Thép kết cấu là loại thép dùng cho ngành chế tạo máy, có chất lượng tốt (khử tạp chất đến: S ≤ 0,04%, P ≤0,035%), chủng loại đa dạng nhưng khối lượng sử dụng trong công nghiệp không nhiều.

 

Khả năng làm việc của chúng sẽ được phát huy tối đa sau nhiệt luyện.

Thép này thường được hợp kim hoá bằng các nguyên tố: Cr, Mn, Si, Ni, Ti, Mo (W),…với lượng nhỏ (thường từ 1-2%; cá biệt, có thép từ 6-7%) để nâng cao độ thấm tôi (cải thiện khả năng nhiệt luyện) và hoá bền ferrite.

Thép kết cấu được chia thành các nhóm sau:

- Thép thấm cácbon: Là loại thép có thành phần cácbon thấp (≤ 0,25% C), ở trạng thái cung cấp có độ dẻo, độ dai cao nhưng độ bền thấp. Để cải thiện độ bền và nâng cao độ cứng bề mặt, có thể áp dụng công nghệ thấm cácbon, tôi và ram thấp.

- Thép hoá tốt: Là thép có thành phần cácbon vào khoảng 0,3 — 0,5%, cơ tính ở trạng thái cung cấp tương đối cao. Sau nhiệt luyện hoá tốt (tôi và ram cao), chúng sẽ có cơ tính tổng hợp cao nhất. Để nâng cao khả năng chống mài mòn bề mặt của thép này, sau nhiệt luyện hoá tốt phải tôi bề mặt và ram thấp.

- Thép đàn hồi: Là thép có hàm lượng cácbon tương đối cao (0,5 — 0,7%), chuyên dùng để chế tạo các chi tiết đàn hồi : nhíp, lò xo,…Để có giới hạn đàn hồi cao nhất thì phải qua tôi và ram trung bình.

Thép thấm cácbon

Thép thấm cácbon là loại thép có hàm lượng cácbon thấp (0,1 — 0,25%), dùng để chế tạo các chi tiết yêu cầu lõi dẻo, dai, chịu được va đập còn bề mặt có độ cứng cao để chịu mài mòn.
Thành phần hoá học:

- Cácbon: hàm lượng cácbon thường nằm trong giới hạn 0,1 — 0,25% để lõi chi tiết có độ dẻo và dai cao. Với các chi tiết lớn, để nâng cao độ bền lõi, hàm lượng cácbon có thể đến 0,3%.

- Các nguyên tố hợp kim: Hợp kim hoá cho thép thấm cácbon nhằm hai mục đích: tăng độ thấm tôi và thúc đẩy quá trình thấm cácbon vào thép. Các nguyên tố tạo cácbít thường được dùng cho mục đích này. Ngoài ra, vì quá trình thấm xảy ra ở nhiệt độ cao và trong thời gian dài nên các nguyên tố hợp kim phải không làm hạt lớn. Các nguyên tố thường dùng là: Cr, Mn,V, Mo, Ti (Dùng kèm với Mn giữ nhỏ hạt vì Mn có xu hướng làm thô hạt),… Các thép thấm thường có Ni với hàm lượng 2 — 4% vì Ni có tác dụng tăng độ thấm tôi, giữ hạt nhỏ và làm tăng mạnh độ dai va đập.

Trong thép thấm cácbon không nên có Si, Co và các nguyên tố này đẩy C ra khỏi thép, ngăn cản quá trình thấm.

Các mác thép — ứng dụng và nhiệt luyện thép thấm cácbon:

Bảng sau cho thông tin về một số mác thép thấm cácbon theo TCVN, phạm vi ứng dụng và công nghệ nhiệt luyện chúng:

 

 

Thép hoá tốt

Thép hoá tốt là loại thép có hàm lượng cácbon nằm trong khoảng từ 0,3 — 0,5 %, là loại thép chuyên dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải tĩnh và va đập cao, yêu cầu độ bền và đặc biệt là độ dai va đập cao (cơ tính tổng hợp cao). Nhiệt luyện hoá tốt (tôi và ram cao) sẽ đạt được các yêu cầu trên. Tổ chức thu được trong thép này sau nhiệt luyện hoá tốt là tổ chức Xoocbit ram, tổ chức cho giá trị độ dai va đập cao nhất.

Thành phần hoá học:

- Cácbon: Hàm lượng cácbon nằm trong khoảng 0,3 — 0,5% để thép có sự kết hợp hài hoà giữ độ bền và dẻo dai.

- Các nguyên tố hợp kim: Thường dùng các nguyên tố Cr, Mn, Si, Ni với hàm lượng khoảng 1% mỗi nguyên tố với mục đích làm tăng độ thấm tôi. Ngoài ra, các nguyên tố Mo (<0,3%) và Ti (<0,1%) cũng được dùng để giữ hạt nhỏ và chống giòn ram (hay gặp trong thép Ni). Cũng có thể dùng B với lượng rất nhỏ (< 0,005%) để tăng độ thấm tôi.

Các mác thép — ứng dụng và nhiệt luyện thép hoá tốt:

Bảng sau trình bày kí hiệu, thành phần hoá học (theo TCVN), ứng dụng và cách nhiệt luyện một số mác thép hoá tốt.

Thép đàn hồi (lò xo)

Đây là loại thép có thành phần cácbon nằm trong khoảng 0,5 — 0,7%, sau tôi và ram trung bình có giới hạn đàn hồi cao. Thép này chuyên dùng để chế tạo các chi tiết đàn hồi: lò xo, nhíp,…nên được gọi là thép đàn hồi.

Thành phần hoá học:

- Cácbon: Các phần tử đàn hồi không cho phép có biến dạng dẻo cũng như bị phá huỷ giòn khi làm việc nên thành phần các bon của thép đàn hồi không được quá thấp cũng như không được quá cao. Khoảng thành phần cácbon hợp lý của loại thép này là 0,5 — 0,7%(thường gặp 0,55 — 0,65%).

- Nguyên tố hợp kim: Các nguyên tố Mn, Si cho vào thép đàn hồi với mục đích nâng cao tính đàn hồi. Các nguyên tố khác như Cr, Ni, V được cho vào với mục đích ổn định tính đàn hồi của thép.

Các mác thép-ứng dụng và nhiệt luyện thép đàn hồi:

Bảng sau trình bày kí hiệu, thành phần, các ứng dụng và qui trình nhiệt luyện một số mác thép đàn hồi.

Kí hiệu, thành phần, các ứng dụng và qui trình nhiệt luyện một số mác thép đàn hồi

 Nguồn :Meslab