Trong gia công cắt gọt bằng máy tiện, kim loại được gia công nhiều nhất là thép cacbon. Trên cơ sở điều kiện thực hiện và khuôn khổ của đề tài này, vật liệu gia công được lựa chọn để nghiên cứu thực nghiệm là loại thép cacbon với một số đặc điểm lý, hóa học như sau :
Thép cacbon là một hợp kim có hai thành phần cơ bản là sắt và cacbon, còn hàm lượng các nguyên tố khác không đáng kể, cụ thể là mangan (tối đa 1,65%), silic (tối đa 0,6%) và đồng (tối đa 0,6%). Lượng cacbon trong thép
càng giảm thì độ dẻo của thép cacbon càng cao. Hàm lượng cacbon trong thép tăng lên cũng làm cho thép tăng độ cứng, tăng thêm độ bền nhưng đồng thời cũng làm giảm tính tính dẻo và tính đàn hồi. Hàm lượng carbon trong thép tăng lên cũng đồng thời làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thép.
Dựa vào hàm lượng cacbon trong thành phần, thép cacbon được phân loại như sau:
Thép mềm (thép ít cacbon): Lượng cacbon chiếm khoảng 0,05 – 0,29%
[18], (Ví dụ theo tiêu chẩn AISI có thép 1018). Thép mềm có độ bền kéo vừa phải, nhưng lại khá rẻ tiền và dễ cán, rèn. Thép mềm được sử dụng nhiều trong xây dựng, cán tấm, rèn phôi...
Thép cacbon trung bình: Lượng cacbon chiếm khoảng 0,30 – 0,59%
[18], (Ví dụ theo tiêu chuẩn AISI có thép 1040). Thép cacbon trung bình có sự cân bằng giữa độ mềm với độ bền và có khả chống bào mòn tốt, có phạm vi ứng dụng rộng rãi, là các thép định hình cũng như các chi tiết máy [18].
Thép cacbon cao: Lượng cacbon chiếm khoảng 0,6 – 0,99% [18]. Là
loại thép rất bền vững, có khả năng chịu tải, chịu mài mòn, tính đàn hồi cao, thường được sử dụng để sản xuất nhíp, lò xo, kéo thành sợi dây thép chịu cường độ lớn [18].
Thép cacbon đặc biệt cao: Lượng cacbon chiếm khoảng 1,0 – 2,0%
[18]. Loại thép này sau khi tôi sẽ đạt được độ cứng rất cao và được sử dụng để chế tạo các công cụ dân dụng như dao cắt, trục xe hoặc đầu búa. Phần lớn thép này với hàm lượng 1,2%C được sử dụng trong công nghệ luyện kim bột và luôn được xếp loại vào với thép cacbon có hợp kim cao.
Trong đề tài này, vật liệu làm thí nghiệm được lựa chọn là thép các bon C45 là gồm Fe và C, trong đó nồng độ cacbon có trong thép là 0,45%, C45 có đường kính 32 (mm) được xếp vào loại vật liệu có tính cacbon trung bình, thường được dùng làm thép chế tạo trong cơ khí, thiết kế trục, bánh răng.