BÀI THUYẾT TRÌNH 123

VẬT LIỆU KIM LOẠI THÉP


Phân loại thép
1. Thép cacbon
2. Thép hợp kim


Thép cacbon
Một số hình ảnh về thép cacbon


Thép cacbon
• Thép cacbon là một thép có hai thành phần cơ bản chính là sắt và cacbon, trong khi các
nguyên tố khác có mặt trong thép cacbon là không đáng kể.
• Thành phần phụ trợ trong thép cacbon là mangan (tối đa 1,65%), silic (tối đa 0,6%) và 
đồng (tối đa 0,6%).
• Lượng cacbon trong thép càng giảm thì độ dẻo của thép cacbon càng cao.
• Hàm lượng cacbon trong thép tăng lên cũng làm cho thép tăng độ cứng, tăng thêm 
độ bền nhưng cũng làm giảm tính dễ uốn và giảm tính hàn.
• Hàm lượng carbon trong thép tăng lên cũng kéo theo làm giảm nhiệt độ nóng chảy của
thép.


Thép hợp kim
Một số hình ảnh về thép hợp kim


Thép hợp kim

• Thép hợp kim là thép (với thành phần chính là sắt và cacbon) được nấu pha trộn với các

nguyên tố hoá học khác (đồng, mangan, niken,...) với tổng lượng nguyên tố thêm vào
nằm khoảng từ 1,0% đến 50% tổng khối lượng hỗn hợp để cải thiện chất lượng thép thành
phẩm. Tuỳ theo số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép mà
thay đổi độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, sức bền và khả năng chống oxy hoá của thép
thành phẩm.


Phân loại thép cacbon
• Dựa vào hàm lượng cacbon trong thép và các thành phần khác, thép C
được chia làm 3 loại:
- Thép C thấp (%C<0,22%): Dẻo, mềm và dễ hàn.
Thép xây dựng là thép C thấp.
- Thép C vừa (0,22%nhưng giòn.
- Thép C cao (0,6%<%C<1,7%).
Thép hợp kim có thêm các thành phần kim loại khác:
Cr, Ni, Mn… để cải thiện tính chất tthép. Thép hợp
kim thấp có hàm lượng các kim loại <2,5%.
 


Phân loại thép hợp kim
• Thép hợp kim thấp :tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác <2,25%.
• Thép hợp kim trung bình :tổng hàm lượng các nguyên tố khác 2,5%>10%.
• Thép hợp kim cao :tổng hàm lượng các nguyên tố > 10%.


Thép xây dựng
Một số hình ảnh

Thép xây dựng
• Yêu cầu thành phần hóa học của thép xây dựng:
- Fe chiếm 99%
- C: Có hàm lượng nhỏ hơn 1,7%. Lượng C càng cao, thép có cường độ lớn nhưng giòn nên khó hàn và khó gia
công. Yêu cầu xây dựng có: %C<0,22%.
- Các thành phần có lợi
+ P: Giảm tính dẻo và độ dai va chạm, thép giòn ở nhiệt độ thấp.
+ S: Làm thép giòn ở nhiệt độ cao, dễ nứt khi rèn và hàn.
+ O2N2: Làm thép giòn, cấu trúc không thuần nhất
Ngoài ra trong thép hợp kim còn có thêm một số thành phần Ni, Cr, Cu… để cải thiện tính chất thép.


Thép chế tạo chi tiết máy
• Hình ảnh các chi tiết máy được làm từ thép



Thép chế tạo chi tiết máy
• Cacbon là nguyên tố cơ bản nhất quyết định cơ tính và cả
tính công nghệ của thép, nên chọn đúng hàm lượng cacbon
là yếu tố quan trọng hàng đầu khi xác định mác thép


Thép chế tạo chi tiết máy

• Thông dụng để làm các chi tiết chịu tải trọng thấp hay trung bình, có tiết diện nhỏ (<
20mm), hình dạng đơn giản. Tuy nhiên thép cabon cũng có nhược điểm quan trọng, đó là:
• Khi có tiết diện lớn (> 30 – 40mm) không thể đạt được độ bền tốt như ở tiết diện nhỏ,
• Không thể chế tạo chi tiết có hình dạng phức tạp (tiết diện thay đổi đột ngột),

• Tính chống ram kém, không duy trì được độ bền, độ cứng cao sau khi tôi khi bị nung
nóng đến 200oC và cao hơn, nên nói chung không làm việc được ở các nhiệt độ đó.


Thép chế tạo chi tiết máy
• So với thép cacbon, thép hợp kim tuy có đắt hơn, tính công nghệ kém hơn, song bù lại có độ
bền cao hơn, đó là ưu điểm quan trọng nhất. Thép hợp kim làm chi tiết máy có những đặc
điểm sau:
• Độ bền cao hơn, điều này thể hiện rất rõ khi tiết diện lớn nhờ tính thấm tôi cao, đặc biệt là khi
tôi thấu sẽ đạt được cơ tính cao và đồng nhất trên toàn tiết diện.
• Do tôi dầu, thậm chí có thể áp dụng tôi phân cấp nên có thể làm được các chi tiết có hình dạng
phức tạp mà không sợ nứt hoặc bị biến dạng lớn.
• Tính chống ram tốt nên một mặt giữ được độ bền ở nhiệt độ cao hơn, mặt khác trong điều kiện
như nhau thép hợp kim được ram ở nhiệt độ cao hơn do đó ứng suất bên trong thấp hơn.
• Một trong những mác thép hợp kim phổ biến dùng để làm chi tiết máy đó là thép SCM440 và
SCM420.


Thép làm dụng cụ
• 1. Thép làm dụng cụ cắt
• 2. Thép làm dụng cụ đo


Thép làm dụng cụ cắt
• Một vài hình ảnh về thép làm dụng cụ cắt


Thép làm dụng cụ cắt
• Trong các nhà máy cơ khí, cắt gọt là nguyên công có khối lượng lớn hơn
cả, tiêu phí nhiều năng lượng, máy móc, nhân công và chiếm tỷ lệ cao

trong giá thành sản phẩm. Do đó tạo ra các dụng cụ cắt có thể cắt gọt với
tốc độ cao (năng suất cao) là yêu cầu thường xuyên.
• Các loại dao làm việc trong điều kiện tiện, phay, bào, doa... tuy có những
nét khác biệt song về cơ bản là giống nhau và có thể coi tiện là nguyên
công điển hình


Thép làm dụng cụ cắt
• Để tạo phoi, lưỡi cắt chịu áp lực rất lớn tạo ra công cơ học phá hủy (tách)
kim loại. Vì vậy dao phải có độ cứng cao hơn hẳn phôi.
• Để đạt được yêu cầu này dao phải được làm bằng thép với lượng cacbon
tối thiểu là 0,70% và qua tôi cứng + ram thấp thành mactenxit ram.
• - Độ cứng: có giá trị càng cao tính chống mài mòn càng tốt. Thường là khi
độ cứng HRC ở mức cao hơn 60, cứ tăng thêm 1 đơn vị tuổi bền của dao
tăng them khoảng 25 - 30%.


Thép làm dụng cụ đo


Thép làm dụng cụ đo
• Trong sản xuất cơ khí thường xuyên sử dụng các loại dụng cụ đo với các cấp chính
xác khác nhau: palme, thước cặp, thước đo độ dài, đo góc, dưỡng, calip..., chúng
luôn luôn cọ sát với chi tiết gia công và sản phẩm do đó dễ bị mòn, biến dạng, làm
sai lệch kết quả đo.
• Để bảo đảm độ chính xác của dụng cụ đo thép đem dùng phải đạt các yêu cầu sau.
Độ cứng và tính chống mài mòn cao
Ổn định kích thước tức kích thước không hay rất ít thay đổi trong suốt đời làm việc
Độ nhẵn bóng bề mặt cao (tới cấp 14) khi mài và ít bị biến dạng khi nhiệt luyện

Khuôn dập
1. Khuôn nguội
2. Khuôn nóng
3. Khuôn ép nhựa


Khuôn nguội


Khuôn nguội
• Khi lựa chọn vật liệu thiết kế dập nguội cần dựa vào chủng loại khuôn, vật
liệu dập, khối lượng mẻ,...sao cho phù hợp bởi khi làm việc thì khuôn dập
không những chịu áp lực lớn mà còn chịu ứng suất uốn, lực va đập và ma
sát lớn. Khi thiết kế khuôn dập nguội thì cần được nhiệt luyện đế có độ
bền, độ cứng, độ dai, khả năng chống mài mòn, đảm bảo khuôn làm việc
lâu dài, tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao, chất lượng tốt vói giá
thành hạ.


Khuôn nguội
• Khuôn dập nguội có độ cứng cao sẽ có khả năng chống mài mòn tốt nhưng
độ bền và độ dai va đập lại kém, khuôn dễ bị sứt, vỡ.
• Độ bền và độ dai bảo đảm để chịu được tải trọng đặt vào lớn và chịu va
đập. Đối với các khuôn dập lớn cần có thêm yêu cầu về độ thấm tôi và ít
thay đổi thể tích khi tôi.