THÉP CACBON KẾT CẤU - CTY CỔ PHẦN KỸ THUẬT NETLAB

THÉP KẾT CẤU CHẤT LƯỢNG TỐT

Mác thép và yêu cầu kỹ thuật

Tham khảo theo TCVN 1766-75

1.Thép kết cấu là gì ?

Thép Cacbon nói chung là loại hợp kim có 2 thành phần chính là Sắt (FE) và cabon (C). Ngoài ra trong thành phần thép có chứaa các nguyên tố khác nhưng không đáng kể. Đó là thành phần phụ trợ trong thép bao gồm:  Mangan (≈ 1,65%), silic (≈ 0,6%) và đồng (≈ 0,6%). Trong thép cacbon lượng các bon càng thấp thì độ dẻo của thép càng cao. Ngược lại lượng cacbon trong thép cang cao làm tăng thêm độ bền và cường độ chịu lực của thép, tuy nhiên giảm độ dẻo và tính hàn. Lượng cacbon tăng đồng thời cũng giảm nhiệt độ nóng chảy của thép. Nói tóm lại lượng cacbon trong thép tăng tỉ lệ thuận với độ bền và cường độ chịu lực. Nhưng tỉ lệ nghịch với độ dẻo, tính hàn và nhiệt độ nóng chảy.

 

Hình 1. Thép kết cấu dùng cho thiết kế máy

Thép cacbon kết cấu là loại thép có chất lượng cao hơn thép cacbon chất lượng thường thể hiện ở hàm lượng các tạp chất có hại (S ≤0,04%, P ≤ 0,035%), hàm lượng cacbon chính xác và chỉ tiêu cơ tính rõ ràng. Thép cacbon kết cấu trong các bảng chỉ dẫn ghi cả thành phần và cơ tính. Thép cacbon kết cấu được dùng trong chế tạo các chi tiết máy chịu lực cao hơn như: bánh răng, trục vít, cam, lò xo…

2. Mác thép.

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).

Dựa theo thành phần hóa học, thép được chia làm 2 nhóm:

- Nhóm 1 với hàm lượng mangan thường, gồm các mác sau:

C5s, C8s, C8, C10s, C10, C15s, C15, C20s, C20, C25, C30, C35, C40, C45, C50, C55, C60, C65, C70, C75, C80 và C85.

- Nhóm 2 với hàm lượng mangan nâng cao, gồm các mác sau:

C15Mn, C20Mn, C25Mn, C30Mn, C35Mn, C40Mn, C45Mn, C50Mn, C60Mn, C65Mn và C70Mn.

Cuối mác thép sôi có thêm ký hiệu “s”, thép nửa lặng có thêm “n”. Không có ký hiệu trên là biểu thị thép lặng.

 

3.Yêu cầu kỹ thuật.

• Theo công dụng của thành phẩm cán, thép được chia làm 2 loại:
  • thép dùng cho gia công áp lực ở trạng thái nóng và kéo nguội;
  • thép dùng cho gia công cơ khí ở trạng thái nguội (tiện, phay, bào, v.v...).
• Thành phần hóa học của thép khi ra lò phải phù hợp với các chỉ tiêu ghi trong bảng 1.

Chú thích :

1. Để chế tạo dây thép tôi trong bể chì, khi luyện thép mác C35 đến C85 cần có hàm lượng mangan từ 0,30 đến 0,60 % và các mác C65Mn, C70Mn cần có hàm lượng mangan từ 0,70 đến 1,00 %.

Trong dây thép tôi trong bể chì, hàm lượng crôm không được vượt quá 0,10 %, niken không được quá 0,15 % và đồng không được quá 0,20 %.

Hàm lượng lưu huỳnh và photpho phải phù hợp với các chỉ tiêu quy định đối với dây thép, nhưng không được vượt quá các chỉ tiêu ghi ở bảng 1.

2. Thép có mác từ C5 đến C25 có thể luyện theo công nghệ thép nửa lặng với hàm lượng silic không vượt quá 0,17 % (ký hiệu C5n – C25n).

3. Hàm lượng đồng trong tất cả các mác thép không được vượt quá 0,25%.

4. Trong thép luyện theo phương pháp sắt vụn, hàm lượng đồng và niken không được vượt quá 0,30 % mỗi loại.

5. Hàm lượng asen trong thép không được vượt quá 0,008 %.

6. Trong thép lò chuyển oxy, hàm lượng nitơ không được vượt quá 0,008 %.Được phép không phân tích hàm lượng nitơ, nếu nhà máy sản xuất bảo đảm không vượt quá chỉ tiêu quy định trên.

• Sai lệch cho phép về thành phần hóa học trong thành phẩm cán và rèn (so với các chỉ tiêu ở bảng 1) được quy định trong bảng 2.

• Hình dáng và kích thước của sản phẩm phải phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn thép cán hình.
• Trên bề mặt của những thanh thép dùng để gia công áp lực ở trạng thái nóng hoặc kéo nguội (loại a) không được có vết nứt, vết sẹo, chất bẩn, nếp gấp và vết rạn.
• Khuyết tật cục bộ trên mặt thanh thép phải được cắt vát hay làm sạch (bằng đèn xì hoặc mài). Chiều rộng chỗ làm sạch phải bằng hoặc lớn hơn 5 lần chiều sâu.
• Chiều sâu chỗ làm sạch của thanh thép phải theo những quy định sau:
  • không được vượt quá 6% kích thước (đường kính hoặc chiều dày) – đối với thanh có kích thước lớn hơn 200 mm;
  • không vượt quá 5% kích thước – đối với thanh có kích thước từ 140 đến 200 mm;
  • không vượt quá giá trị sai lệch cho phép – đối với thanh có kích thước từ 80 mm – 140 mm;
  • không vượt quá một nửa giá trị sai lệch cho phép – đối với thanh có kích thước dưới 80 mm.
• Trên bề mặt của thanh thép có kích thước lớn hơn 140 mm, được phép có không quá hai chỗ làm sạch với độ sâu lớn nhất cho phép. Được phép có những khuyết tật sau:
  • các vết xước nhỏ không tập trung trên mặt thanh;
  • các vết lõm trong giới hạn một nửa giá trị sai lệch cho phép về kích thước;
  • những vết rạn không được vượt quá 1/4 giá trị sai lệch cho phép về kích thước, song không lớn hơn 0,20 mm.
• Trên bề mặt của những thanh thép dùng cho gia công cơ khí ở trạng thái nguội (loại b) không được phép có những khuyết tật cục bộ với chiều sâu:
  • vượt quá giá trị sai lệch cho phép về kích thước – đối với thanh có kích thước lớn hơn 100 mm;
  • vượt quá giá trị sai lệch âm của đường kính hay chiều dày - đối với thanh có kích thước nhỏ hơn 100 mm.
• Độ sâu của khuyết tật và độ sâu chỗ làm sạch khuyết tật được tính từ kích thước thực tế của thanh thép. Riêng đối với thép loại b, theo yêu cầu của bên đặt hàng, độ sâu của khuyết tật và độ sâu chỗ làm sạch khuyết tật, được phép tính từ kích thước danh nghĩa.
• Được phép giao các thanh thép có đầu mút bị bẹp do cắt trên máy cắt hoặc búa. Theo yêu cầu của bên đặt hàng, phải làm sạch các rìa thừa ở cuối thanh thép.
• Thép dùng để chồn nóng và dập được thử chồn ở trạng thái nóng. Các mẫu đã chồn không được có vết nứt và sứt mẻ. Đối với các thanh thép có đường kính hay chiều dày lớn hơn 80 mm, được phép không thử chồn nóng ở nơi sản xuất, nếu bảo đảm kết quả thử nghiệm theo đúng quy định.
• Trên mặt gãy hoặc trên mẫu tẩm thực đem kiểm tra tổ chức thô đại không được có lõm co xốp, bọt khí, phân lớp, nứt, tạp chất phi kim loại, các vết nứt nhỏ và điểm trắng mà mắt thường có thể thấy được.
• Nhà máy sản xuất thép được phép kiểm tra tổ chức thô đại trên phôi trung gian của một thùng thép; kết quả kiểm tra này áp dụng cho tất cả các sản phẩm cán ra từ thùng đó. Tuy nhiên, bên giao hàng phải bảo đảm tổ chức thô đại của thành phẩm thép đáp ứng các yêu cầu đã nêu.
• Theo yêu cầu của bên đặt hàng, phải kiểm tra độ sâu lớp thoát cacbon (pherit + vùng chuyển tiếp) ở thép có hàm lượng cacbon lớn hơn 0,3 %.
• Độ sâu lớp thoát cacbon của thép dùng để tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần không được vượt quá 0,5 % đường kính hoặc chiều dày thanh.
• Đối với thép dùng làm phôi kéo nguội và chồn nguội, độ sâu lớp thoát cacbon không được vượt quá 1,5 %.
• Trong thép dùng cho gia công cơ khí ở trạng thái nguội và dùng để kéo nguội (thành dây), khi cung cấp phải có độ cứng Brinen phù hợp với bảng 3.

Chú thích. Các chỉ triêu về độ cứng của thép sau khi thường hóa và thường hóa có ram cao, được quy định do sự thỏa thuận hai bên sản xuất và tiêu thụ.

• Tính chất cơ học của thép qua thử nghiệm kéo trên mẫu lấy từ phôi đã thường hóa, và độ dai va đập trên các mẫu đã nhiệt luyện do bên đặt hàng yêu cầu, phải phù hợp với các chỉ tiêu ghi ở bảng 4.

Chú thích:

1. Thép mác C75, C80 và C85 được thử nghiệm trên các mẫu đã tôi và ram. Chế độ nhiệt luyện: tôi (nung đến 820°C, làm nguội trong dầu), ram ở 480°C.
2. Các mẫu đem thử nghiệm độ dai va đập được tôi trong nước, riêng đối với thép C45Mn và C50Mn tôi trong dầu.
3. Các chỉ tiêu về tính chất cơ học của thép ghi ở bảng 4 áp dụng cho thép có đường kính hoặc chiều dày dưới 80 mm. Đối với kích thước lớn hơn 80 mm cho phép giảm 2% độ giãn dài tương đối và giảm 5% (giá trị tuyệt đối) độ thắt tương đối so với các chỉ tiêu ở bảng 4.
4. Các chỉ tiêu về tính chất cơ học của các mẫu thép rèn lại từ thanh có kích thước từ 151 đến 250 mm thành từ 90 đến 100 mm phải phù hợp với các giá trị ghi trong bảng 4.
5. Đối với thép mác C25, C25Mn và các mác thép khác có hàm lượng cacbon cao hơn, cho phép giảm 2 kG/mm² về chỉ tiêu độ bền kéo (so với chỉ tiêu quy định) khi đồng thời nâng 2% (giá trị tuyệt đối) về chỉ tiêu độ giãn dài.

 

4. PHƯƠNG PHÁP THỬ

• Thép được xuất xưởng theo lô có khối lượng từ 2 tấn trở lên. Lô thép gồm sản phẩm thép từ một thùng rót của một mẻ nấu, cùng một kích thước và cùng một chế độ nhiệt luyện.

Chú thích. Trong trường hợp cá biệt, theo sự thỏa thuận giữa 2 bên sản xuất và tiêu thụ, được phép giao hàng theo lô có khối lượng dưới 2 tấn.

• Kiểm tra chất lượng thép trong một lô cần lấy:

a) 1 mẫu từ thùng rót – để phân tích hóa học;

b) kiểm tra tổ chức thô đại trên mặt gãy và trên 2 mẫu tẩm thực từ hai thanh khác nhau;

c) 2 mẫu để thử nghiệm kéo;

d) 3 mẫu từ các thanh khác nhau – để xác định độ dai va đập;

e) 3 mẫu từ các thanh khoác nhau – để thử nghiệm chồn nóng hoặc nguội;

g) 2 mẫu từ hai thanh khác nhau – để xác định độ sâu lớp thoát cacbon và tổ chức tế vi;

h) không nhiều hơn 2% số thanh, song không ít hơn 3 thanh để kiểm tra độ cứng.

• Lấy mẫu để phân tích thành phần hóa học phải tiến hành theo những văn bản kỹ thuật khác quy định về việc này.

Chú thích. Nhà máy sản xuất không cần phân tích hàm lượng các chất lẫn trong thép (crôm, niken, đồng asen và silic) trong thép sôi, nếu bảo đảm hàm lượng của chúng phù hợp chỉ tiêu quy định.

• Kiểm tra khuyết tật bề mặt các thanh thép của lô bằng cách quan sát bằng mắt thường, khi cần thiết có thể mài hoặc cho ăn mòn bề mặt thanh thép. Chiều sâu của các khuyết tật bề mặt được xác định bằng cách xem vết dũa kiểm tra.
• Tổ chức thô đại của thép được kiểm tra trên các mẫu ngang tấm thực, cắt ra từ đoạn cuối của thanh thép, tương ứng với phần đầu của thỏi đúc.Tổ chức thô đại được đánh giá trên toàn mặt cắt ngang của thang thép có đường kính hoặc chiều dày đến 120 mm. Khi chiều dày của thanh thép lớn hơn 120 mm, nó được đánh giá trên mặt hình vuông có kích thước 120 mm cắt ngang từ thanh đã rèn lại hoặc cán lại.
• Cách thức lấy mẫu để kiểm tra tính chất cơ học và tính chất công nghệ của thép phải theo tiêu chuẩn quy định. Khi thử nghiệm chồn nóng, các mẫu được nung đến nhiệt độ rèn rồi đem chồn đến 1/3 chiều cao ban đầu. Khi thử nghiệm chồn nguội, các mẫu được chồn đến 1/2 chiều cao ban đầu.
• Xác định tính chất cơ học khi thử kéo trên mẫu thử hình trụ, có đường kính 10 mm và chiều dài gấp 5 lần đường kính, phải tiến hành theo đúng tiêu chuẩn quy định. Mẫu để thử kéo và xác định độ dai va đập được cắt ra từ phôi tròn hoặc vuông đã thường hóa có đường kính hoặc chiều dày 25 mm. Các phôi được thường hóa theo chế độ sau: nung đến nhiệt độ cao hơn điểm Ac3 từ 30 đến 50°C, giữ nhiệt từ 30 phút trở lên rồi làm nguội trong không khí. Đối với các thanh có kích thước nhỏ hơn 25 mm, được phép nhiệt luyện ngay trên mặt cắt ngang của thanh thép thành phẩm (không cắt từ phôi).

Chú thích:

1. Khi cần thiết có thể sử dụng các mẫu có mặt cắt dạng khác với chiều dài gấp 5 lần kích thước của mặt cắt; các kích thước này phải theo đúng tiêu chuẩn.

2. Đối với các thanh có kích thước lớn hơn 150 mm, có thể lấy mẫu để thử nghiệm tính chất cơ học từ các phôi đã cán lại hoặc rèn lại có kích thước mặt cắt từ 90 đến 100 mm.

3. Thép đã được thử nghiệm tính chất cơ học ở cỡ hình lớn có thể thôi thử nghiệm tính chất cơ học ở cỡ hình nhỏ khi cung cấp, song nhà máy sản xuất phải bảo đảm tính chất cơ học của thép phù hợp các chỉ tiêu quy định ở bảng 4.

4. Có thể nhiệt luyện ngay chính các mẫu thử cắt từ thanh thép thành phẩm mác C75, C80 và C85.

• Độ dai va đập của thép được xác định theo TCVN 312 – 69.

 

Trên đây là bài viết Thép cacbon kết cấu dựa trên cơ sở của TCVN 1766-75. Bài viết đưa ra các mác thép và yêu cầu kỹ thuật cho loại thép này. Ngoài ra, các bạn có thể tham khảo thêm các bài viết về các loại thép khác bên dưới :

Thép cacbon kết cấu thông dụng – mác thép và yêu cầu kỹ thuật.

Thép dụng cụ – mác thép và yêu cầu kỹ thuật.

Thép thép nồi hơi (Thép K) – mác thép và yêu cầu kỹ thuật.

Thép không gỉ – mác thép và yêu cầu kỹ thuật.

Thép gió– mác thép và yêu cầu kỹ thuật.

 

Chúng tôi rất vui lòng được hỗ trợ các bạn!

Mọi thắc mắc xin liên hệ với chúng tôi theo thông tin dưới đây.

CÔNG TY CỔ PHẦN KỸ THUẬT NETLAB

PHÒNG THỬ NGHIỆM CƠ ĐIỆN – VILAS 1341

Địa chỉ: 17 đường Liên khu 4-5, Phường Bình Hưng Hòa B, Quận Bình Tân, TP HCM

Email: hungnetlab@gmail.com        Hotline: 0918.048.038