Chương 6: THÉP HỢP KIM

Chương 6
THÉP HỢP KIM
6.1 Tổng quan.
Thép hợp kim là loại thép mà người ta cố ý cho vào thép các nguyên tố có lợi với một
hàm lượng nhất định để làm thay đổi tổ chức và tính chất của thép cho phù hợp với yêu cầu sử
dụng. Các nguyên tố đặc biệt đó được gọi là các nguyên tố hợp kim. Các nguyên tố hợp kim
thường gặp trong thép là crôm, vônfram, titan, molipđen, vanadi, mangan, silíc , nikel, bo,
đồng….
Lưu ý rằng khi hàm lượng của các nguyên tố này thấp hơn một giới hạn nhất định nào đó
chúng được coi là tạp chất. Ranh giới để phân biệt một nguyên tố là tạp chất hay là nguyên tố
hợp kim rất khác nhau theo từng loại nguyên tố. Thí dụ:
Mn: 0,8 ÷ 1,0 % Si: 0,5 ÷ 0,8 % Cr: 0,2 ÷ 0,8 %
Ni: 0,2 ÷ 0,6 % W: 0,1 ÷ 0,5 % Mo: 0,05 ÷ 0,2 %
Ti: 0,1 % Cu: 0,1 % B: 0,002 %
Thép hợp kim là loại có chất lượng từ tốt trở lên nên chứa rất ít tạp chất có hại.
6.2 Đặc tính của thép hợp kim
 Về cơ tính.
− Tính thấm tôi cao hơn thép cácbon.
− Khi tăng mức độ hợp kim hóa làm tăng độ cứng, độ bền nhưng thường làm
giảm độ dẻo, độ dai.
− Nhìn chung tính công nghệ thấp hơn thép các bon.
 Về tính chịu nhiệt (tính cứng nóng và tính bền nóng).
Thép cácbon mặc dù có độ cứng cao sau khi tôi, nhưng độ cứng này không giữ được khi
làm việc ở nhiệt độ cao hơn 200
0
C do tổ chức máctenxít bị phân hủy và xementít kết tụ.
Do các nguyên tố hợp kim cản trở khả năng khuyếch tán của cácbon, làm máctenxít phân
hóa và cácbit kết tụ ở nhiệt độ cao nên thép hợp kim có thể giữ được độ cứng cao của trạng
thái tôi và tính chống dão tới 600
0
C và tính chống ôxy hóa tới 800 – 1.000

0
C.
 Về các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt:
− Không gỉ, chống ăn mòn trong axít, bazơ, muối.
91
− Từ tính đặc biệt hoặc không có từ tính.
− Giản nở nhiệt đặc biệt….
6.3 Tác dụng của các nguyên tố hợp kim.
6.3.1 Sự hòa tan của các nguyên tố hợp kim vào sắt.
Phần lớn các nguyên tố hợp kim, điển hình thường gặp là Mn, Si, Cr, Ni hoà tan vào sắt
tạo thành dung dịch rắn.
Các nguyên tố hợp kim khi hòa tan vào thép làm tăng tính thấm tôi của thép do đó chúng
có tác dụng hóa bền tốt khi nhiệt luyện.
Mangan và silíc là hai nguyên tố làm tăng rất mạnh độ cứng và độ bền nhưng rất tiếc
chúng lại làm giảm mạnh độ dẻo và độ dai của ferít nên trong thực tế thép hợp kim thông
thường chỉ chứa mangan và silíc trong giới hạn từ 1 đến 2%. Nikel và crôm có mức độ hóa bền
vừa phải nhưng không làm giảm mạnh độ dẻo và độ dai, nên được sử dụng rất nhiều trong loại
thép hợp kim.
6.3.2 Sự tạo thành các pha cácbít hợp kim.
Các nguyên tố hợp kim có ái lực mạnh với cácbon dễ tạo thành các pha cácbit trong thép.
Các nguyên tố như Mn, Cr, W, Mo, V, Zr, Ti, Nb có khả năng tạo pha cácbit, những pha này
gọi là pha xementit hợp kim.
Các pha cácbit làm tăng mạnh độ cứng, tính chống mài mòn của thép. Khi tôi chúng tạo
nên tổ chức hạt nhỏ mịn làm cơ tính và độ dai của thép tốt hơn. Khi ram các pha này tiết ra
khỏi xementit và kết tụ lại ở nhiệt độ cao do đó làm cho thép có tính bền nóng cao.
6.3.3 Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến quá trình nhiệt luyện.
 Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến chuyển biến khi nung.
Các nguyên tố hợp kim (trừ mangan) đều tạo nên những cácbit hợp kim bền vững và ổn
định hơn so với xementít nên đều khó hòa tan vào austenít hơn so với xementít. Vì thế muốn
hòa tan chúng cần nhiệt độ cao hơn và thời gian dài hơn. Các nguyên tố tạo cácbit càng mạnh

càng khó hòa tan vào austenít. Cụ thể, cácbit titan (TiC) và cácbit vanadi (VC) rất khó hòa tan,
còn những cácbit khác khó hòa tan hơn so với xementít hợp kim và xementít hơp kim lại khó
hòa tan hơn xementít thường.
Ngoài ra, do tốc độ khuyếch tán của các nguyên tố hợp kim thấp hơn rất nhiều so với
cácbon cho nên để đạt được sự đồng đều thành phần của austenít hợp kim cũng khó khăn hơn
so với quá trình đạt sự đồng đều của thành phần austenít thông thường trong thép cácbon.
Chính vì thế mà muốn làm đồng đều thành phần hóa học của austenít hợp kim cần phải giữ
nhiệt lâu hơn.
 Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến sự phân hóa đẳng nhiệt của austenít.
Trừ côban (Co), các nguyên tố hợp kim khi hòa tan vào austenít đều làm chậm tốc độ
phân hóa đẳng nhiệt của austenít với mức độ khác nhau. Nói cách khác chúng đều làm dịch
chuyển đường cong chữ “C” sang phải.
92
Cú nhng nguyờn t ch lm dch chuyn ng cong ch C sang phi ch khụng lm
thay i hỡnh dng ca ng cong so vi thộp cỏcbon. ú l cỏc nguyờn to cỏcbit nh nikel,
silớc, ng, nhụm v nguyờn t to cỏcbit yu nh mangan (Hỡnh 6.1a).
a. b.
Hỡnh 6.1 S dch chuyn sang phi ca ng cong ch C ca cỏc nguyờn t hp kim.
a. Thộp cỏcbon v thộp c hp kim húa bng Ni, Si, Mn.
b. Thộp cỏcbon v thộp c hp kim húa bng Cr, W, Mo, V.
Cũn nhng nguyờn t to cỏcbit mnh nh crụm, vụnfram, molibden v vanadi khụng
nhng lm dch chuyn ng cong ch C sang phi m cũn lm thay i hỡnh dng ca nú
(Hỡnh 6.1b). Ta thy ng cong b dch chuyn sang phi v b tỏch thnh hai ng cong ch
C trờn v di. ng cong trờn ng vi chuyn bin austenớt thnh peclớt, xoocbớt v trustớt,
cũn ng cong di ng vi chuyn bin ca austenớt thnh bainớt.
nh hng ca nguyờn t hp kim n thm tụi.
Khi hũa tan vo austenớt, cỏc nguyờn t hp kim lm dch chuyn ng cong ch C
sang phi vỡ th lm gim tc tụi ti hn nờn lm tng thm tụi ca thộp hp kim.
Cựng vi iu kin lm ngui nh nhau, ng vi s phõn b tc ngui theo tit din
ging nh nhau, thộp hp kim cú tc ngui thp hn nờn cú thm tụi ln hn so vi

thm tụi ca thộp cỏcbon nờn sau nhit luyn tụi v ram cỏc chi tit bng thộp hp kim chu ti
trng tt hn.
Cỏc thộp cú tc tụi ti hn nh v do ú cú thm tụi ln l cỏc loi thộp hp kim
Cr Ni, Cr Mn, Cr Mo, Cr Ni Mo, hay Cr Mn Mo, v.v. chỳng l c s ca thộp hp
kim kt cu hin nay.
nh hng ca nguyờn t hp kim n chuyn bin mỏctenxớt.
Trong s cỏc nguyờn t hp kim thng dựng, hai nguyờn t nhụm (Al) v cụban (Co)
lm tng nhit bt u chuyn bin mỏctenxớt (M

), riờng silớc (Si) khụng gõy nh hng gỡ,

Theựp caực bon
Theựp Si, Ni, Mn
M
Nhieọt ủoọ,
0
C
Thụứi gian, log
A
1
Theựp caực bon
Theựp Cr, W
Mo, V
M
Nhieọt ủoọ,
0
C
Thụứi gian, log
A
1

93
còn các nguyên tố hợp kim còn lại đều làm giảm điểm M
đ
nên đều làm tăng lượng austenít dư
sau khi tôi.
Chính vì ảnh hưởng này mà một số thép hợp kim cao có điểm chuyển biến máctenxít M
đ
quá thấp vì thế sau khi tôi còn có lượng austenít dư lớn dẫn đến độ cứng không đạt giá trị
mong muốn. Để khử bị austenít dư này, người ta thường phải tiến hành gia công lạnh hoặc ram
ở nhiệt độ thích hợp một vài lần để austenít dư tiếp tục chuyển biến thành máctenxít và khi đó
độ cứng của thép sẽ đạt được giá trị cao nhất.
6.3.4 Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến quá trình ram.
Với các mức độ khác nhau, các nguyên tố hợp kim đều cản trở các chuyển biến xảy ra
khi ram.
Trong quá trình ram có chuyển biến austenít dư thành mactenxít ram nên làm tăng độ
cứng. Sự tăng độ cứng do kết quả của chuyển biến austenít dư thành máctenxít và hóa cứng
phân tán khi ram đựoc gọi là độ cứng thứ hai. Hiện tượng này thường gặp trong thép crôm cao
và thép vônfram cao.
Một cách tổng quát ta có thể nêu vắn tắt tác dụng của các nguyên tố hợp kim như sau:
− So với thép cácbon, ở nhiệt độ thường, thép hợp kim có độ bền cao hơn là do
ferít là pha chủ yếu của thép đã được hóa bền bởi sự hòa tan của các nguyên tố hợp
kim. Nhưng hiệu quả này chỉ được phát huy đầy đủ sau khi nhiệt luyện tôi và ram do
những nguyên tố hợp kim không những làm tăng chiều dày của lớp hóa bền (độ thấm
tôi) mà còn nâng cao cả độ bền của chính lớp hóa bền đó.
− Thép hợp kim giữ được độ bền, độ cứng cao của trạng thái tôi ở nhiệt độ cao hơn
so với thép cácbon do các nguyên tố hợp kim ở trong dung dịch rắn máctenxít cản trở
sự phân hóa của pha này khi ram.
6.4 Các khuyết tật của thép hợp kim.
1. Thiên tích nhánh cây.
Thép hợp kim cao do chứa một hàm lượng lớn các nguyên tố khác loại nên được làm

nguội từ trạng thái lỏng (kết tinh) chúng sẽ kết tinh ra dung dịch rắn chứa ít cácbon trước tiên
vì dung dịch rắn này có nhiệt độ nóng chảy cao tạo nên các nhánh cây. Tiếp sau đó chúng mới
kết tinh ra dung dịch rắn có chứa nhiều cácbon và các nguyên tố hợp kim do dung dịch rắn loại
này có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn tạo nên các vùng giữa các nhánh cây. Quá trình kết tinh
như vậy đã tạo ra sự khác nhau về thành phần hóa học giữa các nhánh cây hay nói cách khác,
nó tạo ra thiên tích nhánh cây.
Thỏi thép hợp kim với tổ chức nhánh cây khi đem cán sẽ tạo ra tổ chức thớ, làm cho cơ
tính của chúng khác nhau theo các phương khác nhau. Hơn nữa chúng rất dễ nứt khi gia công
rèn, cán vì liên kết giữa các tinh thể nhánh cây kém và bản thân nhánh cây có tính dẻo thấp.
Để ngăn ngừa thiên tích nhánh cây trong các thỏi thép hợp kim cần làm nguội chậm
trong quá trình đúc nhằm tạo điều kiện khuyếch tán tốt để làm đồng đều thành phân. Phương
pháp này làm chậm năng xuất đúc nên không đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật.
94
Các thép hợp kim có thiên tích nhánh cây có thể khắc phục bằng cách đem ủ khuyếch tán
ở nhiệt độ 1.050 – 1.100
0
C trong thời gian dài từ 8 đến 10 giờ. Do ủ khuyếch tán có giá thành
cao nên chỉ áp dụng khi thật cần thiết.
2. Đốm trắng.
Đốm trắng là các vết nứt nhỏ có dạng đốm trắng thấy rõ trên mặt gẫy của thỏi cán của
thép hợp kim. Nó là nguồn gốc phát sinh ra phá hủy giòn nên là một dạng khuyết tật nguy hiểm
của thép hợp kim. Rất may, đốm trắng chỉ xảy ra trong thỏi thép cán của thép hợp kim có độ
thấm tôi cao như thép hợp kim crôm – nikel, Crôm – Nikel – vônfram (Môlipđen) mà thôi.
Nguyên nhân chính gây ra đốm trắng là hyđrô.
Ngoài ra với sự chuyển biến pha (từ γ→α hay từ γ→ máctenxít) không đồng đều về thời
gian và nhiệt độ, sự khác nhau về thành phần hóa học giữa các vùng tinh thể gây nên ứng suất
bên trong cũng tạo nên đốm trắng.
Để ngăn ngừa, cần phải sấy khô tòan bộ mẻ liệu (vật liệu kim loại, nhiên liệu và chất trợ
dung) trước khi cho vào lò luyện để giảm bớt hàm lượng hyđrô hòa tan vào thép lỏng. Phương
pháp này ít tốn kém có hiệu quả kinh tế cao.

Ngoài ra người ta còn dùng cách ủ đẳng nhiệt, hay sau khi biến dạng cho làm nguội chậm
với thời gian dài 10–15 giờ. Những phương pháp này kéo dài nên khá tốn kém.
3. Giòn ram.
Thông thường khi tăng nhiệt độ ram (từ ram thấp đến ram cao) độ dai va đập luôn luôn
tăng lên và đạt tới giá trị cao nhất ở nhiệt độ 600 – 650
0
C rồi lại giảm đi như hình vẽ 6.2.
Hình 6.2 Quan hệ giữa độ dai va đập và nhiệt độ ram của thép cácbon (0,40%C).
Tuy nhiên, quan hệ giữa nhiệt độ ram và độ dai va đập ở một số loại thép kết cấu hợp
kim lại khác, chúng có thể có hai giá trị cực tiểu ứng với hai khoảng nhiệt độ khác nhau mà tại
đó thép bị giòn hơn mức bình thường rất nhiều. Hiện tượng này được gọi là giòn ram (Hình vẽ
6.3).

0 100 200 300 400 500 600
700
Nhiệt độ ram,
0
C

1.40
0

1.20
0

1.00
0


800

600

400

200
0
Độ dai va đập a
k
,
kJ/m
2
95
Loại giòn xuất hiện khi ram trong khoảng nhiệt độ 280 – 350
0
C ứng với giá trị cực tiểu
thứ nhất được gọi là giòn ram loại I. Ta nên tránh giòn ram loại I bằng cách không ram thép ở
khoảng nhiệt độ này vì đây là loại giòn ram không chữa được hay giòn ram không thuận
nghịch.
Loại giòn xuất hiện khi ram trong khoảng nhiệt độ 500 – 600
0
C ứng với giá trị cực tiểu
thứ hai thường gặp ở thép hợp kim crôm, thép hợp kim mangan, hay thép hợp kim crôm –
mangan hoặc thép hợp kim crôm – nikel sau khi làm nguội chậm được gọi là giòn ram loại II.
Hình 6.3 Quan hệ giữa độ dai va đập và nhiệt độ ram của thép hợp kim
(0,30%C, 1,47%Cr, 3,4%Ni).
Với chi tiết có kích thước nhỏ để tránh giòn ram loại hai người ta tiến hành cho nguội
nhanh trong nước hay dầu sau khi ram cao. Đối với chi tiết có kích thước lớn người ta dùng
thép hợp kim có thêm 1% vônfram hay 0,5% môlipđen.
6.5 Ký hiệu và phân loại thép hợp kim.

6.5.1 Ký hiệu.
Ký hiệu của thép còn được gọi là mác thép. Theo tiêu chuẩn Việt nam, thép hợp kim
được ký hiệu bằng hệ thống chữ và số trong đó chữ ký hiệu các nguyên tố hợp kim bằng chính
ký hiệu hóa học của nó. Số ở đầu mác thép chỉ hàm lượng cácbon trung bình tính theo phần
vạn, số ở sau nguyên tố hợp kim nào chỉ hàm lượng trung bình của nguyên tố đó tính theo phần
trăm. Chữ A ở cuối mác thép (nếu có) chỉ thép có chất lượng cao. Nếu hàm lượng của nguyên
tố hợp kim nào đó xấp xỉ bằng một thì không cần ghi số.


1.40
0

1.20
0

1.00
0


800

600

400

200
0
0 100 200 300 400 500 600 700
Nhiệt độ ram,
0

C
2.500
2000
1500
1000
500
0
Độ dai va đập a
k
, kJ/m
2
Nguội nhanh
Nguội chậm
96
Thí dụ mác thép 18CrMnTi cho biết đây là thép hợp kim có chứa 0,18% cácbon, khoảng
1% mỗi nguyên tố crôm, mangan và ti tan. Mác 60Si2 cho biết đây là thép hợp kim có chứa
0,60% cácbon và khoảng 2% silíc.
6.5.2 Phân loại thép hợp kim.
1. Phân loại theo nguyên tố hợp kim.
Đây là cách phân loại dựa vào tên của nguyên tố hợp kim chính có mặt trong thép. Có
những loại thép gồm một nguyên tố hợp kim như thép crôm, thép nikel, thép mangan, v.v hoặc
những thép hợp kim chứa hai nguyên tố hợp kim chính như thép crôm – nikel, thép crôm –
mangan hay những thép có chứa ba nguyên tố hợp kim chính như thép crôm – nikel –
molibđen, v.v.
Theo cách này người ta biết được tính chất của thép do nguyên tố hợp kim chính quyết
định.
2. Phân loại theo tổng lượng nguyên tố hợp kim.
Theo tổng lượng các nguyên tố hợp kim có mặt trong thép người ta chia thép hợp kim ra
làm ba loại:
− Thép hợp kim thấp là loại thép có tổng lượng các nguyên tố hợp kim

nhỏ hơn 2,5% (thường là thép péclit).
− Thép hợp kim trung bình là loại thép có tổng lượng các nguyên tố hợp
kim từ 2,5% đến 10% (thường là thép péclit - máctenxít).
− Thép hợp kim cao là loại thép có tổng lượng các nguyên tố hợp kim lớn
hơn 2,5% (có thể là thép máctenxít hay austenít).
Cách phân loại này cho biết giá trị của thép.
3. Phân loại theo tổ chức ở trạng thái thường hóa.
Nung nóng thép hợp kim đến trạng thái hoàn toàn là austenít rồi làm nguội trong không
khí tĩnh (tức nhiệt luyện thường hóa) người ta thấy tùy theo mức độ hợp kim hóa chúng ta có
thể nhận được các thép hợp kim sau:
 Thép péclít.
Thép péclít là loại thép hợp kim thấp do đó độ ổn định của austenít quá nguội còn nhỏ vì
thế khi làm nguội trong không khí tĩnh véc tơ tốc độ nguội cắt đường cong chữ “C” nên tổ
chức của nó nhận được là péclít (xoocbít, trustít)
 Thép máctenxít.
Thép máctenxít là loại thép có hàm lượng cácbon trung bình hoặc cao nên tính ổn định
của austenít cao, vì thế chỉ cần làm gnuội trong không khí tĩnh véctơ tốc độ nguội của nó cũng
không cắt đường cong chữ “C” mà đi thẳng vào vùng chuyển biến máctenxít nên tổ chức nhận
được là máctenxít. Những loại thép máctenxít vì thế còn có tên là thép tự tôi.
 Thép austenít.
97
Thép austenít là loại thép được hợp kim hóa cao bởi nikel và mangan là những nguyên tố
mở rộng vùng γ nên khi làm nguội ngoài không khí tĩnh đến nhiệt độ bình thường tổ chức của
nó vẫn còn là austenít.
4. Phân loại theo công dụng.
Cách phân loại theo cơng dụng được dùng nhiều nhất. Theo cách này người ta chia thép
hợp kim ra làm các loại sau:
Thép hợp kim cán nóng thông dụng, thép hợp kim kết cấu, thép hợp kim dụng cụ và thép
hợp kim đặc biệt.
6.6 Một số thép hợp kim thường dùng.

6.6.1 Thép hợp kim kết cấu thông dụng.
6.6.1.1 Tổng quan
Thép hợp kim kết cấu được dùng chủ yếu để chế tạo các chi tiết máy lớn và quan trọng
như các loại trục, các bánh răng, thanh truyền lực, lò xo, vòng bi v.v.
Thép hợp kim kết cấu thuộc nhóm chất lượng cao, có nhiều chủng loại và thường phải
nhiệt luyện trước khi dùng để phát huy hết khả năng làm việc của chúng. Chính vì thế việc lựa
chọn, sử dụng hợp lý thép hợp kim kết cấu trong chế tạo cơ khí sẽ mang lại hiệu quả kinh tế và
kỹ thuật lớn.
Thép hợp kim kết cấu thường có thành phần cácbon thấp và trung bình trong giới hạn 0,1
– 0,6%, cao nhất cũng không quá 0,65% trừ các thép chuyên dùng và chịu mài mòn như thép
vòng bi.
Hàm lượng nguyên tố hợp kim trong thép hợp kim kết cấu thường chỉ 1 – 3%, nhiều nhất
cũng chỉ 6 – 7% và thường dùng mangan, silíc là những nguyên tố rẻ tiền, dễ kiếm. Ngoài ra
còn có crôm và nikel.
Tác dụng chủ yếu của những nguyên tố hợp kim trên là nâng cao độ thấm tôi (đường
kính tôi thấu có thể từ 25 – 200 mm) và hóa bền pha ferít để nâng cao cơ tính ở trạng thái cung
cấp.
6.6.1.2 Một số loại thông dụng.
 Thép hợp kim kết cấu thấm cácbon.
Nhóm thép hợp kim kết cấu thấm cácbon chuyên dùng để chế tạo các chi tiết truyền lực
như bánh răng, cam, chốt xích, đóa ma sát v.v nên đòi hỏi trong lõi dẻo dai chịu va đập còn bề
mặt cần cứng vững chịu được mài mòn vì thế trước khi dùng phải thấm cácbon rồi đem tôi và
ram thấp.
Hàm lượng cácbon trong thép hợp kim kết cấu thấm cácbon khoảng 0,10 – 0,25%, hiện
nay có xu hướng dùng thép với lượng cácbon trên dưới 0,3% để nâng cao độ bền của lõi, nhất
là với các chi tiết lớn.
Lưu ý: sự khác nhau về chất lượng giữa thép thấm cácbon thông thường và thép hợp kim
kết cấu thấm cácbon khi có cùng hàm lượng cácbon là thép hợp kim kết cấu thấm cácbon có độ
thấm tôi lớn hơn nên độ bền của lõi cao hơn do đó làm đựoc chi tiết lớn hơn, ngoài ra do ít bị
98

biến dạng khi tôi nên có thể thấm được ở nhiệt độ cao hơn. Khi độ cứng của bề mặt như nhau
thì tính chống mài mòn của thép hợp kim kết cấu cao hơn so với thép thấm cácbon thông
thường do tạo nên cácbit ổn định với độ phân tán cao.
Một số mác thép hợp kim kết cấu thấm cácbon có thể kể đến là:
Nhóm thép crôm: bao gồm các mác 15Cr, 20Cr, 15CrV… được dùng làm các chi tiết
nhỏ với đường kính không lớn hơn 30mm, yêu cầu chống mài mòn cao ở bề mặt và chịu tải
trung bình như các chốt piston, trục cam, trục giữa xe đạp, trục pêđan, bánh răng có mô đun
nhỏ v.v.
Nhóm thép crôm – nikel: bao gồm các mác 20CrNi, 12CrNi3A, 12Cr2Ni4A,
18Cr2Ni4WA, 18Cr2Ni4Mo, v.v có độ thấm tôi rất cao, đảm bảo được độ bền và độ dai va đập
tốt vì thế thường được làm các chi tiết chịu tải trọng cao nhất.
Mác thép 18Cr2Ni4W hoặc 18Cr2Ni4Mo được dùng làm các chi tiết đặc biệt quan trọng
như bánh răng, trục của động cơ máy bay, tầu biển, v.v. Nhược điểm cơ bản của nhóm thép
này là đắt, khó cắt gọt và qui trình nhiệt luyện phức tạp.
Nhóm thép crôm – mangan – titan: bao gồm các số hiệu 18CrMnTi, 25CrMnTi,
30CrMnTi, 25CrMnMo, v.v được dùng để sản xuất hàng loạt các chi tiết của máy kéo như các
bánh răng hộp số, bánh răng cầu sau và các trục quan trọng.
Thành phần hóa học của một số mác thép thuộc nhóm thép hợp kim kết cấu thấm cácbon
nêu trên được trình bày trong bảng 6.1
Bảng 6.1 Một số thép hợp kim kết cấu thấm cácbon.
Mác thép
Thành phần các nguyên tố (%)
C Cr Ni Mn
Nguyên tố
khác
15Cr 0,12–0,15 0,70 –1,00 – 0,40–0,70 –
20Cr 0,17–0,23 0,70 –1,00 – 0,50–0,80 –
15CrV 0,12–0,18 0,80 –1,10 – 0,40–0,70 0,06 – 0,12V
20CrNi 0,17–0,23 0,45 –0,75 1,00 – 1,40 0,40–0,70 –
12Cr2Ni3A 0,09–0,16 0,60 –0,90 2,75 – 3,15 0,30–0,60 –

12Cr2Ni4A 0,09–0,15 1,25–1,65 3,25 – 3,65 0,30–0,60 –
18Cr2Ni4MoA 0,14–0,20 1,36–1,65 4,00 – 4,40 0,25–0,55 0,3 – 0,40Mo
18CrMnTi 0,17–0,23 1,00–1,30 – 0,80–1,10 0,03 – 0,09Ti
25CrMnTi 0,22–0,29 1,00–1,30 – 0,80–1,10 0,03 – 0,09Ti
30CrMnTi 0,24–0,32 1,00–1,30 – 0,80–1,10 0,03–0,09Ti
25CrMnMo 0,23–0,29 0,90–1,20 – 0,90–1,20 0,2–0,30Mo
99
 Thép hợp kim kết cấu đàn hồi.
Thép hợp kim kết cấu đàn hồi là loại thép dùng để chế tạo các chi tiết đàn hồi như lò xo,
nhíp các loại và các chi tiết chịu đàn hồi khác.
Để đạt được giới hạn đàn hồi cao nhất, loại thép này phải được nhiệt luyện để có tổ chức
trustít ram bằng cách tôi rồi ram trung bình. Ngoài ra, để tăng khả năng chịu mỏi người ta còn
tạo ra trên bề mặt của chúng một ứng suất dư bằng cách cán, phun bi, lăn ép, v.v.
Các mác thép đàn hồi gồm 60Mn, 65Mn, 70Mn, 55Si2, 60Si2, 60SiMn, 60Si2CrA,
60Si2Ni2A, 50CrV, 50CrMnV… được cán, kéo thành tấm lá, dây để cuốn, uốn thành các hình
dạng khác nhau.
Các mác thép 60Mn, 65Mn, 70Mn là loại thép lò xo thường, chúng được cán thành các
bán thành phẩm tiết diện nhỏ và được cung cấp ở trạng thái đã qua nhiệt luyện tôi và ram trung
bình.
Các mác thép 55Si2, 60Si2, 60SiMn có giới hạn đàn hồi cao, độ thấm tôi tốt dùng để làm
lò xo, nhíp có chiều dày tới 18mm trong chế tạo máy kéo, xe lửa, tầu biển, dây cót đồng hồ,
v.v.
Các mác thép 60Si2CrA, 60Si2Ni2A có độ thấm tôi lớn – có thể tôi thấu trên 50mm nên
thường được dùng để chế tạo lò xo, nhíp lớn chịu tải nặng và đặc biệt quan trọng.
Các mác thép 50CrV, 50CrMnV có tính chống ram cao, có thể chế tạo các lò xo nhỏ,
chịu nhiệt tới 300
0
C như lò xo supáp xả.
Thành phần hóa học của một số mác thép nêu trên được trình bày trong bảng 6.2
Bảng 6.2 Một số thép hợp kim kết cấu đàn hồi.

Mác thép
Thành phần các nguyên tố (%)
C Mn Si Cr Nguyên tố khác
65Mn 0,62 – 0,70 0,9 – 1,2 0,17 – 0,37 < 0,25
60Si2 0,57 – 0,65 0,6 – 0,9 1,50 – 2,0 –
60SiMn 0,55 – 0,65 0,8 – 1,0 1,30 – 1,80 –
50CrV 0,46 – 0,54 0,5 – 0,8 1,17 – 1,37 – 0,1 – 0,2V
60Si2CrA 0,56 – 0,64 0,5 – 0,8 1,40 – 1,80 –
60Si2Ni2A 0,56 – 0,64 0,5 – 0,8 1,40 –1,80 – 1,4 – 1,7Ni
 Thép hợp kim kết cấu hóa tốt.
Thép hợp kim kết cấu hóa tốt là loại thép dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh
và va đập cao nên yêu cầu có độ bền và độ dẻo cao, nghĩa là cần phải có cơ tính tổng hợp cao.
100