Thép hợp kim được sử dụng phổ biến trong ngành gia công đúc cơ khí. Vậy thép hợp kim là gì? Có những loại thép hợp kim thông dụng nào? Ứng dụng của chúng trong thực tế ra sao? Bài viết dưới đây của Cơ Khí Quốc Dương sẽ giúp bạn tìm hiểu chi tiết mọi thông tin về thép hợp kim.
1. Thép hợp kim là gì?
Thép hợp kim là một hỗn hợp của sắt và cacbon, được tăng cường bởi một số nguyên tố hóa học như mangan, crom, niken, molypden, v.v. Tỷ lệ pha trộn của các nguyên tố này trong thép hợp kim thường nằm trong khoảng từ 1-50% để cải thiện chất lượng của sản phẩm. Số lượng và tỷ lệ của các nguyên tố này ảnh hưởng đến tính chất của thép, bao gồm tính dễ uốn, độ đàn hồi, sức bền, khả năng chống oxy hóa và nhiều yếu tố khác.
Mangan được sử dụng để điều chỉnh quá trình xử lý nhiệt của thép. Thường thì, để làm cho thép cứng lại, nó cần được làm nguội nhanh từ nhiệt độ cao xuống nhiệt độ rất thấp. Tuy nhiên, việc làm nguội quá nhanh có thể dẫn đến nguy cơ nứt của thép. Mangan được sử dụng để làm chậm quá trình làm lạnh, giảm nguy cơ nứt.
Crom là một nguyên tố quan trọng trong thép không gỉ, với hàm lượng crom trên 11%. Crom cải thiện tính chống mài mòn của thép và ảnh hưởng đến nhiều đặc tính khác của thép, bao gồm độ bền và độ cứng.
Molypden giúp tăng độ cứng và độ dẻo của thép ở nhiệt độ cao, đồng thời cải thiện khả năng chịu mài mòn và khả năng gia công của thép.
2. Ký hiệu tiêu chuẩn của thép hợp kim
Ký hiệu thép hợp kim theo tiêu chuẩn Việt Nam được ký hiệu theo một trật tự nhất định. Cụ thể như sau:
- Thép có 0.09 – 0.16% C, 0.6 – 0.9% Cr, 2.75 – 3.75% Ni ký hiệu là 12CrNi3
- Thép có 0.36 – 0.44% C, 0.8 – 1% Cr ký hiệu là 40Cr
- Thép có 1.25 – 1.5% C, 0.4 – 0.7% Cr, 4.5 – 5.5% W ký hiệu là 140CrW5 hay CrW5
- Thép có 0.85 – 0.95% C, 1.2 – 1.6% Si, 0.95 – 1.25% Cr ký hiệu là 90CrSi
3. Tính chất cơ bản của thép hợp kim
Cơ tính:
Thép hợp kim có độ bền cao hơn hẳn (so với thép cacbon). Tuy nhiên đi kèm với việc độ bền cao thì độ dẻo cũng thấp hơn.
Tính chịu nhiệt:
Thép hợp kim giữ được cơ tính cao ở nhiệt độ hơn 200 độ C. Nhưng để đạt được điều này, thép phải được hợp kim hoá 1 số nguyên tố với hàm lượng tương đối cao.
Lý – hóa tính:
Nhờ thêm 1 số nguyên tố khác nhau với hàm lượng quy định, thép hợp kim có tính chất đặc biệt như: (1) Giãn nở nhiệt đặc biệt, (2) Có từ tính đặc biệt hoặc không có từ tính, (3) Chống han gỉ, chống ăn mòn tương đối tốt.
Xem thêm: Mũi khoan Hilti được làm từ thép hợp kim
4. Có những loại thép hợp kim nào?
Thép hợp kim được phân thành 2 loại chính. Đó là thép hợp kim cao và thép hợp kim thấp.
4.1. Thép hợp kim cao
Thép hợp kim cao là loại thép có các nguyên tố được thêm vào (như nêu trên) chiếm hơn 10% tổng khối lượng thép tạo ra (thường là họ mactenxit/ austenit).
4.2. Thép hợp kim thấp
Thép hợp kim thấp chính là loại thép thông dụng và được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Thông thường người ta thêm các nguyên tố như crom, silic, mangan, bo,… trong quá trình sản xuất để tạo ra thép hợp kim thấp. Hàm lượng của tất cả các nguyên tố này đều không vượt quá 10% (thường là thép peclit).
Ở một số nước phương Tây hay ở Nga, Trung Quốc, tiêu chuẩn để gọi thép hợp kim có sự khác biệt. Thép hợp kim thấp phải có hàm lượng các nguyên tố dưới 2.5%. Còn nếu trên 2.5% và dưới 10% thì được xếp vào thép hợp kim trung bình.
Một cách phân loại khác cho thép hợp kim là theo công dụng:
Thép dụng cụ hợp kim. Đây là nhóm thép tốt dùng để chế tạo 1 số chi tiết thiết bị như: dao cắt, lưỡi cắt, khuôn dập… Nhóm thép này có đặc điểm chung là độ cứng và khả năng chống mài mòn cao. Hàm lượng cacbon trong thép ở mức trung bình và cao. Một số mác thép thông dụng bao gồm: SKD11, SKD61,…
Thép hợp kim đặc biệt. Nhóm thép này có tính chất đặc biệt (về hóa tính, lý tính,…). Các nguyên tố thêm vào có hàm lượng cao, thuộc nhóm thép hợp kim cao.
Thép kết cấu. Loại thép này được sử dụng để chế tạo chi tiết máy và các sản phẩm kết cấu thép. Yêu cầu chung của nhóm thép là có tính dẻo và độ bền cao. Hàm lượng cacbon trong thép thấp và trung bình, thuộc nhóm thép hợp kim thấp.
5. Thép hợp kim dùng để làm gì?
Như đã đề cập, thép hợp kim là 1 loại thép được ứng dụng nhiều nhất trong thực tế. Người ta sử dụng thép hợp kim làm vật liệu chế tạo ra các sản phẩm, chi tiết phục vụ cuộc sống hàng ngày. Nhìn chung các sản phẩm từ thép hợp kim có độ cứng cao.
- Thép hợp kim được dùng trong lĩnh vực đúc cơ khí chế tạo máy, linh kiện ô tô, thiết bị tàu thủy,…
- Dùng để chế tạo các loại trục động cơ, trục chịu tải trọng nhẹ và vừa, các loại bánh răng,…
- Là vật liệu chế tạo các chi tiết máy móc: con lăn, bulong, thớt đỡ, tay quay,…
- Dùng thép hợp kim để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng cao trong sản phẩm kết cấu thép
- Ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng
Hy vọng một số thông tin phía trên đã giúp bạn đọc trả lời câu hỏi: Thép hợp kim là gì? Để tìm hiểu thêm nhiều kiến thức hữu ích khác về ngành đúc – gia công cơ khí, hãy theo dõi ATH Group để không bỏ lỡ bất kỳ tin tức mới nhất!