Nghiên cứu kim loại học mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao, xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra phân tích kim loại học mối hàn dùng cho môn học công nghệ kim loại (Đề tài NCKH)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU KIM LOẠI HỌC MỐI HÀN THÉP HỢP KIM
THẤP ĐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM
TRA PHÂN TÍCH KIM LOẠI HỌC MỐI HÀN DÙNG CHO
MƠN HỌC CÔNG NGHỆ KIM LOẠI

Mã số: T2013-90

Chủ nhiệm đề tài: GV.ThS. Trần Thế San

TP. HCM, Tháng 12 năm 2013


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐƠN VỊ CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU KIM LOẠI HỌC MỐI HÀN THÉP HỢP KIM
THẤP ĐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM
TRA PHÂN TÍCH KIM LOẠI HỌC MỐI HÀN DÙNG CHO

MÔN HỌC CÔNG NGHỆ KIM LOẠI

Mã số: T2013-90

Chủ nhiệm đề tài: GV.ThS. Trần Thế San

Thành viên đề tài:
TP. HCM, Tháng 12 năm 2013


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thơng tin chung:
- Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU KIM LOẠI HỌC MỐI HÀN THÉP HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN CAO,
XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA PHÂN TÍCH KIM LOẠI HỌC MỐI
HÀN DÙNG CHO MƠN HỌC CÔNG NGHỆ KIM LOẠI
- Mã số: T2013 - 90
- Chủ nhiệm: GVC. ThS. Trần Thế San
- Cơ quan chủ trì: Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
- Thời gian thực hiện: 01/2013 – 12/2013
2. Mục tiêu:
- Nghiên cứu kim loại học mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao.
- Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra, phân tích kim loại học mối hàn dùng cho mơn học
Cơng Nghệ Kim Loại
3. Tính mới và sáng tạo:
- Đƣa vào trong môn học Công Nghệ Kim Loại để sinh viên có thể tự nghiên cứu
4. Kết quả nghiên cứu:

- Hoàn thiện mục tiêu đề ra, xây dựng đƣợc bài thí nghiệm
5. Sản phẩm:
- Bản thiết kế và cụm thiết bị hàn hồ quang dƣới thuốc.
6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
- Có khả năng áp dụng tại bộ môn Công nghệ Kim loại và một số trƣờng khác tuỳ điều
kiện cụ thể.
Trƣởng Đơn vị

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên, đóng dấu)

(ký, họ và tên)

i


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ..................................................................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH...................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................................ iv
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1
1.

Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vục đề tài ở trong và ngồi nƣớc .................... 1

2.

Tính cấp thiết : ..................................................................................................................... 1

3.

Mục tiêu:.............................................................................................................................. 1

4.

Cách tiếp cận: ...................................................................................................................... 1

5.

Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................................... 1

6.

Đối tƣợng nghiên cứu: ......................................................................................................... 1

7.

Phạm vi nghiên cứu: ............................................................................................................ 1

8.

Nội dung nghiên cứu : ......................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................... 3
1.1. Tổng quan về thép hợp kim thấp độ bền cao....................................................................... 3

1.2. Giới thiệu một số phƣơng pháp hàn .................................................................................. 20
CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA, PHÂN TÍCH KIM LOẠI HỌC
MỐI HÀN ................................................................................................................................. 46
2.1. Mục đích yêu cầu ............................................................................................................... 46
2.2. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................................... 46
2.3. Trình tự thí nghiệm ............................................................................................................ 49
2.4. Phân tích và đánh giá kết quả ............................................................................................ 51
KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ ........................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 53

ii


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Ký hiệu nguyên tố hợp kim tương đương giữa tiêu chuẩn TCVN và tiêu
chuẩn ΓΟCT Bảng 1.2. Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn
TCVN3104-79
Bảng 1.3 Một số mác thép hợp kim thấp có độ bền cao theo tiêu chuẩn Nga
Bảng 3.4 thành phần hóa học của mác thép A558 theo tiêu chuẩn ASTM
Bảng 1.5: Thành phần hóa học và cơ tính của một số mác thép HSLA theo SAE
Bảng 1.6: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A572 -88C
Bảng 1.7: Cơ tính của các mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A572-88C
Bảng 1.8: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A573 -89
Bảng 1.9: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A573 -89
Bảng 1.10: Thành phần hóa họccủa một số mác thép ASTM A633 -90
Bảng 3.11: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A633-90
Bảng 1.12: Thành phần hóa học (%) của các mác thép theo JIS G319 -88
Bảng 1.13: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn JIS G319 -88

Bảng 1.14: Thành phần hóa học (%) của các mác thép theo JIS G3128 -87
Bảng 1.15: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn GB 1591- 94
Bảng 1.16: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn GB1591- 94

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Tổ chức tế vi của HSLA-100 ở trạng thái cơ bản và ở vùng hàn
Hình 1.2 Tổ chức tế vi của HSLA-100 ở vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ)
Hình 1.3 Tổ chức tế vi của thép HSLA. a.As-rolled; b. tempered at 200°C; c.
tempered at 400°C; d. tempered at 600°C; e. tempered at 700°C.
Hình 1.4 Tổ chức tế vi của thép HSLA-340 đã ram
Hình 1.5 Tổ chức tế vi của thép HSLA cán nguội, tôi

iii


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
SMAW : Shielded metal arc welding
GTAW : Gas–tungsten arc welding

Trang iv


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

MỞ ĐẦU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vục đề tài ở trong và ngoài nƣớc
Phá hủy kết cấu hàn đã đƣợc quan tâm từ lâu. Đánh giá độ bền và độ ổn định
của kết cấu hàn định kỳ sau một thời gian sử dụng là một yêu cầu rất quan trọng, nhằm

phát huy tối đa hiệu quả sử dụng của các kết cấu hàn. Thực tế Việt Nam, tại các Cơng
ty Chế tạo thiết bị dầu khí; Công ty Doosan – KCN Dung Quất; Tổng Công ty Rƣợu,
bia và nƣớc giải khát Sài Gòn; Nhà máy nhiệt điện bằng tuabin khí,… q trình phá
hủy của các chi tiết, cụm chi tiết có mối ghép hàn là điều đáng lo ngại.
2. Tính cấp thiết :
-

Xây dựng bài thí nghiệm phục vụ cho công tác đào tạo của Bộ mơn Cơng nghệ
Kim loại, Khoa Cơ Khí Máy, Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM
tƣơng lai gần.

3. Mục tiêu:
-

Nghiên cứu kim loại học mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao

-

Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra, phân tích kim loại học mối hàn dùng cho
mơn học cơng nghệ kim loại

4. Cách tiếp cận:
-

Tìm hiểu nhu cầu thực tế và tính khả thi của đề tài

5. Phƣơng pháp nghiên cứu
-

Khảo sát thực tế

-

Nghiên cứu tài liệu

-

Thực nghiệm.

6. Đối tƣợng nghiên cứu:
-

Kim loại học mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao

-

Phƣơng pháp phân tích kim loại học mối hàn

7. Phạm vi nghiên cứu:
-

Nghiên cứu kim loại học mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao

-

Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra, phân tích kim loại học mối hàn dùng cho
môn học công nghệ kim loại

8. Nội dung nghiên cứu :
-

Khái niệm chung về thép hợp kim thấp độ bền cao

-

Giới thiệu một số phƣơng pháp hàn
Trang 1


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
-

Sơ lƣợc về tổ chức kim loại mối hàn và vùng phụ cận

-

Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra, phân tích kim loại học mối hàn dùng cho
mơn học cơng nghệ kim loại

Trang 2


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Tổng quan về thép hợp kim thấp độ bền cao
1.1.1. Khái niệm chung
Thép hợp kim thấp có độ bền cao (Thép HSLA: High Strength Low Alloy Steel)
là nhóm thép hợp kim có hàm lƣợng cacbon thấp và hàm lƣợng nhỏ các nguyên tố hợp
kim chẳng hạn nhƣ: Mangan, Silic, nhôm, vanadi, titan, molipden, đồng, … Do các đặt

điểm nhƣ vậy nên chúng có c ác đặc tính chất nhƣ: độ bền và độ dai va đập cao, có tính
hàn tốt. Độ bền cao đƣợc sinh ra do chúng đƣợc thêm vào một lƣợng nhỏ các nguyên
tố hợp kim có hàm lƣợng nhỏ hơn 0.1%. Giới hạn chảy của chúng lớn. Nhờ vậy nhóm
thép này có các thơng số u cầu về độ dẻo, độ dai, tính hàn và tính chống ăn mịn rất
tốt. Hàm lƣợng các thành phần nguyên tố hợp kim đƣợc điều chình tùy vào yêu cầu
làm việc của từng loại thép.
Thép HSLA có thể đƣợc chia thành sáu loại sau:
- Thép hợp kim thấp Ferite – Pearlite: có chứa bổ sung rất nhỏ (bé hơn 0,1%)
cacbite mạnh hay carbonitride hình thành nhƣ Nb, V, Ti, để tăng cƣờng độ bền, làm
mịn hạt.
- Thép cán Pearlite: bao gồm thép C - Mn nhƣng cũng có thể bổ sung lƣợng nhỏ
nguyên tố hợp kim khác để tăng cƣờng độ bền, dẻo dai và tính hàn.
- Thép Ferrite hình kim: (cacbon thấp bainite) cacbon thấp (ít hơn 0,05% C) độ
bền cao, (690 MPa) khả năng hàn và tính dẻo dai tốt.
- Thép song pha:trong đó có một cấu trúc tinh thể của mactenxit phân tán trong
ma trận Ferite và tạo một hợp chất có độ dẻo và độ bền kéo cao.
- Thép tạo hình: bổ sung thêm các nguyên tố hợp kim Ca, Zr, Ti để cải thiện
tính dẻo dai của thép.
1.1.2. Thành phần hóa học và Cơ tính theo tiên chuẩn của một số Quốc gia
 Tiêu chuẩn Viê ̣t Nam
TCVN 1659 – 75 quy đinh
̣ phƣơng pháp biể u t hị mác thép . Ký hiệu mác thép
HSLA gồ m hai phầ n : 2 chƣ̃ số đƣ́ng đầ u biể u thi ha
̣ ̀ m lƣơ ̣ng cacbon trung biǹ h theo
phầ n va ̣n và ký hiê ̣u chỉ nguyên tố hơ ̣p kim đƣ́ng sau thƣờng là Mn
, Cr, Si, Ni,… Nế u
hàm lƣợng hợp kim khoảng 1% thì sau nguyên tố hơ ̣p kim không có chƣ̃ số , nế u vƣơ ̣t
q 1.5% thì thêm số 2.
Ví dụ: thép 12MnSi – thép chứa cacbon trung bình 0.12%, hàm lƣợng Mn khoảng
1%

và hàm lƣợng Si khoảng 1%.
 Tiêu chuẩn Nga (Liên Xô cũ)
Tiêu chuẩ n Viê ̣t N am biể u thi ma
(tiêu chuẩ n
̣ ́ c thé p gầ n giố ng tiêu chuẩ n của Nga
ΓΟCT). Sau đây là bảng biể u thi tên
̣ nguyên tố hơ ̣p kim tƣơng đƣơng giƣ̃a tiêu chuẩ n
TCVN và tiêu chuẩ n ΓΟCT. (Trang 130 Sổ tay mác thép thế giới)

Trang 3


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
Bảng 1.1: Ký hiệu nguyên tố hợp kim tương đương giữa tiêu chuẩn TCVN và tiêu
chuẩn ΓΟCT
Ký hiệu theo tiêu
Tên nguyên
Ký hiệu theo tiêu
chuẩ n ΓΟCT
tố hơ ̣p kim
chuẩ n TCVN
A
Nitơ
N
Б
Niôbi
Nb
B
Vônfram
W

Γ
Mangan
Mn
Д
Đồng
Cu
К
Côban
Co
M
Môlipđen
Mo
H
Niken
Ni
П
Phố t pho
P
P
Bo
B
C
Silic
Si
T
Titan
Ti
Y
Cacbon
C

Ф
Vanadi
V
X
Crôm
Cr
Ц
Kẽm
Zn
Ю
Nhôm
Al

Trang 4


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

Bảng 1.2. Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn TCVN3104-79
Hàm lƣợng (%)
Mác thép
C

Si

Mn

Crmax

Nimax

Cumax

P max

Smax

Nguyên tố
khác

Thép kết cấu hợp kim
14Mn

0,12÷0,18

0,17÷0,37

0,7÷1,0

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

09Mn2

≤ 0,12

0,17÷0,37

1,4÷1,5

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

18Mn2

0,14÷0,2

0,25÷0,55

1,2÷1,6

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

12MnSi

0,09÷0,15

0,50÷0,80

0,5÷1,2

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

09Mn2Si

≤0,12

0,50÷0,80

1,3÷1,7

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

15MnV

0,12÷0,18

0,17÷0,37

0,9÷1,2

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

14CrMnSi

0,11÷0,16

0,40÷0,70

0,9÷1,2

0,5÷0,8

0,3

0,3

0,035

0,04

15CrSiNiC

0,12÷0,18

0,40÷0,70

0,4÷0,7

0,6÷0,9

0,3÷0,6

0,2÷0,4

0,035

0,04

V:
0,05÷0,1

Thép làm cốt bêtơng
33MnSi

0,30÷0,37

0,6÷0,9

0,8÷1,2

0,3

0,3

0,3

0,04

0,045

20CrMn2Z

0,19÷0,26

0,4÷0,7

1,5÷1,7

0,9÷1,2

0,3

0,3

0,04

0,045

Trang 5

Zr:
0,07÷0,14


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

Bảng 1.3 Một số mác thép hợp kim thấp có độ bền cao theo tiêu chuẩn Nga
Mác Thép
09Γ2

≤0.12

Si

Mn

P≤

S≤

Cr≤

Ni≤

Cu

0.17 ÷ 0.37

1.4 ÷ 1.8

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Thành phần khác
Ni≤0.008
As≤0.08

09Γ2 Д

≤0.12

0.17 ÷ 0.37

1.4 ÷ 1.8

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Ni≤0.008
As≤0.08

14Γ2

0.12 ÷ 0.18

0.5 ÷ 0.8

1.2 ÷ 1.6

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Ni≤0.008
As≤0.08

12ΓC

0.09 ÷ 0.15

0.5÷ 0.8

0.8 ÷ 1.2

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Ni≤0.008
As≤0.08

16ΓC

0.12 ÷ 0.18

0.4 ÷ 0.7

0.9 ÷ 1.2

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Ni≤0.008
As≤0.08

17ΓC

0.14 ÷ 0.2

0.4 ÷ 0.6

1.0 ÷ 1.40

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Ni≤0.008
As≤0.08

09 Γ2C

≤0.12

0.5 ÷ 0.8

1.3 ÷ 1.7

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Ni≤0.008
As≤0.08

09Γ2C Д

≤ 0.12

0.5 ÷ 0.8

1.3 ÷ 1.7

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Ni≤0.008
As≤0.08

10Γ2C1

≤ 0.12

0.8 ÷ 1.1

1.3 ÷ 1.65

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Ni≤0.008
As≤0.08

10Γ2C Д
15ΓФ

≤ 0.12

0.8 ÷ 1.1

1.3 ÷ 1.65

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

Ni≤0.008

0.12÷ 0.18

0.17 ÷ 0.37

1.3 ÷ 1.65

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.05÷0.12

Trang 6

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
As≤0.08,Ni≤0.008
15ΓФД

0.12÷ 0.18

0.17 ÷ 0.37

0.9 ÷ 1.2

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008

15Γ2CФ

0.12÷ 0.18

0.4 ÷ 0.7

1.3 ÷ 1.7

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008

15Γ2CФ Д

0.12÷ 0.18

0.4 ÷ 0.7

1.3 ÷ 1.7

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008

14Γ2AФ

0.12÷ 0.18

0.3 ÷ 0.6

1.2 ÷ 1.6

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008

14Γ2AФ Д

0.12÷ 0.18

0.3 ÷ 0.6

1.20÷ 1.60

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008

16Γ2AФ

0.12÷ 0.18

0.3 ÷ 0.6

1.30÷ 1.70

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025

16Γ2AФ Д

0.14 ÷ 0.20

0.30 ÷ 0.60

1.30 ÷ 1.70

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025

18Γ2AФnc

0.14 ÷ 0.20

≤ 0.17

1.30 ÷ 1.70

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025

10 Γ2Б

0.14 ÷ 0.22

0.17 ÷ 0.37

1.20 ÷ 1.60

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025

10 Γ2Б Д

≤ 0.12

0.17 ÷ 0.37

1.20÷ 1.60

0.035

0.040

0.30

0.30

0.30

V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025

Trang 7


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

 Theo Tiêu chuẩn Hoa Kỳ
Theo tiêu chuẩ n SAE quy đinh
̣ về phƣơng pháp biể u thi ma
̣ ́ c thé p
HSLA đƣơ ̣c ký hiê ̣u nhƣ sau :
-

, trong đó thé p

Chƣ̃ số thƣ́ nhấ t là số
Hai chƣ̃ số tiế p theo là giới ha ̣n chảy tố i thiể u theo đơn vi K
̣
Tiế p theo là chƣ̃ cái A, B, C, D hoă ̣c X để phân biê ̣t các thành phầ n khác nhau
trong nhó m mác có cùng giới ha ̣n chảy .

Theo tiêu chuẩ n ASTM thì biể u thi the
̣ ́ p HSLA nhƣ sau
-

Chƣ̃ thƣ́ nhấ t là Grade
Hai chƣ̃ số tiế p theo chỉ giới ha ̣n chảy tố i thiể u theo đ ơn vi Ksi
hoă ̣c các chƣ̃ cái

̣
A, C, D, E
Theo tiêu chuẩn ASTM có các mác thép nhƣ A656, A690, A709, A715, A808,
A812, A841, A871, A242, A440, A441, A529, A588, A606, A607, A618…
(trang 512 sổ tay mác thép thế giới)

Bảng 3.4 thành phần hóa học của mác thép A558 theo tiêu chuẩn ASTM
Mác Thép
ASTM

UNS

Gr. H

K12032

Gr. J

K12044

C

Si

Mn

P

S

Cu

V

Nguyên tố
khác

0.2

0.2÷
0.75

1.25

0.04

0.04

0.2
÷0.35

0.02

Cr0.1÷0.25
Ni0.3÷0.6,
Ti0.005 0.03

0.3÷
0.5

0.6 1

0.2

0.04

0.05

≥0.03

÷ 0.1

Ni 0.5÷0.7
Ti0.03 ÷0.05
Cr0.4 ÷0.7

Gr. K

0.17

0.25÷
0.5

0.5÷

0.04

1.2

0.05

0.3÷
0.5

Ni 0.4
Mo 0.1
Nb0.005÷0.05

Trang 8


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
Bảng 1.5: Thành phần hóa học và cơ tính của một số mác thép HSLA theo SAE
Hàm lƣợng (%)
Mác thép

SAE 942X
SAE 945A
SAE 945C
SAE 945X
SAE 950A
SAE 950B
SAE 950C
SAE 950D
SAE 950X
SAE 955X
SAE 960X
SAE 965X
SAE 970X
SAE 980X

Cmax

Mnmax

Simax

P max

Smax

0,21
0,15
0,23
0,22
0,15
0,22
0,25
0,15
0,23
0,25
0,26
0,26
0,26
0,26

1,35
1,00
1,40
1,35
1,30

1,30
1,60
1,60
1,35
1,35
1,45
1,45
1,65
1,65

0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90

0,040
0,040
0,040
0,040
0,040

0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040

0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050

R0,2
(min, Ksi)
42
45
45

45
50
50
50
50
50
55
60
65
70
80

Bảng 1.6: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A572 -88C
Hàm lƣợng (%)
Đƣờng
kính /chiều
dài

Simax
Grade
Cmax

Mnmax

P max

Smax

(mm)

Tấm ≤40mm
Thép hình
≤630 Kg/m,Z,T

Tấm>40mm
Thép hình
>630
Kg/m

150

42

0,21

1,35

0,04

0,05

0,4

0,15÷0,40

100

50

0,23

1,35

0,04

0,05

0,4

0,15÷0,40

32

60

0,26

1,35

0,04

0,05

0,4

_

13÷32

65

0,23

1,65

0,04

0,05

0,4

_

≤13

65

0,26

1,35

0,04

0,05

0,4

_

Trang 9

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
Bảng 1.7: Cơ tính của các mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A572-88C
R0,2 (min)

Rm (min)

A (min, %)

Grade
MPa

Ksi

MPa

Ksi

Mẫu 200
(mm)

Mẫu 50
(mm)

42

290

42

415

60

20

24

50

345

50

450

65

18

21

60

415

60

520

75

16

18

65

450

65

550

80

15

17

Bảng 1.8: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A573-89
Hàm lƣợng (%) các nguyên tố hóa học
ASTM

Cmax
Mn

P max

Smax

Si

0,23

0,60÷0,90

0,04

0,050

0,10÷0,35

0,24

0,26

0,85÷1,20

0,04

0,050

0,15÷0,40

0,27

0,28

0,85÷1,00

0,04

0,050

0,15÷0,40

Dày ≤13 mm

13÷40 mm

Grade 58

0,23

Grade 65
Grade 70

Bảng 1.9: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A573 -89
R0.2 (min)

Rm (min)

A (min, %)

MPa

Ksi

MPa

Ksi

Mẫu 200 Mẫu 50
(mm)
(mm)

Grade 58

220

32

480÷490

58÷71

21

24

Grade 65

240

35

450÷530

65÷77

20

23

Grade 70

290

42

485÷620

70÷79

18

21

ASTM

Trang 10


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
Bảng 1.10: Thành phần hóa họccủa một số mác thép ASTM A633-90
Hàm lƣợng (%)
Mn
ASTM

Cmax

Dày≤14
(mm)

40÷100
(mm)

100÷150
(mm)

P max Smax

Si

Nbmax

V

Cuma

Nimax Crmax Momax

x

Grade A
Grade D

0,18
0,20

1,0÷1,35 1,0÷1,35
0,7÷1,35 1,0÷1,6

-

0,04 0,05
0,04 0,05

0,15÷0,5
0,15÷0,5

Grade E

0,22

1,15÷1,5 1,15÷1,5

1,15÷1,5

0,04 0,05

0,15÷0,5

0,05
0,01÷0,0
5

-

0,35

0,25

0,25

0,08

0,04÷0,11

-

-

-

-

Bảng 3.11: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A633-90
R0,2 (min)
MPa

ASTM

Grade A
Grade D
Grade E

Rm (min)
MPa

A (min)
%

dày ≤
65(mm)

≤100(mm)

≤160
(mm)

dày ≤ 65
(mm)

≤ 100 (mm)

≤ 160 (mm)

Mẫu 200
(mm)

Mẫu 50
(mm)

290
345
415

290

315
415

380

430÷570
485÷620
550÷690

430÷570
450÷590
550÷690

515÷655

18
18
18

23
23
23

Trang 11


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
 Tiêu chuẩn Nhật Bản
Tiêu chuẩ n Nhâ ̣t JIS quy đinh
̣ phƣơng pháp biể u thi ma

̣ ́ c thé p gồ m ba phầ n :
- Chƣ̃ cái thƣ́ nhấ t biể u thi the
̣ ́ p S (Steel)
- Chƣ̃ cái thƣ́ hai biể u thi công
du ̣ng H (Hot rolling) cán nóng .
̣
- Ba chƣ̃ sớ tiế p theo biể u thi gi
̣ á trị thấp nhất của độ bền . Ngồi ra các mác thép
đơi khi có thể có thêm ký hiê ̣u biể u thi hi
̣ ̀nh da ̣ng vâ ̣t liê ̣u thé p , phƣơng pháp
chế ta ̣o và nhiê ̣t luyê ̣n . P (Plate) thép tấm, S thé p băng .
Bảng 1.12: Thành phần hóa học (%) của các mác thép theo JIS G319-88
Hàm lƣợng (%)
JIS

SH590P
SH590S

Cmax

Mnmax

P max

Smax

Simax

(Nb + V) max

0,12
0,18

2,0
1,8

0,030
0,035

0,03
0,03

0,4
0,4

0,15
0,15

Bảng 1.13: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn JIS G319 -88
JIS
R0,2 (min)
Rm (min)
(MPa)
(MPa)
SH590P
SH590S

440
440

590
590

A
(%)
19÷26
13÷17

Bảng 1.14: Thành phần hóa học (%) của các mác thép theo JIS G3128 -87
Hàm lƣợng (%)
JIS
Cmax Simax

P max

Smax

Cumax

Ni

Crmax Momax Vmax Bomax

SHY-685
SHY0,18 0,55 0,030 0,025 0,50
1,20
0,60 0,10 0,005
685N
0,18 0,55 0,030 0,025 0,50 0,70÷1,50 0,80
0,60 0,10 0,005

SHY0,18 0,55 0,015 0,015 0,50 0,70÷1,50 0,80
0,60 0,10 0,005
685NS
Cơ tính của cả 3 mác thép SHY-685, SHY685N, SHY685NS đều đảm bảo:
R0.2 ≥ 685 Mpa
Rm ≥ 785 MPa(Trích từ sổ tay mác thép thế giới trang 294)
 Tiêu chuẩn Trung Quốc

Trang 12


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

Bảng 1.15: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn GB 1591- 94
Hàm lƣợng (%)

Mác thép

Phẩm
cấp

Cmax

Mn

Simax

P max

Smax

V

N

Timax

Al

Q295

A
B

0.16
0.16

0.80 ÷ 1.50
0.80 ÷1.50

0.55
0.55

0.045
0.040

0.045
0.040

0.02 ÷ 0.15

0.02 ÷ 0.15

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02

-

A
B
C

0.20
0.20
0.20

1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60

0.55
0.55
0.55

0.045
0.040
0.035

0.045
0.040
0.035

0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02
0.02

0.015

D

0.18

1.00 ÷ 1.60

0.55

0.030

0.030

0.02 ÷ 0.15

0.015 ÷ 0.060

0.02

0.015

E

0.18

1.00 ÷ 1.60

0.55

0.025

0.025

0.02 ÷ 0.15

0.015 ÷ 0.060

0.02

0.015

A
B

0.20
0.20

1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60

0.55
0.55

0.045
0.040

0.045
0.040

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02

-

C
D

0.20
0.20

1.00÷1.60
1.00÷1.60

0.55
0.55

0.035
0.030

0.035
0.030

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02

0.015
0.015

E

0.20

1.00 ÷1.60

0.55

0.025

0.025

0.02 ÷ 0.20

0.015 ÷ 0.060

0.02

0.015

A
B

0.20
0.20

1.00 ÷ 1.70
1.00 ÷ 1.70

0.55
0.55

0.045

0.040

0.045
0.040

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02

-

C

0.20

1.00÷1.70

0.55

0.035

0.035

0.02 ÷ 0.20

0.015 ÷ 0.060

0.02

0.015

D
E

0.20
0.20

1.00÷1.70
1.00 ÷ 1.70

0.55
0.55

0.030
0.025

0.030
0.025

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02

0.015
0.015

C

0.20

1.00 ÷ 1.70

0.55

0.035

0.035

0.02 ÷ 0.20

0.02 ÷ 0.20

0.02

0.015

D
F

0.20

0.20

1.00 ÷ 1.70
1.00 ÷ 1.70

0.55
0.55

0.030
0.025

0.030
0.025

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.02
0.02

0.015
0.015

Q345

Q390

Q420

Q460

Trang 13


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
Bảng 1.16: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn GB1591- 94

Mác thép

Phẩm
cấp

Giới hạn chảy (MPa) (min)
Chiều dày hoặc đƣờng kính (mm)
≤ 16

> 16 ÷ 35

35 ÷ 50

50 ÷ 100

Độ bền kéo
σb
(MPa)

Độ

giãn
dài δ
(%)

Nhiệt độ
o
C

≤
Akv/J

≤ 16

>16÷10
0

Độ dai va đập

Uốn cong 108 o

Q295

A
B

295
295

275
275

255
255

235
235

390 ÷ 570
390 ÷ 570

23
23

+20

34

d = 2a
d = 2a

d = 3a
d = 3a

Q345

A
B
C
D
E

345
345
345
345
345

325
325
325
325
325

295
295
295
295
295

275
275
275
275
275

470 ÷ 630
470 ÷ 630
470 ÷ 630
470 ÷ 630
470 ÷ 630

21
21
22
22
22

+20
0
-20
-40

34
34
34
27

d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 2a

d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a

Q390

A
B
C
D
E

390
390
390
390
390

370
370
370
370
370

350
350
350
350
350

330
330
330
330
330

490 ÷ 650
490 ÷ 650
490 ÷ 650
490 ÷ 650
490 ÷ 650

19
19
20
20
20

+20
0
-20
-40

34
34
34
27

d = 2a
d =2a
d = 2a
d = 2a
d = 2a

d = 3a

d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a

Q420

A
B
C
D
E

420
420
420
420
420

400
400
400
400
400

380
380
380
380
380

360
360
360
360
360

520 ÷ 680
520 ÷ 680
520 ÷ 680
520 ÷ 680
520 ÷ 680

18
18
19
19
19

+20
0
-20
-40

34
34
34
34

d = 2a

d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 2a

d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a

Q460

C
D
E

460
460
460

440
440
400

420
420
420

400

400
400

520 ÷ 720
520 ÷ 720
520 ÷ 720

17
17
17

0
-20
-40

34
34
27

d = 2a
d = 2a
d = 2a

d = 3a
d = 3a
d = 3a

Trang 14

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
Theo tiêu chuẩ n GB 1591 – 94 thì mác thép HSLA đƣợc biểu thị nhƣ sau
: Chƣ̃ cái
đƣ́ng đầ u mác thé p là chƣ̃ cái “Q” , chữ số đứng sau chỉ giá trị giới hạn chảy thấp nhất(
Trang 179 Sổ tay sử dụng mác thép thế giới)
 Theo tiêu chuẩn Đức
Tiêu chuẩ n DIN 17006 quy đinh
̣ phƣơng pháp biể u thi ma
̣ ́ c thé p theo đô ̣ bề n của
vâ ̣t liê ̣u nhƣ sau : (trang 340 sổ tay mác thép thế giới)
- Chƣ̃ cái đầ u tiên biể u thi phƣơng
pháp luyê ̣n hoă ̣c
̣

đă ̣c tính ban đầ u :

Q: có thể dập nguội (có thể ép, có thể biến dạng nguội )
Z: có thể kéo chuốt
- Hai chƣ̃ cái tiế p theo là St (Stahl) và theo sau là giá trị độ bền kéo (MPa).

Trang 15


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
Bảng 1.16: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn DIN
Hàm lƣợng (%)

Mác thép
Cmax

Simax

Mnmax

P max

Smax

Almax

Nbmax

Timax

Vmax

0.12

0.5

1.3

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

QStE 380
TM

0.12

0.5

1.5

0.025

0.02

0.015

0.09

0.15

0.2

0.12

0.5

1.4

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

QStE 420
TM

0.12

0.5

1.6

0.25

0.015

0.015

0.09

0.15

0.2

0.12

0.5

1.6

0.25

0.015

0.015

0.09

0.15

0.2

0.12

0.5

1.7

0.25

0.015

0.015

0.09

0.15

0.2

QStE 500
TM

0.12

0.5

1.8

0.25

0.015

0.015

0.09

0.15

0.2

0.15

0.5

2.1

0.025

0.02

-

0.06

0.22

-

QStE 550
TM

0.16

0.5

1.2

0.025

0.02

0.015

0.09

0.15

0.1

0.16

0.5

1.4

0.025

0.02

0.015

0.09

0.15

0.1

0.16

0.5

1.5

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

0.18

0.5

1.6

0.025

0.015

0.015

0.09

0.15

0.1

0.18

0.5

1.6

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

0.20

0.5

1.6

0.025

0.015

0.015

0.09

0.15

0.1

0.21

0.5

1.7

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

0.22

0.5

1.7

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

0.24

0.5

~ 1.55 0.035

0.035

0.025

-

0.2

-

QStE 340
TM
QStE 360
TM

QStE 460
TM

QstE 690 TM
QStE 260 N
QStE 300 N
QStE 340 N
QStE 360 N
QStE 380 N
QStE 420 N
QStE 460 N
QStE 500 N
QStE 550 N

Trang 16


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
1.1.3. Tổ chức tế vi điển hình

Hình 1.1 Tổ chức tế vi của HSLA-100 ở trạng thái cơ bản và ở vùng hàn

Hình 1.2 Tổ chức tế vi của HSLA-100 ở vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ)

Trang 17


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090

Hình 1.3 Tổ chức tế vi của thép HSLA. a.As-rolled; b. tempered at 200°C; c.
tempered at 400°C; d. tempered at 600°C; e. tempered at 700°C.

Hình 1.4 Tổ chức tế vi của thép HSLA-340 đã ram

Trang 18


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 090
Hình 1.5 Tổ chức tế vi của thép HSLA cán nguội, tôi
1.1.4. Một số ứng dụng
 07MnCrMoVR, 07MnNiCrMoVDR, 07MnCrMoV-R, 07MnCrMoV-E có
tính hàn tốt, đƣợc sử dụng trong các chi tiết ô tô
 Cầu, Kết cấu giao thông đƣờng bộ đƣợc chế tạo bằng các mác thép:
15CrSiNiCu, 10CrSiNiCu, 10Mn2SiNiCu, 10Mn2NV
 Kết cấu hàn của máy xúc bánh xích và máy ủi, máy múc, các kết cấu kim
loại chịu tải nặng đƣợc chế tạo bằng các mác thép: 12Mn2SiMoV,
14MnSiMoVBo.
 Để làm bể chứa dung dịch lớn, bình ga và các bình chứa chịu áp lực, nồi
hơi công nghiệp dùng các mác thép: 09Mn2Si, 10Mn2NV, 10Mn2Si,
12Mn2SiMoV.
 Để làm các ống dẫn khí đốt, dầu khí thép phải có tính hàn tốt, độ bền cao
và đủ dẻo, dai, khơng có khả năng bị phá hủy giòn ở nhiệt độ lắp ráp và
vận hành đƣờng ống ở trạng thái tiêu chuẩn. Thép đƣợc dùng nhiều nhất

cho mục đích này (ống có đƣờng kính lớn) là mác thép 17MnSi ở trạng
thái thƣờng hóa. Ngồi ra cũng có thể dùng các mác thép 12Mn2SiNV,
14Mn2SiVNb, 16Mn2SiNV.
 Những năm gần đây, Tổng Cơng Ty Thép Việt Nam ở phía nam đã sản
xuất và cung cấp cho thị trƣờng một số mác thép cốt bê tông HSLA nhƣ
:SD390 theo tiêu chuẩn JIS G 3112-1987.Gr60 theo tiêu chuẩn ASTM
A615/A615M-96
 Một số chi tiết trong ơ tơ

Hình 1.6 Một số bộ phận của một chiếc xe CADILLAC sử dụng thép HSLA
(4) Đoạn ray ở khoan trƣớc của xe,(11) Nút dự phòng trong khung điều khiển, (17)
Ray thay thế bên dƣới thân xe, (18) Đoạn ray bên dƣới phía sau xe, (20) Ray thay thế

Trang 19