Giáo trình vật liệu cơ khí

BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG CĐ CƠNG NGHIỆP NAM ĐỊNH

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: VẬT LIỆU CƠ KHÍ
NGÀNH/NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-… ngày…….tháng….năm .........
…………........... của……………………………….

Nam Định, năm 2021

1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2


LỜI GIỚI THIỆU
Tài liệu Vật liệu cơ khí. Được thực hiện bởi sự tham gia của các giảng
viên của khoa cơ khí, trường Cao đẳng cơng nghiệp Nam Định. Chúng tôi xin
chân thành cám ơn Trường Cao nghề Bách nghệ Hải Phịng, trường Cao đẳng
nghề giao thơng vận tải Trung ương II, trường Đại học Hàng Hải đã góp nhiều

cơng sức để nội dung giáo trình được hồn thành. Giáo trình này được thiết kế
theo mơ đun thuộc hệ thống mơ đun/ mơn học của chương trình đào tạo nghề
Cắt gọt kim loại ở cấp trình độ Cao đẳng nghề và được dùng làm giáo trình cho
học viên trong các khóa đào tạo, sau khi học tập xong mơ đun này, học viên có
đủ kiến thức để học tập tiếp các môn học, mô đun đun khác của nghề.
Mô đun này được thiết kế gồm 6 chương :
Chương 1: Những khái niệm cơ bản và tính chất chung của kim loại và hợp kim
Chương 2: Hợp kim sắt - các bon
Chương 3: Hợp kim cứng
Chương 4. Kim loại màu và hợp kim màu
Chương 5: Vật liệu phi kim loại
Chương 6: Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện
Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh. Tác giả rất mong
nhận được các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hồn
thiện hơn.
Nam Định, ngày…..........tháng…........... năm……
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên
2……….
3………..

3


MỤC LỤC
TRANG
Lời giới thiệu

3

Chương 1: Những khái niệm cơ bản và tính chất chung của kim loại và hợp kim

6

1.1.Cấu tạo của kim loại và hợp kim
1.2. Tính chất chung của kim loại và hợp kim
1.3. Phương pháp thử kim loại và hợp kim
Chương 2: Hợp kim sắt - các bon
2.1. Giản đồ trạng thái
2.2. Gang
2.3. Thép
Chương 3: Hợp kim cứng
3.1. Khái niệm và nguyên lý chế tạo hợp kim cứng
3.2. Các loại hợp kim cứng thường dùng
Chương 4. Kim loại màu và hợp kim màu
4.1. Đồng và hợp kim của đồng
4.2. Nhôm và hợp kim của nhôm
4.3. Hợp kim thiếc, chì, kẽm, babít
Chương 5: Vật liệu phi kim loại
5.1. Định nghĩa, tính chất, phân loại chất dẻo
5.2. Tính chất , công dụng của cao su – amiăng – compozit
5.3. Vật liệu compozit

6
9
10
14
14
16
20

26
26
26
28
28
29
29
31
31
32
33

5.4. Vật liệu bôi trơn và làm mát
Chương 6: Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện
6.1. Khái niệm cơ bản về nhiệt luyện

34
36
36

6.2. Các phương pháp nhiệt luyện

37

6.3. Hóa nhiệt luyện

40

4

GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN
Tên mơn học: Vật liệu cơ khí
Mã số mơn học: C612010410
Thời gian thực hiện mơn học: 30 giờ (Lý thuyết 24 giờ; thực hành, thí nghiệm, thảo
luận, bài tập 4 giờ, kiểm tra 2 giờ)
I. Vị trí, tính chất của mơn học
- Vị trí: Mơn học được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung,
trước các môn học/ mô đun đào tạo chun mơn nghề
- Tính chất: Là mơn học lý thuyết cơ sở nghề bắt buộc.
II. Mục tiêu môn học:
+ Về kiến thức:
- Trình bày được ký hiệu, thành phần, các tính chất, phạm vi sử dụng của các
loại vật liệu thường dùng trong cơ khí chế tạo.
- Xác định được chế độ nhiệt luyện cho từng chi tiết cụ thể.
+ Về kỹ năng:
- Phân tích được ký hiệu của các loại vật liệu dùng cho cơ khí chế tạo.
- Nhận biết đúng và sử dụng đúng các loại vật liệu cơ khí
+ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Nâng cao tính tư giác,tính tích cực trong học tập
- Chủ động, sáng tạo trong việc tiếp cận với kiến thức chuyên ngành.

5


Chương 1: Những khái niệm cơ bản và tính chất chung của kim
loại và hợp kim
Thời gian 3 (giờ)
:
Giới thiệu:

1. Mục tiêu:
- Trình bày đầy đủ các đặc điểm, cấu tạo của kim loại và hợp kim.
- Phân biệt các kim loại và hợp kim thường dùng trong ngành cơ khí chế tạo.
- Trình bày được các tính chất cơ lý hố, tính cơng nghệ của kim loại và hợp
kim

Nội dung chính:
1.1.Cấu tạo của kim loại và hợp kim.
1.1.1. Cấu tạo của kim loại.
1.1.1.1: Khái niệm về kim loại .
Kim loại là vật liệu sáng dẻo có thẻ rèn được , có tính dẫn điện , nhiệt cao .
Phương diện hóa học kim loại là nguyên tố dễ nhường điện tử trong các phản ứng hóa
học .
1.1.1.2: Đặc điểm cấu tạo nguyên tử kim loại .
Trạng thái (e) trong nguyên tử được xác định bởi 4 số lượng tử :
n - Số lượng tử chính
l - Số lượng tử quỹ đạo
m - Số lượng tử tử
ms - Số lượng tử Spin
Các (e) chuyển động trong nguyên tử giới hạn , trong những lớp xác định tương
ứng với số lượng tử chính .
n = 1 , 2 , 3 , ... K , L , M , ...
Trong các lớp này được chia làm nhiều lớp con , tương ứng với số lượng tử quỹ
đạo.
l = 0 , 1 , 2 , 3 , ... , (n-1) được ký hiệu bởi các lớp : s , p , d , f , ...
Mỗi một trạng thái (e) trong nguyên tử tương ứng với một năng lượng xác định
.
Theo cơ học lượng tử thì cấu hình (e) trong nguyên tử được cấu tạo như sau :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 ...
Phân lớp con :

s - Tối đa 2(e)
p - Tối đa 6(e)
d - Tối đa 10(e)
f - Tối đa 14(e)
VD :
Al13 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Fe 26 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
C6 : 1s2 2s2 2p2
Từ cấu hình trên ta rút ra là các lớp ngồi cùng có liên kết yếu nên dể gây ra
phản ứng hóa học .

6


1.1.1.3. Liên kết kim loại .
Kim loại có cấu tao mạng tinh thể liên kết ở trong kim loại được gọi là liên kết
kim loại .
Liên kết kim loại được mô tả như sau : Ở các nút lưới là cá ion (+) , kim loại
trong khoảng không giữa nút lưới là các (e) tự do tao thành khí điện tử . Liên kết kim
loại tạo thành do lực hút giữa màng các ion (+) với khí (e) . Do vậy mà kim loại có
tính dẻo .
1.1.1.4. Cấu tạo mạng tinh thể kim loại .
a - Mạng tinh thể và ô cơ bản .

- Trong kim loại các kim loại được sắp xếp một cách trật tự tuần hồn trong
khơng gian .
- Các nguyên tử trong kim loại được sắp xếp một cách có trật tự các nguyên tử
đều nằm trên mặt phẳng song song cách đều gọi là mặt tinh thể , tập hợp vô số những
mặt tinh thể như thế nó lập thành mạng tinh thể .
- Tồn bộ mạng khơng gian có thể xem như được tạo thành những hình khối

nhỏ nhất đơn giản giống nhau mà cách sắp xếp các phân tử là đại diện chung cho tồn
mạng những ơ như vậy gọi là ơ cơ bản .
b - Các kiều mạng tinh thể thường gặp .
* Lập phương thể tâm .

a

Cấu tạo : Trong các ô cơ bản kiểu mạng này có các nguyên
tử nằm ở các nút (đỉnh) của hình lập phương và ở giữa mỗi
hình lập phương có một ngun tử .
- Khoảng cách a giữa tâm các nguyên tử kề nhau của
ô cơ bản mạng tinh thể , gọi là thông số mạng . Độ lớn đo
bằng Ao ( Ángtrong ) 1Ao = 10-8 cm .
- Các kim loại có kiểu mạng này : Fe , Cr , Mo , W , ...

7


* Lục phương dày đặc .

Cấu tạo : Trong các ô cơ bản kiểu mạng này có các nguyên tử
nằm ở các nút (đỉnh) của hình lục lăng hai nguyên tử nằm ở
trung tâm hai mặt đáy và ba nguyên tử nằm ở trung tâm của ba
khối lăng trụ tam giác .
- Các kim loại có kiểu mạng này : Zn , Cu , Mg , ...

1.1.2. CẤU TẠO CỦA HỢP KIM
Trong thực tế kim loại nguyên chất rất ít dùng , độ bền thấp khả năng ứng dụng
không cao. Nên phải dùng tới thép hợp kim .
1.1.2.1.Khái niệm chung

a - Định nghĩa
Hợp kim là một dạng vật chất có tính kim loại nhận biết được bằng cách nấu
chảy hay liên kết một kim loại với một hay nhiều các nguyên tố khác .
Thành phần của hợp kim được biểu diễn bằng o/o trọng lượng .
b - Pha, hệ thống (hệ), nguyên
* Pha : Là một tổ phần đồng nhất của hợp kim hệ thống chúng có thành phần
đồng nhất cùng trạng thái như : lỏng cùng lỏng,rắn cùng rắn,... nhưng phải cùng kiểu
mảng . Chúng ngăn cách nhau bằng bề mặt phân chia .
* Hệ thống (hệ): Tập hợp các pha ở trạng thái cân bằng .
* Nguyên : Là những thành phần độc lập tạo nên các pha của (Hệ) .
1.1.2.2. Cấu tạo của hợp kim
a - Dung dịch đặc
Hợp kim có cấu tạo là dung dịch đặc khi ngun tử của các ngun tố thành
phần
có kích thước gần giống nhau . Khi kết tinh , các hợp kim này tạo thành các mạng tinh
thể trong đó có nguyên tử của các nguyên tố thành phần .

a

b

a - Mạng tinh thể của sắt thay thế
b - Mạng tinh thể của dung dịch đặc thay thế
c - Mạng tinh thể của dung dịch đặc xen kẽ

8

c

Có hai loại dung dịch đặc :
* Dung dịch đặc thay thế : ( Hb )
Ví dụ : Cu và Ni : Nguyên tử Ni đẩy một số nguyên tử Cu ra khỏi nút mạng tinh thể và
thay thế vào vị trí đó .
* Dung dịch đặc xen kẽ : ( Hc )
Nguyên tử của các nguyên tố hoà tan .
Ví dụ : C , O2 , Bo , ... Nằm giữa xen kẽ vào những lỗ hổng của giữa các nút mạng tinh
thể của nguyên tố kim loại cơ bản (dung mơi) .
b - Hợp chất hóa học
Hợp chất có cấu tạo là hợp chất hóa học , khi nguyên tử của các nguyên tố khác
nhau , tác dụng hóa học với nhau theo tỉ lệ chính xác giữa các nguyên tử có kiểu mạng
nhất định và có thành phần hóa học xác định biểu diễn bằng một cơng thức hóa học .
Ví dụ : Hợp chất của Fe và C: Fe3 C ( Cacbit sắt )
c - Hỗn hợp cơ học
Hợp kim có cấu tạo là hỗn hợp cơ học khi nguyên tử của các nguyên tố thành
phần khác nhau về kích thước và mạng tinh thể .
1.2. Tính chất chung của kim loại và hợp kim
1.2.1.Tính chất vật lý
a. Vẻ sáng mặt ngoài : Chia ra làm 2 loại : Kim loại màu và kim loại đen
- Kim loại màu và hợp kim đen : Là Fe và hợp kim của Fe với C ( thép , gang ).
- Kim loại màu và hợp kim màu : Là tất cả các kim loại và hợp kim còn lại.
b. Khối lượng riêng : Là số đo khối lượng vật chất chứa trong một đơn vị thể tích của
vật thể .
γ

m
(Kg/m 3 )
V

Trong đó :

m - Khối lượng của vật thể ( Kg )
V - Thể tích của vật thể ( m3 )
c. Trọng lượng riêng : Là trọng lượng của một đơn vị thể tích của vật thể.
d

P
( KG/mm3 hoặc N/mm3 )
V

Trong đó : P - Trọng lượng của vật ( KG, 1KG ~ 10N )
d. Tính nóng chảy : Là tính chất của kim loại sẽ chảy lỗng khi nung nóng và khi làm
nguội.
e. Tính dẫn điện : Là khả năng dẫn điện của kim loại và hợp kim
f. Tính truyền nhiệt : Là khả năng truyền nhiệt của kim loại và hợp kim khi đốt nóng
và khi làn nguội.
g. Tính nhiệt nung : Là nhiệt lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ của kim loại lên 10C.
1.2.2: Tính chất hóa học
a. Khái niệm : Tính chất hoá học là khả năng của kim loại và hợp kim chống lại tác
dụng hóa học của mơi trường xung quanh.
b. Các đặc trưng :

9


Tính chất hóa học của kim loại và hợp kim biểu hiện ở hai dạng chủ yếu sau :
- Tính chống ăn mòn : Là khả năng chống lại sự ăn mịn của H2O và O2 của
khơng khí ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao .
- Tính chịu axít : Là khả năng chống lại tác dụng của môi trường axít .
1.2.3. Tính cơ học

a. Khái niệm : Tính cơ học của kim loại hay còn gọi là cơ tính là khả năng chống lại
tác dung của lực bên ngoài lên kim loại.
b. Các đặc trưng cơ bản của cơ tính :
- Độ dẻo : Là khả năng thay đổi được hình dáng của kim loại và hợp kim mà
không bị phá huỷ dưới tác dụng của ngoại lực.
- Đô bền : Là khả năng của kim loại và hợp kim chống lại sự phá huỷ khi có
ngoại lực tác dụng.
- Độ cứng : Là khả năng của kim loại và hợp kim chống lại sự biến dạng dẻo
cục bộ của kim loại và hợp kim dưới tác dụng của tải trọng bên ngồi tại chổ ta ấn vào
đó một vật cứng hơn.
- Độ đàn hồi : Là khả năng của kim loại và hợp kim có thể trở lại hình dáng
hoặc trạng thái ban đầu sau khi bỏ lực tác dụng.
1.2.4. Tính cơng nghệ
a. Khái niệm : Tính công nghệ của kim loại và hợp kim là khả năng mà chúng có thể
thực hiện được các phương pháp công nghệ để sản xuất các sản phẩm khác nhau.
b. Các đặc trưng : Tính đúc, tính hàn, tính gia cơng cắt gọt, gia cơng áp lực, tính
nhiệt luyện.
Một kim loại hay hợp kim nào đó mặc dù có những tính chất rất quan trọng
nhưng tính cơng nghệ kém thì cũng rất khó được sử dụng rộng rãi vì khó chế tạo thành
phẩm.
Cơ tính của kim loại và hợp kim có thể xác định được bằng cách thí nghiệm các
mẫu vật trên các thiết bị chuyên dùng như : Máy thử kéo nén, máy thử độ cứng.
1.3. Phương pháp thử kim loại và hợp kim
1.3.1. Thử kéo
Thử kéo là qúa trình thử quan trọng để xác định cơ tính của kim loại . Khi thử
kéo ta có thể xác định được độ bền , độ đàn hồi , độ dẻo của kim loại và hợp kim .
a - Độ bền .
Là khả năng của kim loại chống lại lực tác dung của lực bên ngồi mà khơng bị
phá hỏng .
Dạng phá hỏng của kim loại là kéo đứt .

- Mẩu thử : Có tiết diện trịn , chiều dài L = 10 x 
-

L
10


Để xác định độ bền của một vật liệu , ta tiến hành thử trên máy thử kéo với mẩu thử .
- Để đánh giá tính chịu lực của các kim loại vật liệu khác nhau , ta dùng khái
niệm ứng suất là tải trọng tác dụng lên một đơn vị diện tích của mẫu thử .
- Để xác định quan hệ của lực kéo và biến dạng của mẫu kéo ta quan sát trên sơ
đồ sau : Khi lực kéo tăng dần thì kéo theo chiều dài mẫu thử cũng tăng theo , tiết diện
ngang mẫu giảm dần , đến điểm D mẫu bị thắt và cũng ứng với lực kéo lớn nhất từ đấy
lực trên máy không tăng nhưng mẫu vẫn dài thêm đến điểm M thì bị đứt .
Vậy : Độ bền của vật liệu được xác

định theo cơng thức :
D

 =

M

C
B

B

â

CH

ÂH



TL

A

P
Fo

( N/mm2 )

Trong đó :
P - Lực kéo lớn nhất ứng với mẫu bị
thắt (N)
F0 - Diện tích tiết diện tại chỗ thắt (mm2
)

TL - Giới hạn tỉ lệ
ĐH - Giới hạn đàn hồi
CH - Giới hạn chảy
B - Giới hạn bền
đ - Giới hạn đứt
b - Độ đàn hồi .
Độ đàn hồi là khả năng của kim loại có thể thay đổi hình dạng dưới tác dung
của lực bên ngoài rồi trở lại ban đầu khi bỏ lực tác dụng . Độ đàn hồi được xác định
bằng quá trình thử kéo .

Xác định bằng cách: Gọi Pe là lực làm cho mẫu thử khơng hồn toàn trở lại như
chiều dài ban đầu ( Biến dạng này không lớn hơn 0.005 chiều dài, biến dạng dư ).

p =

Pe
Fo

( N/mm2 )

c - Độ dẻo .
Độ dẻo của kim loại là khả năng biến dạng của kim loại dưới tác dụng của lực
bên ngồi mà khơng bị phá hỏng , đồng thời vẫn giữ được sự biến dạng đó khi bỏ lực
tác dụng bên ngồi .
Độ dẻo được đánh giá bằng độ dãn dài tương đối và độ thắt tỉ đối .
- Độ dãn dài tương đối :

s =

- Độ thắt tỉ đối :

 =

l1  lo
 100 0 0
lo
Fo  F1
 100 0 0
Fo

Trong đó : l0 , F0 - Chiều dài và biến dạng của mẫu trước khi kéo

11


F1 - Tiết diện mẫu thử tại chỗ đứt
1.3.2.Thử độ cứng
a - Khái niệm
Độ cứng của kim loại và hợp kim là khả năng chống lại sự lún của bề mặt tại
chỗ
ấn vào đó một vật cứng hơn . Khi kim loại càng khó lún thì độ cứng càng cao .
* Việc thử độ cứng được áp dụng rộng rãi trong sản xuất vì nó đơn giản và
nhanh ,
khi thử độ cứng bề mặt của kim loại phải nhẵn không có các vết nứt , xước , vẩy . Như
vậy kết quả thử độ cứng mới chính xác .
b - Phương pháp Brinen
Người ta dùng tải trọng P của máy ép thử độ cứng , ấn một viên bi bằng thép đã
tơi cứng có đường kính D = ( 2,5; 5; 10mm) vào mặt vật liệu thử . Giá trị của P chọn
theo vật liệu và giá trị đường kính D . Thép cacbon thấp và gang : P = 30D2
Đồng và hợp kim đồng : P = 10D2
Độ cứng được tính theo cơng thức :
HB =

P
P

2
F D
(D  D  d 2 )
2

( kG/mm2 )

P

Ø733

h

D

d

(Thường phương pháp này đo vật có độ cứng dưới 450 HB)
Trong đó : D - đường kính viên bi (mm)
d - đường kính vết lõm (mm)
h - chiều sâu vết lõm (mm)
* Từ độ cứng Brinen của vật thử ta có thể suy ra được giới hạn bền kéo của kim
loại qua công thức .
- Đối với thép cán và rèn : b = ( 0,34  0,36 ) HB
- Đối với thép đúc :
b = ( 0,3  0,4 ) HB
- Đối với gang :
b = 0,12 HB
c - Phương pháp Rocoen
Dùng một mũi đâm hình cơn bằng kim có góc 1200 hoặc viên bi bằng thép có đường
kính bằng 1,588mm dưới tác dụng của tải trọng P. Tuỳ theo mũi đâm và tải trọng P.

12

P

h

120

HRC Kim cương : P = 150 kG
HRA Kim cương : P = 60 kG
HRB dùng viên bi 1,588 (mm) ,
P = 100 kG giá trị độ cứng của phương pháp Rocoen có tính quy ước . Cứ mũi đâm
sâu 0,002 mm thì độ cứng giảm đi một đơn vị.
HRC ( hoặc HRA ) = 100 
HRB = 130 

h  h0
0,002

h  h0
0,002

Trong đó : h0 - tải trọng ban đầu

13


Chương 2: Hợp kim sắt - các bon

Thời gian 9 (giờ)

1. Mục tiêu:
- Trình bày được một cách đầy đủ và chính xác khái niệm của giản đồ pha, các
điểm và đường giới hạn xảy ra chuyển biến giữa các pha trên giản đồ trạng thái Fe -C .
- Trình bày được khái niệm, cách phân loại và các yếu tố ảnh hưởng đến tính
chất của gang, thép.
- Giải thích được thành phần, công dụng và ký hiệu của các loại gang, thép
thường dùng.
- Chọn và sử dụng đúng các loại gang, thép phù hợp với yêu cầu của sản phẩm.
2. Nội dung chính
2.1. Giản đồ trạng thái
2.1.1. Khái niệm
2.1.1.1.Tọa độ " nhiệt độ - thành phần C " của các điểm trên giản đồ

Điểm

Nhiệt độ
0
C

A
H
J
B
E
C
F
N

1359
1499

1499
1499
1147
1147
1147
1392

Thành
phần
Cacbon 
0,00
0,10
0,16
0,50
2,14
4,30
6,67
0,00

Điểm

Nhiệt độ
0
C

D
G
V
S
K

Q
R

1600
910
727
727
727
0,00
0,00

Thành
phần
Cacbon 
6,67
0,00
0,02
0,80
6,67
0,006
6,67

2.1.1.2.Các đường quan trọng
ABCD - đường lỏng
AHJECF - đường đặc
ES - đường giới hạn sự hòa tan của C vào Fe
VQ - đường giới hạn sự hòa tan của C vào Fe
HJB - đường bao tinh : Những hợp kim chứa C ( 0,1  0,5  ) khi nguội đến
0
1449 C thì xảy ta phản ứng bao tinh .

ECF - đường cùng tinh : Những hợp kim chứa C ( 2,14  6,67  ) khi nguội
đến 11470C thì xảy ra phản ứng cùng tinh .
VSK - đường cùng tích : Những hợp kim chứa C ( 0,02  6,67  ) khi nguội
đến 7270C thì xảy ra phản ứng cùng tích .

14


2.1.2. Giản đồ trạng thái Fe-C

oC

I1

I4

L +

L

H

B
J

1
L +XeII

 + Os

N

L + Os

2

A4

E

Os
910 G A
3
t3
t4
V
F
1000

C

o

1147 : Chuyãø
n

O s+Le+XeIII

3

F

Le+XeI

F-O s
S

o

A2 =768 - Ferêt máú
t tỉìtênh ( Fe - 

O s+XeII
4

o

A1 =727 - Chuyãø
n biãú
n cuìng têch

P +XeII

P + Le + XeIII

F+XeIII
500

Q 0,02
100%Fe

biãú
n cuìng tinh

Lã âã bu rêt

1392

I3

D

1600
A
1539
t1
1499
t2 

I2

K

Le +XeI

o

Ao =210 - Xe máú
t tỉìtênh

R
0,8

2,14

4,3

6,67% C

2.1.3. Các tổ chức của hợp kim
a - Loại một pha gồm có
- Pha lỏng, ký hiệu: L . Đó là dung dịch lỏng của Fe - C, chúng hồn tồn tan
lẫn vào nhau .
- Pha rắn Ostenít: ký hiệu Os. Đó là dung dịch rắn xen kẽ của các bon trong Fe
thơng thường nó chỉ tồn tại ở nhiệt độ trên 7270C .
- Pha ferít: ký hiệu F . Đó là dung dịch rắn xen kẽ của các bon trong Fe  thơng
thường nó tồn tại ở nhiệt độ ứng với đường GSK .
- Pha rắn Xêmentít: ký hiệu Xe . Là hợp chất hóa học của Fe - C, cơng thức hóa
học là Fe3C .
b - Loại hai pha gồm có

15


- Péc lít : ký hiệu P. Đó là sản phẩm hỗn hợp cơ học của F và Xe, ký hiệu P =
F+Xe tạo thành khi làm nguội đến nhiệt độ 7270C, lúc ấy Os có 0,8  C và phản
ứng cùng tích .
Os ( 0,8  )
7270C
 F + Xe 

Như vậy, P có hàm lượng C là 0,8  . Trong thực tế, có những trường do ảnh hưởng
của nhiều yếu tố khác nhau mà P có chứa C cao hoặc thấp hơn 0,8  , ta gọi là P giả .
- Lê đê bu rít: ký hiệu Le . Đây là sản phẩm phản ứng cùng tinh xảy ra từ hợp
kim Fe - C lỏng có hàm lượng các bon là 4,3 ở nhiệt độ 11470C .
L
11470C
( Os + Xe )
Le
Lêđêburít là hỗn hợp cơ học của hai pha Ostenít và Xêmentít hỗn hợp này tồn tại trong
khoảng nhiệt độ từ 7270C  11470C khi hạ thấp nhiệt độ xuống dưới 7270C thì
Os
 F + Xe , lúc ấy Lêđêburít là hỗn hợp của Péclít và Xêmentít . Xét về pha ở
nhiệt độ thường, hợp kim Fe - C chỉ tồn tại hai pha cơ bản là ferít và Xêmentít . Khi thì
chúng đứng riêng lẽ thành từng hạt tinh thể riêng biệt dể thấy, khi thì chúng tổ hợp với
nhau tạo nên Péclít và Xêmentít .
- Những ký hiệu XeI , XeII , XeIII, thực chất đó là các tinh thể Xêmentít ( Fe3C )
nhưng kích thước to nhỏ khác nhau, do nguồn gốc sinh ra chúng khác nhau. Pha lỏng
sinh ra XeI, Pha rắn Ostenít sinh ra XeII, Pha rắn ferít sinh ra XeIII .
- Các điểm nhiệt độ A0, A1, A2, A3, A4 được gọi là các điểm tới hạn, vì qua các
nhiệt độ đó hợp kim thường có những chuyển biến rõ rệt ở bên trong kim loại .
2.2. Gang
2.2.1. Khái niệm, thành phần, tính chất, các nguyên tố ảnh hưởng đến tính chất của
gang.
2.2.1.1. Khái niệm
Gang là hợp kim của Fe - C, hàm lượng cácbon lớn hơn 2,14 nhưng cao nhất
cũng nhỏ hơn 6,67C . Cũng như thép trong gang chứa tạp chất Si , Mn , S , P và các
nguyên tố khác .
2.2.1.2. Thành phần, tính chất, các nguyên tố ảnh hưởng đến tính chất của gang.
Do có hàm lượng các con cao hơn nên hợp chất của gang ở nhiệt độ thường
cũng như ở nhiệt độ cao hơn đều tồn tại lượng Xêmen tít cao. Đặc tính chung của gang

là cứng và giịn , có nhiệt độ nóng chảy thấp dể đúc .
Thành phần hợp chất trong gang gây ảnh hưởng khác với so với thép cácbon .
Cùng với cacbon, ngun tố Si thúc đẩy sự Graphít hóa, nghĩa là phân hủy Fe3C thành
Fe và cacbon tự do khi kết tinh. Ngược lại Mn cản trở sự Graphít hóa nhằm tạo ra
Fe3C của gang trắng . Lượng Si thay đổi trong gang ở giới hạn từ 1,5  3,0 còn Mn
thay đổi tương ứng với Si ở giới hạn 0,5  1,0 .

16


Tạp chất S và P làm hại đến cơ tính của gang . Nhưng nguyên tố P phần nào
làm tăng tính chảy lỗng , tăng tính chống mài mịn do đó có thể có hàm lượng đến 0,1
 0,2 P .
Cuối cùng là nguyên tố cacbon : Nguyên tố này tạo ra cùng với Fe các tổ chức
trong gang . Cacbon càng nhiều thì Graphít hóa càng mạnh, nhiệt độ chảy càng giảm
(nhiệt độ nóng chảy hồn tồn của gang thấp nhất khi C = 4,43 ở nhiệt độ 11470C
làm tính đúc càng tốt ). Nhưng tăng hàm lượng cacbon sẽ làm giảm độ bền, tăng giịn .
Vì vậy trong gang xám chẳng hạn , hàm lượng cacbon giới hạn từ 2,8  3,5 .
2.2.2.Ký hiệu, thành phần, tính chất, tổ chức tế vi, công dụng của các loại gang
thường dùng
2.2.2.1: Gang trắng
a - Khái niệm
Gang trắng là loại gang có màu trắng do có cacbon nằm ở dạng Xêmentít
(Fe3C) XeII .
Có
C < 4,3 - Gang trắng trước cùng tinh P + Le + Xe
C = 4,3 - Gang trắng cung tinh Le ( P + XeI )
C > 4,3 - Gang trắng sau cùng tinh Le + XeI
Nhưng hầu hết người ta chỉ dùng gang trắng chứa khoảng 3,0  3,5C vì nhiều
cacbon gang sẽ giịn .

GT là gang mà chứa ít các nguyên tố thúc đẩy sự Graphít hóa . Trong thực tế
gang chỉ chứa : 3,3  3,4C; 0,4  1,2Si; 0,25  0,8Mn; 0,06  0,2S; 0,5 
0,2P .
b - Tinh chất
Do cacbon ở dạng Xêmentít (Fe3C) nên gang trắng rất cứng và giòn . Thành
phần C trong gang trắng càng lớn thì gang trắng càng lớn và giịn . Gang trắng rất
cứng nên khơng thể gia cơng cơ khí được nên chỉ sử dung chi tiết bằng gang trắng ở
dạng đúc .
c - Công dụng
Do gang trắng rất cứng nên nó được làm các chi tiết yêu cầu có độ cứng cao ,
làm việc trong điều kiện chịu mài mòn như các bi nghiền ở trong các máy nghiền quả
lô , máy lưỡi cày , vành bánh xe .
Trong thực tế người ta sản xuất gang trắng để luyện thép và một phần để làm
gang dẻo .
2.2.2.2. Gang xám
a - Tổ chức tế vi
Gang xám là gang mà Graphít ở dạng tấm, về tổ chức tế vi gồm có các tấm
Graphít phân bố trên nền kim loại. Tuỳ thuộc và mức độ Graphít hóa mà ta có mức độ
gang xám sau :
- Gang xám Ferít là gang gồm các tấm Graphít phân bố trên nền Ferít .

17


- Gang xám Ferít Péclít là gang gồm các tấm Graphít phân bố trên nền Ferít
Péclít .
- Gang xám Péclít là gang gồm các tấm Graphít phân bố trên nền Péclít .
b - Thành phần
3,0  3,7C ; 1,2  2,5Si ; 0,25  1,0Mn là nhân tố gây biến trắng
Dễ tạo Xe .

< 0,12S ; 0,05  1,0P .
c - Cơ tính
Cơ tính của gang xám được quyết định bởi số lượng kích thước và số lượng
phân bố các tấm Graphít trong gang .
Graphít có độ bền b  0. Chỗ nào có Graphít thì giống như khuyết tật, lỗ hổng ,
vết cắt . Sự có mặt của Graphít làm giảm đi rất nhiều sức bền của gang . Trong thực tế
k = ( 1/2  1/4 ) thép . Gang xám có b = 0 .
d - Các số liệu của gang xám .
* TCVN : ký hiệu . GX có hai chỉ tiêu k + u ( kG/ mm2 )
- GX Ferít : GX 12 - 28 ( gang xám có k = 120 N/mm2 , u = 280 N/mm2 ) ;
GX 15 - 32
- GX Ferít Peclít : GX 18 - 36
* TC Nga : 0 CT . Cų ( k + b ) ( kG / mm2 )
Cų 12 - 28 ; Cų 21 - 40 ; Cų 15 - 32
* TC Nhật : JIS . FCxxx ( MPa )
e - Công dụng
Gang xám dễ chế tạo, tính đúc tốt, được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp
.
GX 21 - 40 ; GX 28 - 48 : b Trung bình
GX 33 - 38 ; GX 38 - 68 : b tốt
2.2.2.3 Gang cầu
a - Tổ chức tế vi
Gang cầu là gang Graphít dạng cầu tổ chức gồm những quả cầu phân bố trên
nền kim loại .
b - Thành phần
Thành phần hỗn hợp cũng giống như gang xám nhưng trong đó có chứa các
nguyên tố để gây cầu hóa. Để nhận được gang dạng cầu người ta dùng chất biến tính
để gây cầu hóa là Mg. Thành phần gang cầu giống như gang xám nhưng nó có thành
phần Mg .
3,0  3,7C ; 1,8  3,0Si ; 0,5  1,2Mn ; 0,03  0,1Mg ; < 0,02P ; < 0,04S

c - Cơ tính
Do Graphít dạng cầu là dạng thu gọn nhất nó ít làm chia cắt pha nền do vậy
gang cầu là gang có độ bền cao nhất trong các loại gang . Nó có dẻo = 5  15 .
d - Ký hiệu

18


* TCVN : GC Có hai chỉ tiêu b + độ dãn dài (   )
( kG / mm2 )
GC 40 - 10 ; GC 45 - 5 ; GC 50 - 2 ; GC 60 - 2 .
* TC Nga : 0 CT . Bų ( k +  % ) ( kG / mm2 )
Bų 38 - 17 ( gang cầu có k = 380 N/mm2,  = 17% ; Bų 60 - 2; Bų 45 - 5.
* TC Nhật : JIS, FCD + b kéo (MPa )
e - Cơng dụng
Gang cầu là gang có cơ tính cao nhất , tính đúc tốt nên sử dụng rộng rãi . Dùng
thay thế một số chi tiết máy bằng thép .
2.2.2.4: Gang dẻo
a - Tổ chức tế vi
Gang dẻo là gang có tổ chức như gang xám và gang cầu nhưng Graphít có dạng
cụm .
b - Thành phần
Để nhận được gang dẻo thì trước hết phải đúc thành gang trắng . Sau đó dùng
một q trình ủ đặc biệt để biến gang trắng thành gang dẻo .
Thành phần : 2,2  2,8C ; 0,8  1,0Si ; ≤ 1,0Mn ; 0,1S ; 0,2P ; C +
C = 3,5C. Là phù hợp trong quá trình đúc và ủ .
c - Cơ tính
Gang dẻo là gang trung gian thấp hơn gang cầu và cao hơn gang xám .
b : 30  60 kG / mm2
 : 5  10 

d - Ký hiệu
* TCVN : GZ + b +  
Ferít : GZ 30 - 6 ; GZ 35 - 10 ; GZ 37 - 12
Peclít : GZ 45 - 7 ; GZ 50 - 5 ; GZ 60 - 3
* TC Nga : 0 CT . Kų + b +   ( kG / mm2 )
Kų 30 - 6 ; Kų 35 - 10.
* TC Nhật : FCMB + b ( MPa )
e - Công dụng
Dùng đúc các chi tiết phức tạp chịu được va đập mạnh .
* Quá trình ủ gang trắng
Gang dẻo
- Nguyên lý chung : Fe3C
F + G
Fe3C
F + P + G
Fe3C
P + G
- Thành phần : Nung đến nhiệt độ 10000C : Fe3C
γ1,8 + G Hạ xuống
7000C ( 15h ) γ1,8
Fe3C + γ0,8 và giữ lâu Fe3C
γ0.8 + G
h
γ0.8
P + G ( P - F + Xe ) Giữ thêm 30 : Xe
F + G

19

2.3. Thép
2.3.1. Khái niệm, thành phần, tính chất, các nguyên tố ảnh hưởng đến tính chất của
thép
2.3.1.1. Khái niệm
Thép cacbon là hợp kim của Fe - C với hàm lượng cacbon nhỏ hơn 2,14 .
Ngồi ra trong trong thép cịn chứa một lượng tạp chất như : Si , Mn , S , P , ...
2.3.1.2. Thành phần, tính chất, các ngun tố ảnh hưởng đến tính chất của thép
Crơm ( Cr )
- Cr được đưa vào trong thép với thành phần khoảng 1,5  2,5 %
- Cr có tác dụng làm tăng độ cứng và có phần nào làm giảm độ bền của thép
- Cr có tác dụng chống ăn mịn cao , thép chứa nhiều Cr có thể là thép khơng gỉ
và từ tính ổn định .
Niken ( Ni )
- Ni làm tăng độ chịu ăn mòn , tăng độ bền , độ dẻo và làm tăng khả năng chịu
va đập của thép .
- Ni ảnh hưởng đến độ giãn dài của thép . Thép hợp kim ( inva ) có 35 37 %
Ni , có độ giãn dài gần như bằng không ở 80  1000 C .
Vonfram ( W )
W tạo nên các bít Vonfram rất cứng trong thép . Nó làm thép rất cứng và làm
việc ở nhiệt độ cao . Thép W rất chắc ,
Vanađi ( V )
V làm nhỏ hạt , làm tăng độ cứng và độ bền của thép .
Silíc ( Si )
- Khi thành phần Si > 1% thì ảnh hưởng nhiều đến tính chất của thép . Thép
chứa 1  1,5 % Si có độ bền tăng nhưng độ dai giảm .
- Khi tăng thành phần Si trong thép sẽ làm tăng điện trở và độ thấm từ của thép
. Si cũng làm tăng độ đàn hồi và tính chống ôxi hóa của thép .
Mangan ( Mn )
Khi thành phần Mn > 1 % nó làm tăng độ cứng , độ chịu mịn , sức va đập
nhưng khơng làm giảm độ dẻo của thép .

Các bon ( C )
C làm tăng tính chịu nhiệt , từ tính và làm tăng sức chịu va đập của thép .
Molípđen ( Mo )
Mo làm tăng tính chịu nhiệt , tính đàn hồi , giới hạn bền kéo , tính chơng ăn
mịn và tính bị ơxi hóa ở nhiệt độ cao .
2.3.2. Ký hiệu, thành phần, tính chất, cơng dụng của các loại thép thường dùng
2.3.2.1 Thép cacbon
2.3.2.1.1. Thành phần hóa học

20


Ngoài Fe - C do đặc điểm nấu luyện trong thép ln có Mn , Si ngồi ra cịn có
các nguyên tố không khử hết P , S , các nguyên tố ngẫu nhiên Cr , Ni , ...
Thành phần : < 2C ; Mn ≤ 0,8  ; Si ≤ 0,5 ; P < 0,05 ; S < 0,02 
2.3.2.1.2. Phân loại thép cacbon
a - Phân loại theo chất lượng
Tuỳ theo mức độ chính xác thành phần hóa học , mức độ khử hóa chất , người
ta phân ra 4 loại theo chất lượng sau :
- Thép C chất lượng thường :  0,06 S ; 0,07 P
- Thép C chất lượng tốt : 0,04 S ; 0,035 P
- Thép C chất lượng cao : 0,025 S ; 0.025 P
- Thép C chất lượng đặc biệt : 0,015 S ; 0,015 P
b - Phân loại theo công dụng
Thép xây dựng , thép kết cấu , thép dụng cụ .
2.3.2.1.3. Các loại thép C và ký hiệu
a - Thép chất lượng thường : Gồm có 3 nhóm con .
- Nhóm thứ nhất (nhóm A) : Ký hiệu . CT + b min (kG / mm2)
Ví dụ : CT 31 - Thép cacbon thường nhóm A, trị số bền giới hạn 31kG / mm2 hay
310N/mm2 . CT 33 ; CT 34 ; CT 38 .

Nhóm A chỉ quy định về cơ tính chứ khơng quy định về thành phần hóa học .
- Nhóm thứ hai ( nhóm B) . Ký hiệu có thêm chữ B đứng đầu .
Ví dụ : BCT 31 ; BCT 33 ; BCT 34 ; BCT 38 ...
Nhóm B quy định thành hóa học
- Nhóm thứ ba ( nhóm C) . ký hiệu có thêm chữ C đứng đầu
Ví dụ : CCT 31 ; CCT 33 ; CCT 34 ; CCT 38 ...
Nhóm C thép có cơ tính như nhóm A và thành phần hóa học thép như nhóm B .
Thép cacbon thường, người ta dùng ở dạng đã qua cán nóng thành hình như :
Dây, thanh, tấm, chữ U, I, V ,... So sánh với các loại thép khác thì thép cacbon có chất
lượng thất hơn cả , tạp chất có hại nhiều hơn S < 0,06 ; P < 0,07 .
* Ký hiệu .
- TCVN :
CT 31 ; CT 33 ; CT34 , .....
BCT31 ; BCT 33 ; BCT 34 , ....
CCT 31 ; CCT 33 ; CCT 34 , ...
- TC Nga : 0 CT
CT + Số từ 0  6
Ví dụ :
CT 0 ; CT1 ; ... ; CT6
TC Nhật : JIS
Ký hiệu : S
Ví dụ :
SS 330 ; SS 480 ; SS 540 ; ...
( MPa)
Đơn vị đo độ bền của ứng suất :
1 kG / mm2  10 MPa
1 kG / mm2  1,45 kSi

21

1 kSi
 6,9 MPa
1 MPa
 0,1 kG / mm2
1 kSi
 1000 PSi
1 Pa  10 -7 kG / mm2
1 μPa  106 Pa
* Công dụng thép C thường
Thép các bon thường được dùng rất nhiều trong xây dựng như : Làm tấm đan ,
cốt bê tông , làm các công trình thép khác ... Thép nhóm A vì khơng quy định rõ thành
phần hố học nên khơng gia cơng nóng , cịn hai nhóm B và C có thể dùng làm một số
ít các chi tiết máy quan trọng .
b. Thép các bon kết cấu chất lượng tốt, cao
Thép các bon chất lượng tốt , cao được nhiệt luyện rất kỹ do đó hàm lượng P , S
cịn lại rất nhỏ ( P  0,035% ; S  0,04% ) . Thép này chủ yếu dùng làm kết cấu máy
và thường phải nhiệt luyện để tăng độ bền chi tiết .
* Ký hiệu :
- TCVN : C + 1 con số chỉ phần vạn các bon
VD : C10 - Thép các bon chất lượng tốt , cao có 0,1% C ; C15 ; C20 ; ... ; C80 ; C85
những con số chỉ phần vạn các bon trung bình trong mác thép .
- TC Nga :
0 CT - 10 , 15 , 20 , ... , 80 , 85 những con số chỉ phần vạn các
bon trung bình trong mác thép .
Thép làm dụng cụ : Có 7 số hiệu , bắt đầu bằng chữ Y sau đó là các số chỉ từ 7
 13
VD : Y 7 ; Y 8 ; Y 9 ; Y10 ; Y11; Y 12 ; Y13 Thép các bon chất lượng tốt , cao có
1,3%C Những con số này chỉ rõ phần vạn các bon trong thép .
Chú ý : Nếu khử P , S tốt thì ta được loại thép tốt hơn và ký hiệu thêm chữ A ở sau

cùng .
- Theo TCVN : Chữ CD là con số chỉ lượng C tính theo phần vạn, thêm chữ A
chỉ chất lượng tốt .
VD : CD80 tương đương Y8 ; CD120A tương đương Y12A
Thép dễ cắt ( thép tự động ) : Thép có thành phần P và S nhiều hơn bình thường
, thép giòn dễ gãy phoi khi cắt . Ký hiệu : A18 ; A20 ; ... Con số chỉ phần vạn các bon .
Thép đường ray : Thép này có hàm lượng các bon từ 0,55 0,65 , dùng làm
đường ray nhưng cũng có thể làm một số chi tiết máy . Ký hiệu : P 28 ; P 33 ; ... Chữ
số P là khối lượng ( kg ) của một mét đường ray .
- TC Mỹ : Có nhiều hệ thống ký hiệu khác nhau để quản lý và tiêu chuẩn hóa
các vật liệu kim loại . Cụ thể hóa các hệ thống sau : SAE ; AISI ; ASTM ; UNS ; ...
VD : Hệ thống SAE quy định số 1 là thép các bon và có ký hiệu 4 số 2 số sau chỉ phần
vạn các bon . Ký hiệu : SAE 1038 ; SAE 1010 ; SAE 1015
SAE 1010 : Thép chất lượng tốt , cao có 0,1%C

22


- TC Nhật : Hệ thống quản lý là : IJS
Ký hiệu : Sxx C
VD : S10 C : Thép chất lượng tốt , cao có 0,1%C
S15 C : Thép chất lượng tốt , cao có 0,15%C
2.3.2. Thép hợp kim
2..3.2.1. Khái niệm và các tính chất
a. Khái niệm
- Thép hợp kim là loại thép ngoài Fe , C và các tạp chất người ta cố ý đưa và
các nguyên tố đặc biệt với một lượng nhất định để thay đổi tổ chức và tính chất của
thép.
Các nguyên tố , hợp kim thường dùng là : Cr , Ni , Mn , Si , W , V , Mo , Ti ...
b. Các tính chất của thép hợp kim

- Cơ tính : Có độ bền cao hơn hẳn thép các bon. Điều này thể hiện đặc biệt rõ
sau khi nhiệt luyện, tơi và ram.
- Tính chịu nhiệt cao : > 2000C.
- Tính chất hố học và tính chất vật lý : Ít bị hoen gỉ và bị ăn mịn trong khơng
khí, trong các mơi trường axít, bazơ, muối. Đặc biệt thép hợp kim có một số tính chất
mà thép C khơng có như : Từ tính, giãn nở nhiệt, điện trở cao...
2.3.2.2. Phân loại thép hợp kim
a. Phân loại tổ chức ở trạng thái cân bằng ( trang thái sau khi ủ )
- Thép trước cùng tích : Có tổ chức P + F
- Thép cùng tích : Có tổ chức P
- Thép sau cùng tích : Có tổ chức P + Các bít II
- Thép Lêđêburít : Có tổ chức P + Le + Các bít II
- Thép 
b. Phân theo tổ chức ở trạng tái thường hóa
- Thép Péclít chứa ít nguyên tố hợp kim
- Thép Máctanxít lượng nguyên tố hợp kim khá cao nên không cần tôi vẫn có tổ
chức Máctenxít sau khi tơi
- Thép Ostenít lượng ngun tố hợp kim khá cao , vùng Ostenít mở rộng đến
nhiệt độ thường
c. Phân loại theo nguyên tố hợp kim chủ yếu
Dựa vào nguyên tố chủ yếu để gọi tên thép như : Thép Mn , Si , Ni , ...
d. Phân theo tổng lượng nguyên tố hợp kim
- Thép hợp kim thấp với tổng hàm lượng nguyên tố hợp kim < 2,5%
- Thép hợp kim trung bình với tổng hàm lượng nguyên tố hợp kim từ 2,5  10%
- Thép hợp kim cao với tổng hàm lượng nguyên tố hợp kim > 10%
e. Phân loại theo công dụng của thép
- Nhóm thép hợp kim kết cấu
- Nhóm thép hợp kim dụng cụ

23

- Nhóm thép hợp kim đặc biệt như : Thép chống rỉ , thép chịu axít , thép chịu
nhiệt độ cao.
2.3.2.3. Ký hiệu
a. TCVN
- Số đầu chỉ hàm lượng các bon theo phần vạn , tiếp theo là ký hiệu hỗn hợp các
nguyên tố hợp kim sau mỗi ký hiệu là một con số chỉ hàm lượng trung bình của
mỗi
nguyên tố đó theo % .
Nếu gọi số đầu chỉ hàm lượng các bon là x thì :
+x<1Khơng ghi
+x<2Ghi số 2
+x<3Ghi số 3
VD : 40 Cr : Thép hợp kim có 0,04% C  1% Cr
90 Cr Si : Thép hợp kim có 0,09 % C  1 % Cr  1% Si
b. TC Nga
0 CT
- Thép kết cấu : Số đầu chỉ hàm lượng các bon theo phần vạn
- Thép dụng cụ : Số đầu chỉ hàm lượng các bon theo phần nghìn
Cịn tiếp theo là ký hiệu các ngun tố hợp kim bằng các chữ cái .
X = Cr
T = Ti
 = Mn
H = Ni
K = Co
C = Si

B=W
P = Bo
=V
VD : 40 X ; 20 X ; 9 X C
c. TC Mỹ :
AISI / SAE
- Chữ số đầu tiên chỉ loại thép , cụ thể là :
Số 1 - Thép các bon
Số 6 - Thép Crôm - Vanađi
Số 2 - Thép Niken
Số 7 - Thép Vônfram
Số 3 - Thép Crôm - Niken
Số 8 - Thép Crôm - Niken - Molípđen
Số 4 - Thép Molípđen
Số 9 - Thép Silíc - Măngan
Số 5 - Thép Crôm
- Số thứ 2 hoặc cả số thứ 3 chỉ phần trăm nguyên tố hợp kim mang tên thép
- Hai hoặc ba số sau cùng chỉ phần vạn các bon
VD :
SAE 1010 - Thép các bon chứa 0,1% C
SAE 1045 - Thép các bon chứa 0,45 % C
SAE 52100 - Thép Crôm chứa 2% Cr và 1 % C
SAE 71360 - Thép Vônfram chứa 13 % W và 0,6 % C
2.3.2.4. Công dụng
Thép hợp kim là loại vật liệu q hiếm và có vai trị trò quan trọng trong mọi
lĩnh vưc sản xuất . Thép hợp kim thấp dùng nhiều trong xây dựng hoặc để chế tạo các
chi tiết máy bình thường . Thép hợp kim trung bình và cao dùng làm kết cấu máy , chế
tạo các chi tiết máy quan trọng , phải làm việc trong những điều kiện khắc nghiệt như :

24

Nhiệt độ cao , ăn mòn mạnh , chịu tải trọng lớn ..v..v. Thép hợp kim còn dùng làm các
dụng cụ có tuổi bền cao , dùng làm dao cắt với tốc độ lớn hơn thép các bon dụng cụ .
Thép có điện trở lớn dùng làm dây đốt , thép có độ từ thẩm đặc biệt dùng nhiều trong
kỹ thuật điện ..v..v.
* Ứng dụng một số loại thép :
- Thép Cr - Ni : Được sử dụng rộng rãi nhất vì sau khi nhiệt luyện thép này có
độ cứng , độ bền cao , độ chịu đàn hồi và va đập tốt .
VD : Thép 12 XH 3A , 15 XH 3A Dùng để chế tạo các chốt piston , trục cam , bánh
răng
Và các chi làm việc chịu tải trọng lớn và tốc độ cao .
- Thép Ni : Là thép có độ bền cao , tính đàn hồi và tính dẻo cao . Thép Ni dễ
hàn , rèn và thích hợp cho những cơng việc gia cơng khác nhau .
- Thép Cr - Si : Có độ cứng và tính đàn hồi cao , sau khi nhiệt luyện dùng để
chế tạo lị xo , nhíp xe , ...
- Thép Mn : Trong các loại thép hợp kim kết cấu thì thép hợp kim Mn rẻ nhất .
Thép này dể rèn , dập , cắt gọt và có độ thấm tôi khá sâu .
Các loại thép Mn : 15 , 20  , 30  được sử dụng rộng rãi trong chế tạo cơ khí
(bu lơng , đai ốc , trục , ... )

25