Nghiên cứu phương pháp kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối hàn hợp kim thấp độ bền cao, xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng phương pháp thẩm thấu chất lỏng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG
CHẤT LỎNG THẨM THẤU, ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN
HỢP KIM THẤP ÐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ
NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T2013-91

S KC 0 0 5 4 4 7

Tp. Hồ Chí Minh, 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG
CHẤT LỎNG THẨM THẤU, ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN
HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ
NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN BẰNG
PHƢƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG
Mã số: T2013-91

Chủ nhiệm đề tài: GVTH. NGUYỄN HƢỚNG DƢƠNG

TP. HCM, Tháng 12 năm 2013


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐƠN VỊ CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG
CHẤT LỎNG THẨM THẤU, ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN
HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ
NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN BẰNG
PHƢƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG

Mã số: T2013-91

Chủ nhiệm đề tài: GVTH. NGUYỄN HƢỚNG DƢƠNG
Thành viên đề tài:
TP. HCM, Tháng 12 năm 2013


THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thơng tin chung:
- Tên đề tài:

Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối hàn hợp
kim thấp độ bền cao, xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng phƣơng
pháp thẩm thấu chất lỏng
- Mã số: T2013 - 91
- Chủ nhiệm: GVTH. KS. NGUYỄN HƢỚNG DƢƠNG
- Cơ quan chủ trì: Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
- Thời gian thực hiện: 01/2013 – 12/2013
2. Mục tiêu:
- Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu cho mối hàn thép hợp kim thấp
độ bền cao.

- Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng phƣơng pháp thẩm thấu chất
lỏng.
3. Tính mới và sáng tạo:
- Áp dụng phƣơng pháp kiểm tra thẩm thấu chất lỏng để kiểm tra mối hàn thép hợp kim
thấp độ bền cao.
4. Kết quả nghiên cứu:
Xây dựng đựơc bài thí nghiệm kiểm tra mối hàn bằng chất lỏng thẩm thấu.
5. Sản phẩm:
- Bản thuyết minh
- Qui trình thí nghiệm kiểm tra mối hàn bằng chất lỏng thẩm thấu
6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
- Tận dụng trang thiết bị hiện có với cụm thiết bị đƣợc xây dựng phục vụ sản xuất thực tế.
- Chuyển giao tại bộ mơn Cơng Nghệ Kim Loại khoa Cơ khí máy.
Trƣởng Đơn vị

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên, đóng dấu)

(ký, họ và tên)


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC .................................................................................................................................. 3
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 4
1.

Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vục đề tài ở trong và ngồi nƣớc ................... 4

2.

Tính cấp thiết :..................................................................................................................... 4

3.

Mục tiêu: ............................................................................................................................. 4

4.

Cách tiếp cận: ...................................................................................................................... 4

5.

Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................................... 4

6.

Đối tƣợng nghiên cứu:......................................................................................................... 4

7.

Phạm vi nghiên cứu: ............................................................................................................ 4

8.

Nội dung nghiên cứu : ......................................................................................................... 4

CHƢƠNG 1 ................................................................................................................................ 6
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................................. 6

1.1. Tổng quan về thép hợp kim thấp độ bền cao ...................................................................... 6
1.2. Phƣơng pháp kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu ................................................................ 6
CHƢƠNG 2 .............................................................................................................................. 24
XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN THÉP HỢP KIM THẤP
ĐỘ BỀN CAO BẰNG PHƢƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG................................ 24
2.1. Mục đích yêu cầu ............................................................................................................... 24
2.2. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................................... 24
2.3. Trình tự thí nghiệm ............................................................................................................ 26
2.4. Ghi nhận chỉ thị và đánh giá kết quả ................................................................................. 28
KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ ........................................................................................................... 29


MỞ ĐẦU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vục đề tài ở trong và ngoài nƣớc
Phá hủy kết cấu hàn đã đƣợc quan tâm từ lâu. Đánh giá độ bền và độ ổn định
của kết cấu hàn định kỳ sau một thời gian sử dụng là một yêu cầu rất quan trọng, nhằm
phát huy tối đa hiệu quả sử dụng của các kết cấu hàn. Thực tế Việt Nam, tại các Cơng
ty Chế tạo thiết bị dầu khí; Công ty Doosan – KCN Dung Quất; Tổng Công ty Rƣợu,
bia và nƣớc giải khát Sài Gòn; Nhà máy nhiệt điện bằng tuabin khí,… q trình phá
hủy của các chi tiết, cụm chi tiết có mối ghép hàn là điều đáng lo ngại.
2. Tính cấp thiết :
Xây dựng bài thí nghiệm phục vụ cho công tác đào tạo của Bộ mơn Cơng nghệ
Kim loại, Khoa Cơ Khí Máy, Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM tƣơng lai
gần.
3. Mục tiêu:
-

Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối
hàn thép hợp kim thấp độ bền cao

-

Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng phƣơng pháp thẩm thấu
chất lỏng

4. Cách tiếp cận:
-

Tìm hiểu nhu cầu thực tế và tính khả thi của đề tài

5. Phƣơng pháp nghiên cứu
-

Khảo sát thực tế

-

Nghiên cứu tài liệu

-

Thực nghiệm.

6. Đối tƣợng nghiên cứu:
-

Mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao

-

Phƣơng pháp kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu

7. Phạm vi nghiên cứu:
-

Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối
hàn thép hợp kim thấp độ bền cao

-

Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng phƣơng pháp thẩm thấu
chất lỏng.

8. Nội dung nghiên cứu :


-

Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối
hàn thép hợp kim thấp độ bền cao

-

Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng phƣơng pháp thẩm thấu
chất lỏng


CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Tổng quan về thép hợp kim thấp độ bền cao

1.1.1. Khái niệm chung
Thép hợp kim thấp có độ bền cao (Thép HSLA: High Strength Low Alloy Steel)
là nhóm thép hợp kim có hàm lƣợng cacbon thấp và hàm lƣợng nhỏ các nguyên tố hợp
kim chẳng hạn nhƣ: Mangan, Silic, nhôm, vanadi, titan, molipden, đồng, … Do các đặt
điểm nhƣ vậy nên chúng có các đặc tính chất nhƣ: độ bền và độ dai va đập cao, có tính
hàn tốt. Độ bền cao đƣợc sinh ra do chúng đƣợc thêm vào một lƣợng nhỏ các nguyên
tố hợp kim có hàm lƣợng nhỏ hơn 0.1%. Giới hạn chảy của chúng lớn. Nhờ vậy nhóm
thép này có các thơng số u cầu về độ dẻo, độ dai, tính hàn và tính chống ăn mịn rất
tốt. Hàm lƣợng các thành phần nguyên tố hợp kim đƣợc điều chình tùy vào yêu cầu
làm việc của từng loại thép.
Thép HSLA có thể đƣợc chia thành sáu loại sau:
- Thép hợp kim thấp Ferite – Pearlite: có chứa bổ sung rất nhỏ (bé hơn 0,1%)
cacbite mạnh hay carbonitride hình thành nhƣ Nb, V, Ti, để tăng cƣờng độ bền, làm
mịn hạt.
- Thép cán Pearlite: bao gồm thép C - Mn nhƣng cũng có thể bổ sung lƣợng nhỏ
nguyên tố hợp kim khác để tăng cƣờng độ bền, dẻo dai và tính hàn.
- Thép Ferrite hình kim: (cacbon thấp bainite) cacbon thấp (ít hơn 0,05% C) độ
bền cao, (690 MPa) khả năng hàn và tính dẻo dai tốt.
- Thép song pha:trong đó có một cấu trúc tinh thể của mactenxit phân tán trong
ma trận Ferite và tạo một hợp chất có độ dẻo và độ bền kéo cao.
- Thép tạo hình: bổ sung thêm các nguyên tố hợp kim Ca, Zr, Ti để cải thiện
tính dẻo dai của thép.
1.1.2. Thành phần hóa học và Cơ tính theo tiên chuẩn của một số Quốc gia
 Tiêu chuẩn Viê ̣t Nam
TCVN 1659 – 75 quy đinh
̣ phƣơng pháp biể u thi ̣mác thép . Ký hiệu má c thép
HSLA gồ m hai phầ n : 2 chƣ̃ số đƣ́ng đầ u biể u thi ̣hàm lƣơ ̣ng cacbon trung bin
̀ h theo
phầ n va ̣n và ký hiê ̣u chỉ nguyên tố hơ ̣p kim đƣ́ng sau thƣờng là Mn , Cr, Si, Ni,… Nế u
hàm lƣợng hợp kim khoảng 1% thì sau nguyên tố hợp kim khô ng có chƣ̃ số , nế u vƣơ ̣t

q 1.5% thì thêm số 2.
Ví dụ: thép 12MnSi – thép chứa cacbon trung bình 0.12%, hàm lƣợng Mn khoảng
1%
và hàm lƣợng Si khoảng 1%.
 Tiêu chuẩn Nga (Liên Xô cũ)
Tiêu chuẩ n Viê ̣t Nam biể u thi ̣mác thép gầ n giố ng tiêu chuẩ n của Nga (tiêu chuẩ n
ΓΟCT). Sau đây là bảng biể u thi ̣tên nguyên tố hơ ̣p kim tƣơng đƣơng giƣ̃a tiêu chuẩ n
TCVN và tiêu chuẩ n ΓΟCT. (Trang 130 Sổ tay mác thép thế giới)
Bảng 1.1: Ký hiệu nguyên tố hợp kim tương đương giữa t iêu chuẩn TCVN và tiêu
chuẩn ΓΟCT


Ký hiệu theo tiêu
chuẩ n ΓΟCT
A
Б
B
Γ
Д
К
M
H
П
P
C
T
Y
Ф
X
Ц

Ю

Tên nguyên
tố hơ ̣p kim
Nitơ
Niôbi
Vônfram
Mangan
Đồng
Côban
Môlipđen
Niken
Phố t pho
Bo
Silic
Titan
Cacbon
Vanadi
Crôm
Kẽm
Nhôm

Ký hiệu theo tiêu
chuẩ n TCVN
N
Nb
W
Mn
Cu
Co

Mo
Ni
P
B
Si
Ti
C
V
Cr
Zn
Al

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn TCVN3104-79


Bảng 1.3 Một sớ mác thép hợp kim thấp có độ bền cao theo tiêu chuẩn Nga

Hàm lƣợng (%)

Mác thép
C

Si

Mn

Crmax

Nimax

Cumax

Pmax

Smax

Ng
khá

Thép kết cấu hợp kim

Mn

0,12÷0,18

0,17÷0,37

0,7÷1,0

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

Mn2

≤ 0,12

0,17÷0,37

1,4÷1,5

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

Mn2

0,14÷0,2

0,25÷0,55

1,2÷1,6

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

MnSi

0,09÷0,15

0,50÷0,80

0,5÷1,2

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

Mn2Si

≤0,12

0,50÷0,80

1,3÷1,7

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

MnV

0,12÷0,18

0,17÷0,37

0,9÷1,2

0,3

0,3

0,3

0,035

0,04

CrMnSi

0,11÷0,16

0,40÷0,70

0,9÷1,2

0,5÷0,8

0,3

0,3

0,035

0,04

CrSiNiC

0,12÷0,18

0,40÷0,70

0,4÷0,7

0,6÷0,9

0,3÷0,6

0,2÷0,4

0,035

0,04

0,

Thép làm cốt bêtơng

MnSi

0,30÷0,37

0,6÷0,9

0,8÷1,2

0,3

0,3

0,3

0,04

0,045

CrMn2Z

0,19÷0,26

0,4÷0,7

1,5÷1,7

0,9÷1,2

0,3

0,3

0,04

0,045

Mác
Thép
09Γ2

≤0.1
2

09Γ2 Д
14Γ2
12ΓC

≤0.1
2

0.12

÷
0.18

16ΓC
17ΓC

0.09
÷
0.15

Si

Mn

P≤

S≤

0.1
7÷
0.3
7

1.4 ÷
1.8

0.03
5

0.04

0

0.1
7÷
0.3
7

0.5
÷
0.8

Cr≤ Ni≤

Cu

0.3
0

0.3
0

0.3
0

Thành phần khác
Ni≤0.008
As≤0.08
Ni≤0.008

1.4 ÷

1.8

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

1.2 ÷
1.6

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3

0

0.3
0

As≤0.08
Ni≤0.008
As≤0.08
Ni≤0.008
As≤0.08

0.8 ÷
1.2

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

Ni≤0.008

As≤0.08
Ni≤0.008

Zr:
0,0


09 Γ2C
09Γ2C Д
10Γ2C1
10Γ2C Д

0.12
÷
0.18

0.5
÷
0.8

0.14
÷ 0.2

0.4
÷
0.7

≤0.1
2

15ΓФ
15ΓФД
15Γ2CФ
15Γ2CФ
Д
14Γ2AФ
14Γ2AФ
Д
16Γ2AФ
16Γ2AФ
Д
18Γ2AФn

≤
0.12
≤
0.12
≤
0.12

0.12
÷
0.18

0.12
÷
0.18

0.12
÷

0.18

0.4
÷
0.6

0.5
÷
0.8

0.5
÷
0.8

0.8
÷
1.1

0.8
÷
1.1

0.1
7÷
0.3
7

c

10 Γ2Б

0.12
÷
0.18

0.1
7÷

0.9 ÷
1.2

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

As≤0.08
Ni≤0.008
As≤0.08

1.0 ÷ 0.03
5
1
.
4 0.03
5
0

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3

0

0.03
5

0.04
0

1.3 ÷
1.7

Ni≤0.008
As≤0.08
Ni≤0.008
As≤0.08
Ni≤0.008

0.3
0

0.3
0

0.3
0

V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008

1.3 ÷

1.7

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008
V0.05÷0.12

1.3 ÷
1.65

0.03
5

1.3 ÷
1.65

0.03
5

1.3 ÷
1.65

0.03
5

0.9 ÷
1.2

1.3 ÷
1.7

1.3 ÷
1.7

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

As≤0.08,Ni≤0.008
V0.05÷0.12

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

As≤0.08,Ni≤0.008
V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008

0.03
5

0.03
5

0.03
5

0.03

0.04
0

0.04
0

0.04
0

0.04
0

0.04

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.3

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.3

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.3

V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008
V0.08÷0.14,As≤0.0
8

No0.015÷0.025
V0.08÷0.14,As≤0.0
8
No0.015÷0.025
V0.08÷0.14,As≤0.0
8
No0.015÷0.025
V0.08÷0.14,As≤0.0
8


10 Γ2Б Д

0.3
7
0.12
÷
0.18

0.12
÷
0.18

0.12
÷
0.18

0.14
÷
0.20

0.14
÷
0.20

0.14
÷
0.22
≤
0.12

0.4
÷
0.7

0.4
÷
0.7

0.3
÷
0.6

0.3
÷
0.6

0.3
÷
0.6

0.3
0÷
0.6
0
≤
0.1
7

0.1
7÷
0.3
7

1.2 ÷
1.6

1.20÷
1.60

1.30÷
1.70

1.30
÷
1.70

1.30
÷
1.70

1.20
÷
1.60

1.20÷
1.60

5

0

0

0

0

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

0.03
5

0.04
0

0.3
0

0.3
0

0.3
0

No0.015÷0.025
V0.08÷0.14,As≤0.0
8
No0.015÷0.025


0.1
7÷
0.3
7


 Theo Tiêu chuẩn Hoa Kỳ
Theo tiêu chuẩ n SAE quy đinh
̣ về phƣơng pháp biể u thi ̣mác thép
HSLA đƣơ ̣c ký hiê ̣u nhƣ sau:
-

, trong đó thép

Chƣ̃ số thƣ́ nhấ t là số
Hai chƣ̃ số tiế p theo là giới ha ̣n chảy tố i thiể u theo đơn vi ̣K
Tiế p theo là chƣ̃ cái A, B, C, D hoă ̣c X để phân biê ̣t các thành phầ n khác nhau
trong nhóm mác có cùng giới ha ̣n chảy .

Theo tiêu chuẩ n ASTM thì biể u thi ̣thép HSLA nhƣ sau
-

Chƣ̃ thƣ́ nhấ t là Grade
Hai chƣ̃ số tiế p theo chỉ giới ha ̣n chảy tố i thiể u theo đ ơn vi ̣Ksi hoă ̣c các chƣ̃ cái
A, C, D, E
Theo tiêu chuẩn ASTM có các mác thép nhƣ A656, A690, A709, A715, A808,
A812, A841, A871, A242, A440, A441, A529, A588, A606, A607, A618…
(trang 512 sổ tay mác thép thế giới)

Bảng 3.4 thành phần hóa học của mác thép A558 theo tiêu chuẩn ASTM
Mác Thép
ASTM

UNS

Gr. H

K12032

Gr. J

K12044

C

Si

Mn

P

S

Cu

V

Nguyên tố
khác

0.2

0.2÷
0.75

1.25

0.04

0.04

0.2
÷0.35

0.02

Cr0.1÷0.25
Ni0.3÷0.6,
Ti0.005 0.03

0.3÷

0.5

0.6 1

0.2

0.04

0.05

÷ 0.1

Ni 0.5÷0.7

≥0.03

Ti0.03 ÷0.05
Cr0.4 ÷0.7

Gr. K

0.17

0.25÷

0.5÷

0.5

0.04

0.05

Ni 0.4

0.3÷
0.5

1.2

Mo 0.1
Nb0.005÷0.05

Bảng 1.5: Thành phần hóa học và cơ tính của một sớ mác thép HSLA theotiêu chuẩn
SAE
Hàm lƣợng (%)

R0,2

Mác thép
Cmax

Mnmax

Simax

Pmax

Smax

(min, Ksi)


SAE 942X

0,21

1,35

0,90

0,040

0,050

42

SAE 945A

0,15

1,00

0,90

0,040

0,050

45

SAE 945C

0,23

1,40

0,90

0,040

0,050

45

SAE 945X

0,22

1,35

0,90

0,040

0,050

45

SAE 950A

0,15

1,30

0,90

0,040

0,050

50

SAE 950B

0,22

1,30

0,90

0,040

0,050

50

SAE 950C

0,25

1,60

0,90

0,040

0,050

50

SAE 950D

0,15

1,60

0,90

0,040

0,050

50

SAE 950X

0,23

1,35

0,90

0,040

0,050

50

SAE 955X

0,25

1,35

0,90

0,040

0,050

55

SAE 960X

0,26

1,45

0,90

0,040

0,050

60

SAE 965X

0,26

1,45

0,90

0,040

0,050

65

SAE 970X

0,26

1,65

0,90

0,040

0,050

70

SAE 980X

0,26

1,65

0,90

0,040

0,050

80

Bảng 1.6: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A572-88C
Hàm lƣợng (%)
Đƣờng
kính /chiều
dài

Simax
Grade
Cmax

Mnmax

Pmax

Smax

(mm)

Tấm ≤40mm
Thép hình
≤630 Kg/m,Z,T

Tấm>40mm
Thép hình
>630
Kg/m

150

42

0,21

1,35

0,04

0,05

0,4

0,15÷0,40

100

50

0,23

1,35

0,04

0,05

0,4

0,15÷0,40

32

60

0,26

1,35

0,04

0,05

0,4

_

13÷32

65

0,23

1,65

0,04

0,05

0,4

_

≤13

65

0,26

1,35

0,04

0,05

0,4

_

Bảng 1.7: Cơ tính của các mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A572-88C
R0,2 (min)

Rm (min)

Grade
MPa

Ksi

MPa

Ksi

A (min, %)
Mẫu 200
(mm)

Mẫu 50


(mm)
42

290

42

415

60

20

24

50

345

50

450

65

18

21

60

415

60

520

75

16

18

65

450

65

550

80

15

17

Bảng 1.8: Thành phần hóa học của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A573-89
Hàm lƣợng (%) các nguyên tố hóa học
ASTM

Cmax
Mn

Pmax

Smax

Si

0,23

0,60÷0,90

0,04

0,050

0,10÷0,35

0,24

0,26

0,85÷1,20

0,04

0,050

0,15÷0,40

0,27

0,28

0,85÷1,00

0,04

0,050

0,15÷0,40

Dày ≤13 mm

13÷40 mm

Grade 58

0,23

Grade 65
Grade 70

Bảng 3.9: Cơ tính của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A573-89
R0.2 (min)

Rm (min)

A (min, %)

MPa

Ksi

MPa

Ksi

Mẫu 200 Mẫu 50
(mm)
(mm)

Grade 58

220

32

480÷490

58÷71

21

24

Grade 65

240

35

450÷530

65÷77

20

23

Grade 70

290

42

485÷620

70÷79

18

21

ASTM


Bảng 1.10: Thành phần hóa họccủa một sớ mác thép ASTM A633-90
Hàm lƣợng (%)
Mn
ASTM

Grade A
Grade D
Grade E

Cmax

Dày≤14
(mm)

40÷100
(mm)

100÷150
(mm)

Pmax

Smax

0,18
0,20
0,22

1,0÷1,35 1,0÷1,35
0,7÷1,35 1,0÷1,6
1,15÷1,5 1,15÷1,5

1,15÷1,5

0,04 0,05
0,04 0,05
0,04 0,05

Si

Nbmax

V

0,15÷0,5
0,15÷0,5
0,15÷0,5

0,05
0,01÷0,0
5

0,04÷0,1

Bảng 3.11: Cơ tính của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A633-90
R0,2 (min)
MPa

ASTM

Grade A
Grade D
Grade E

Rm (min)
MPa

dày ≤
65(mm)

≤100(mm)

≤160
(mm)

dày ≤ 65
(mm)

290
345
415

290
315
415

380

430÷570
485÷620
550÷690

≤ 100 (mm) ≤ 160 (mm
430÷570

450÷590
550÷690

515÷655


 Tiêu chuẩn Nhật Bản
Tiêu chuẩ n Nhâ ̣t JIS quy đinh
̣ phƣơng pháp biể u thi ̣mác thép gồ m ba phầ n :
- Chƣ̃ cái thƣ́ nhấ t biể u thi ̣thép S (Steel)
- Chƣ̃ cái thƣ́ hai biể u thi ̣công du ̣ng H (Hot rolling) cán nóng.
- Ba chƣ̃ sớ tiế p theo biể u thị giá trị thấp nhất của độ bền. Ngoài ra các mác thép
đôi khi có thể có thêm ký hiê ̣u biể u thi ̣hình da ̣ng vâ ̣t liê ̣u thép , phƣơng pháp
chế ta ̣o và nhiê ̣t luyê ̣n. P (Plate) thép tấm, S thép băng.
Bảng 1.12: Thành phần hóa học (%) của các mác thép theo JIS G319-88
Hàm lƣợng (%)
JIS

SH590P
SH590S

Cmax

Mnmax

Pmax

Smax

Simax

(Nb + V) max

0,12
0,18

2,0
1,8

0,030
0,035

0,03
0,03

0,4
0,4

0,15
0,15

Bảng 1.13: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn JIS G319-88
JIS
R0,2 (min)
Rm (min)
(MPa)
(MPa)
SH590P
SH590S

440
440

590
590

A
(%)
19÷26
13÷17

Bảng 1.14: Thành phần hóa học (%) của các mác thép theo JIS G3128-87
Hàm lƣợng (%)
JIS
Cmax Simax

Pmax

Smax

Cumax

Ni

Crmax Momax Vmax Bomax

SHY-685
SHY0,18 0,55 0,030 0,025 0,50
1,20 0,60 0,10 0,005
685N

0,18 0,55 0,030 0,025 0,50 0,70÷1,50 0,80 0,60 0,10 0,005
SHY0,18 0,55 0,015 0,015 0,50 0,70÷1,50 0,80 0,60 0,10 0,005
685NS
Cơ tính của cả 3 mác thép SHY-685, SHY685N, SHY685NS đều đảm bảo:
R0.2 ≥ 685 Mpa
Rm ≥ 785 MPa(Trích từ sổ tay mác thép thế giới trang 294)
 Tiêu chuẩn Trung Quốc


ép

Bảng 1.15: Thành phần hóa học của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn GB 1591- 94
Hàm lƣợng (%)

Phẩm
cấp

Cmax

Mn

Simax

Pmax

Smax

V

N

Tima

A
B

0.16
0.16

0.80 ÷ 1.50
0.80 ÷1.50

0.55
0.55

0.045
0.040

0.045
0.040

0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02

A
B
C
D
E

0.20
0.20
0.20
0.18
0.18

1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60

0.55
0.55
0.55
0.55
0.55

0.045
0.040
0.035
0.030
0.025

0.045
0.040
0.035
0.030
0.025

0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02
0.02
0.02
0.02

A
B
C
D
E

0.20
0.20
0.20
0.20
0.20

1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
1.00÷1.60
1.00÷1.60
1.00 ÷1.60

0.55
0.55
0.55
0.55
0.55

0.045
0.040
0.035
0.030
0.025

0.045
0.040
0.035
0.030
0.025

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02
0.02
0.02
0.02

A
B
C
D
E

0.20
0.20
0.20
0.20
0.20

1.00 ÷ 1.70
1.00 ÷ 1.70
1.00÷1.70
1.00÷1.70
1.00 ÷ 1.70

0.55
0.55
0.55
0.55
0.55

0.045
0.040
0.035
0.030
0.025

0.045
0.040
0.035
0.030
0.025

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060

0.02
0.02
0.02
0.02
0.02

C
D
F

0.20
0.20
0.20

1.00 ÷ 1.70
1.00 ÷ 1.70
1.00 ÷ 1.70

0.55
0.55
0.55

0.035
0.030

0.025

0.035
0.030
0.025

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20

0.02
0.02
0.02

Mác thép

Phẩm
cấp

Giới hạn chảy (MPa) (min)
Chiều dày hoặc đƣờng kính (mm)
≤ 16

> 16 ÷ 35

35 ÷ 50

50 ÷ 100

Độ bền kéo
σb
(MPa)

Độ
giãn
dài δ
(%)

Nhiệt độ
o
C

Độ dai va

Q295

A
B

295
295

275
275

255

255

235
235

390 ÷ 570
390 ÷ 570

23
23

+20

Q345

A
B
C
D
E

345
345
345
345
345

325
325
325

325
325

295
295
295
295
295

275
275
275
275
275

470 ÷ 630
470 ÷ 630
470 ÷ 630
470 ÷ 630
470 ÷ 630

21
21
22
22
22

+20
0
-20

-40

A


Q390

A
B
C
D
E

390
390
390
390
390

370
370
370
370
370

350
350
350
350
350

330
330
330
330
330

490 ÷ 650
490 ÷ 650
490 ÷ 650
490 ÷ 650
490 ÷ 650

19
19
20
20
20

+20
0
-20
-40

Q420

A
B
C
D

E

420
420
420
420
420

400
400
400
400
400

380
380
380
380
380

360
360
360
360
360

520 ÷ 680
520 ÷ 680
520 ÷ 680
520 ÷ 680

520 ÷ 680

18
18
19
19
19

+20
0
-20
-40

Q460

C
D
E

460
460
460

440
440
400

420
420
420

400
400
400

520 ÷ 720
520 ÷ 720
520 ÷ 720

17
17
17

0
-20
-40

Bảng 1.14: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn GB1591- 94


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113
Theo tiêu chuẩ n GB 1591 – 94 thì mác thép HSLA đƣợc biểu thị nhƣ sau : Chƣ̃ cái
đƣ́ng đầ u mác thép là chƣ̃ cái “Q” , chữ số đứng sau chỉ giá trị giới hạn chảy thấp nhất(
Trang 179 Sổ tay sử dụng mác thép thế giới)
 Theo tiêu chuẩn Đức
Tiêu chuẩ n DIN 17006 quy đinh
̣ phƣơng pháp biể u thi ̣mác thép theo đô ̣ bề n của
vâ ̣t liê ̣u nhƣ sau: (trang 340 sổ tay mác thép thế giới)
- Chƣ̃ cái đầ u tiên biể u thi ̣phƣơng pháp luyê ̣n hoă ̣c đă ̣c tính ban đầ u :
Q: có thể dập nguội (có thể ép, có thể biến dạng nguội)

Z: có thể kéo chuốt
- Hai chƣ̃ cái tiế p theo là St (Stahl) và theo sau là giá trị độ bền kéo (MPa).
Bảng 1.16: Thành phần hóa học của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn DIN

Trang 1


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113
Hàm lƣợng (%)

Mác thép
Cmax

Simax

Mnmax

Pmax

Smax

Almax

Nbmax

Timax

Vmax

0.12

0.5

1.3

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

QStE 380
TM

0.12

0.5

1.5

0.025

0.02

0.015

0.09

0.15

0.2

0.12

0.5

1.4

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

QStE 420
TM

0.12

0.5

1.6

0.25

0.015

0.015

0.09

0.15

0.2

0.12

0.5

1.6

0.25

0.015

0.015

0.09

0.15

0.2

0.12

0.5

1.7

0.25

0.015

0.015

0.09

0.15

0.2

QStE 500
TM

0.12

0.5

1.8

0.25

0.015

0.015

0.09

0.15

0.2

0.15

0.5

2.1

0.025

0.02

-

0.06

0.22

-

QStE 550
TM

0.16

0.5

1.2

0.025

0.02

0.015

0.09

0.15

0.1

0.16

0.5

1.4

0.025

0.02

0.015

0.09

0.15

0.1

0.16

0.5

1.5

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

0.18

0.5

1.6

0.025

0.015

0.015

0.09

0.15

0.1

0.18

0.5

1.6

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

0.20

0.5

1.6

0.025

0.015

0.015

0.09

0.15

0.1

0.21

0.5

1.7

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

0.22

0.5

1.7

0.03

0.03

0.015

0.09

0.22

-

0.24

0.5

~ 1.55 0.035

0.035

0.025

-

0.2

-

QStE 340
TM
QStE 360
TM

QStE 460
TM

QstE 690 TM
QStE 260 N
QStE 300 N
QStE 340 N
QStE 360 N
QStE 380 N
QStE 420 N

QStE 460 N
QStE 500 N
QStE 550 N

1.1.3. Tổ chức tế vi điển hình

Trang 2


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113

Hình 1.1 Tổ chức tế vi của HSLA-100 ở trạng thái cơ bản và ở vùng hàn

Hình 1.2 Tổ chức tế vi của HSLA-100 ở vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ)

Trang 3


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113

Hình 1.3 Tổ chức tế vi của thép HSLA. a.As-rolled; b. tempered at 200°C; c. tempered
at 400°C; d. tempered at 600°C; e. tempered at 700°C.

Trang 4


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113
Hình 1.4 Tổ chức tế vi của thép HSLA-340 đã ram

Hình 1.5 Tổ chức tế vi của thép HSLA cán nguội, tôi

1.1.4. Một số ứng dụng
 07MnCrMoVR, 07MnNiCrMoVDR, 07MnCrMoV-R, 07MnCrMoV-E có tính
hàn tốt, đƣợc sử dụng trong các chi tiết ô tô
 Cầu, Kết cấu giao thông đƣờng bộ đƣợc chế tạo bằng các mác thép:
15CrSiNiCu, 10CrSiNiCu, 10Mn2SiNiCu, 10Mn2NV
 Kết cấu hàn của máy xúc bánh xích và máy ủi, máy múc, các kết cấu kim loại
chịu tải nặng đƣợc chế tạo bằng các mác thép: 12Mn2SiMoV, 14MnSiMoVBo.
 Để làm bể chứa dung dịch lớn, bình ga và các bình chứa chịu áp lực, nồi hơi
công nghiệp dùng các mác thép: 09Mn2Si, 10Mn2NV, 10Mn2Si, 12Mn2SiMoV.
 Để làm các ống dẫn khí đốt, dầu khí thép phải có tính hàn tốt, độ bền cao và đủ
dẻo, dai, khơng có khả năng bị phá hủy giòn ở nhiệt độ lắp ráp và vận hành
đƣờng ống ở trạng thái tiêu chuẩn. Thép đƣợc dùng nhiều nhất cho mục đích này
(ống có đƣờng kính lớn) là mác thép 17MnSi ở trạng thái thƣờng hóa. Ngồi ra
cũng có thể dùng các mác thép 12Mn2SiNV, 14Mn2SiVNb, 16Mn2SiNV.
 Những năm gần đây, Tổng Công Ty Thép Việt Nam ở phía nam đã sản xuất và
cung cấp cho thị trƣờng một số mác thép cốt bê tông HSLA nhƣ :SD390 theo
tiêu chuẩn JIS G 3112-1987.Gr60 theo tiêu chuẩn ASTM A615/A615M-96
 Một số chi tiết trong ơ tơ

Hình 1.5 Một số bộ phận của một chiếc xe CADILLAC sử dụng thép HSLA
(4) Đoạn ray ở khoan trƣớc của xe,(11) Nút dự phòng trong khung điều khiển, (17) Ray thay
thế bên dƣới thân xe, (18) Đoạn ray bên dƣới phía sau xe, (20) Ray thay thế

Trang 5