Các loại thép thấm Cacbon phổ biến hiện nay

Thép thấm cacbon là nhóm vật liệu được xử lý bề mặt nhằm tăng độ cứng, chống mài mòn cho chi tiết máy mà vẫn giữ được độ dẻo dai ở lõi. Nhờ đặc tính này, thép thấm cacbon được ứng dụng rộng rãi trong ngành cơ khí chính xác và chế tạo ô tô. Trong bài viết dưới đây, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu các loại thép thấm cacbon phổ biến hiện nay, thành phần, ký hiệu mác thép và ưu – nhược điểm của từng loại để dễ dàng lựa chọn vật liệu phù hợp cho sản xuất.

Ví dụ:

Bánh răng hộp số, chốt piston, trục vít, trục động cơ, chi tiết dẫn hướng, Chi tiết Khuôn mẫu …
Chi tiết trên bề mặt sản phẩm được thấm một lớp cacbon rất mỏng (thường từ 0.2-1.2mm), vật liệu sẽ có độ cứng cao
Lõi thép mềm dẻo vì có hàm lượng carbon thấp

thep-tham-carbon

Đặc điểm về thành phần hóa học và cơ tính

Thành phần hóa học

Thành phần cacbon thấp (0.1-0.3%) để đảm bảo độ dai va đập.
Các nguyên tố hợp kim đưa vào thép làm tăng độ thấm tôi & còn có tác dụng thúc đẩy quá trình thấm cacbon.
Vì vậy không hợp kim hóa thép thấm cacbon với Si, Co vì chúng cản trở quá trình thấm. Mác thép thường được sử dụng phổ biến là Cr, Cr-Ni, Cr-Mn-Ti…
Tính gia công rất kém, do phôi quá dẻo quấn lấy dao và bề mặt sau gia công không nhẵn bóng.

Đặc điểm về cơ tính

Sau khi thấm cacbon, tôi và ram cao, cơ tính của thép đạt:

Độ cứng bề mặt: 59-63 HRC
Độ cứng lõi: 30-42HRC
Độ dai va đập: ak = 700-1200kJ/m2
Độ bền kéo: σb = 600-1200 Mpa
Thép hợp kim sau khi tôi có cơ tính cao hơn thép cacbon

Các loại thép thấm cacbon phổ biến hiện nay

Nhóm thép cacbon

Gồm C10, C15, C20, C20, C25, CT38.

Dùng để chế tạo các chi tiết nhỏ (hoặc mỏng), có hình dạng đơn giản, không yêu cầu độ bền cao.

Nhiệt độ thấm ≤ 900 độ c để tránh hạt quá lớn.
Cơ tính của nhóm thép này sau khi thấm cacbon, tôi và ram thấp:
Độ cứng bề mặt ≥ 60 HRC
Độ dẻo: 15-20%
Độ bền kéo:500-600 Mpa
Độ bền chảy:300-400 Mpa

Nhóm thép crom

Gồm các mác 15Cr, 20Cr, 15CrV.

Chế tạo các chi tiết có đường kính từ 20-30 mm (nếu nhỏ hơn 20 mm thì có thể dùng nhóm thép …), chịu tải trung bình như trục cam, trục giữa xe đạp, trục pêđan.

Cơ tính của nhóm thép này sau khi thấm cacbon, tôi và ram thấp:

Độ cứng bề mặt ≥ 60 HRC
Độ dẻo: 10-12%
Độ bền kéo: 700-800 Mpa
Độ bền chảy: 500-600 Mpa

Nhóm thép crom – niken

Gồm các mác 20CrNi, 12CrNi3A, 12Cr2Ni4A, 18Cr2Ni4WA, 18Cr2Ni4MoA.

Hai mác cuối 18Cr2Ni4WA, 18Cr2Ni4MoA là thép hợp kim trung bình, được dùng cho các chi tiết đặc biệt quan trọng (bánh răng, trục động cơ máy bay, tàu biển).

Nếu tôi và ram thấp thì dùng để làm các chi tiết chịu tải trọng cao. Đem tôi và ram cao để làm các chi tiết chịu va đập.

Cơ tính sau khi thấm cacbon, tôi và ram thấp:

Độ cứng bề mặt ≥ 60 HRC
Độ dẻo: d = 10-12%
Độ bền kéo: σb = 1000-1200 Mpa
Độ bền chảy: σ0.2 = 700-950 Mpa

Nhóm thép crom – mangan – titan

Gồm 18CrMnTi,25CrMnTi, 30CrMnTi, 25CrMnMo. Nhóm thép này ra đời nhằm khắc phục các nhược điểm trên của nhóm thép Cr-Ni.

Mn có tác dụng như Ni nhưng giá thành rẻ hơn. Ti làm nhỏ hạt → có thể nâng nhiệt độ thấm tôi lên đến 950C.

Chúng được sử dụng để làm những chi tiết quan trọng của ôtô, máy kéo (các bánh răng hộp số, bánh răng cầu sau và các trục quan trọng…). Khi cần độ dai va đập cao hơn người ta mới dùng nhóm thép crom-niken.