Chuyên đề thép cho ngành Hóa

THÉP KHÔNG GỈ:
loại thép hợp kim tạo ra được hiện tượng thụ động hoá trong môi trường ăn mòn có tính chất oxi hoá. Crom là nguyên tố hợp kim cơ bản của TKG. Khi hàm lượng Cr > 12%, bề mặt thép có một lớp oxit rất mịn chặt, giàu Cr2O3, có mạng tinh thể kiểu spinen. Lúc đó, điện thế của thép từ giá trị âm vượt sang giá trị dương, tốc độ ăn mòn giảm đi rất nhiều. Một số nguyên tố hợp kim khác cũng có đặc tính trên, vd. Ni, Mo, Cu, vv. Dựa theo tổ chức nền kim loại, có thể chia TKG làm 4 loại lớn: TKG mactenxit; TKG ferit; TKG ostenit; TK ostenit - ferit. Hai loại đầu thuộc TKG crom, hai loại sau thuộc TKG crom - niken và crom - mangan.
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:
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.
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.

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.
Ký hiệu thép Cácbon theo chuẩn Việt Nam (TCVN):

Ở đây chỉ nêu tiêu chuẩn cho các thép các bon kết cấu dùng trong chế tạo máy và thép dụng cụ:

TCVN 1766 - 75 quy định: Thép các bon CTM ký hiệu là Cxx với xx là chỉ số phần vạn cácbon trung bình.

Ví dụ: C40: Thép có ~ 40 phần vạn = 0,4% C (hàm lượng C dao động từ 0,38 - 0,44%)

Nếu thêm chữ A (C40A) có nghĩa là thép chất lượng cao, hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho thấp (P,S<0,03%)

Tiêu chuẩn TCVN 1822 - 76 quy định: Thép cácbon dụng cụ ký hiệu là CDxx hoặc CDxxx với các chữ xxx chỉ hàm lượng C trung bình tính theo phần vạn.

Ví dụ CD80 là thép C dụng cụ có hàm lương C trung bình là 0,8% (0,75 - 0,84%). Chữ A có ý nghĩa tương tự trong trường hợp thép C để chỉ chất lượng thép.
Tiêu chuẩn GOST (Nga) ký hiệu thép CTM bằng 2 con số dạng xx với xx là chỉ số phần vạn các bon trung bình.

Ví dụ: Thép 45 có 45 phần vạn ~ 0,45%C

Trong tiêu chuẩn này, thép các bon dụng cụ được ký hiệu là Yx với x là chỉ số phần nghìn các bon.

Ví dụ: Thép Y8 (đọc là U là thép Cácbon dụng cụ có 0,8%C, tương đương thép CD80 theo TCVN.
Các chữ cái tiếng Nga dùng trong kí hiệu thép và hợp kim theo tiêu chuẩn GOST:

Ст (đọc là est hay é-xờ-tê )- đây là hai chữ cái đầu của từ stal - thép trong tiếng Nga) - dùng kí hiệu loại thép chất lượng bình thường
У ( đọc là u ) - kí hiệu loại thép các bon cao dùng làm dụng cụ
А - (đọc là a ) Kí hiệu một nhóm thép các bon có chất lượng bảo đảm tính chất cơ học ( nhóm A với chữ A ở đầu nhưng bình thường không viết) hoặc kí hiệu loại thép chất lượng cao ( chữ A ở cuối)
Б - (đọc là be) - Kí hiệu một nhóm thép các bon có chất lượng bảo đảm thành phần hoá học (dùng cho xử lí nhiệt)
В - (đọc là ve ) Kí hiệu một nhóm thép các bon có chất lượng đảm bảo tính chất cơ học và thành phần hoá học (thép để hàn)
Các kí hiệu nguyên tố hợp kim trong thép hợp kim
Н (đọc là en) - Ni
Х (kha) - Cr
К (ca) - Co
М (em) - Mo
Г (ge) - Mn
Д - (đe) - Cu
Р (e-r) - B
Б (be) - Nb
Ц (tse) - Zr
Ф (ef hoặc éphờ) - V
Ю (ju hay là i-u) - Al
С (es) - Si
В (ve) - W
П ( pe) - P
А (a) - N
Ч - (tre) - Kí hiệu các nguyên tố đất hiếm (kiềm)
Nguồn : http://meslab.org và Bách Khoa tòan thư Việt Nam