Trong các bài viết trước chúng tôi đã trình bày những kiến thức chung nhất về gang thép, trong gang lại chia ra làm các họ gang theo hình dáng của cacbon (gang cầu, gang xám, gang crom, gang dẻo…), còn thép đầu tiên được phân loại thành thép cacbon và thép hợp kim. Thép hợp kim là các loại thép mà ngoài sắt, cacbon và tạp chất người ta cố ý cho thâm các nguyên tố hợp kim để tạo ra những tính chất mong muốn khi nhiệt luyện và xử lý bề mặt tiếp theo. Chúng tôi chuyên nhiệt luyện và xử lý bề mặt cho thép hợp kim. Ngoài ra có thể cung cấp thông tin các đại lý thép chất lượng,
Liên hệ: nhietluyen.com@gmail.com hoặc Hotline 0984892487
1.Khái niệm về thép hợp kim
Một mác thép gọi là thép hợp kim khi chứa Các nguyên tố hợp kim phải có giá trị lớn hơn một định mức nhất định. Cụ thể:
- Mn> 1 %
- Si> 0.8) %
- Cr> 0.8%
- Ni>0.6%
- Mo>0.05%
- Ti, V, Nb, Zr, Cu>0.1%
- Bo>0.002%
Ví dụ thép 0.8% vẫn là thép cacbon., Trong khi thép chỉ cần có 0.1%Ti hoặc lớn hơn 0.08% Bo đã được coi là thép hợp kim.
Về cơ bản thép hợp kim có các tính chất nổi trội hơn thép cacbon cùng loại như khả năng chịu nhiệt, độ thấm tôi…Nhưng nhước điểm là thép hợp kim sẽ đắt hơn các thép cacbon, do đó đều được sử dụng trong các chi tiết quan trọng.
2. Tác dụng của các nguyên tố hợp kim
-Ảnh hưởng đến sự hòa tan vào sắt: các nguyên tố hợp kim chia làm hai loại bao gồm nhóm mở dụng vùng austenit và nhóm mở rộng vùng ferrit.
+Các nguyên tố mở rộng vùng Austenit : Ni và Mn hòa tan vô hạn vào nền Au, trong khi C, N và Cu hòa tan giới hạn. Các nguyên tố này có tác dụng hạ thấp nhiệt độ chuyển biến ferrit thành austenit. Như vậy với một lượngh hợp kim nhất định thép hợp kim giàu các nguyên tố như Mn hay Ni có thể tồn tại pha Austenit ngay ở nhiệt độ thường.
+ Các nguyên tố mở rộng vung Ferrit: Các nguyên tố như Cr, W, Ti, Mo, V, Nb, Si…lại thu hẹp ổn định vùng Au và mở rộng vùng Ferrit. Các nguyên tố như Cr và V có khả năng hòa tan vô hạn Ferrit, với thành phần đủ lớn dung dịch rắn Ferrit có thể tồn tại ở nhiệt độ thường.
Khi tăng hàm lượng các nguyên tố mở rộng vùng Ferrit nhiệt độ A3 tăng lên (tăng nhiệt độ tôi). Còn khi tăng hàm lượng các nguyên tố mở rộng vùng Austniet thì nhiệt độ A3 giảm.
Khi nguyên tố hợp kim hòa tan vào Austenit làm mạng tinh thể bị xô lệch, do vậy làm giảm khả năng hòa tan của Au, tức là giới hạn khả năng hòa tan C đi. Ví dụ không chứa Cr thì Austenit hòa tan được 2.14%C, khi chứa 5%Cr austenit chỉ hòa tan được gần 1.4%C, khi có 12%Cr austenit chỉ hòa tan được 0.9%C.
-Tác đông của nguyên tố hợp kim với cacbon: Trong thép các nguyên tố hợp kim tương tác với C chia làm hai loại các nguyên tố tạo thành cacbit và các nguyên tố không tạo thành cacbit (nguyên tố graphit hóa).
+ Các nguyên tố tạo thành cacbit như Ti, V, W, Mo, Cr, Mn. Trong đó cacbit bền vững nhất là cacbit Ti, kém bền vững nhất là cacbit Mn. Lưu ý cacbit sắt (Fe3C) kém bền vững hơn so với các nguyên tố khác, nhưng lại bền vững hơn cacbit Mn.
Khi hàm lượng nguyên tố hợp kim không lớn sẽ hòa tan vào xementit hay ferrit. Khi hòa tan vào xementit chúng sẽ tạo thành xementit hợp kim với công thức chung (Fe, Me)xC trong đó Me là nguyên tố hợp kim. Ví dụ xementit hòa tan Mn sẽ tạo ra (Fe, Mn)3C.
Khi hàm lượng các nguyên tố hợp kim tăng lên, chúng sẽ tạo ra cacbit đơn giản như Cr7C3, Mo2C, W2C, VC, TiC…và cacbit phức tạp như Fe2W2C, FeMo2C…
Tất cả cacbit đều cứng (HRC=70-75) và bền nhiệt cao (Cr7C3 ở 1700 oC)
3.Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến cơ tính
-Nguyên tố Mn và Si là hai nguyên tố làm tăng mạnh độ cứng cũng như độ bền, nhưng chúng làm giảm mạnh độ dẻo, độ dai của Ferrit. Vì vậy trong thực tế với các thép hợp kim thông thường chỉ dùng trong giới hạn 1 đến 2%
– Nguyên tố Cr và Ni có mức độ hóa bền vừa phải nên không làm giảm mạnh độ dẻo dai, nên thường được dùng nhiều trong thép hợp kim
-Riêng Ni không làm giảm dẻo mà còn tăng dẻo nên thép chứa Ni là thép tốt, nhưng đắt tiền
Tài liệu tham khảo:
1-Phạm Mình Phương, Tạ Văn Thất- Sách Công nghệ nhiệt luyện
2-Nghiêm Hùng- Vật liệu học cơ sở
4. Phân loại
-Phân loại theo nguyên tố hợp kim: người ta dùng chính nguyên tố hợp kim để phân loại như thép chứa Cr gọi là thép crom
-Phân loại thép hợp kim theo tổng lượng nguyên tố hợp kim: khi tổng lượng nguyên tố hợp kim nhỏ hơn 2.5% phân loại thành thép hợp kim thấp, khi thành phần lớn hơn 2.5% nhưng nhỏ hơn 10% chia thành thép hợp kim trung bình, khi thành phần hợp kim lớn hơn 10% chia làm thép hợp kim cao.
-Phân loại thông dụng nhất là theo công dụng:
+Thép kết cấu là thép để chế tạo chi tiết máy và kết cấu kim loại. Yêu cầu nhóm thép này là tính dẻo, độ bền cao. Nhóm này thường có hàm lượng cacbon thấp và trung bình và là thép hợp kim thấp.
+ Thép dụng cụ hợp kim: là nhóm thép tốt được chế tạo dao cắt, khuôn dập, dụng cụ đo. Yêu cầu đối với các mác thép này là độ cứng và tính chất chông mài mòn cao. Thông thường nhóm này có cacbon trung bình và cao. Trong thực tế những mác thông dụng như thép SKD61 và SKD11…
+Thép hợp kim đặc biệt: là nhóm thép có tính chất đặc biệt về hóa, lý…trong nhóm thép này có tổng lượng hợp kim rất cao.
