1. Thép hợp kim là gì?
Thép hợp kim có thành phần chính là sắt và cacbon, được pha trộn thêm 1 số nguyên tố hóa học khác (như mangan, crom, niken, molypden,…). Tỷ lệ tổng hợp các nguyên tố pha trộn nằm trong khoảng 1-50%. Mục đích chính nhằm cải thiện chất lượng thép thành phẩm. Số lượng nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép hợp kim sẽ ảnh hưởng tới tính dễ uốn, độ đàn hồi, sức bền, khả năng chống oxy hóa của thép.
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 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.
2. Ký hiệu tiêu chuẩn của thép hợp kim
Ký hiệu thép hợp kim theo tiêu chuẩn Việt Nam được ký hiệu theo một trật tự nhất định. Cụ thể như sau:
- Thép có 0.09 – 0.16% C, 0.6 – 0.9% Cr, 2.75 – 3.75% Ni ký hiệu là 12CrNi3
- Thép có 0.36 – 0.44% C, 0.8 – 1% Cr ký hiệu là 40Cr
- Thép có 1.25 – 1.5% C, 0.4 – 0.7% Cr, 4.5 – 5.5% W ký hiệu là 140CrW5 hay CrW5
- Thép có 0.85 – 0.95% C, 1.2 – 1.6% Si, 0.95 – 1.25% Cr ký hiệu là 90CrSi
3. Tính chất cơ bản của thép hợp kim
Cơ tính:
Thép hợp kim có độ bền cao hơn hẳn (so với thép cacbon). Tuy nhiên đi kèm với việc độ bền cao thì độ dẻo cũng thấp hơn.
Tính chịu nhiệt:
Thép hợp kim giữ được cơ tính cao ở nhiệt độ hơn 200 độ C. Nhưng để đạt được điều này, thép phải được hợp kim hoá 1 số nguyên tố với hàm lượng tương đối cao.
Lý – hóa tính:
Nhờ thêm 1 số nguyên tố khác nhau với hàm lượng quy định, thép hợp kim có tính chất đặc biệt như: (1) Giãn nở nhiệt đặc biệt, (2) Có từ tính đặc biệt hoặc không có từ tính, (3) Chống han gỉ, chống ăn mòn tương đối tốt.
4. Có những loại thép hợp kim nào?
Thép hợp kim được phân thành 2 loại chính. Đó là thép hợp kim cao và thép hợp kim thấp.
4.1. Thép hợp kim cao
Thép hợp kim cao là loại thép có các nguyên tố được thêm vào (như nêu trên) chiếm hơn 10% tổng khối lượng thép tạo ra (thường là họ mactenxit/ austenit).
4.2. Thép hợp kim thấp
Thép hợp kim thấp chính là loại thép thông dụng và được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Thông thường người ta thêm các nguyên tố như crom, silic, mangan, bo,… trong quá trình sản xuất để tạo ra thép hợp kim thấp. Hàm lượng của tất cả các nguyên tố này đều không vượt quá 10% (thường là thép peclit).
Thép dụng cụ hợp kim. 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 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.