Thep va gang

KIM LOẠI HỌC

Chương 6: Thép và gang

04/08/23

1


6.1 Thép carbon
•
•
•
•
•

- Fe, C – thành phần chính
- Tạp chất khác: Mn, Si, P, S, H, N, O, Cr, Ni,…
Giới hạn thành phần:
C < 2%; Mn  0,5 – 0,8%; Si  0,3 – 0,6%;
P  0,05 – 0,06%; S  0,05 – 0,06%

04/08/23

2


6.1.1 Phân loại thép carbon
a/ Theo chất lượng:
•- Thép có chất lượng thường: max 0,06%S và
0,07% P

•- Thép có chất lượng tốt: max 0,04%S và
0,035%P
•- Thép có chất lượng cao: max 0,025% mỗi
ngun tố
•- Thép có chất lượng đặc biệt: max 0,015%S và
0,025%P
04/08/23

3


• b/ Theo phương pháp khử oxy
• - Thép sôi: khử oxy khơng triệt để, chỉ dùng
fero – Mn
• - Thép lặng: được khử oxy triệt để hơn, dùng
fero – Mn + fero – Si và Al
• - Thép nửa lặng: loại trung gian, khử bằng fero
– Mn và Al

04/08/23

4


• c/ Theo cơng dụng
• - Thép cán nóng thơng dụng: dùng trong xây
dựng, công việc thông thường, không qua
nhiệt luyện
• - Thép kết cấu: làm chi tiết máy, thường qua
nhiệt luyện

• - Thép dụng cụ: làm dụng cụ (cắt gọt, biến
dạng, đo lường), bắt buộc qua nhiệt luyện
• - Thép có cơng dụng riêng
04/08/23

5


6.1.2 Ảnh hưởng của C và các tạp chất
• a/ Ảnh hưởng của nguyên tố carbon
• Khi lượng chứa C tăng lên  lượng xementit
cũng tăng  làm thay đổi tổ chức tế vi của
thép
• C < 0,8% - thép trước cùng tích, tổ chức là F +
P
• C = 0,8% - thép cùng tích, tổ chức là P
• C > 0,8% thép sau cùng tích tổ chức là P + XeII
04/08/23

6


Cơ tính thay đổi theo thành phần C

04/08/23

7


• C tăng  độ bền, độ cứng tăng; độ dẻo và độ

dai giảm
• Cứ tăng 0,1%C làm độ cứng tăng thêm khoảng
20 – 25HB, giới hạn bền tăng thêm khoảng 60
– 80 MPa, độ giãn dài giảm đi khoảng 2 – 4 %,
độ thắt tỷ đối giảm đi khoảng 1 – 5%, độ dai
va đập giảm đi khoảng 200kJ/m2

04/08/23

8


• - Thép C thấp (<0,25%C): mềm, dẻo, độ bền, độ cứng
thấp, hiệu quả hóa bền bằng nhiệt luyện ko cao. Dùng
làm kết cấu xây dựng, chi tiết dập nguội (dẻo cao, ko
cần qua nhiệt luyện). Tăng hiệu quả bằng thấm C lớp
bề mặt.
• - Thép C trung bình (0,3 – 0,5%C): cơ tính tổng hợp
cao(có sự hài hịa giữa độ bền, độ cứng, độ dẻo và độ
dai) thích hợp làm chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va
đập cao như trục truyền lực, bánh răng
• - Thép C tương đối cao (0,55 – 0,7%C): độ cứng cao và
giới hạn đàn hồi cao nhất, dùng làm chi tiết đàn hồi
như lị xo, nhíp,…
• - Thép C cao (>0,7%C) độ cứng và tính chống mài mịn
cao, dùng làm dụng cụ cắt gọt, dụng cụ đo, khuôn dập
nguội,…
04/08/23

9

b/ Ảnh hưởng của các tạp chất
• - Mangan: cho vào khi tinh luyện dưới dạng
fero – Mn để khử O và S
• FeO + Mn  Fe + MnO
• FeS + Mn  Fe + MnS
• MnO và MnS nổi lên đi vào xỉ
• Mn dư hịa tan vào ferit sẽ nâng cao độ bền,
độ cứng  tăng cơ tính

04/08/23

10


- Silic: khử O một cách triệt để cùng Al
•2FeO + Si  2Fe + SiO2
•(3FeO + 2Al  3Fe + Al2O3)
•SiO2 và Al2O3 nổi lên đi vào xỉ
•Si dư hòa tan vào ferit  nâng cao độ bền, độ
cứng

04/08/23

11


• Photpho: có mặt từ quặng hoặc than (khi
luyện gang)

• Hòa tan trong ferit hoặc liên kết dưới dạng
Fe3P  làm thép bị giòn, khi ở trạng thái
nguội gây hiện tượng giịn nguội (bở nguội)
• Riêng thép dễ cắt thì có thể tồn tại lượng P
0,08 – 0,15% để nâng cao khả năng gẫy phoi

04/08/23

12


• - Lưu huỳnh: có từ quặng hoặc than
• Tạo cùng tinh (Fe + FeS) ở nhiệt độ nóng chảy
thấp (9880C) nằm ở biên giới hạt.
• Khi nung nóng thép để gia công, cùng tinh bị
mềm và chảy ra, làm thép bị đứt ở biên hạt
(bở nóng)
• Riêng thép dễ cắt để nâng cao khả năng gãy
phoi, lượng S có thể 0,08 – 0,3%

04/08/23

13


6.1.3 Các loại thép carbon
• 1/ Thép carbon cán nóng chất lượng thường
• Phân nhóm A

04/08/23

Mác thép

b, Mpa

0,2, MPa

5 , %

CT31

 310

-

20

CT33

320 – 420

-

31

CT34

340 – 440

200

29

CT38

380 – 490

210

23

CT42

420 – 540

240

21

CT51

500 – 640

260

17

CT61

 600

300

12
14


• Phân nhóm B
Mác thép

C, %

Mn, %

Si trong thép, %

S, %

sôi

Nửa lặng

Lặng

P, %

Không quá

BCT31

 0,23

-

-

-

-

0,06

0,06

BCT33

0,06 –
0,12

0,25 –
0,50

0,05

0,05 –
0,07

0,12 –
0,30

0,05

0,04

BCT34

0,09 –
0,15

0,25 –
0,50

0,05

0,05 –
0,07

0,12 –
0,30

0,05

0,04

BCT38

0,14 –
0,22

0,30 –

0,65

0,07

0,05 –
0,07

0,12 –
0,30

0,05

0,04

BCT42

0,18 –
0,27

0,40 –
0,70

0,07

0,05 –
0,07

0,12 –
0,30

0,05

0,04

BCT51

0,28 –
0,37

0,50 –
0,80

-

0,05 –
0,07

0,15 –
0,35

0,05

0,04

BCT61

0,38 –
0,49

0,50 –

0,80

-

0,05 –
0,07

0,15 –
0,35

0,05

0,04

04/08/23

15


• Phân nhóm C: được quy định về cả cơ tính và
thành phần hóa học. Kí hiệu bằng chữ C trước
CT
• TCVN 5709 – 93 những mác thép chuyên làm
kết cấu thép trong xây dựng có XCT 34, XCT38,
XCT 42, XCT 52
• C < 0,22%; Mn < 0,85%; Si = 0,15 – 0,3%; Al <
0,02%; P < 0,05%; S < 0,05%

04/08/23

16


2. Thép carbon kết cấu
•
•
•
•
•

Nhóm thép chất lượng tốt
P  0,035%; S < 0,04%; Si = 0,17 – 0,37%
Quy định về thành phần hóa học và cơ tính
Chủ yếu dùng làm chi tiết máy
Mác thép: C8, C10, C15,…C85

04/08/23

17


3. Thép dụng cụ

• Thành phần C cao ( 0,7%), chất lượng tốt
• Quy định khá chặt về thành phần hóa học
• S  0,03%; P  0,035%
Mác thép

C

Si

Mn

Độ cứng sau
khi ủ, HB

CD70

0,65 – 0,74

0,15 – 0,35

0,20 – 0,40

187

CD80

0,75 – 0,84

0,15 – 0,35

0,20 – 0,40

187

CD90

0,85 – 0,94

0,15 – 0,35

0,15 – 0,35

192

CD100

0,95 – 1,04

0,15 – 0,35

0,15 – 0,35

197

CD110

1,05 – 1,14

0,15 – 0,35

0,15 – 0,35

207

CD120

1,15 – 1,24

0,15 – 0,35

0,15 – 0,35

207

CD130

1,25 – 1,35

0,15 – 0,35

0,15 – 0,35

217

04/08/23

Thành phần các nguyên tố, %

18


4. Thép có cơng dụng riêng
• a/ Thép đường ray
• Loại chất lượng cao với lượng chứa C = 0,5 –
0,8%; Mn = 0,6 – 1%; S < 0,05%; P < 0,04%
• b/ Dây thép các loại
• Sản xuất bằng cách kéo nguội. Cơ tính phụ

thuộc vào thành phần C và mức độ biến dạng
• C = 0,5 – 0,7% dùng để cuốn thành lò xo tròn
04/08/23

19


• c/ Thép lá dập nguội
• Thường có dạng tấm mỏng, u cầu có tính
dẻo cao, đặc biệt là chi tiết dập sâu
lượng C phải thấp ~ 0,05 – 0,2%, tổ chức chủ
yếu là F. lượng Si cũng phải thấp (0,07 –
0,17%) vì Si làm giảm độ dẻo của F, thường là
thép sơi.
Vd: C5s, C8s, C10s,…
Để chống ăn mịn trong khí quyển, tấm thép lá
dược tráng Sn hoặc Zn
04/08/23

20