Trong nhiều lĩnh vực của đời sống, tầm quan trọng của loại vật liệu thép hợp kim là rất lớn. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ khái niệm thép hợp kim là gì, cách sử dụng và phân loại, ứng dụng ra sao. Chính vì vậy nên bài viết hôm nay sẽ giúp bạn giải đáp thông tin về loại thép này.
Thép hợp kim là gì?
Thép hợp kim là loại thép có thành phần chính là sắt và cacbon, được pha trộn thêm 1 số nguyên tố hóa học khác như mangan, niken, crom, molypden… Tỷ lệ tổng hợp các nguyên tố pha trộn trong thép hợp kim là từ 1 đến 50%. Mục đích của việc pha trộn này là để cải thiện chất lượng thép thành phẩm. Số lượng nguyên tố và tỷ lệ của các nguyên tố pha trộn trong thép hợp kim sẽ ảnh hưởng đến tính dễ uốn, độ đàn hồi, sức bền và khả năng chống oxy hóa của thép hợp kim.
Vì sao thép hợp kim có thêm các nguyên tố Mn, Cr, Mo?
Mangan: dùng để tinh chỉnh các yêu cầu xử lý nhiệt. Thông thường, thép cần được làm nguội nhanh từ nhiệt độ cao xuống nhiệt độ rất thấp để cứng lại. Nhưng vấn đề phát sinh khi thời gian làm nguội càng ngắn thì nguy cơ thép bị nứt càng cao. Mangan lúc này sẽ giúp làm chậm tốc độ làm lạnh, giảm nguy cơ nứt.
Crom: với hàm lượng crom trên 11%, loại thép đó được gọi là thép không gỉ. Nguyên tố Crom giúp gia tăng tính chống mài mòn của thép. Nó cũng ảnh hưởng đến 1 số đặc tính khác như: độ bền, độ cứng…
Molypden: giúp thép tăng độ cứng, độ dẻo ở nhiệt độ cao. Đồng thời nâng cao khả năng gia công và khả năng chống ăn mòn cho thép.
Để đo lường độ cứng cho thép hợp kim nói riêng và các loại vật liệu khác, người ta thường sử dụng đến các máy đo độ cứng. Bạn có thể tham khảo thêm thông tin về thiết bị này tại website: thietbi.us.
Đặc điểm của thép hợp kim là gì?
Được cải thiện hơn rất nhiều về mặt kỹ thuật, thép hợp kim mang một số đặc điểm nổi trội hơn thép carbon truyền thống như:
Về cơ tính của thép hợp kim
Do khả năng thẩm sâu của lớp tôi trong thép (tính thẩm tôi) của thép hợp kim cao nên loại thép này có độ bền cao hơn nhiều so với thép carbon. Điều này được thể hiện rõ nhất sau khi tôi và ram thép nhưng ưu điểm này cũng có một số hệ quả như sau:
– Ở trạng thái không tôi và ram: thép hợp kim có độ bền không hơn thép cacbon là bao. Do đó, tốt nhất là nên dùng các thép hợp kim đã tôi và ram.
– Mặc dù thép hợp kim có độ bền cao hơn thép carbon, nhưng nó lại có độ dẻo và độ dai thấp hơn. Vậy nên người dùng cần chú ý đến vấn để này để có thể xử lý bằng ram thích hợp hơn.
– Thép hợp kim có ưu điểm về độ bền cao, nhưng nếu xét về tổng thể thì tính công nghệ của nó kém hơn thép carbon.
Tính chất vật lý, hóa học của thép hợp kim là gì?
Đây là loại thép được cấu tạo từ các nguyên tố khác nhau nên nó có các tính chất khá đặc biệt như:
– Không gỉ, chống sự ăn mòn trong axit, bazơ và muối.
– Không có từ tính hoặc từ tính đặc biệt.
– Khả năng giãn nở nhiệt đặc biệt.
Khả năng chịu nhiệt của thép hợp kim tốt
Nhờ các nguyên tố hợp kim có trong loại thép hợp kim nên nó giúp cản trở sự khuếch tán của carbon. Đồng thời làm cho mactenxit khó phân hóa, cacbit cũng khó kết tụ khi ở nhiệt độ hơn 2000 độ C. Do đó mà ở nhiệt độ này thép hợp kim bền hơn.
Nên tôi thép hợp kim ở nhiệt độ hơn 2000 độ C để thép giữ được cơ tính cao. Để đạt được điều này thì thép phải được hợp kim hóa từ một số nguyên tố (như sắt, mangan, cacbon, niken, silic, đồng…) có hàm lượng tương đối cao.
Có thể thấy rằng thép hợp kim là một loại vật liệu cần thiết và quan trọng đối với những ngành kỹ thuật đòi hỏi tính chất cao hoặc khác với thông thường.
Phân loại thép hợp kim là gì?
Thép hợp kim hiện nay khá phong phú và đa dạng bởi có nhiều cách phân loại:
Phân loại thép hợp kim dựa theo tỷ lệ hợp kim
Nếu phân loại theo cách này thì thép hợp kim có hai dạng. Trong đó loại thép hợp kim thấp được sử dụng thông dụng và phổ biến nhất trên thị trường hiện nay.
Thép hợp kim cao
Đây là loại thép mà trong thành phần có chứa các nguyên tố được nêu ở trên. Nhưng có hàm lượng, khối lượng lớn hơn 10% khối lượng của thép được tạo ra (thường là họ austenit hoặc mactenxit).
Thép hợp kim thấp – Thép hợp kim là gì
Loại thép này thường được thêm vào các nguyên tố crom, bo, silic, mangan, mô lip đen… và các nguyên tố này có hàm lượng thấp hơn 10% (thường là thép peclit). Theo quan điểm của các nước phương tây thì hợp kim thấp phải có hàm lượng các nguyên tố dưới 2.5%. Còn trên 2.5% và dưới 10% là hợp kim trung bình.
Phân loại theo tên của các nguyên tố hợp kim
Với cách chia này thì sẽ có rất nhiều loại thép hợp kim khác nhau dựa theo tên của nguyên tố đưa vào.
– Trường hợp thép carbon bổ sung thêm 1 nguyên tố bất kỳ thì gọi tên theo nguyên tố đó. Ví dụ: thép crom, thép niken…
– Trường hợp thép carbon bổ sung thêm từ 2 nguyên tố bất kỳ trở lên thì gọi tên theo 2 kim loại hoặc phi kim có thành phần cao nhất. Ví dụ: thép niken – môlipđen, thép crom – niken…
Phân loại thép hợp kim dựa theo công dụng
Đây cũng là một cách phân loại khác cho thép hợp kim:
Thép dụng cụ hợp kim – Thép hợp kim là gì
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 hợp kim 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.
>> Có thể bạn quan tâm
- Ngành điện tử công nghiệp: Vai trò, thực trạng và cơ hội việc làm
- Đồng hồ so là gì? Cấu tạo của đồng hồ so và những điều cần biết
Ứng dụng của thép hợp kim là gì?
Với đặc điểm có nhiều đặc tính tốt như vậy nên thép hợp kim được ứng dụng phổ biến để chế tạo ra nhiều sản phẩm để phục vụ cho các nhu cầu trong cuộc sống. Một số ứng dụng của thép hợp kim có thể kể đến như:
– Làm các loại trục: Trục cán rèn các trục chịu tải trọng vừa và nhẹ, trục động cơ…
– Sử dụng trong cơ khí chế tạo máy, thiết bị hàng hải, linh kiện ô tô…
– Sử dụng cho các công trình xây dựng: làm bê tông cốt thép, khung chịu lực, dựng cổng, hàng rào, kết cấu cột trụ cho các công trình…
– Làm bánh răng siêu tăng áp, bánh răng truyền động, trục bánh răng.
– Làm thớt đỡ, tay quay, con lăn, thanh ren, bulong và gia công chi tiết máy móc.
– Chế tạo những chi tiết cần chịu trọng tải cao trong các kết cấu thép.
– Chế tạo ra công cụ, dây xích công nghiệp, dao cắt.
– Chế tạo xe, tàu biển.
So sánh sự khác nhau giữa thép cacbon và thép hợp kim là gì
| Thép carbon | Thép hợp kim | |
| Khái niệm | Là loại thép có lượng cacbon cao(dưới 2%) và ít các yếu tố khác | Là loại thép có tỷ lệ cao các nguyên tố khác ngoài sắt và carbon |
| Đặc tính | +Lượng carbon thấp: độ dẻo của thép càng cao. +Lượng cacbon cao: tăng độ bền và cường độ chịu lực, tuy nhiên giảm độ dẻo, tính hàn và nhiệt độ nóng chảy của thép. | Tùy tỷ lệ và các nguyên tố hợp kim được thêm vào, các tính chất của thép thành phẩm sẽ thay đổi. |
| Độ chống ăn mòn | Ít có khả năng chống ăn mòn | Có khả năng chống ăn mòn cao |
| Độ bền (khả năng chịu tải trọng mà không bị hỏng hoặc biến dạng) | Thấp | Cao |
| Nhiệt độ nóng chảy | Thấp | Cao |
| Giá thành | Tương đối rẻ, đặc biệt là với thép carbon thấp vì dễ ứng dụng và sản xuất | Tương đối đắt, khó ứng dụng và sản xuất vì nó phụ thuộc và tỷ lệ các nguyên tố hợp kim |
Trên đây là thông tin về thép hợp kim. Hy vọng qua đây, bạn đã hiểu được thép hợp kim là gì cũng như đặc tính, ứng dụng của nó. Nếu cần tư vấn thêm thông tin về kỹ thuật và máy móc, vui lòng liên hệ qua hotline để được hỗ trợ nhanh nhất.