- Cĩ cơ tính nhất đ nh và tính cơng nghệ tốt: dễ đ c, cán, rèn, kéo sợi gia cơng cắt và rập hơn so với thép hợp kim.
5. Các loại thép hợp kim
5.1. Thép hợp kim kết cấu:
Là loại thép tr n cơ sở thép kết cấu cho th m vào các nguy n tố hợp kim. Loại
này cĩ hàm lượng cacbon khoảng 0,1 - 0,85% và lượng phần trăm của nguy n tố hợp kim
thấp.
độ ch u mài mịn, ho c cần tính đàn hồi cao…
Theo TCVN th thép hợp kim được k hiệu như sau: số đầu ti n chỉ hàm lượng C theo phần vạn, sau đĩ là k hiệu hĩa học của các nguy n tố hợp kim, ngay sau mỗi k hiệu hĩa học của các nguy n tố hợp kim là hàm lượng % của từng nguy n tố. Trư ng hợp hàm lượng % của các nguy n tố hợp kim gần b ng 1% th khơng cần ghi th m chỉ số. Chữ A nếu cĩ, n m ở cuối k hiệu để chỉ thép hợp kim loại tốt.
Ví dụ: Các mác thép hợp kim kết cấu thư ng g p là: 15Cr, 20Cr, 20CrNi hàm lượng Cr, Ni thư ng nhỏ hơn 1%, ho c các loại 12CrNi3A, 12Cr2Ni3A, 12Cr2Ni4A, các chữ số đ t sau nguy n tố hợp kim là hàm lượng nguy n tố đĩ cịn chữ A để chỉ loại tốt.
Những loại cĩ hàm lượng cacbon trung b nh cĩ k hiệu như: 40Cr, 40CrMn,
35CrMnSi.
C65Si2.
Những loại cĩ hàm lượng cacbon cao d ng làm thép lị xo như 50Si2, C65Mn, Ngày nay tr n thế giới đều cĩ các nhĩm thép hợp kim thấp với độ bền cao (so với thép cacbon). Thép này được hợp kim hĩa với lượng hợp kim thấp và được gọi theo chữ viết
tắt là HSLA (Hight Strength Low Alloy Steel). Nĩ được d ng nhiều trong các ngành cơng
nghiệp. Đ c điểm chung của loại thép hợp kim này là cĩ độ bền cao, cĩ tính chống ăn mịn tốt, tính hàn tốt và giá thành rẻ.
Ký hiệu theo tiêu chuẩn của các nƣớc:
- Nga (ГOCT): tương tự như TCVN, k hiệu của các nguy n tố: X = Cr, H = Ni,
B = W, M = Mo, T = Ti, K = Co, Г = Mn, C = Si, = V, Д = Cu, Ю = Al, P = B. Ví dụ
12XH3 tương đương với 12CrNi3.
- Mỹ (AISI/ SAE): K hiệu b ng 4 số xxxx, trong đĩ 2 số đầu chỉ nguy n tố hợp
kim chính, 2 số cuối chỉ hàm lượng cacbon theo phần vạn như Bảng 3.1.
T n gọi K hiệu T n gọi K hiệu
Thép cacbon 10xx Thép niken-crơm- mơlipđen (11 loại) 43xx, 43BVxx, 47xx, 81xx, 86xx, 87xx, 88xx, 93xx, 94xx, 97xx, 98xx Thép dễ cắt (2 loại) 11xx, 12xx Thép niken-mơlipđen (2 loại) 46xx, 48xx
1,765%) Thép cacbon cĩ hàm lượng Mn cao (1,75%) 15xx Thép crơm với 0,5- 1,5%C (3 loại) 501xx, 511xx, 521xx
Thép niken (2 loại) 23xx, 25xx Thép vonfram-crơm 72xx
Thép niken-crơm (4 loại) 31xx, 32xx, 33xx, 34xx Thép silic-mangan 92xx Thép mơlipđen (2 loại) 40xx, 44xx Thép bo xxBxx Thép crơm- mơlipđen 41xx Thép crơm-vanađi 61xx
Bảng 3.1. K hiệu thép hợp kim kết cấu theo chuẩn AISI/SAE
Ví dụ: mác 5140 là thép crơm cĩ 0,4%C tương ứng với mác 40Cr của Việt Nam.
- Nhật (JIS): K hiệu bắt đầu b ng chữ S, tiếp theo là các chữ cái biểu th loại thép
hợp kim và cuối c ng là ba số xxx (trong đĩ hai số cuối chỉ phần vạn cacbon trung bình). Ví dụ: SCr440 là thép crơm cĩ 0,4%C tương đương với mác 40Cr của Việt Nam.
5.2. Thép hợp kim dụngcụ:
Là thép cĩ độ cứng cao sau khi nhiệt luyện, độ ch u nhiệt và độ ch u mài mịn cao. Hàm lượng cacbon trong hợp kim dụng cụ từ 0,7 - 1,4%, các nguy n tố hợp kim cho vào là
Cr, W, Si, Mn.
Thép hợp kim dụng cụ cĩ tính nhiệt luyện tốt. Sau khi nhiệt luyện cĩ độ cứng đạt 60
- 62 HRC. Những mác thép thư ng g p là 90CrSi, 100CrWMn, 100Cr12 và OL100Cr1,5
(thép ổlăn).
Thép hợp kim dụng cụ d ng làm các dụng cụ cắt gọt, khuơn dập nguội ho c nĩng.
Ký hiệu theo tiêu chuẩn của các nƣớc:
- Nga (ГOCT): tương tự như TCVN.
- Mỹ (AISI): K hiệu một chữ cái chỉ nhĩm thép và số thứ tự như Bảng 3.2
Ví dụ: D3 là thép hợp kim dụng cụ làm khuơn dập nguội cĩ hàm lượng crơm và cacbon cao, tương đương với mác 210Cr12 của Việt Nam.
- Nhật (JIS): K hiệu SKSx, SKDx, SKTx trong đĩ x là số thứ tự.
5.3. Thép hợp kim đặc biệt:
Đ ng như t n gọi đầy đủ, loại thép này cĩ những đ c tính s dụng khác lạ, ít g p (do s dụng với khối lượng khơng lớn) nhưng cĩ nghĩa quyết đ nh, khơng thể thiếu trong một số lĩnh vực kỹ thuật, ch ng cĩ những đ c điểm chung như sau:
- Về thành phần cacbon, phần lớn loại thép này cĩ cacbon rất thấp (< 0,10 -
0,15%) thậm chí y u cầu khơng cịn cacbon (l c đĩ khơng phải là thép mà chỉ là hợp kim sắt), cũng cĩ thép ngược lại y u cầu cacbon rất cao (> 1,00%), rất ít trư ng hợp cĩ lượng
cacbon trung gian.
- Về thành phần hợp kim, phần lớn loại thép này thuộc loại hợp kim hĩa cao (> 10%) hay rất cao (> 20%) song thư ng chỉ d ng một (hợp kim hĩa đơn giản như crơm ho c silic) hay hai nguy n tố hợp kim chủ yếu (như crơm - niken).
- Về tổ chức tế vi, phần lớn loại này cĩ tổ chức khác hẳn, do hợp kim hĩa cao cĩ thể cĩ tổ chức austenit, ferit, mactenxit ở trạng thái cung cấp.
Do thành phần và tổ chức như vậy, loại thép này cĩ những nhĩm thép với các đ c tính cơ, l , hĩa khác nhau:
+ Cĩ tính chống mài mịn đ c biệt cao. + Cĩ tính chất điện - điện từ đ c biệt. + Làm việc ở nhiệt độ cao.
+ Cĩ tính giãn nở nhiệt hay đàn hồi đ c biệt..
Trong mục này chỉ khảo sát các thép được s dụng tương đối rộng rãi trong sản xuất cơ khí.
* Khái niệm ăn mịn kim loại: ăn mịn là sự phá hu kim loại dưới tác dụng xâm thực của mơi trư ng mà sản phẩm làm việc. Các chi tiết máy trong quá tr nh làm việc chủ yếu b ăn mịn điện hĩa
*Đặc điểm ăn mịn:
+ Xảy ra thư ng xuy n, li n tục với các sản phẩm kim loại + Chủ yếu phụ thuộc vào mơi trư ng
+ Ít ch u ảnh hưởng của tải trọng mà chủ yếu phụ thuộc vào trạng thái ứng suất.
* Nguyên lý chống ăn mịn của các loại thép: Nguy n l chung để chế tạo
thép chống ăn mịn điện hĩa là:
- Làm thép cĩ tổ chức một pha với thành phần đồng nhất: Nếu thép chỉ
cĩ một pha đồng nhất th khơng tạo thành c p pin được và do vậy nĩ cĩ tính chống ăn mịn
rất cao. Muốn thép cĩ tổ chức một pha chỉ cĩ cách là hợp kim hĩa nĩ b ng những nguy n tố mở rộng v ng α ho c γ để nhận được thép ferit ho c austenit.
- Làm cho điện thế điện cực của hai pha ferit và cacbit (xementit) ch nh lệch nhau ít, do đĩ dịng điện ăn mịn sinh ra nhỏ, tính chống
ăn mịn của thép được nâng cao. Muốn vậy phải hợp kim hĩa thép b ng lượng lớn nguy n tố hợp kim hịa tan vào ferit và cĩ khả năng nâng cao điện thế điện cực của pha này l n giá tr gần b ng điện thế điện cực của pha cacbit.
khơng gỉ
* Đặc điểm chung của các loại thép
- Thành phần cacbon thấp. Thành phần 12,5 25 37,5 %Cr
cacbon càng thấp số lượng pha cacbit trong thép càng ít, dịng điện ăn mịn nhỏ, tính chống ăn mịn cao. Làm việc trong mơi trư ng ăn mịn càng mạnh, lượng cacbon y u cầu càng phải thấp.
Hình10.1 Ảnh hưởng Cr đến φo
- Thành phần hợp kim cao. Mọi loại thép khơng gỉ đều chứa nhiều hơn
12% Cr và cĩ thể cịn cĩ một lượng khá lớn các nguy n tố Ni, Mn, ngồi ra cịn cĩ thể cĩ một lượng nhỏ Ti, Nb.
Các loại thép khơnggỉ