WesterntechVN – Thép hợp kim được phân loại thành nhiều loại khác nhau, trong đó thép hợp kim kết cấu, dụng cụ và đặc biệt là ba loại phổ biến nhất.

Bài viết này sẽ so sánh chi tiết về thành phần, tính chất và ứng dụng của ba loại thép hợp kim này.

1. Thép hợp kim kết cấu

• Thành phần:
  • Hàm lượng cacbon: 0,1% – 0,85%.
  • Nguyên tố hợp kim: Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V…
• Tính chất:
  • Độ bền cao, độ cứng tốt, độ dẻo dai trung bình.
  • Khả năng nhiệt luyện tốt, tăng cơ tính sau xử lý nhiệt.
  • Tính hàn tốt, dễ gia công.
• Ứng dụng:
  • Chi tiết máy chịu tải trọng cao: trục, bánh răng, chi tiết rèn dập.
  • Kết cấu chịu lực: khung máy, dầm cầu.
  • Chi tiết ô tô, máy kéo, máy bay.
• Mác thép tiêu biểu:
  • 40Cr, 40CrMn, 35CrMnSi, 12CrNi3A, 12Cr2Ni4A, 50Si2, 65Mn.

2. Thép hợp kim dụng cụ

• Thành phần:
  • Hàm lượng cacbon: 0,7% – 1,1%.
  • Nguyên tố hợp kim: Cr, W, V, Mo, Co…
• Tính chất:
  • Độ cứng rất cao, chịu mài mòn tốt, chịu nhiệt độ cao.
  • Khả năng giữ độ cứng ở nhiệt độ cao.
  • Độ dai thấp hơn thép kết cấu.
• Ứng dụng:
  • Dụng cụ cắt gọt: dao tiện, dao phay, mũi khoan.
  • Khuôn dập, khuôn ép, dụng cụ đo.
  • Ổ lăn, vòng bi.
• Mác thép tiêu biểu:
  • 90CrSi, 100CrWMn, 100Cr12, 90W9V2, 75W18V.

3. Thép hợp kim đặc biệt

• Thành phần:
  • Thành phần đa dạng, tùy thuộc vào yêu cầu tính chất đặc biệt.
  • Thường chứa các nguyên tố hợp kim với hàm lượng cao.
• Tính chất:
  • Chống ăn mòn, chịu nhiệt, từ tính, độ giãn nở nhiệt thấp.
  • Tính chất cơ học và vật lý đặc biệt.
• Ứng dụng:
  • Thép không gỉ: chi tiết máy trong môi trường ăn mòn, thiết bị y tế, đồ gia dụng.
  • Thép bền nóng: chi tiết lò hơi, tuabin, chi tiết máy bay.
  • Thép từ tính: lõi biến áp, động cơ điện.
• Mác thép tiêu biểu:
  • 12Cr13, 12Cr18Ni9, 12CrMo, 10Cr18Ni12N6, AlNi1.

4. Lựa chọn loại thép hợp kim phù hợp

• Dựa vào yêu cầu về tính chất cơ học:
  • Độ bền và độ dẻo dai cao: thép hợp kim kết cấu.
  • Độ cứng và chịu mài mòn cao: thép hợp kim dụng cụ.
  • Tính chất đặc biệt: thép hợp kim đặc biệt.
• Dựa vào môi trường làm việc:
  • Môi trường ăn mòn: thép không gỉ.
  • Nhiệt độ cao: thép bền nóng.
  • Yêu cầu từ tính: thép từ tính.
• Dựa vào chi phí:
  • Thép hợp kim kết cấu có chi phí thấp nhất.
  • Thép hợp kim dụng cụ và đặc biệt có chi phí cao hơn.

5. Ảnh hưởng của nhiệt luyện

• Thép hợp kim kết cấu:
  • Nhiệt luyện là bắt buộc để đạt được cơ tính tối ưu.
• Thép hợp kim dụng cụ:
  • Nhiệt luyện để đạt độ cứng và chịu mài mòn cao nhất.
• Thép hợp kim đặc biệt:
  • Nhiệt luyện tùy thuộc vào yêu cầu tính chất đặc biệt.

6. Ảnh hưởng của thành phần hóa học

• Cacbon:
  • Tăng độ cứng và độ bền, giảm độ dẻo dai.
• Nguyên tố hợp kim:
  • Ảnh hưởng đến tính chất cơ học, chịu nhiệt, chống ăn mòn.

7. Xu hướng phát triển

• Thép hợp kim cường độ cao:
  • Nghiên cứu và phát triển các loại thép có độ bền và độ dai cao hơn.
  • Ứng dụng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi vật liệu chịu lực cao.
• Thép hợp kim composite:
  • Kết hợp thép với các vật liệu khác để tạo ra vật liệu composite có tính chất đặc biệt.
  • Ứng dụng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi vật liệu nhẹ, bền, chịu nhiệt.
• Thép hợp kim thông minh:
  • Nghiên cứu và phát triển các loại thép có khả năng tự phục hồi, tự thích ứng với môi trường.
  • Ứng dụng trong các thiết bị cảm biến, kết cấu thông minh.

Kết luận

Thép hợp kim kết cấu, dụng cụ và đặc biệt là ba loại thép hợp kim quan trọng, mỗi loại có những ưu nhược điểm riêng. Việc lựa chọn loại thép hợp kim phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc cụ thể.