Thép cacbon là một trong những vật liệu kỹ thuật quan trọng nhất, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Để lựa chọn và sử dụng thép cacbon một cách hiệu quả, việc hiểu rõ các cách phân loại thép là vô cùng cần thiết. Bài viết này sẽ tập trung vào phân loại thép cacbon dựa trên tổ chức tế vi và hàm lượng carbon, hai yếu tố quyết định đến tính chất và ứng dụng của thép.
 

1. Phân loại theo tổ chức tế vi

• Thép trước cùng tích:
  • Tổ chức tế vi: ferit + peclit.
  • Hàm lượng carbon: nhỏ hơn 0,8%.
  • Tính chất: độ dẻo cao, độ bền trung bình.
  • Ứng dụng: chế tạo chi tiết máy chịu tải trọng va đập, chi tiết dập vuốt.
• Thép cùng tích:
  • Tổ chức tế vi: peclit.
  • Hàm lượng carbon: 0,8%.
  • Tính chất: độ bền cao, độ dẻo trung bình.
  • Ứng dụng: chế tạo chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh, dao cắt.
• Thép sau cùng tích:
  • Tổ chức tế vi: peclit + xêmentit thứ hai.
  • Hàm lượng carbon: lớn hơn 0,8%.
  • Tính chất: độ cứng cao, độ bền cao, độ dẻo thấp.
  • Ứng dụng: chế tạo dụng cụ cắt gọt, chi tiết chịu mài mòn.

2. Phân loại theo hàm lượng carbon

• Thép cacbon thấp:
  • Hàm lượng carbon: nhỏ hơn 0,25%.
  • Tính chất: độ dẻo cao, độ bền thấp, dễ gia công.
  • Ứng dụng: chế tạo chi tiết kết cấu, tấm lợp, dây thép.
• Thép cacbon trung bình:
  • Hàm lượng carbon: từ 0,25% đến 0,50%.
  • Tính chất: độ bền và độ dẻo trung bình, có thể nhiệt luyện để tăng độ bền.
  • Ứng dụng: chế tạo chi tiết máy chịu tải trọng trung bình, trục, bánh răng.
• Thép cacbon cao:
  • Hàm lượng carbon: lớn hơn 0,50%.
  • Tính chất: độ bền và độ cứng cao, độ dẻo thấp, khó gia công.
  • Ứng dụng: chế tạo dụng cụ cắt gọt, lò xo, chi tiết chịu mài mòn.

3. Mối quan hệ giữa tổ chức tế vi và hàm lượng carbon

• Hàm lượng carbon thấp:
  • Tổ chức tế vi chủ yếu là ferit, làm tăng độ dẻo và giảm độ bền.
• Hàm lượng carbon trung bình:
  • Tổ chức tế vi là hỗn hợp ferit và peclit, cân bằng giữa độ bền và độ dẻo.
• Hàm lượng carbon cao:
  • Tổ chức tế vi có thêm xêmentit, làm tăng độ cứng và độ bền, nhưng giảm độ dẻo.

4. Ảnh hưởng của tổ chức tế vi và hàm lượng carbon đến tính chất cơ học

• Độ bền:
  • Tăng khi hàm lượng carbon và lượng peclit tăng.
  • Xêmentit làm tăng độ bền, nhưng giảm độ dai.
• Độ dẻo:
  • Giảm khi hàm lượng carbon và lượng peclit tăng.
  • Ferit làm tăng độ dẻo.
• Độ cứng:
  • Tăng khi hàm lượng carbon và lượng xêmentit tăng.
  • Peclit và xêmentit làm tăng độ cứng.
• Độ dai:
  • Giảm khi hàm lượng carbon và lượng xêmentit tăng.
  • Ferit và peclit mịn làm tăng độ dai.

5. Ứng dụng của các loại thép cacbon dựa trên tổ chức tế vi và hàm lượng carbon

• Thép cacbon thấp:
  • Ứng dụng trong các chi tiết kết cấu không yêu cầu độ bền cao, như tấm lợp, ống dẫn, chi tiết dập nguội.
• Thép cacbon trung bình:
  • Ứng dụng trong các chi tiết máy chịu tải trọng trung bình, như trục, bánh răng, chi tiết rèn.
• Thép cacbon cao:
  • Ứng dụng trong các dụng cụ cắt gọt, lò xo, chi tiết chịu mài mòn, đòi hỏi độ cứng và độ bền cao.

6. Ảnh hưởng của nhiệt luyện

• Nhiệt luyện ủ:
  • Làm mềm thép, tăng độ dẻo, giảm độ cứng.
  • Thích hợp cho thép cacbon cao để cải thiện khả năng gia công.
• Nhiệt luyện thường hóa:
  • Làm mịn tổ chức tế vi, tăng độ bền và độ dai.
  • Thích hợp cho thép cacbon trung bình và cao để cải thiện tính chất cơ học.
• Nhiệt luyện tôi và ram:
  • Làm tăng độ cứng và độ bền, giảm độ dẻo.
  • Thích hợp cho thép cacbon cao để chế tạo dụng cụ cắt gọt và chi tiết chịu mài mòn.

Phân loại thép cacbon theo tổ chức tế vi và hàm lượng carbon là cơ sở quan trọng để lựa chọn và sử dụng thép một cách hiệu quả. Hiểu rõ mối quan hệ giữa tổ chức tế vi, hàm lượng carbon và tính chất cơ học giúp chúng ta tối ưu hóa ứng dụng của thép trong các ngành công nghiệp khác nhau.