Ngành gia công cơ khí được biết đến là ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng hiện nay. Khi quá trình lao động sản xuất đều vận hành bằng máy móc, tự động hóa, cơ giới hóa ngày càng cao. Thép chế tạo cơ khí là một trong những vật liệu dùng trong công nghiệp gia công cơ khí. Như chế tạo  máy, đinh ốc  vít, khuôn rèn, mũi khoan… Vậy các loại thép dùng trong cơ khí là gì? chúng ta cùng đi tìm hiểu về nó nhé!

Tìm hiểu về chung các loại thép dùng trong cơ khí

1/ Tiêu chuẩn thép trong cơ khí

Thép dùng trong cơ khí là sản phẩm được sử dụng rộng dãi và có ứng dụng rất lớn trong đời sống. Một sản phẩm thép chất lượng để đem vào sản xuất là phải đạt được một trong số những tiêu chuẩn sau đây:

• Độ cứng, đàn hồi nhất định: Đây là tiêu chuẩn quan trọng đầu tiên cần đạt được. Độ cứng, độ đàn hồi phải đáp ứng được nhu cầu chế tạo cần thiết cho sản phẩm. .
• Độ bóng: Sản phẩm thép trong cơ khí phải có độ bóng nhẵn mịn, không bị phồng rộp, han rỉ hay rỗ. Đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi gia công đạt chất lượng tốt nhất. Về độ bóng, mịn và độ chống oxy hóa cao nhất.
• Đa dạng về chủng loại, kích thước đáp ứng nhiều mục đích chế tạo cơ khí khác nhau.

 

2/ Quy trình sản xuất thép chế tạo cơ khí

Phân loại về các loại thép dùng trong cơ khí

1/ Phân loại theo thành phần hóa học

Chúng ta biết rằng thép chính là hợp kim giữa sắt và cacbon. Với thành phần cacbon ko vượt quá 2,14 %. Ngoài ra trong thành phần của thép còn có các kim loại khác như magan, kẽm, lưu huỳnh, phôtpho,…

Với hàm lượng: C < 2,14%, Mn ≤ 0,8%, Si ≤ 0,4 %, P ≤ 0,05%, S ≤ 0,05%. Ngoài ra có thể có một lượng nhỏ các nguyên tố Cr, Ni, Cu(≤ 0,2 %),W, Mo, Ti (≤ 0,1%).

Vì vậy theo cách phân loại theo thành phần hóa học chúng ta chia thép thành: Thép cacbon và thép hợp kim.

a/ Thép cacbon:

Cacbon: là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định tổ chức, tính chất và công dụng của thép. Thép cacbon chiếm tỉ trọng lớn nhất trong tổng sản lượng thép khoảng 80% – 90 %.

C sẽ làm giảm độ dẻo và độ dai va đập. Khi %C tăng trong khoảng 0,8 – 1% thì độ bền và độ cứng cao nhất nhưng khi vượt qua 1% thì độ bền và độ cứng bắt đầu giảm.

Theo %C có thể chia thép làm 4 nhóm có cơ tính và công dụng khác nhau:

–  Thép cacbon thấp  (%C ≤ 0,25%): dẻo, dai nhưng có độ bền và độ cứng thấp.

–  Thép cacbon trung bình (%C từ 0,3 – 0,5%): chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập cao.

–  Thép cacbon tương đối cao (%C từ 0,55 – 0,65%): có tính đàn hồi cao, dùng làm lò xo.

– Thép cacbon cao (%C ≥ 0,7%): có độ cứng cao nên được dùng làm dụng cụ đo, dao cắt, khuôn dập.

b/ Thép hợp kim

Thép hợp kim có độ bền cao hơn hẳn thép cacbon, nhất là sau khi tôi và ram. Đối với thép hợp kim thì có thể phân loại thành các loại sau:

– Hợp kim thấp: Thành phần các nguyên tố hợp kim trong thép không vượt quá 2,5 %

– Hợp kim trung bình: Thành phần các nguyên tố hợp kim trong thép chiếm từ 2,5 đến 10 %

– Hợp kim cao: Thành phần các nguyên tố hợp kim trong thép cao hơn 10 %

Các nguyên tố: Mn và Si là các tạp chất có lợi, có công dụng khử ôxy.

Ngược lại các nguyên tố: P, S là các tạp chất có hại, làm giảm cơ tính của thép. Ảnh hưởng tới chất lượng và phân loại thép.

 

2/ Phân loại theo công dụng

Các loại thép dùng trong cơ khí chủ yếu là thép hợp kim. Theo công dụng cụ thể có thể chia hợp kim thành các nhóm sau:

a/ Thép hợp kim kết cấu:

Là loại thép trên cơ sở thép kết cấu cho thêm vào các nguyên tố hợp kim. Loại này có hàm lượng cacbon khoảng 0,1 – 0,85% và lượng phần trăm của nguyên tố hợp kim thấp.

Loại thép này được dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng cao. Cần độ cứng, độ chịu mài mòn, hoặc cần tính đàn hồi cao…

Theo TCVN ký hiệu thép cacbon kết cấu là chữ C, sau chữ C ghi chỉ số hàm lượng cacbon của thép như: C20, C45, C65…

Ví dụ: C45 trong đó chữ C ký hiệu thép cacbon, 45 chỉ phần vạn cacbon trung bình ( tương đương với 0,45%C).

Ký hiệu theo tiêu chuẩn của các nước:

–        Nga (ГOCT): Ký hiệu xx trong đó xx là số chỉ phần vạn C. Ví dụ mác 40 có 0,4%C.

–        Mỹ (AISI/SAE):  Ký hiệu 10xx trong đó xx là số chỉ phần vạn C. Ví dụ mác 1045 có 0,45%C.

–        Nhật (JIS): Ký hiệu SxxC trong đó xx là các số chỉ phần vạn C. Ví dụ mác S45C có 0,45%C.

b/ Thép hợp kim dụng cụ

Là thép có độ cứng cao sau khi nhiệt luyện, độ chịu nhiệt và độ chịu mài mòn cao. Hàm lượng cacbon trong hợp kim dụng cụ từ 0,7 – 1,4%, các nguyên tố hợp kim cho vào là Cr, W, Si, Mn. Hàm lượng tạp chất S và P thấp (< 0,025%).

Thép hợp kim dụng cụ tuy có độ cứng cao khi nhiệt luyện nhưng chịu nhiệt thấp nên chỉ dùng làm các dụng cụ như: đục, dũa, dụng cụ đo hay các loại khuôn dập.

heo TCVN ký hiệu thép cacbon dụng cụ là chữ CD, sau chữ CD ghi chỉ số hàm lượng cacbon của thép theo phần vạn như: CD70, CD80, CD100.

Ví dụ: CD100 – chữ CD ký hiệu thép cacbon dụng cụ, 100 chỉ phần vạn cacbon trung bình (tương đương với 1%C).

 Ký hiệu theo tiêu chuẩn của các nước:

–        Nga (ГOCT): Ký hiệu Yxx trong đó xx là số chỉ phần nghìn C. Ví dụ mác Y12 có 1,2%C.

–        Mỹ (AISI):  Ký hiệu Wxxx trong đó xxx là số thứ tự. Ví dụ W110.

–        Nhật (JIS): Ký hiệu SKx trong đó x là số thứ tự từ 1 đến 7.

 

c/ Thép gió

Là một dạng thép hợp kim đặc biệt để làm dụng cụ cắt gọt và các chi tiết máy có yêu cầu cao.

Trong tổ chức của thép gió có các nguyên tố sắt, cacbon, crom, vonfram, coban, vanadi.

Thép gió có độ cứng cao, bền, chịu mài mòn và chịu nhiệt đến 650⁰C. Trong thép gió có hàm lượng các nguyên tố hợp kim như sau: 8,5 – 19% W, 0,7 – 1,4% C, 3,8 – 4,4% Cr, 1 – 2,6% V và một lượng nhỏ Mo hay Co.

Những mác thép gió thường dùng theo TCVN có 90W9V2, 75W18V, 140W9V5, 90W18V2.

Ký hiệu theo tiêu chuẩn của các nước:

–   Nga (ГOCT): tương tự như TCVN.

–   Mỹ (AISI):  Ký hiệu một chữ cái M (thép gió môlipđen) hoặc T (thép gió vonfram) và số thứ tự theo sau.

Ví dụ: T1 là thép gió vonfram tương đương với mác 80W18Cr4V của Việt Nam.

–   Nhật (JIS): Ký hiệu SKHx, trong đó x là số thứ tự.

Ví dụ: SKH2 là thép gió vonfram tương đương với mác 80W18Cr4V Việt Nam.

d/ Thép không rỉ

Là loại thép có khả năng chống ăn mòn tốt. Trong thép không rỉ, hàm lượng crom khá cao (>12%). Theo tổ chức tế vi, thép không rỉ được chia thành bốn loại là austenit, ferit, austenit-ferit, mactenxit. Tùy theo mức độ chống rỉ mà chúng được sử dụng trong các môi trường khác nhau như nước biển, hóa chất.

Một số mác thép không rỉ ký hiệu theo TCVN 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 12Cr18Ni9.

Ký hiệu theo tiêu chuẩn của các nước:

–   Nga (ГOCT): tương tự như TCVN.

–   Mỹ (AISI):  ký hiệu gồm 3 số xxx, trong đó 2xx và 3xx là thép austenit, 4xx là thép ferit, 4xx và 5xx là thép mactenxit.

Ví dụ: 304 là thép không rỉ tương đương với mác 8Cr18Ni10 của Việt Nam.

–   Nhật (JIS): ký hiệu SUSxxx, trong đó xxx lấy theo AISI.

Ví dụ: SUS304 là thép không rỉ tương đương với mác 304 của Mỹ hoặc mác 8Cr18Ni10 của Việt Nam.

 

Một số loại thép dùng trong chế tạo cơ khí

1/ Thép cacbon kết cấu chế tạo máy

• THÉP TRÒN ĐẶC SS400
• SNCM439 NIPPON STEEL
• THÉP 45C, S45C, C45 PHI 3
• THÉP 45C, S45C, C45 PHI 3
• THÉP 40X – 40X STEEL
• THÉP 55C, S55C – 55C, S55C STEEL……

Các loại thép này đều là dòng thép hợp kim với: Độ bền tốt, dẻo dai, chịu mài mòn chịu tải trọng tốt nhất. Chất lượng tốt đáp ứng tiêu chuẩn chế tạo: Làm trục máy, chi tiết trục cán, trục vít, chi tiết bánh răng, chi tiết máy chịu mài mòn …

2/ Thép gió – thép dao công cụ

• THÉP GIÓ PHI TRÒN ĐẶC M42, SKH59
• THÉP GIÓ TẤM M42, SKH59
• THÉP GIÓ M42, SKH59
• THÉP GIÓ SKH51
• SKH55 / M35 STEEL, THÉP SKH55, THÉP M35

Các ưu điểm vượt trội của đồng thép gió như độ chống mài mòn và dẻo dai. Ứng dụng làm dao công cụ, lưỡi cưa, khuôn rèn nguội…

 

3/ Thép dùng làm khuôn nhựa

• THÉP LÀM KHUÔN NHỰA – THÉP FDAC – FDAC STEEL
• THÉP HPM-MAGIC – HPM-MAGIC STEEL
• G-STAR / HPM77 STEEL, THÉP G-STAR / HPM77
• STAVAX / STAR STEEL, THÉP STAVAX / STAR
• NAK80 / CENA1 STEEL, THÉP NAK80 / CENA1
• 2083 STEEL, THÉP 2083 KHÔNG CÓ ĐỘ CỨNG

Các loại thép này thường dễ gia công, khả năng chống gỉ cao. Chi phí bảo trì khuôn thấp, khả năng đánh bóng tốt. Khả năng chống mài mòn cao. Khả năng gia công dễ dàng, độ cứng đồng nhất mọi kích thước.

Ứng dụng: làm lõi khuôn, làm khuôn nhựa. Làm khuôn độ bóng cao, chế tạo khuôn mẫu, chế tạo máy…

 

 

 

4/ Thép dùng làm khuôn đập nguội

• THÉP TẤM SKD11 NIPPON NHẬT BẢN
• THÉP SKD11 DÀY 8 LI
• THÉP SDK11 HITACHI
• THÉP SK4 – SK4 STEEL
• SLD-MAGIC STEEL, THÉP SLD-MAGIC

Các loại thép với độ chống mài mòn cao, dễ gia công, độ thấm tôi tốt…

Ứng dụng làm khuôn dập nguội, trục cán hình, các chi tiết chịu mài mòn cao.

5/ Thép dùng làm khuôn dập nóng

• THÉP SKD61 HITACHI
• THÉP FDAC – FDAC STEEL THÉP LÀM KHUÔN DẬP NÓNG
• THÉP SKD61 – THÉP DÙNG LÀM KHUÔN DẬP NÓNG
• THÉP SKD62 – SKD62 STEEL
• THÉP SKT4 – SKT4 STEEL
• THÉP SKD61 CẢI TIẾN – DAC55

Với ưu điểm độ bền nhiệt cao, độ dai va đập được cân bằng tốt. Khả năng gia công cơ tốt, biến dạng rất ít sau khi nhiệt luyện. Để cho khuôn tốt hơn thì ram ít nhất 2 lần.
Được sử dụng rộng rãi cho khuôn đúc, khuôn dập nóng

Ngoài những loại thép dùng trong ngành cơ khí nói trên. Thép ngày nay còn được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lãnh vực nhất là ngành xây dựng. Như xây dựng nhà xưởng, nhà dân dụng…. Bạn có thể tham khảo đầy đủ về các loại thép hình

Trên đây là những chia sẻ về ứng dụng của thép dùng trong chế tạo cơ khí. Hi vọng bài viết giúp các bạn có thêm kiến thức về thép – một loại vật liệu sử dụng nhiều nhất trên thế giới hiện nay…