VẬT LIỆU CƠ KHÍ: THÉP KẾT CẤU ppsx

3- THÉP KẾT CẤU:
a-Yêu cầu đối với thép kết cấu:
-Yêu cầu về cơ tính tổng hợp cao.
-Yêu cầu vế tính công nghệ tốt.
b-TPHH của thép kết cấu:
-Cacbon: từ 0.1-0.65%
-Các ngyuên tố hợp kim:
Nhóm các nguyên tố HK chính: Cr; Cr-Mn; Cr-Ni; Cr-Mn-Si. Dùng với lượng
1-3%, cá biệt có thể dùng tới 6-7% chủ yếu nhằm nâng cao độ bền, độ thấm tôi.
Nhóm các nguyên tố HK phụ: Ti; Mo;W dùng với lượng nhỏ 0.5- 0.8% với mục
đích cải thiện một vài nhược điểm nào đó của thép HK. Ví dụ: Ti <0.05% làm
nhỏ hạt; Mo(0.2%); W(0.8%) dùng tránh giòn ram loại II của các thép HK Cr;
Mn; Cr- Ni; tăng tính thấm tôi, làm nhỏ hạt.
c-Thĩp thấm cacbon: có 0.1÷0.25%C chia thành các nhóm:
-Nhóm thép cacbon: Nhiệt độ thấm <900
o
C. Sau khi thấm tôi và ram thấp đạt cơ
tính: σ
b
=500-600 N/mm
2
; σ
0.2
=300-400 N/mm
2
; δ=15-20%; Độ cứng bề mặt đạt
60HRC.
-Nhóm thép Cr: Chứa thêm 1% Cr. Nhiệt độ thấm: 900-920
0
C. Cơ tính sau khi
thấm, tôi và ram: σ

b
=700-800 N/mm
2
; σ
0.2
=500-600 N/mm
2
; δ=10-12%; Độ cứng bề
mặt ≥60HRC. A
K
=600-800KJ/m
2
; ψ=40-50% .
-Nhóm thép Cr-Ni: có thêm 3-4% Ni. Độ thấm tôi rất cao, độ dai va đập là lớn
nhất (do tác dụng của Ni). σ
0.2
>700 N/mm
2
. Nhược điểm là mắc gấp 3 lần thép C, tính
gia công cắt kém, NL phức tạp. Cơ tính sau thấm, tôi và ram thấp đạt: :
σ
b
=1000-1200 N/mm
2
; σ
0.2
=700-950 N/mm
2
; δ=10-12%; Độ cứng bề mặt
≥60HRC. A

K
=900-1000KJ/m
2
; ψ=50-55% .
-Nhóm thép Cr-Mn-Ti: Chứa khoảng 1% mỗi nguyên tố. Khắc phục được các
nhược điểm của thép Cr-Ni. Nhiệt độ thấm: 930
o
C. Sau khi thấm tôi và ram thấp, cơ
tính đạt: : σ
b
=1150-1500 N/mm
2
; σ
0.2
=950-1300 N/mm
2
; δ=9-11%; Độ cứng bề mặt
≥60HRC. A
K
=600-900KJ/m
2
; ψ=40-45% .
d-Thép hoá tốt:
0.3÷0.5%C, chia thành các nhóm:
-Nhóm thép cac bon: Tính thấm tôi thấp (5-7.5mm).
Thép 45(Nga): φ100: σ
b
=750N/mm
2
; σ

0.2
=450N/mm
2
; δ=17%; a
K
=500Kj/m
2
.
φ60: σ
b
=850N/mm
2
; σ
0.2
=580N/mm
2
; δ=15%; a
K
=450Kj/m
2
.
-Nhóm thép Cr: Độ thấm tôi cao hơn thép cacbon (20mm).
Thép 40X(Nga), ti 830-850
o
C ram cao 540-580
0
C:
phi φ<100: σ
b
=750N/mm

2
; σ
0.2
=520N/mm
2
; δ=15%; a
K
=600Kj/m
2
.
94
φ<50: σ
b
=800-950N/mm
2
; σ
0.2
=650-750N/mm
2
; δ=10%; a
K
=600Kj/m
2
.
-Nhóm thép Cr-Mn và Cr-Mn-Si: Độ thấm tôi 20-40mm.
Thép 30XΓC(Nga), tôi 880
0
C, ram 540
0
C:

σ
b
=1100N/mm
2
; σ
0.2
=850N/mm
2
; δ=10%; a
K
=500Kj/m
2
.
-Nhóm thép Cr-Ni HK hoá thấp: Độ thấm tôi 20-25mm.
40XH(Nga): Tôi+ram cao:σ
b
=1000N/mm
2
; σ
0.2
=800N/mm
2
; δ
5
=11%;
a
K
=700Kj/m
2
.

-Nhóm thép Cr-Ni HK hoá trung bình 3-4%Ni: Độ thấm tôi>50mm. Mắc gấp 3
lần thép cac bon. 38XH3MA(Nga), tôi+ram cao:
σ
b
=1200N/mm
2
; σ
0.2
=110N/mm
2
; δ=12%; a
K
=800Kj/m
2
.
Ngoài ra còn có loại thép Cr-Ni-Mo; Cr-Ni-Mo-V
e-Thép lò xo:
0.55÷0.65%C, có thể được HK hoá bằng Mn hoặc Si (1÷2%), Cr 1%, Ni 2%.
Thường nhiệt luyện ở chế độ tôi + ram trung bình.
f-Thép kết cấu có công dụng riêng:
-Thép lá (tấm) để rập nguội:
-Thép dễ cắt:
-Thép ổ lăn: 1%C, 0.9-1.65%Cr, 0.4-0.65%Si, 1.3-1.65%Mn.
4- THÉP DỤNG CỤ:
a-Yêu cầu với thép dụng cụ:
b-Phân loại thép dụng cụ:
-Thép làm dao cắt:
+Thép dao cắt có NX thấp: Thép cacbon chứa 0.7-1.4%C . Thép HK thấp, chứa
0.9-1.5%C ; 0.4-1.6%Cr . có thêm Si và W.
+Thép làm dao cắt có NX cao (thép gió): 0.7-1.5%C; 3-4.6%Cr; 5.5-19%W;

ngoài ra còn có V và Mo.
+HK cứng: WC; WC-TiC; WC-TiC-TaC ; Chất kết dính là kim loại Co.
-Thép làm khuôn dập nguội:
-Thép làm khuôn dập nóng:
-Thép làm dụng cụ đo:
5-THÉP VÀ HK CÓ T/C VẬT LÍ HOÁ HỌC ĐẶC BIỆT:
a-Thép không gỉ:
95
-Nguyên lí ăn mòn kim loại: Có hai dạng ăn mòn KL: Ăn mòn hoá học và ăn
mòn điện hoá. Ăn mòn điện hóa là loại ăn mòn phổ biến. KL bị rỉ (sét) trong các
môi trường Không khí, nước, axít, bazơ đều do tác dụng của loại ăn mòn này.
-Cơ chế ăn mòn điện hoá: Khi KL tiếp xúc với môi trường điện li, các Ion của
môi trường điện li sẽ tác dụng với Ion KL. Dưới tác dụng này các Ion KL sẽ bị
chuyển vào dung dịch điện li và tạo ra điện áp (Thế điện cực) trên lớp phân cách
giữa bề mặt KL và môi trường điện li (Lớp KL có điện thế âm do dư điện tử,
Lớp tiếp xúc của môi trường điện li có điện thế dương do dư Ion KL). Mỗi KL
khi tiếp xúc với môi trường điện li sẽ tạo ra thế điện cực khác nhau. Các số liệu
dưới đây cho các giá trị thế điện cực của một số kim loại (V) bằng cách so sánh
với thế điện cực của Hyđro trong dung dịch muối sunfát.
Fe Co Ni H Cu Mg Au
-0.44 -0.29 -0.23 0 +334 +0.8 +1.36
Như vậy khi nhúng hai thanh KL có thế điện cực khác nhau vào cùng một
dung dịch điện li và nối chúng bằng một dây dẫn thì sẽ xuất hiện dòng điện. Kim
loại nào có thế điện cực thấp hơn sẽ đóng vai trò anốt và bị hoà tan vào dung
dịch.
Vật liệu kim loại dùng trong công nghiệp thường chứa nhiều tạp chất. Các
vật liệu là hợp kim thường có cấu trúc nhiều pha. Mỗi pha thường có thế điện
cực khác nhau. Chính vì vậy khi ở trong môi trường điện li chúng rất dễ bị ăn
mòn.
-Nguyên lí chế tạo thép không rỉ: Tạo ra thép chỉ có tổ chức đồng nhất 1 pha

hoặc nếu là tổ chức hai pha thì thế điện cực của hai pha phải bằng nhau. Dựa vào
nguyên lí trên người ta chế tạo ra 02 loại thép không rỉ: loại 1 pha và loại 2 pha.
-Đặc tính chung của các loại thép không rỉ là: Thành phần Cácbon thấp để giảm
tối thiểu các pha Cácbít, thành phần hợp kim cao để nâng cao thế điện cực của
Ferít. Đa số các thép không rỉ đều có hàm lượng Cr>12%, và một số nguyên tố
khác như Ni, Mn, Ti, Nb.
-Thép không rỉ 2 pha: Hàm lượng Cácbon =0.08-0.4%, Cr>12%. Cr có khả
năng hoà tan vô hạn vào Feα. Khi hàm lượng Cr trong Feα đạt 12% thì thế điện
cực của nó tăng lên bằng thế điện cực cùa Xementit.
Theo TC Nga có các mác:12X13, 20X13, 30X13, 40X13.
Nhật: SUS 403, SUS 410, SUS 416, …, SUS 440.
Mĩ: 403, 410, … 502, 503, 504.
Trong thép Cr nằm ở dạng DDR hoà tan vào Ferit, Các bít Crom Cr
7
C
3
, hoà tan
vao Xêmentít (Fe, Cr)
3
C. Do lượng Cr cao nên điểm cùng tích của thép dời về
tương ứng với hàm lượng Cácbon 0.3%. Như vậy ở trạng thái Ủ các thép 12X13,
20X13 là thép trước cùng tích, 30X13 là thép cùng tích và 40X13 là thép sau
cùng tích. Do lượng Cr lớn nên độ ổn định của Austenit tăng, khi làm nguội
chậm ngoài KK tĩnh cũng có chuyển biến Mactenxit. Nên hầu hết các loại thép
này đều là thép tự tôi (Họ Mactenxit), riêng 12X13 thuộc họ Ferit-Xementit.
96
-Thép khơng rỉ 1 pha: Thép khơng rỉ 1 pha thường có tổ chức Austenit hoặc
Ferit có tính chống ăn mòn tốt hơn so với thép khơng rỉ 2 pha. Chúng có tính
chống ăn mòn cao trong mơi trường axit nên gọi la thép chịu axít.
+Thép khơng rỉ Cr-Ni (Austenit): Cho thêm vào thép đã có 18% Cr một lượng

Ni từ 8-11%, thép s3ẽ có tổ chức Austenit o ngay nhiệt độ thường. Vì Ni là
ngun tố hồ tan vơ hạn vào Feγ , nó làm mở rộng vùng Austenit. Tuy nhiên ở
trạng thái thường hố hay ủ, do có nhiều Cr nên trong tổ chức của thép vẫn còn
cacbit Crom Cr
23
C
6
, nên tính chống ăn mòn chưa cao. Nung thép lên nhiệt độ
1150
o
C cho cacbit Cr hồ tan hết vào Au roi làm nguội nhanh để cacbit Cr
khơng còn tiết ra được nữa thép sẽ có tổ chức hồn tồn là Austenit. Ngun
cơng này rtương tự như tơi. Các thép khơng rỉ Cr-Ni có tính chống ăn mòn rất
cao, ổn định cả ở nhiệt độ cao, tính cơng nghệ tốt vì dẻo, thích hợp cho các thiết
bị trong cơng nghệ hố học (Bình chứa, ống dẫn…), cơ tính đảm bảo đặc biệt
sau khi biến dạng nguội (Re=1000N/mm
2
). Nhược điểm của thép Cr-Ni là giá
thành cao và có thể xảy ra ăn mòn tinh giới. ( Ăn mòn ở biên giới hạt khi nung
thép trong khoảng 400-800
o
C do tiết ra Cr
23
C
6
).
Các mác thép của Nga: 04X18H9, 08X18H10, 12X18H9T, 08X18H10T,
12X18H10T.
Thép của Nhật (Họ Austenit):SUS201, SUS 202, … SUS321, SUS347,
SUSXM7, SUSXM15J1…

Thép của Mĩ (AISI): 201 (S20100), 202 (S20200), …348 (S34800), 384
(S38400)…
+Thép khơng rỉ Ferit: Là thép Cr cao: 17-30% tổ chức Ferit và một lượng nhỏ
Cr
23
C
6
. Loại thép này dùng nhiều trong cơng nghiệp sản xuất axit Nitric
Nga: 08X17T, 15X25T, 15X28.
Nhật: SUS405, SUS430, SUS 434, SUS 447J1…
Mĩ: 405 (S40500), 409 (S40900), 429 (S42900), 430…
Ngồi các loại thép trên còn có các thép khơng rỉ Au-Ferit. Au-Mactenxít.
b-Thép và hợp kim có tính giãn nở nhiệt đặc biệt:
c-Thép Austenit:
6- THÉP XÂY DỰNG: Thép cacbon và thép HK thấp. HK hố với mục đích
tăng tính chống ăn mòn trong mơi trường khí quyển.
III- GANG
Trong phần này cần chú ý hai mục đích, yêu cầu sau:
- Phân biệt các loại gang về tổ chức tế vi, thành phần hóa học, cơ tính, công
dụng và ký hiệu.
- Tác dụng của các dạng Grafit và nền kim loại đến cơ tính, cách chế tạo và
phương pháp đạt đến tổ chức mong muốn.
97
Gang là vật liệu được dùng phổ biến để chế tạo máy, tuy có cơ tính tổng hợp
kém thép song có nhiều đặc điểm q cần lợi dụng triệt để: Đóù là nhiệt độ chảy
thấp, để nấu chảy hơn, tính đúc tốt, dễ gia công cắt (trừ gang trắng).
Trong công nghiệp người ta dùng bốn loại gang khác nhau: xám, cầu, dẻo và
đôi khi cả gang trắng nữa.
Về thành phần hóa học, các gang có thành phần Cacbon cao hơn 2,0%
(2,14%) song khác nhau ở chỗ có các nguyên tố khác: Silic, Mangan, Magiê với

lượng cao thấp khác nhau.
Về tổ chức tế vi, ngoài gang trắng có tổ chức phù hợp với giản đồ trạng thái
Fe-C (Fe-Fe
3
C), các gang còn lại không phù hợp vì trong tổ chức có Grafit với hình
dạng khác nhau. Chính do tổ chức như vậy các gang sẽ có cơ tính khác nhau.
Về cơ tính: gang trắng cứng, giòn, không gia công cắt được, ít dùng, còn các
gang khác tương đối mềm, dễ cắt gọt, thường dùng làm chi tiết máy. Song nói
chung cơ tính của gang, đặc biệt là độ bền kéo và độ dẻo thấp hơn thép, do vậy
trong một số trường hợp có bò hạn chế trong ứng dụng.
1-/ GANG XÁM:
Là loại gang thường gặp, được dùng phổ biến nhất* (khi không nói rõ là loại
gang nào thì nên hiểu đóù là gang xám) trong chế tạo cơ khí, có màu xám là màu
của Grafit tối.
a./ Tổ chức tế vi:
Tổ chức tế vi của gang xám (cũng như gang dẻo, cầu) có hai phần rõ rệt là
Grafit và nền kim loại. Đối với gang xám Grafit ở dạng tấm.
* Grafit tấm và nền kim loại:
Trong gang xám, phần lớn hay toàn bộ Cacbon nằm ở dưới dạng tự do là
Grafit, ở dạng tấm, phiến, đó là dạng tự nhiên vì Grafit có cấu trúc lớp. Vì thế cho
nên không có hoặc chỉ có một lượng nhỏ Cacbon của gang ở dạng liên kết với sắt
để tạo thành Xêmentit. Ferit cùng với tỷ lệ khác nhau của Xêmentit sẽ tạo thành
các tổ chức: Ferit (khi không có Xêmentit), Ferit-peclit (khi ít Xêmentit), Peclit (khi
nhiều Xêmentit) tức giống thép, được gọi là nền kim loại.
Người ta gọi tên gang theo tổ chức của nền kim loại.
98
+ Khi nền kim loại là Ferit (gang có tổ chức Ferit + Grafit tấm) gang được gọi
là gang xám Ferit.
+ Khi nền kim loại là Ferit-Peclit (gang có tổ chức Ferit-Peclit +Grafit tấm)
gang xám Ferit-Peclit.

+ Khi nền kim loại là Peclit (gang có tổ chức Peclit + Grafit tấm) gang xám
Peclit.
Như vậy tùy thuộc vào tỷ lệ C phân bố giữa hai dạng Grafit và Xêmentit, ta
sẽ được các loại gang khác nhau.
* Sự tạo thành Grafit (Grafit hóa) trong gang xám:
Vấn đề đặt ra là khi nào thì tạo ra Grafit, khi nào lại tạo ra Xêmentit. Khi tạo
ra Grafit thì lúc nào tạo ra dạng bông dạng cầu.
- So sánh Xêmentit và Grafit:
So với Xêmentit thì sự tạo thành Grafit có những thuận lợi và khó khăn sau.
Về thuận lợi thấy rằng năng lượng tự do của Grafit thấp hơn Xêmentit, do đó
Xêmentit phân hóa thành Grafit chứ không có chuyển biến Grafit > Xêmentit.
Grafit là pha ổn đònh. Đứng về xu thế (năng lượng tự do chỉ rõ xu thế của chuyển
biến) thì tạo nên Grafit là thuận lợi hơn.
Song hợp kim Fe-C nguyên chất sự tạo thành Grafit là khó khăn hơn
Xêmentit là vì các lý do:
- Các pha ban đầu: gang lỏng (3-4%C) và Austenit (2%C) có thành phần
Cacbon gần với Xêmentit (6,67%C) hơn là Grafit (100%).
-Austenit có cấu trúc mạng gần giống xêmentit hơn là grafit.
Do vậy công tạo mầm Xêmentit nhỏ hơn grafit.
Vì thế trong hợp kim thuần Fe - C, trong các điều kiện bình thường không tạo
thành được grafit mà chỉ được Xêmentit, tức là được gang trắng, phù hợp với giản
đồ trạng thái Fe - C.
* Điều kiện tạo thành grafit:
Song trong thực tế sự tạo thành grafit là không khó khăn, vậy điều kiện nào
thúc đẩy sự tạo thành grafit. Các điều kiện đó là:
99
1./ Thành phần hóa học: Trong thực tế, ngoài Fe - C ra gang còn chứa nhiều
nguyên tố, trong đó có thể có nhiều silic là nguyên tố thúc đẩy mạnh sự tạo thành
grafit. Vậy các gang có grafit trong thành phần phải có nhiều silic. Các nguyên tố
cản trở sự grafit hóa như Mn, Cr phải ít hơn silic.

Chính bản thân cacbon cũng là nguyên tố thúc đẩy grafit hóa, do đó người ta
đánh giá khả năng grafit hóa của gang qua tổng lượng (%C + %Si). Ảnh hưởng này
được trình bày ở hình 46, trong đó:
- Vùng I là vùng (%C + %Si) thấp không tạo được grafit, vùng gang trắng.
- Vùng II là vùng (%C + %Si)
tương đối cao (khoảng 4,5 - 5%), grafit
hóa vừa, vùng gang xám peclit.
- Vùng III là vùng (%C + %Si) cao
(khoảng >5,5 - 7%) grafit hóa rất mạnh,
vùng gang xám ferit.
- Giữa vùng II và III grafit hóa mạnh, vùng gang xám ferit - peclit.
Hình 46: Điều kiện Graphít hoá.
2./ Tốc độ nguội: Trong thực tế làm nguội càng chậm càng tạo điều kiện cho
sự khuếch tán và tập trung cacbon, càng thúc đẩy sự tạo thành grafit, dễ tạo thành
gang xám. Do vậy mà với cùng một thành phần hóa học của gang:
+Khi làm nguội chậm trong khuôn cát dễ được gang xám, nguội nhanh trong
khuôn kim loại dễ được gang trắng.
+Trên cùng một vật đúc, ở tiết diện dày do nguội chậm dễ tạo nên gang xám,
ở tiết diện mỏng dễ tạo nên gang trắng.
+Trên cùng một tiết diện vỏ ngoài dễ bò trắng, lõi: xám.
3./ Xêmentit phân hủy và tạo thành grafit: Nếu khi đúc đã tạo ra vỏ trắng rồi
thì sự nung nóng và giữ nhiệt ở nhiệt độ cao tiếp theo sẽ giúp Xêmentit phân hủy
và tạo thành grafit theo phản ứng:
Fe
3
C > Feγ (C) + G ở > 738
0
C
Fe
3

C > Feα + G ở < 738
0
C
- Sự hình thành grafit tấm:
100
Như đã nói sự tạo thành grafit tấm là dễ dàng hơn cả vì grafit có cấu trúc lớp,
khi tinh thể grafit lớn lên nó sẽ phát triển nhanh theo các mặt đáy (lớp) đó để trở
thành dạng tấm, đó là dạng tự nhiên, không có kỹ thuật đặc biệt nào cả.
Muốn tạo thành grafit cụm hoặc cần phải có những yếu tố đặc biệt sẽ trình
bày sau ở mục tương ứng.
* Các loại gang xám:
Có thể xem gang xám là sắt (ferit) hay thép cacbon (ferit-peclit, peclit) trong
đó có xen kẻ các tấm grafit. Theo tổ chức tế vi cà cũng là theo múc độ grafit hóa
người ta chia gang xám thành 3 loại chính như sau:
- Gang xám ferit: tổ chức tế vi gồm grafit tấm phân bố trên nền ferit (sắt),
không có cacbon liên kết (Xêmentit), sự grafit hóa ở đây là mạnh nhất.
- Gang xám ferit-peclit: tổ chức tế vi gồm grafit tấm phân bố trên nền ferit-
peclit (thép trước cùng tích), một phần (0,1-0,5%) cacbon ở dạng liên kết, sự grafit
hóa ở đây tương đối mạnh.
- Gang xám peclit: tổ chức tế vi gồm grafit tấm phân bố trên nền peclit (thép
cùng tích), một phần (0,6-0,8%) cacbon ở dưới dạng liên kết, sự grafit hóa ở đây là
vừa phải.
b./ Thành phần hóa học:
Thành phần các nguyên tố hóa học trong gang xám phải bảo đảm mức độ
grafit hóa và cơ tính theo yếu cầu.
* Cacbon - Cacbon càng nhiều khả năng grafit hóa càng mạnh, nhiệt độ chảy
càng thấp, càng dễ đúc. Song cacbon càng nhiều grafit cũng càng nhiều, cơ tính
càng kém. Do đó có xu hướng là dùng gang ít cacbon để bảo đảm độ bền cao.
Lượng cacbon trong các gang xám đúc nằm trong khoảng 2,8-3,5%.
* Silic - Silic là nguyên tố thúc đẩy mạnh sự tạo thành grafit, là nguyên tố

quan trọng nhất trong gang xám (sau Fe và C). Theo mức độ tạo thành grafit và tổ
chức của nền kim loại, lượng silic thay đổi trong giới hạn 1,5-3,0%. Gang peclit cần
ít silic hơn gang ferit-peclit và gang này lại cần ít silic hơn gang ferit.
Như đã nói ở trên, để xét khả năng grafit hóa người ta dùng tổng lượng
cacbon + silic (%C + %Si).
101
* Mangan - Mangan là nguyên tố cản trở sự tạo thành grafit, tức là làm hóa
trắng gang. Mangan làm tăng độ cứng, độ bền, nên trong gang thường có với tỷ lệ
0,5 - 1,0%Mn. Khi Mangan cao, lượng silic cũng phải tăng lên tương ứng.
* Phôtpho - Phôtpho tuy không ảnh hưởng gì đến sự grafit hóa gang có ích
trong chừng mực nhất đònh do:
- Làm tăng độ chảy loãng.
- Làm tăng tính chống mài mòn do tạo nên các cùng tinh phôtphit hai pha (Fe
+ Fe
3
P) và ba pha (Fe + Fe
3
P + Fe
3
C) tương đối cứng và giòn.
Thường dùng với lượng 0,1-0,2%P, khi cần chống mài mòn lượng phôtpho
cao tới 0,5%. Khi có quá nhiều phôtpho gang sẽ giòn.
* Lưu huỳnh - Lưu huỳnh cản trở mạnh sự grafit hóa, làm xấu tính đúc do làm
giảm độ chảy loãng. Vậy lưu huỳnh là nguyên tố có hại, phải hạn chế trong giới
hạn 0,08-0,12%.
Ngoài các nguyên tố kể trên, trong gang xám có thể gặp các nguyên tố hợp
kim như Cr, Ni, Mo, Cu có tác dụng nâng cao độ thấm tôi, tính chòu nóng và tác
dụng grafit hóa khác nhau.
c./ Cơ tính và các yếu tố ảnh hưởng, biện pháp nâng cao cơ tính:
* Cơ tính:

Do sự có mặt của các tấm grafit trong nền kim loại mà cơ tính của gang thấp
hơn hẳn các thép có tổ chức tương đương (ví dụ gang xám peclit thua thép cùng
tích).
-Về giới hạn bền kéo, gang xám chỉ bằng 1/3 đến 1/5 của thép, đó là do hai
tác dụng xấu của dạng grafit tấm:
+Tấm grafit với bề mặt lớn chia cắt, làm mất liên tục mạnh nhất nền kim
loại.
+Các đầu nhọn của tấm grafit là nơi tập trung ứng suất.
Cần nhớ dạng tấm của grafit không ảnh hưởng đến độ bền nén, tức là độ bền
nén của nó không khác gì của thép. Grafit cũng làm tăng tính chống mài mòn nhờ
tác dụng bôi trơn.
102
- Độ cứng của gang xám thấp, trong khoảng 150-250HB, dễ cắt gọt do grafit
là pha mền làm phoi dễ gãy.
- Độ dẻo của gang xám hầu như không có. Gang xám không chòu được biến
dạng dẻo, dễ bò phá hủy giòn.
* Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ tính:
- Grafit: Cơ tính của gang xám phụ thuộc vào số lượng, độ lớn, hình dạng và
sự phân bố của grafit.
+ Grafit càng nhiều sự mất liên tục của nền kim loại càng nhiều, độ bền kéo
của gang xám càng thấp.
+Grafit càng dai (tức kích thước của tấm Grafit càng lớn) sự chia cắt nền kim
loại càng lớn, độ bền kéo của gang xám càng thấp.
+ Grafit càng phẳng, độ bền kéo của gang xám càng thấp.
+ Grafit phân bố càng không đều, độ bền kéo của gang xám càng kém.
Vì Grafit có ảnh hưởng lớn đến cơ tính như vậy, nên trong phân tích gang có
các chỉ tiêu về grafit chi các mặt trên.
- Nền kim loại:
Nền kim loại của gang có cơ tính càng cao thì cơ tính của gang càng cao, vì
thế gang xám pecfit có độ bền kéo cao nhất rồi đến gang xám ferit-peclit và thấp

nhất là gang xám ferit.
Dưới đây là bảng so sánh cơ tính các loại gang xám:
σ
b
(N/mm
2
) HB
(Kg/mm
2
)
δ (%)
-Ferit
-Ferit-peclit
-Peclit
< 150
150 - 200
210 - 400
150
200
220 - 250
0,5
0,5
0,5
Vậy lượng cacbon liên kết có ảnh hưởng tốt đến độ bền, độ cứng.
Gang xám có cơ tính tốt nhất là loại có grafit nhỏ mòn và nền kim loại là
peclit (ở trạng thái đúc).
103
* Các biện pháp nâng cao cơ tính:
Để nâng cao độ bền kéo (cơ tính), đối với gang xám người ta áp dụng các
biện pháp sau đây:

- Giảm lượng cacbon của gang: (còn gọi là cacbon tổng) nhờ đó sẽ giảm được
lượng cacbon tự do (cacbon grafit), song sẽ gặp khó khăn về nấu luyện do nâng cao
nhiệt độ chảy. Ngày nay trên thế giới có khuynh hướng dùng lò điện nấu chảy gang
có 2,2 - 2,5%C (gang này không thể nấu chảy được bằng lò đứng).
- Biến tính: để làm nhỏ và đều grafit, được áp dụng rộng rãi. Cho vào gang
lỏng ngay trước khi rớt khuôn hổn hợp gồm 65% ferô silic (45 hay 75% Si) và 35%
Al với tỷ lệ 0,3 - 0,5% trọng lượng gang lỏng, chúng sẽ kết hợp với ôxy (tác dụng
khử ôxy) của gang lỏng tạo nên các ôxyt có tác dụng xúc tiến tạo mầm.
- Hợp kim hóa: có tác dụng chủ yếu là hóa bền nền kim loại, nâng cao độ
thấm tôi, chống ăn mòn, mài mòn, chòu nhiệt.
-Nhiệt luyện: tạo ra các nền kim loại phù hợp, có độ bền cao hơn peclit như
xoocbit, trôxtit, bainit, mactenxit ram.
Chú ý là hai biện pháp trên chủ yếu tác động vào grafit, hai biện pháp sau
chủ yếu tác động vào nền kim loại.
Nói chung nên cố gắng dùng gang xám để làm các chi tiết chòu nén, tránh
dùng vào các bộ phận chòu kéo cao.
Ngoài ra gang xám còn được dùng làm ổ trượt vì grafit có tính bôi trơn tốt.
d./ Gang xám biến trắng:
Trong sản xuất cơ khí hầu như khơng dùng gang trẵng do cứng, giòn khơng gia
cơng cơ khí được, song có dùng gang xám biến trắng ở bề mặt có tính chống mài mòn
rất cao, ví dụ: bi nghiền, trục cán, trục nghiền. Muốn vậy khi đúc gang xám người ta
làm nguội nhanh những phần cần cứng bằng cách đặt kim loại dẫn nhiệt nhanh trong
phần khn cát tiếp giáp để tạo ra gang trắng.
2-/ GANG CẦU:
Gang cầu là loại gang có độ bền cao nhất trong các loại gang do grafit ở dạng
quả cầu tròn, bề ngồi cũng có màu xãm tối như gang xám, nên khi nhìn bên ngồi
khơng thể phân biệt được hai loại gang này.
a./ Tổ chức tế vi:
Tổ chức tế vi của gang cầu cũng giống như gang xám song chỉ khác là grafit của
nó có dạng thu gọn nhất - hình quả cầu. Chính điều này quyết định độ bền kéo rất cao

của gang cầu so với gang xám.
104
Khác với gang xám, grafit dạng cầu ở đây được tạo thành nhờ biến tính đặc biệt
gang xám lỏng.
Về tổ chức tế vi, gang cầu cũng giống như gang xám ở chổ nó cũng có 3 loại nền
kim loại: ferit, ferit-peclit và peclit , chỉ khác là grafit trong đó ở dạng cầu. Tương tự,
ta cũng có 3 loại gang cầu.
b./Thành phần hóa học và cách chế tạo:
* Thành phần hoa học:
Để chế tạo gang cầu phải dùng gang xám lỏng rồi biến tính, do vậy về cơ bản
thành phần hóa học của gang cầu giống gang xám, song có những điểm lưu ý sau:
- Lượng cacbon và silic cao để bảo đảm khả năng grafit hóa-(%C + %Si) đạt tới
5-6%.
- Không có hoặc có không đáng kể ví dụ (< 0,1-0,01%) các nguyên tố cản trở
cầu hóa như Ti, Al, Sn, Pb, Zn, Bi và đặc biệt là S.
- Có một lượng nhỏ chất biến tính Mg (0,04-0,08%) hoặc Ce (xêri).
- Có các nguyên tố nâng cao cơ tính như Ni (2%) Mn (< 1%).
Do vậy gang nấu luyện về cơ bản phải là gang xám được kiểm tra kỹ về thành
phần hóa học.
* Cách chế tạo:
Việc chế tạo gang cần phải qua 2 bước:
- Nấu chảy gang xám, bảo đảm cho nhiệt độ nước gang đạt khoảng 14500C tức
cao hơn bình thường 50-80oC và khử S trong gang để bảo đảm thành phần của nó
không lớn hơn 0,01%. Cách tốt nhất hiện nay (đối với các nước công nghiệp) là nấu
chảy gang trong lò điện tính bazơ (xỉ có nhiều CaO khử S). Cũng có thể dùng lò đứng
song khi phối liệu phải đưa vào nhiều đất đèn CaC2 để khi chảy nó toả nhiệt và tạo ra
CaO có tác dụng nâng cao nhiệt độ nước gang và khử S.
- Biến tính, thường dùng kim loại hay hợp kim trung gian của Mg. Yêu cầu của
biến tính là sao cho sau khi cháy hao do bốc hơi, cháy kết hợp S (khử S), lượng Mg
còn lại trong gang lỏng ( đi vào thành phần của gang) ở trong giới hạn rất nhỏ từ 0,04-

0,08% mới làm cho Grafit cầu hóa* (lý thuyết cầu hóa Grafit rất phức tạp, không trình
bày ở đây), nhỏ hơn giới hạn này gang nhận được vẫn là gang xám, lớn hơn giới hạn
này ta lại được gang trắng vì Mg lại là nguyên tố gây hóa trắng gang. Do vậy nếu
không khống chế được một tỷ lệ cháy hao thật ổn định thì không thể biến tính với kết
quả ổn định. Hiện nay người ta dùng hai cách sau đây:
+ Dùng bình áp suất (Ôtôclav) tới 6 at, lúc đó Mg không bị sôi, bốc hơi, cháy,
nhờ vậy lượng Mg tiêu thụ giảm đi và có thể tính toán dễ dàng lượng Mg đưa vào, (để
khử S và cầu hóa).
+ Dùng hợp kim trung gian có tỷ lệ Mg thấp ( 20%), Mg cũng không bị sôi, bốc
hơi mạnh, phản ứng sẽ êm hơn. Hiện nay hay dùng các hợp kim trung gian như Ni-
Mg, Fe-Si-Mg.
Sau khi biến tính Grafit hóa bằng Ferô- Silic và biến tính cầu hóa bằng Mg, hợp
kim lỏng phải được rót vào khuôn ngay.
c./ Cơ tính và biện pháp nâng cao cơ tính:
* Cơ tính:
105
Do Grafit hình cầu là dạng thu gọn nhất, ít chia cắt nền kim loại nhất và không
có đầu nhọn để tập trung ứng suất, nên nó làm giảm rất ít cơ tính của nền kim loại, do
vậy gang cầu có độ bền khoảng 70-90% của thép, tức không thua kém thép nhiều lắm.
Các đặc điểm của gang cầu là:
- Giới hạn bền kéo (và giới hạn chảy) cao trong giới hạn từ 400 đến 1000N/mm2
tức là tương đương với thép Cacbon thông thường như CT.3 (CT38) hoặc 45 (C45),
- Có độ dẻo và độ dai tương đối cao ψ =5-15%, ak=300-600KJ/m2, tuy có kém
thép chút ít, song cao hơn gang xám rất nhiều. Điều này bảo đảm cho gang cầu ít có
khả năng bị phá hủy giòn.
- Độ cứng vừa phải (trên dưới 200HB), dễ gia công cắt.
* Biện pháp nâng cao cơ tính:
Độ bền của gang cầu phụ thuộc vào đặc tính của tổ chức tế vi, chủ yếu là của
nền kim loại. Ngoài biện pháp biến tính tốt tạo ra Grafit cầu càng tròn và càng nhỏ,
người ta thường áp dụng các biện pháp sau để nâng cao cơ tính của nền kim loại:

- Hợp kim hóa nâng cao độ bền của Ferit và hiệu quả đối với nhiệt luyện
tôi+ram. Với mục đích người ta hay dùng Niken.
- Nhiệt luyện tôi+ram, đặc biệt gang cầu rất thích hợp với tôi đẳng nhiệt thành
bainit, lúc đó giới hạn bền có thể đạt đến 700-1000N/mm
2
.
Công dụng nổi bật của gang cầu là làm trục khuỷu. Nó là loại chi tiết có hình
dạng phức tạp, chịu tải trọng lớn và va đập. Người ta làm nó bằng gang cầu là để lợi
dụng hai đặc tính quí của nó là tính đúc tốt và cơ tính tổng hợp cao. Cách chế tạo này
giãm được hao phí nguyên vật liệu, chi phí gia công và nâng cao tuổi thọ.Ví dụ hãy so
sánh giữa hai phương án: Gang cầu đúc và thép cacbon rập nóng cho trục khuỷu của
động cơ ôtô rA3(Liên xô).
Gang cầu đúc Thép cacbon rập nóng
- Tỷ lệ phôi/thành phẩm (Kg) 19/16 30/18,5
- Thời gian đại tu tính theo Km 120-150 nghìn 60-70 nghìn
- Thiết bị máy ép lớn
3-/ GANG DẺO:
Gang dẻo là loại gang có tính dẻo tốt (như gang cầu) có độ bền tương đối cao
(hơn gang xám nhưng kém gang cầu) với Grafit ở dạng cụm (trung gian giữa cầu và
tấm) cũng có màu tối như gang xám.
a./ Tổ chức tế vi:
Tổ chức của gang dẻo cũng giống gang xám, gang cầu, song chỉ khác là Grafit ở
dạng cụm - tức dạng tụ tập từng đám. Điều khác với hai gang trên là Grafit cụm trong
gang dẻo không được tạo thành khi kết tinh (từ trạng thái lỏng) mà là từ Xêmentit khi ủ
gang trắng, tức là nó được tạo thành từ trạng thái rắn.
Giống như gang cầu và gang xám, gang dẻo cũng có thể có ba loại nền kim loại:
Ferit, Ferit-Peclit, và Peclit và như vậy cũng có ba loại gang dẻo tương ứng (hình 80
chỉ trình bày hai loại đầu).
b./ Thành phần hóa học:
106

Gang dẻo được ủ từ gang trắng nên thành phần hóa học của nó về cơ bản giống
với gang trắng. Đây là u cầu rất khắc khe vì phải bảo đảm phơi trước khi đem ủ có tổ
chức hồn tồn (100%) là gang trắng, tuyệt đối khơng có Grafit, vì nếu có Grafit (dù
rất ít chỉ là mầm) thì khi ủ các phần Grafit sẽ phát triển lên thành tấm, tức là sau khi ủ
sẽ được gang xám chứ khơng phải gang dẻo.
Như vậy đặc trưng về thành phần hóa học của gang dẻo là ít cacbon và ít silic
làm nguội nhanh (thành mỏng) để dễ đúc thành gang trắng. Tuy nhiên nó có những
điểm lưu ý sau:
- Lượng cacbon trong gang dẻo thường lấy khá thấp, khoảng 2,2 + 2,8%, để bảo
đảm ít Grafit làm cho tính dẻo cao.
- Lượng Silic một mặt phải vừa thấp dễ bảo đảm biến trắng hồn tồn gang khi
đúc nhưng cũng phải vừa đủ để thúc đẩy nhanh sự Grafit hóa khi ủ tiếp theo. Nhờ
cacbon đã lấy ít đi nên lượng silic có thể lấy cao hơn một chút, 0,8+1,4%, để bảo đảm
tổng lượng (%C + %Si) đạt khoảng 3,5%.
- Để bảo đảm
nguội nhanh khi đúc, vật
đúc phải có thành mỏng,
khơng nên dày qúa 10-
15mm. c./ Cách
chế tạo và quá
trình ủ:
* Cách chế
tạo:
Qua các bước sau
đây:
Hình 47: Quy trình ủ gang trắng.
- Đúc thành gang trắng: phải dùng loại gang ít C và Si, nâng cao nhiệt độ nước
gang và chọn chi tiết phù hợp để khi đúc ra được gang trắng.
- Kiểm tra mức độ hóa trắng của gang, phải đảm bảo 100%.
- Ủ Grafit hóa: ngun cơng tốn nhiều thời gian và nâng lượng nhất, đóng vai trò

quan trọng trong giá thành.
* Q trình ủ:
Ủ theo sơ đồ hình 47 (cho lò lớn)
(1) Đầu tiên vật đúc đưa vào lò ủ dưới dạng gang trắng trước cùnh tinh với tổ
chức P + XeII+(P+Xe).
(2) Khi nung nóng lên đến 1000
o
C (cần thời gian tới 20h do lò lớn), sẽ
có chuyển biến P >γ
0,8
rồi XeII hòa tan vào γ để pha này đạt tới
nồng độ cacbon khoảng 1,8% (ở 1000
o
C). Vậy ở 1000oC gang có tổ chức 1,8 + (
1,8 + Xe), ở đây phần lớn XeII đã hòa tan vào Austenit nên có thể bỏ qua.
107
Trong quá trình giữ nhiệt từ (2) đến (3) sẽ có quá trình Xêmentit cùnh tinh:
Fe3C trong cùng tính ( + Xe) > γ 1,8 + Gcụm
(3) Đến thời điểm (3) gang chỉ có tổ chức gồm 1,8 và Grafit cụm. Làm ngội rất
chậm từ 1000oC xuống còn 700oC trong vòng 10h sẽ có ba quá trình sau xảy ra:
- Theo giản đồ trạng thái Fe-C, Austenit giảm lượng cacbon hòa tan từ 1,8
xuống còn 0,8% bằng cách tiết ra Xêmentit thứ hai:
1,8 > γ 0,8 + XeII
- Sau đó Xêmentit thứ hai Grafit hóa:
Fe3C > γ0,8 + Gcụm
- Cuối cùng theo giản đồ trạng thái Fe-C, ở 727oC Austenit với 0,8%C biến
thành Peclit:
γ 0,8 > P
Có thể viết phản ứng tổng trong quá trình từ (3) đến (4) như sau:
γ1,8 > P + Gcụm

(4) Đến (5) gang có tổ chức gồm Peclit + Grafit cụm tức gang dẻo Peclit. Giữ
nhiệt ở 700oC lâu (30h) Xêmentit ở trong cùng tích Peclit bị Grafit hóa theo phản ứng:
Fe3C > F + Gcụm
Sau thời gian dài Xê bị phân hóa hết, vậy cuối cùng chỉ còn Ferit + Gcụm, tức
gang dẻo Ferit.
(5) Quá trình nguội từ đây không xảy ra diễn biến nào.
Nhận xét: Xêmentit trong gang trắng tồn tại ở ba dạng: trong cùnh tinh (P+Xe),
Xêmentit thứ hai và trong cùng tích Peclit sẽ bị lần lượt phân hóa ở 3 giai đoạn kế tiếp
nhau:
+ Ở 1000
o
C: Grafit hóa của xêmentit cùng tinh,
+ 1000-700
o
C: Grafit hóa của Xêmentit thứ hai,
+ Ở 700
o
C: Grafit hóa của Xêmentit cùng tích.
d./ Cơ tính:
- Đặc tính nổi bật của gang dẻo là có độ dẻo cao. Đó là do lượng cacbon của
gang thấp, ít Grafit và Grafit ở dạng cụm (ít hại hơn ở dạng tấm). Về mặt độ dẻo, nó
không thua kém gang cầu,
- Độ bền kéo cao hơn gang xám nhưng thấp hơn gang cầu vì tác dụng của Grafit
cụm (nó thu gọn hơn tấm nhưng kém cầu),
Vì vậy trong chừng mực nào đó gang dẻo cũng có cơ tính tổng hợp cao.
e./ Các loại gang dẻo và công dụng:
Thường dùng hai loại gang dẻo Ferit và Peclit.
Gang dẻo Ferit (lõi đen) có thành phần cacbon thấp (giới hạn dưới) khoảng 2,2-
2,4%, nung ủ trong môi trường trung tính (cát, phôi thép, bột samôt) để nhận được tổ
chức Ferit + Grafit cụm với lượng nhiều nên có màu tối (lõi đen).

Đặc tính của gang dẻo Ferit là:
- Độ dẻo cao ( =8-12%) song độ bền thấp ( b= 300-400N/mm2),
- Chế tạo khó vì gang có nhiệt độ chảy cao,
- Thời gian ủ dài,
108
Gang dẻo Peclit (lõi trắng) có thành phần cacbon cao hơn (giới hạn trên),
khoảng 2,6-2,8%, đôi khi cao hơn, nung ủ trong môi trường Ôxy hóa (quặng sắt) để
cháy bớt cacbon và Grafit, tổ chức nhận được Peclit + Grafit cụm với lượng ít nên mặt
gãy không tối bằng loại trên, nó có màu hơi sáng.
Đặc tính của gang dẻo Peclit là:
- Độ bền cao ( b=450-600N/mm2), độ dẻo thấp ( =2-6%), song mọi mặt đều cao
hơn gang xám.
- Chế tạo dễ hơn, do cacbon cho phép tới trên 3% nên có thể nấu chảy trong lò
đứng,
- Thời gian ủ ngắn hơn.
So với gang xám, gang dẻo tuy có cơ tính tổng hợp tốt hơn song đắt hơn vì thời
gian ủ dài, vì thế nó chỉ dùng để chế tạo các chi tiết đòi hỏi đồng thời các tính chất sau:
- Hình dạng phức tạp (lợi dụng tính đúc tốt của gang),
- Tiết diện thành mỏng (để dễ đúc thành gang trắng),
- Chịu va đập (lợi dụng độ dẻo cao).
Chỉ cần không đòi hỏi một trong các yêu cầu trên, chi tiết được làm bằng vật liệu
khác, rẻ hơn.
Gang dẻo được dùng làm các chi tiết ôtô như trục khuỷu (bơm dầu, khí), guốc
phanh, máy dệt, cuốc bàn
Để cho chế tạo gang dẻo dễ dàng người ta đã cải tiến theo các hướng sau:
+ Dùng gang có (%C +%Si) cao (gần như gang xám thường) để rút ngắn thời
gian ủ Grafit hóa, song đồng thời phải cho thêm các nguyên tố gây hóa trắng mạnh như
Sb, Bi, Te để tạo phôi là gang trắng.
+ Trước khi ủ người ta tôi vật đúc bằng gang trắng để tạo mềm Grafit hóa, rút
ngắn được thời gian ủ.

+ Dùng gang nhiều S tới mức có tỷ lệ S/Mn=0,8-1,2, sau khi ủ được Grafit hình
cầu (khi S/Mn < 0,6 khi ủ chỉ được dạng cụm). Với tỷ lệ Mn và S cao như vậy sự hóa
trắng gang xảy ra rất dễ dàng.
IV- CÁC HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN VỀ THÉP VÀ GANG:
1-TIÊU CHUẨN LB NGA:
a-Thép xây dựng:
109
ГOCT 380-71: Thép cacbon thông dụng chất lượng thường.
Kí hiệu CT0 - CT6. Chia 03 phân nhóm A, b, B ( Quy định về cơ tính, TPHH, cả cơ
tính và THHH).
Nếu phía sau kí hiệu có thêm: K -Thép sôi. C -Thép nửa lắng.
ГOCT 27772-88: Thép cacbon chất lượng thường theo TC mới (thay số thứ tự chỉ cấp
độ bền bằng số chỉ độ bền kéo tính bằng MPa-Phân nhóm A).
ГOCT 19281-73; 19282-73: Thép xây dựng hợp kim thấp, độ bền cao (HSLA-High
Strength Low Alloy Steells).
Đây là các mác thép XD HK hoá thấp có 0.2 >350MPa ( Các thép XD thường có 0.2
<320MPa.) Tính chông ăn mòn hoá học trong KK cao, tính hàn tốt, rẻ, được dùng làm
các kết cấu có độ chịu tải cao, yêu cầu nhỏ gọn.
ГOCT 5781-61: Thép làm cốt bê tông.
ГOCT 6713-53: Thép làm cầu.
ГOCT 5521-50: Thép đóng tàu.
ГOCT 5521-67: TC mới về thép đóng tàu.
b-Thép kết cấu chế tạo máy:
-Thép cacbon kí hiệu bằng số chỉ lượng chứa cacbon theo phần vạn.
-Thép HK kí hiệu: Số chỉ lượng chứa cacbon theo phần vạn (nếu =1 không gi)+ Kí
hiệu nguyên tố HK theo chữ cái tiếng Nga + Số chỉ lượng nguyên tố HK % (nếu = 1 thì
không gi).
-Các chữ cái Nga kí hiệu nguyên tố HK trong thép HK: X-Cr, B-Vonfram, T-Ti,
-Mn, P-Bo, Ю-Al, Б-Niôbi, A-N, H-Ni, M-Mo, K-Co, C-Si, -Vanađi, -Cu, ½-Đất
hiếm.

-Nếu phía sau kí hiệu thép có thêm chữ A là loại thép tốt (chứa ít P, S <0.025%), có
thêm: K -Thép sôi. C -Thép nửa lắng.
ГOCT 1050-74: Quy định các đk kĩ thuật cho thép kết cấu các bon chất lượng tốt:
ГOCT 5520-79: Về thép làm nồi hơi và bình áp lực:
ГOCT 1414-75: Về thép dễ cắt:
ГOCT 4543-71: Thép kết cấu hợp kim.
ГOCT 14959-79: Thép đàn hồi.
c-Thép dụng cụ:
ГOCT 1453-74: Thép dụng cụ cacbon. Kí hiệu Y+số chỉ lượng phần nghìn cacbon
ГOCT 5950-73: Thép dụng cụ hợp kim và thép dụng cụ làm khuôn dập.
ГOCT 24.013.20-85: Thép dụng cụ làm trục cán.
ГOCT 19265-73: Thép gió. Kí hiệu chữ P+số chỉ %W. Nếu có thêm Mo, Co, V sẽ có
thêm các chữ cái tương ứng:M, K, + số chỉ lượng % trung bình của mỗi Ng.T.
d-Thép ổ lăn:
ГOCT 801-60: Kí hiệu: ШХ +Số chỉ lượng chứa Cr theo phần nghìn.
e-Thép đặc biệt:
ГOCT 5632-72: Thép HK bền nóng và không rỉ.
ГOCT 2176-77: Thép Hadfield: 110 13 ( 13 hoặc 13 trước đây)
ГOCT 10994-74: HK bền nóng và không gỉ trên cơ sở Ni.
ГOCT 21427-75: Thép lá kĩ thuật điện.
110
f-Gang:
ГOCT 1412-70: Gang xám thường kí hiệu: CЧ +số chỉ GH bền kéo(kg/mm2)-Số chỉ
GH bền uốn(KG/mm2). Ví dụ: CЧ 12-28, CЧ 12-28, CЧ 15-32, CЧ 44-64.
ГOCT 1412-85: Kí hiệu:
CЧ +Số chỉ GH bến kéo nhỏ nhất: CЧ 10 có: σbkmin=100MPa. CЧ 15 CЧ 35.
ГOCT 7293-70: Gang cầu. Kí hiệu: BЧ 38-17; BЧ 42-12; BЧ 120-4.
ГOCT 7293-85: Kí hiệu: BЧ 40; BЧ 50; BЧ 60; BЧ 70; BЧ 80; (GH bền kéo
800MPa.)
ГOCT 1215-79: Kí hiệu KЧ+Số chỉ GH bền kéo (KG/mm2)-Độ giãn dài tương

đối.KЧ 30-6; KЧ 33-8; KЧ 35-10; KЧ 55-4; KЧ 80-1.5;
2-TIÊU CHUẨN VIETNAM:
a-Thép xây dựng: Tương tự như của Nga. Kí hiệu CT+Số chỉ GHBK tối thiểu tính theo
KG/mm2. Chia 3 phân nhóm A, B, C.
Nếu phía sau kí hiệu có thêm chữ s-Thép sôi, n-Thép nửa lắng, không có chữ-Thép
lặng.
b-Thép kết cấu:
TCVN 1766-75: Thép kết cấu cacbon chất lượng tốt (Tương tự Nga, nhưng phía trước
có chữ C). Thép HK kí hiệu tương tự Nga nhưng dùng ngay kí hiệu HH của nguyên tố
HK để thay cho các kí hiệu nguyên tố HK theo chữ cái của Nga.
TCVN 1767-75: Thép đàn hồi. Kí hiệu tương tự như thép kết cấu.
111
3-TIÊU CHUẨN MỸ:
a-Thép xây dựng:
b- Thép kết cấu:
*-Các nhóm thép của AISI/SAE: Kí hiệu bằng hệ thống gồm 4 hoặc 5 chữ số (xxxx
hoặc xxxxx), trong đó: hai hoặc 3 số cuối chỉ lượng cacbon theo phần vạn; một và hai
số đầu chỉ loại thép: 10-Thép C; 2-Thép Ni; 3-Thép Cr-Ni; 4-Thép Mo; 5-Thép Cr;
6-Thép Cr-V; 7-Thép W; 8-Thép Cr-Ni-Mo; 9-Thép Si-Mn; 11, 12-Thép dễ cắt; 13-
Thép Mn; Cụ thể hơn xem bảng sau:
Bảng xx: Các loại thép theo TC AISI/SAE.
Số hiệu Loại thép Số hiệu Loại thép
10xx Thép các bon đơn giản 86xx
11xx Thép dễ cắt có S cao 87xx
12xx Thép dễ cắt chứa S và P cao 88xx
13xx Thép Mn 93xx
15xx Thép cacbon chứa
1÷1.65%Mn
94xx
23xx

Thép có ≈3.5% Ni
97xx
25xx
Thép có ≈5% Ni
98xx
31xx
Thép có ≈1.25%Ni
≈0.72%Cr
46xx
32xx
Thép có ≈1.75%Ni
≈1.07%Cr
48xx
33xx
Thép có ≈3.50%Ni
≈1.53%Cr
50xx
34xx
Thép có ≈3.00%Ni
≈0.77%Cr
51xx
40xx
Thép có ≈0.2 và 0.25%Mo
50xxx
44xx
Thép có ≈0.4 và 0.52%Mo
51xxx
41xx Thép Mo-Cr 52xxx
43xx Thép Mo-Cr-Ni 61xx
43BVx

x
Thép Mo-Cr-Ni có chứa B,V 72xx
47xx Thép Mo-Cr-Ni 92xx
81xx xxBxx
xxLxx
Ví dụ: 1005, 1035, 1045, 1110, 1513
*-Nhóm thép ổ lăn :
ASTM A295-89: AISI/SAE: 52100; 51100; 50100; 5195; 1070M; 5160; UNS:
K19526.
ASTM A485-89: Có 04 mác: Grade 1, Grade 2, Grade 3, Grade 4.
ASTM A543-90: Thép ổ lăn thấm các bon.
112
ASTM A535-85: Thép ổ bi, ổ dũa chất lượng cao( % P, S<0.015).
ASTM A866-89: Thép ổ lăn có hàm lượng C trung bình.
ASTM A750-90: Thép ổ lăn không gỉ.
c-Gang:
SAE J431: Kí hiệu: G1800; G2500; G3000 G4000. (Gang xám thường)
ASTM: Kí hiệu (class): 20; 25; 30; 60. (Gang xám thường)
ASTM Kí hiệu gang cầu: A395; A476; A536;
SAE kí hiệu gang cầu: AMS 5316; AMS 395;
SAE kí hiệu gang dẻo: Grade 32510; Grad 35018
4-TIÊU CHUẨN NHẬT (JIS): Tất cả các loại kí hiệu thép đều bắt đầu từ chữ S:
JIS G4501-79: Thép cacbon chế tạo máy: Kí hiệu bằng hệ thống chữ và số: SxxC.
Trong đó xx -chỉ số lượng chứa cacbon trung bình theo phần vạn.
JIS G4804-83: Thép dễ cắt.
JIS G4104-79: Thép Cr. Kí hiệu: SCrxxx ;
JIS G4105-79: Thép Cr-Mo. Kí hiệu: SCMxxx;
JIS G4106-79: Thép Mn, Mn-Cr. Kí hiệu SMnxxx, SMnCxxx.
JIS G4102-79: Thép Ni-Cr. Kí hiệu SNCxxx.
JIS G4103-79: Thép Ni-Cr-Mo. Kí hiệu: SNCMxxx.

JIS G4801-84: Thép đàn hồi. Kí hiệu: SUPx, SUPxx, SUPxA.
JIS G4805-90: Thép ổ lăn. Kí hiệu: SUJx.
Với x ; xx ; xxx -Số thứ tự. Ví dụ: S45C, S55C, SCr415, SCr445,
JIS G5501-89: Gang xám. Kí hiệu: FC 100; FC 150; FC 250 FC 350.
JIS 5502-89 kí hiệu gang cầu: FCD 370; FCD 400; FCD 800.
JIS G5702, 5703, 5704-88 kí hiệu gang dẻo: FCMB 270; FCMW 370; FCMWP
540 (Số chỉ cường độ kéo nhỏ nhất).
5-TIÊU CHUẨN DIN CỦA ĐỨC:
a-Thép xây dựng:
b-Thép kết cấu:
DIN 17200-87:
-Thép kết cấu cacbon kí hiệu: Cxx (tương tư TCVN), với: xx -lượng chứa cacbon theo
phần vạn. C45, C50
-Thép kết cấu HK kí hiệu: Số biểu thị lượng chứa cacbon theo phần vạn+kí hiệu HH
của ngyuên tố HK+ Số biểu thị lượng % nguyên tố HK *4. 38Cr2, 32CrMo12
DIN 17212-72: Thép dùng tôi bề mặt.
DIN 17210-86: Thép thấm cacbon.
DIN 17211-87: Thép thấm N.
DIN 17221-88: Thép đàn hồi.
DIN 17223/1-84: Dây thép tròn tôi chì dùng để quấn lòso.
DIN 17230-90: Thép làm ổ lăn.
c-Gang:
DIN 1691-85: Gang xám thường, kí hiệu: GG10; GG15 GG40. (Số chỉ GHBK/10
MPa)
DIN 1693/1-73: Gang cầu, kí hiệu: GGG-40; GGG-50; GGG-60
113
DIN 1692-82: Gang dẻo lõi đen, kí hiệu: GTS-Số chỉ GHBK/10(MPa)-Độ giãn dài
tương đối(%).
DIN 1692-82: Gang dẻo lõi trắng: GTS-GHBK/10MPa-độ giãn dài(%).
6-TUÊU CHUẨN EU (liên minh Châu Âu):

EN 10083-90:
-Thép cacbon kí hiệu: xCxx, với: Số đầu tiên x -Số thứ tự, hai số cuối xx -Lượng chứa
C theo phần vạn.
-Thép HK: Số chỉ lượng chứa C theo phần vạn+ Kí hiệu HH của các nguyên tố HK +
Số chỉ Lượng chứa % của nguyên tố HK *4. (Tương tự DIN)
7-TIÊU CHUẨN TRUNG QUỐC GB:
8-TIÊU CHUẨN ANH QUỐC BS:
9-TIÊU CHUẨN PHÁP NF:
V- HK MÀU:
1- HK NHÔM:
a-Khái niệm: Nhôm kí hiệu hóa học: Al; Tên: Alumin; Tìm ra vào năm 1808 bởi
Đevi. HK Nhôm đầu tiên ra đời vào năm 1906 do Anpheret Wienmer chế tạo. TP của
HK này là cơ sở của HK đura (Al-Cu-Mg) được ứng dụng rộng rãi ngày nay. Ngày nay
sản lượng Al trên thế giới đã đứng hàng thứ hai sau thép.
Về trữ lượng Al chiếm khoảng 8.8% trọng lượng vỏ trái đất, trong khi Fe chỉ
chiếm 5.1%.
Ưu điểm chính của Al là nhẹ, độ dẫn nhiệt, dẫn điện cao, khả năng chống ăn
mòn trong nhiều môi trường khá tốt.
Độ bền riêng của Al khoảng 16.5, trong khi thép là 15.4. Như vậy khi sử dụng
Al làm vật liệu kết cấu nó tỏ ra có nhiệu ưu điểm lớn.
b-Tính chất của Al:
-Trọng lượng nguyên tử: 26,9825; Bán kính nguyên tử: 1.43A
O
; Kiểu mạng:
LPDT; Tỷ trọng: 2.71g/cm
3
; T0chảy=660
0
C; Nhiệt độ sôi: 2450
o

C; Ẩn nhiệt chảy lỏng:
96cal/g; Tỉ nhiệt ở 20
0
C: 0.214Kcal/g.độ, ở 700
0
C: 0.308Kcal/g.độ; Độ dẫn điện, dẫn
nhiệt phụ thuộc vào tạp chất.
-Nhôm sạch 99.99% cán nguội có độ bền kéo: 11.4KG/mm
2
; Sau khi ủ độ bền
giảm còn dưới 4.81KG/mm
2
. Độ giãn dài tương đối ở hai trạng thái này là: 5.5% và
48.8%. Đối với nhôm siêu sạch (99.999%) quá trình kết tinh lại sảy ra ngay ở 37
o
C và
hoàn thành sau một vài ngày đêm. Al 99.994% bắt đầu kết tinh lại ở 150
o
C và kết thúc
ở 270
o
C.
Nhôm có họat động hoá học mạnh, ở nhiệt độ thường nó tác dụng với Oxy trong
không khí tạo ra lớp màng Oxít mỏng rất xít chặt có liên kết chắc với nền KL, chiều
dày lớp màng phụ thuộc vào nhiệt độ: Ở nhiệt độ thường lớp Oxít nhôn dày khoảng
50-100A
o
; Ở gần nhiệt độ chảy nó có thể đạt 2000A
0
. Chính vì lớp màng bảo vệ này

mà nhôm có tính chống 8ăn mòn khá cao trong nhiều môi trường hoá học.
c-Phân loại HK nhôm:
114
Theo nguyên tố HK chia ra các hệ: Al-Cu; Al-Si; Al-Mg; Al-Cu-Mg; Al-Cu-Mg-
Si; Al-Mg-Si; Al-Zn-Mg-Cu. Ở trạng thái cân bằng các HK này được tạo thành từ pha
dung dịch rắn HK thấp và pha có nhiệt độ chảy thấp: CuAl2 ( pha); Mg2Si; Al2CuMg
(S-pha); Al6CuMg4
và Al2Mg3Zn3 (T-
pha) Al3Mg2
Theo công nghệ chế
tạo chia ra: HK
nhôm biến dạng,
HK nhôm đúc, HK
nhôm thiêu kết và
HK nhôm ổ trượt.
HK nhôm biến dạng
và HK nhôm đúc
đều được chế tạo
bằng phương pháp
nấu chảy. Phân biệt
hai loại nhôm này
phải dựa vào GĐTT
Al-NgTHK. Một số
dạng GĐTT của các
hệ HK Al-NgTHK được trình bày dưới Hình 48 : GĐTT hệ HK Al-Si và hệ Al-Cu
đây (hình 48).
(Độ hòa tan lớn nhất của Si trong Al là:1,65%. Của Đồng trong Al là: 5,65% theo KL)
-HK Đuara: Đuara là HK trên cơ sở Al - Cu - Mg (có thêm Mn, Si, Fe). Thuộc
loại HK Al biến dạng điển hình được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật, đặc biệt là trong
công nghiệp chế tạo máy bay. Ưu điểm chính của Đuara là bền, nhẹ: σ

b
=420-
470N/mm
2
; σ
0.2
=240 - 320N/mm
2
. Độ bền riêng (σb/γ )=15 - 16 ;
e-HK Silumin: Si lu min là HK Nhôm trên cơ sở Al-Si, thuộc nhóm HK
nhôm đúc điển hình. Silumin đơn giản chỉ có Al-Si, Silumin phức tạp còn có
thêm Cu, Mg.
f-HK Nhôm thiêu kết:
2- HK ĐỒNG:
a-Khái niệm: Đồng là nguyên tố KL được tìm thấy đầu tiên. Trong tự nhiên
Đồng có thể tìm thấy ở dạng nguyên sinh (nguyên chất). Trữ lượng của Đồng
nhỏ, khoảng 0.1% trọng lượng vỏ trái đất.
b-Tính chất của Đồng nguyên chất:
-Mạng tinh thể: LPDT; Hằng số mạng: 3.6080 A
O
;
-Tỉ trọng 8.94kg/dm
3
;
-Nhiệt độ nóng chảy: 1083
O
C ;
-Nhiệt độ sôi: 2595
O
C ;

115
-Ẩn nhiệt chảy lỏng: Cal/g: 48,9.
-Độ bền kéo: 22Kg/mm
2
; Gh chảy: 6KG/mm
2
; Độ giãn dài tương đối: 60% ; Độ
thắt tỉ đối: 75% ; Độ cứng HB: 45KG/mm
2
;
-Tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao, không bị ăn mòn trong môi trường khí quyển,
trong môi trường nước biển đồng bị ăn mòn ít.
c-Các HK trên cơ sở Đồng:
-Latông đơn giản (Đồng thau): HK Cu-Zn:
-La tông phức tạp: HK Cu-Zn-Pb-Ni:
-Brông thiếc (Đồng thanh thiếc):
-Brông nhôm (Đồng thanh nhôm):
-Brông berili (Đồng thanh Berili):
3- HK MAGIE:
4- HK TITAN:
5- HK NIKEN:
6- CÁC KL THIẾC, KẼM, CHÌ VÀ HK CỦA CHÚNG:
7- CÁC KIM LOẠI KHÓ CHẢY VÀ HK CỦA CHÚNG:
VI-CÁC VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI:
116