chuẩn của SAE với các mác 9xx, trong đó xx là số chỉ σ0,2 tối thiểu theo đơn vị ksi với các loại mác 942, 945, 950, 955, 960, 965, 970 và 980. Ví dụ SAE 945 có σ0,2≥ 45ksi hay 310MPa. Ngoài ra ASTM cũng có nhiều tiêu chuẩn cho thép HSLA được phân thành các Grades xx (xx chỉ ơb hay ơ0,2 theo ksi) hay theo thứ tự A, B, C... với độ bền tăng dần.
Nhóm đặc biệt trong thép HSLA là nhóm thép có tính chống ăn mòn tốt trong khí quyển Cor - Ten rất được ưa chuộng không những ở Hoa Kỳ mà cả Châu Âu cũng như trên thế giới. Đây là loại thép HSLA nhưng có thêm Cu đôi khi cả P nên có tính chống ăn mòn trong khí quyển cao gấp đôi thép HSLA không có chúng và gấp bốn thép thông dụng và có σ0,2 ≥ 350MPa. Thép Cor-Ten đặc biệt thích hợp với các kết cấu ngoài trời ở các khu công nghiệp, vùng duyên hải, hải đảo.
JIS G3129 quy định loạt mác SH 590P (dạng tấm), SP 590S (góc) cho thép HSLA, trong đó σb ≥ 590MPa, chúng có độ bền cao chủ yếu là nhờ có tới 1,50 ữ
2,00%Mn. JIS G3114 quy định hai mác SPA - H (tấm cán nóng) và SPA - C (tấm cán nguội) cho thép có tính chống ăn mòn tốt trong khí quyển, có σ0,2 ≥ 315 và 345MPa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5.2.4.Thép làm cốt bêtông
Thép làm cốt bêtông là loại chuyên dùng làm cốt cho bêtông làm tăng khả năng chịu kéo, uốn và tải trọng động cho cấu kiện, rất thường gặp hàng ngày. TCVN 1651-85 chia các thép làm cốt bêtông ra làm bốn cấp: C I, C II, C III và C IV:
Cấp C I là cấp chịu lực thấp nhất dùng thép tròn trơn với mác CT38, Cấp C II dùng thép có đốt với mác CT51,
Các cấp C III, C IV là các cấp chịu lực cao hơn dùng thép HSLA với các mác 35MnSi, 18Mn2Si, 25Mn2Si, 20CrMn2Zr của TCVN 3104-79.
Thép làm cốt bêtông của Hoa Kỳ được dùng theo ASTM. Loại tròn trơn: σb≥ 485MPa, σ0,2≥ 385MPa.
Loại có đốt : σb≥ 550MPa, σ0,2 ≥ 485MPa.
tức là có độ bền cao hơn cấp C I và C II của TCVN. Theo JIS 3112 có hai mác thép tròn trơn: SR235 và SR295, bốn mác thép có đốt: SD295, SD345, SD390, SD490; trong đó số chỉ σ0,2 tối thiểu theo MPa.
5.2.5.Các thép khác
Hình 5.7. Cơ tính của dây thép phụ thuộc hàm lượng cacbon và độ biến dạng.
Dây thép cũng là loại được dùng rất phổ biến vào các mục đích khác nhau. Để đạt được đường kính quy định thường phải qua rất nhiều lần kéo nguội, nguyên công này còn giúp hóa bền thép. Trong thực tế có thể gặp rất nhiều loại dây không những khác nhau về đường kính mà cả về cơ tính (từ rất mềm, dẻo đến cứng, khó bẻ cong). Hầu như mọi dây thép thông dụng đều là thép cacbon, song với lượng cacbon và mức độ biến dạng khác nhau dây có cơ tính khác nhau như trình bày ở hình 5.7. Như thế không hẳn dây thép cứng, bền bắt buộc phải có lượng cacbon thật cao.
Đường ray cho xe lửa tuy được coi như thép xây dựng nhưng lại là thép khá cứng, bền với chất lượng tốt.
5.3.Thép chế tạo máy
5.3.1.Các yêu cầu chung
Một cỗ máy dù to đến đâu cũng do nhiều chi tiết, bộ phận nhỏ ghép lại với các đòi hỏi cơ tính khá khác nhau cho nên thép để làm chi tiết máy có yêu cầu cao hơn vì phải thỏa m∙n các yêu cầu khác nhau về cơ tính, chính xác về hình dạng, kích thước cũng như độ bóng bề mặt để lắp ráp. Để thỏa m∙n được yêu cầu đó, các chi tiết máy với các điều kiện làm việc khác nhau thường được làm bằng nhiều mác thép khác nhau với chế độ nhiệt luyện tôi + ram không giống nhau.
a.Cơ tính
Tính chất cơ bản của chi tiết máy là khả năng chịu tải trọng tĩnh và động, do vậy yêu cầu cơ bản là có độ bền cao và độ dai tốt phù hợp với điều kiện của tải trọng.
Độ bền cao sẽ giúp tạo ra các máy khỏe (có công suất lớn) hơn, nhẹ và nhỏ
gọn hơn và giá thành hạ hơn. Để đạt được yêu cầu này phải dùng thép phù hợp và nhiệt luyện bảo đảm. Tuy nhiên trong chế tạo máy, về độ bền người ta ngày càng coi trọng giới hạn chảy, vì lẽ các chi tiết máy ở dạng lắp ghép không cho phép có biến dạng dẻo khi làm việc.
Độ dai va đập rất quan trọng đối với chi tiết chịu tải trọng động do phải tăng
tải một cách đột ngột. Chính chỉ tiêu này quyết định độ tin cậy khi làm việc, nó bảo đảm khó bị phá hủy giòn, yêu cầu đặc biệt quan trọng đối với các phương tiện giao thông.
Ngoài hai chỉ tiêu cơ bản trên nhiều chi tiết máy còn đòi hỏi độ cứng bề mặt
cao để bảo đảm tính chống mài mòn khi làm việc bị ma sát hay cọ sát. Rất nhiều
chi tiết máy làm việc dưới tải trọng thay đổi theo chu kỳ (trục, bánh răng...) nên đòi hỏi giới hạn mỏi cao.