Thép gió trong gia công cơ khí

g c a d ng c . Thép gió c s d ng ch y u ch t o d ng c c t g t trong gia công c khí lên t i 40% t ng s l ng d ng c c t. Bài báo t ng h p y các lo i thép gió c ch t o hi n nay trong n c và trên th gi i: ký hi u theo các tiêu chu n, ng d ng, thành ph n hóa h c, c lý tính sau các quá trình nhi t luy n... N i dung c a bài báo là tài li u tham kh o h u ích cho sinh viên, nhà nghiên c u trong l nh v c khoa h c k thu t. T khóa: V t li u d ng c c t; thép d ng c ; thép d ng c t c cao. HIGH-SPEED TOOL STEELS IN MECHANICAL PROCESSING ABSTRACT High-speed tool steels have special features such as high heat resistance, high rigidity, can conduct heat treatment in the wind and work at high speed without losing the features of the tools. High- speed tool steels are mainly use to manufacture cutting tools in mechanical processing up to 40% of the number of cutting tools. The article fully summarizes the types of high-speed steels are made in our country and in the world: symbols according to different standards, applications, chemical composition, mechanical properties after thermal treatment... The content of the article is a useful reference for students and researchers in the field of technical science. Keywords: Cutting tool materials; tool steels; high-speed tool steels. 1. Gi i thi u chung v thép gió Thép gió là thép h p kim cao c a Cacbon v i Volfram, Crom, Molipden, Coban, Vanadi t o thành các carbide r t b n v ng, c dùng làm d ng c c t có c u trúc ph c t p, v i t c c t l n và tu i th cao. Chúng dùng ch t o các lo i dao ph c t p nh t, ch ch t nh t, r t a d ng nên thép gió có t m quan tr ng quy t nh trong ch t o d ng c c t. Thép gió c s d ng ph bi n ch t o d ng c c t b i chúng có nh ng tính ch t u vi t so v i nh ng v t li u d ng c c t khác nh : b n nhi t, c ng sau quá trình nhi t luy n và tính ch ng mài mòn r t cao. Thép gió có gi i h n b n u n và b n dai khi va p cao nh t trong v t li u d ng c c t c khí. Gi i h n b n u n c a thép gió dao ng trong kho ng t 2800 n 3600MPa [1-3]. V t li u thép gió u tiên c nghiên c u b i hai nhà khoa h c ng i M là Colonel Maunsel White và Fred Manville Taylor [1]. Sau ó r t nhi u mã thép gió m i c ch t o b i hai nhà khoa h c v t li u ng i Nga là . . và . . [2]. i m c bi t c a thép gió chính là s phân b u các carbide ph c t p: M6C (thành ph n c b n là Fe3W3C ho c Fe3Mo3C), M23C6 (thành ph n c b n là Cr23C6), MC (thành ph n c b n là VC) T P CHÍ KHOA H C & CÔNG NGH - S 05 7/2020 101 d i d ng ma tr n mactenxit v i các tinh th h t nh , m n [1-3]. c ng c a thép gió ph thu c vào thành ph n hóa h c và ph ng pháp hóa nhi t luy n có th t c t 62-70HRC. Thép gió gi c c ng và b n nhi t nhi t cao 550-640oC. b n nhi t c a d ng c c tr ng b i nhi t mà t i ó b t u làm gi m tu i th c a d ng c . Cùng v i c ng thì b n nhi t là m t trong nh ng tính ch t quan tr ng nh t c a thép gió [1, 2]. b n c a thép gió c c tr ng b i gi i h n b n u n và nén, b n dai khi va p và h s ch ng n t [2]. b n c a d ng c c t t thép gió ph i m b o không ch b m t ti p xúc c a dao c t v i chi ti t mà còn c nh ng v trí x y ra hi n t ng u n và ch u mô men xo n. b n cao b o m tu i th cao cho d ng c c t. b n c a thép gió ph thu c vào các y u t : kích th c h t, tr ng thái các l p biên c a h t, s phân b các h t carbide, ng su t và l ng d austenit [3]. T ng hàm l ng Cacbon trong mactenxit t i 0.3-0.5% thì b n t ng, v i l ng cacbon l n h n thì b n s gi m. b n c a thép gió gi m t l thu n v i s t ng kích th c h t và s phân b không ng nh t c a các carbide [3]. c tr ng t ng h p c a thép gió là kh n ng ch ng mài mòn cao, nó quy t nh kh n ng b o toàn tính ch t c t c a d ng c v i hi u su t nh t nh trong khi v n m b o chính xác và ch t l ng b m t gia công c a chi ti t máy. b n ch ng mài mòn c a d ng c c xác nh, tr c h t, b i c ng, b n, b n nhi t, s l ng và các lo i pha carbide trong c u trúc c a thép gió. Bên c nh ó là kh n ng ch ng s c nhi t, tính d n nhi t, tính ch ng oxy hóa, bám dính phoi, s khu ch tán, tính ch t hóa h c và h s ma sát i v i v t li u c gia công c ng nh h ng l n n b n ch ng mài mòn c a d ng c . Các h t carbide kích th c nh , phân b ng u trong mactenxit, góp ph n làm t ng kh n ng ch ng mài mòn c a thép gió. Các h t carbide l n ho c các c m c a chúng n i lên c c b trên b m t ma sát làm t ng t c mài mòn c a d ng c [2, 3]. T nh ng phân tích trên ta th y, thép gió ch a m t l ng l n các nguyên t h p kim: Vonfram, Crom, Molipden, Coban và Vanadi. Chúng t o thành các carbide r t b n v ng có c ng cao (62-70HRC), b n cao, kh n ng ch u nhi t l n (550-640°C), tính ch ng mài mòn và kh n ng ch ng bi n d ng d o cao. i u này c gi i thích b i hi u ng làm c ng hai l n hay hi u ng tôi c ng l n 2: khi tôi t o thành t ch c t vi là mactenxit và hóa c ng b m t khi ram nhi t cao t 500 n 620°C, gây ra s gi i phóng các giai o n ông c ng [4]. Chính nh ng tính ch t trên mà d ng c t thép gió có t c c t cao h n nhi u so v i các d ng c làm t thép d ng c carbon và thép d ng c h p kim (B ng 1) và chúng c s d ng r ng rãi lên t i 40% s l ng d ng c c t c khí [1, 2]. B ng 1. b n nhi t và t c c t c a d ng c t các lo i thép khác nhau [1-3] Lo i thép b n nhi t, oC V n t c c t thép CT45, m/min Thép d ng c cacbon 200-250 10-15 Thép d ng c h p kim 350-400 15-30 Thép gió 550-640 40-60 2. nh h ng c a các nguyên t h p kim n c , lý tính c a thép gió Thành ph n c a thép gió có ch a t 0.70 n 1.50% C và các nguyên t h p kim Volfram (W), Molibden (Mo), Crom (Cr), Vanadi (V), Coban (Co). Tính ch t c tr ng c a thép gió là tính ch u nóng cao, ngh a là d ng c c t t thép gió gi c tính n ng c t nhi t cao (550- 640oC). Tính ch t này có c nh a vào m t l ng l n Vonfram cùng các nguyên t t o carbide nh Vanadi, Molipden và Crom [1-3]. T P CHÍ KHOA H C & CÔNG NGH - S 05 7/2020 102 Hàm l ng nguyên t Cacbon trong thép gió chi m t 0.70 n 1.50% ( i v i các lo i thép gió th ng trong b ng 2). Hàm l ng Cacbon này hòa tan vào mactenxit và t o thành carbide v i các nguyên t W, Mo và V. Khi ch t o thép gió, c thêm 1% V vào thì ph i a thêm 0.10-0.15% C vào thép. Cacbon và Vanadi có tác d ng làm t ng c ng và tính ch ng mài mòn c a thép gió [2]. Vonfram là nguyên t h p kim quan tr ng nh t vì có t l cao nh t (6-18%) và t o ra tính c ng nóng cao c a thép gió. Tính c ng nóng cao giúp cho d ng c c t t thép gió có n ng su t cao và tu i b n l n. Vonfram là nguyên t t o thành carbide m nh d ng Me6C (Fe3W3C). Khi nung nóng Vonfram hòa tan vào austenit nên thép sau khi tôi có c u trúc t vi là mactenxit ch a nhi u Vonfram. Khi nung nóng l i hay khi ram carbide Me6C ch ti t ra kh i mactenxit kho ng 550-570oC, nên thép gió duy trì c c ng cao sau khi nung nóng n nhi t 600oC [1-3]. Crom là nguyên t không th thi u trong thép gió v i l ng t 3.5 n 4.5% (b ng 3) có tác d ng làm t ng m nh th m khi tôi. Do hàm l ng các nguyên t h p kim Cr+W +Mo cao nên thép gió có kh n ng t tôi c ng, tôi th u v i ti t di n b t k và có th áp d ng tôi phân c p. Nh có Crom nên thép gió ch u c tác d ng mòn hoá và g oxi hoá. Hàm l ng Crom càng cao thì m c ch ng g càng cao [1-3]. Vanadi là nguyên t t o thành carbide r t m nh. Carbide VC hòa tan r t ít vào austenit khi nung nóng. Trong thép gió, carbide VC d ng các ph n t c ng, phân tán, làm t ng tính ch ng mài mòn c a thép và gi cho các h t gi c kích th c nh khi tôi. Thép gió th ng có ít nh t 1% Vanadi, khi v t quá 2% thì tính ch ng mài mòn t ng lên nh ng không nên dùng quá 5% vì làm gi m m nh tính mài [1-3]. Molipden là nguyên t h p kim quan tr ng trong thép gió, dùng thay th Vonfram có giá thành t và t l cao. Molipden có tính ch t và c u trúc tinh th t ng ng nh Vonfram nên có th thay th cho nhau theo t l nguyên t là 1:1. Bên c nh ó, giá thành c a Molipden r h n và kh i l ng riêng l i nh h n (10.3g/cm3 so v i 19.3g/cm3) nên s thay th c a Mo em l i hi u qu kinh t cao m c dù không c i thi n tính c t g t. T l thay th Mo/W là 1:2 v m t kh i l ng, ngh a là c 1%Mo thay th c g n 2%W. Ch t ph gia Molipden thêm vào thép ch t o s t ng tính ch ng mòn l ch c c b và ch ng mòn k n t t t. Molipden giúp ch ng tác ng thi t clorua. L ng Molipden càng cao, thì m c ch u clorua càng cao [1-3]. Coban là nguyên t không t o thành carbide và ch hòa tan vào S t d ng dung d ch r n. Khi hàm l ng Coban hòa tan vào S t l n h n 5% thì tính c ng nóng c a thép gió t ng lên rõ r t. Theo tiêu chu n Nga ( OCT) thì thép gió ch ch a ho c 5 ho c 8% Coban (b ng 3). i v i tiêu chu n M (AISI) thì l ng Coban thay i trong ph m vi 5-12%. Nh c i m c a thép gió ch a Coban là d b thoát Cacbon khi tôi và khi hàm l ng nhi u h n 10% thì thép gió b giòn [1-3]. Vanadi, Molipden và Crom liên k t v i Cacbon t o thành carbide d ng M6C. Các carbide này c bi t khó k t t khi ram và ng n c n s phân h y mactenxit. Vi c ti t ra các carbide phân tán x y ra khi ram nhi t cao t 500 n 600oC gây ra s hóa c g i là hi n t ng c ng th 2 hay tôi c ng l n 2 [4]. c ng th 2 và kh n ng ch u nhi t cao c a thép gió c nâng cao c bi t khi a vào m t s ch t t o carbide m nh nh Vonfram, Molipden và Vanadi. Trong quá trình ram, nguyên t Vanadi tách ra d ng carbide làm t ng c ng hi u qu hóa c ng phân tán, còn cardide Vonfram và carbide Molipden n m trong mactenxit và ng n c n s phân h y c a mactenxit. Coban giúp nâng cao n ng l ng c a l c liên k t gi a các nguyên t , ng n c n s k t t carbide và t ng phân tán c a chúng [1-4]. Carbide gi a các nguyên t h p kim (còn g i là carbide h p kim) c ng có tác d ng làm t ng c ng, tính ch ng mài mòn c a thép gió. Thép làm d ng c t t nh t ph i là lo i thép có T P CHÍ KHOA H C & CÔNG NGH - S 05 7/2020 103 hàm l ng Cacbon và hàm l ng các nguyên t h p kim cao. Bên c nh ó, các carbide khó hòa tan vào austenit khi nung nóng nên m t m t nâng cao nhi t tôi, m t khác chúng l i gi c các h t nh khi nung, i u này giúp nâng cao dai và c tính nói chung. Trong quá trình ram, các carbide h p kim ti t ra kh i mactenxit và k t t l i nhi t cao h n so v i xementit trong thép cacbon. Chính vì v y mà thép gió gi c c ng cao c a tr ng thái tôi khi làm vi c nhi t 500-600oC, t c có tính c ng nóng hay b n nóng cao [2, 3]. B ng 2. Thành ph n hóa h c c a các lo i thép gió [5-12] Mác thép Thành ph n hóa h c, % kh i l ng C Co Cr Mo V W Si HS0-1-4 0.77-0.85 - 3.90-4.40 4.00-4.50 0.90-1.10 - 0.65 HS1-4-2 0.85-0.95 - 3.60-4.30 4.10-4.80 1.70-2.20 0.80-1.40 0.65 HS18-0-1 0.73-0.83 - 3.80-4.50 - 1.00-1.20 17.20-18.70 0.45 P9 0.85-0.95 0.50 3.80-4.40 1.00 2.30-2.70 8.50-9.50 0.50 HS2-9-2 0.95-1.05 - 3.50-4.50 8.20-9.20 1.70-2.20 1.50-2.10 0.70 HS1-8-1 0.77-0.87 - 3.50-4.50 8.00-9.00 1.00-1.40 1.40-2.00 0.70 HS3-3-2 0.95-1.03 3.80-4.50 2.50-2.90 2.20-2.50 2.70-3.00 0.45 HS6-5-2 0.80-0.88 - 3.80-4.50 4.70-5.20 1.70-2.10 5.90-6.70 0.45 HS6-5-2C 0.86-0.94 - 3.80-4.50 4.70-5.20 1.70-2.10 5.90-6.70 0.45 HS6-5-3 1.15-1.25 - 3.80-4.50 4.70-5.20 2.70-3.20 5.90-6.70 0.45 HS6-5-3C 1.25-1.32 - 3.80-4.50 4.70-5.20 2.70-3.20 5.90-6.70 0.70 HS6-6-2 1.00-1.10 - 3.80-4.50 5.50-6.50 2.30-2.60 5.90-6.70 0.45 HS6-5-4 1.25-1.40 - 3.80-4.50 4.20-5.00 3.70-4.20 5.20-6.00 0.45 HS6-5-2-5 0.87-0.95 4.50-5.00 3.80-4.50 4.70-5.20 1.70-2.10 5.90-6.70 0.45 HS6-5-3-8 1.23-1.33 8.00-8.80 3.80-4.50 4.70-5.30 2.70-3.20 5.90-6.70 0.70 HS10-4-3-10 1.20-1.35 9.50-10.50 3.80-4.50 3.20-3.90 3.00-3.50 9.00-10.00 0.45 HS2-9-1-8 1.05-1.15 7.50-8.50 3.50-4.50 9.00-10.00 0.90-1.30 1.20-1.90 0.70 HS2-10-1-8 1.05-1.20 7.50-8.50 3.60-4.40 9.00-10.00 1.00-1.30 1.20-1.80 0.45 HS18-1-2-5 0.85-0.95 4.70-5.20 3.80-4.40 1.00 1.80-2.20 17.00-18.50 0.50 HS18-1-2-10 0.76 9.50 4.15 0.65 1.55 18.00 0.45 HS12-1-4-5 1.30-1.45 4.50-5.00 3.80-4.50 0.70-1.00 3.50-4.00 11.50-12.50 0.45 P9K5 0.90-1.00 5.00-6.00 3.80-4.40 1.00 2.30-2.70 9.00-10.50 0.50 P9K10 0.90-1.00 9.00-10.50 3.80-4.40 1.00 2.00-2.60 9.00-10.50 0.50 HS12-1-4 1.20-1.35 - 3.80-4.50 0.70-1.00 3.50-4.00 11.50-12.50 0.45 HS12-1-2 0.90-1.05 0.50 3.80-4.30 1.00 2.50-3.00 12.00-13.00 0.50 12 3 10 3 1.20-1.30 9.50-10.50 3.50-4.00 2.50-3.00 2.30-2.70 12.00-13.00 0.50 3. Thép gió th ng 3.1. Phân lo i, thành ph n hóa h c, tính ch t sau quá trình nhi t luy n Thép gió th ng là lo i thép gió c ch t o theo ph ng pháp úc, c chia làm 2 nhóm [2]: Nhóm thép gió có n ng su t c t bình th ng g và thép Vonfram-Molipden (P6M3, P6M5) có kh n ng duy trì c ng không th p h n HRC58 nhi t làm vi c n 620oC. Các mác thép này khác nhau ch y u c tính và tính công ngh . Nhóm thép này th ng c dùng gia công thép cacbon, thép h p kim th p, h p kim màu, plastic. Nhóm thép gió có n ng su t c t cao, trong thành ph n có ch a Coban và hàm l ng Vanadi cao. Ví d nh : P6M5K5, P9M4K8, P9K5, P9K10, P10K5 5, P18K5 2... Nhóm thép này có c ng (HRC64-66), tính ch ng mài mòn và T P CHÍ KHOA H C & CÔNG NGH - S 05 7/2020 104 c ng nóng cao (640-650oC) h n nhóm thép tr c, nh ng l i thua v b n và d o. Thép gió n ng su t cao dùng gia công thép b n nóng có t ch c austenite, thép ch ng n mòn, thép có b n cao và các v t li u khó gia công khác. Nhóm thép gió n ng su t cao có giá thành cao, do ó gi m giá thành ng i ta tìm cách h n ch kim lo i quý Vonfram. Vi c nghiên c u, ch t o thép gió v i hàm l ng Vonfram th p và không có Vonfram là m t trong nh ng h ng nghiên c u hi n nay trên th gi i. B ng 3 ch ra s t ng quan các mác thép gió th ng theo các tiêu chu n c a m t s qu c gia và khu v c: TCVN, tiêu chu n Châu Âu (ISO), tiêu chu n Nga ( ng anh GOST), tiêu chu n M (ASTM ho c AISI), tiêu chu n Anh (EN) và tiêu chu n Nh t B n (JIS). i v i tiêu chu n Nga, hi n nay còn s d ng nhi u tiêu chu n trong s n xu t thép gió: phôi tròn và phôi nh hình nh 1133-71; 1051-73; 2590-2006; 2591- 2006; phôi d ng t m và thanh th ng ( 4405-75). B ng s li u này giúp ích cho sinh viên, nhà nghiên c u Vi t Nam trong vi c g i bài báo khoa h c t i các n ph m và các h i th o khoa h c qu c t khi nghiên c u v thép gió. B ng 4 trình bày c ng sau , nhi t tôi và c ng tr ng thái sau tôi và ram c a thép gió. Ta th y, thép gió HS0-1-4 là lo i thép gió không có Volfram c ng v i hàm l ng Vanadi th p nên c ng sau và sau quá trình tôi và ram là th p nh t. Vi c nghiên c u, ch t o thép gió không có Volfram mà v n gi c các tính ch t c a thép gió là m t trong nh ng h ng nghiên c u v v t li u d ng c c t hi n nay [2, 3]. B ng 3. Ký hi u thép gió th ng theo các tiêu chu n [5-12] TCVN 8285:2009 ISO 4957:2004 Tiêu chu n Nga 5950-2000 Tiêu chu n M ASTM A600-92a Tiêu chu n Anh EN 10028-2:2017 Tiêu chu n Nh t JIS G4403 HS0-1-4 - 1.3325 - HS1-4-2 - 1.3326 - HS18-0-1 P18 T1 1.3355 SKH2 - P9 M35 1.3243 - HS2-9-2 - M41 1.3348 SKH58 HS1-8-1 - M1 1.3327 - HS3-3-2 11P3AM3 2 - 1.3333 - HS6-5-2 P6M5 M2 1.3339 SKH51 HS6-5-2C M2 reg. C 1.3343 - HS6-5-3 6 5 3 M3 Class 2 1.3344 SKH53 HS6-5-3C M3 1.3345 - HS6-6-2 P6M6 M3 Class 1 1.3350 SKH52 HS6-5-4 6 5 4 M4 1.3351 SKH54 HS6-5-2-5 P6M5K5 M35 1.3243 SKH55 HS6-5-3-8 P6M5K8 M3 Class 2 +Co 1.3244 SKH40 HS10-4-3-10 P9M4K8 T42 1.3207 SKH57 HS2-9-1-8 P2M9K8 M42 1.3247 SKH59 HS2-10-1-8 M30 - HS18-1-2-5 P18K5 2 T4 1.3255 SKH3 HS18-1-2-10 - T5 1.3265 SKH4 HS12-1-4-5 P12 4K5 T15 1.3202 SKH10 - P9K5 T12008 - - - P9K10 - - - HS12-1-4 P9 5 - 1.3302 - HS12-1-2 12 3 - 1.3318 SKH6 - 12 3 10 3 - - - T P CHÍ KHOA H C & CÔNG NGH - S 05 7/2020 105 3.2. ng d ng c a các lo i thép gió th ng Nhóm thép Vonfram và Vonfram- Molipden có n ng su t c t bình th ng: Thép P12 ch t o t t c các lo i d ng c gia công thép cacbon và thép h p kim; Thép 18 dùng ch t o d o ti n, khoan, phay, dao ti n ren, dao chu t, dao doa, các lo t c u v i b n lên t i 1000MPa, kh n ng làm vi c t t n 600° ; Thép P9 ch t o các d ng c n gi n dùng gia công thép k t c u th ng; Thép P6M5 dùng ch t o t t c các lo i d ng c gia công thép cacbon và thép h p kim. Thép P6M5 và P6AM5 c s d ng ph bi n ch t o d ng c t o ren và làm vi c trong i u ki n có t i tr ng va p; Thép P6M3 ch t o các d ng c có kích th c không l n gia công tinh và bán tinh thép k t c u; Thép 6 5 3 dùng ch t o d ng c gia công tinh và bán tinh thép k t c u và thép h p kim k t c u [2, 6]. Nhóm thép gió có n ng su t c t cao: Thép gió P9K10 dùng ch t o d ng c gia công thô và bán tinh thép cacbon và thép h p kim trong i u ki n t ng ch c t; Thép 18 2 dùng ch t o các d ng c gia công bán tinh và tinh thép k t c u h p kim trung bình; Thép gió 18 5 2 có tính ch t t ng tính ch u nhi t, nh t àn h i th p, tính ch ng mài mòn và tính mài t t dùng ch t o d ng c gia công thô và bán tinh các lo i thép h p kim cao, thép ch u nhi t và thép ch ng mài mòn; Thép gió 11 3 3 2 có tính ch u nhi t t t, nh t àn h i cao, kh n ng ch ng mài mòn t t nh ng tính mài kém dùng gia công thép cacbon và thép h p kim th p có b n t i 784MPa; Thép gió 12 3 có tính ch u nhi t t t khi tôi, nh t àn h i cao, kh n ng ch ng mài mòn t t, tính mài kém dùng ch t o các d ng c gia công tinh thép austenit d o, d u n và các lo i v t li u có c tính d b n t, m khi gia công; Thép 6 5 5 có nh t àn h i cao, kh n ng ch ng mài mòn t t, tính mài cao dùng ch t o d ng c gia công bán tinh thép h p kim ch t l ng cao và thép ch u nhi t trong i u ki n l i c t làm vi c nhi t r t cao; Thép P9K5 có tính ch u nhi t cao, nh t àn h i th p, kh n ng ch ng mài mòn cao, tính mài th p dùng ch t o d ng c gia công thép và h p kim ch u nhi t, thép có c ng cao; Thép 14 4 ch t o các d ng c có hình d ng n gi n gia công v t li u có tính c ng và giòn không yêu c u cao v ch t l ng. Ngoài ra 14 4 còn dùng ch t o d ng c gia công tinh thép h p kim và h p kim; Thép 18 2 5 dùng ch t o d ng c gia công thô và bán tinh thép k t c u và thép h p kim trong i u ki n gia t ng ch c t; Thép 6 5 3 có hàm l ng cacbon th p, có nh t àn h i cao, kh n ng ch ng mài mòn và tính mài t t, c dùng ch t o d ng c gia công tinh và bán tinh thép k t c u và thép h p kim k t c u; Thép 9 4 8 có hàm l ng cacbon b m t và tính nh t àn h i th p, kh n ng ch ng mài mòn cao, tính mài th p c dùng ch t o các d ng c nh d ng c c t bánh r ng, dao phay, dao ti n nh hình, m i doa, dao taro t o ren khi gia công thép không g , thép ch u nhi t có b n cao và thép h p kim hóa t t trong i u ki n l i c t ch u tác ng c a nhi t cao; Thép 10 5 5 dùng ch t o d ng c gia công thô và bán tinh các lo i v t li u có c ng cao; Thép 2 9 5 có hàm l ng cacbon b m t cao và th ng b quá nhi t khi tôi, có nh t àn h i t t, kh n ng ch ng mài mòn cao nh ng tính mài th p dùng ch t o d ng c gia công thép h p kim t t và thép ch u nhi t; Thép 9 5 ch t o các d ng c n gi n không yêu c u nhi u v nguyên công mài dùng gia công v t li u có c ng cao và giòn, thép h p kim [2, 6, 8]. T P CHÍ KHOA H C & CÔNG NGH - S 05 7/2020 106 B ng 4. c ng sau , nhi t tôi và c ng tr ng thái sau tôi và ram [7] Mác thép TCVN 8285:2009 c ng sau , HBmax Tính tôi c ng Nhi t tôi oC ( 10) Môi tr ng tôi Nhi t ram oC ( 10) c ng HRCmin HS0-1-4 260 1120 Không khí; Khí Gas; Mu i nóng ch y 560 60 HS1-4-2 262 1180 560 63 HS18-0-1 269 1260 560 63 HS2-9-2 269 1200 560 64 HS1-8-1 262 1190 560 63 HS3-3-2 255 1190 560 62 HS6-5-2 262 1220 560 64 HS6-5-2C 269 1210 560 64 HS6-5-3 269 1200 560 64 HS6-5-3C 269 1180 560 64 HS6-6-2 262 1200 560 64 HS6-5-4 269 1210 560 64 HS6-5-2-5 269 1210 560 64 HS6-5-3-8 302 1180 560 65 HS10-4-3-10 302 1230 560 66 HS2-9-1-8 277 1190 550 66 4. Thép gió b t Ngày nay, các chi ti t máy ph c t p, nh ng chi ti t ghép t các v t li u khác bi t, nh ng chi ti t có c ng cao và nhi t làm vi c cao và siêu cao th ng c ch t o t v t li u c s n xu t b ng ph ng pháp luy n kim b t. Nh ng chi ti t này c s d ng trong các ngành công nghi p nh : c khí ch t o máy, công nghi p h t nhân và v tr ...[3, 13, 14]. Ngành luy n kim b t Vi t Nam hi n nay v n ch a phát tri n, nhi u chi ti t, v t li u c ch t o theo ph ng pháp luy n kim b t ph i t mua n c ngoài. Công ngh luy n kim b t c s n xu t t o b t kim lo i, phi kim; t [3, 13, 14]. Ch t o b t kim lo i, h p kim hay phi kim có thành ph n úng v i yêu c u d ng b t r n và m n [13]. Ch t o b t kim lo i, phi kim và thành ph n c th c hi n nh sau: Th ng s n xu t b t kim lo i theo ph ng pháp nghi n, phun tia kim lo i l ng d i áp l c cao vào môi tr ng ngu i nhanh, i n phân. T o hình: theo thi t k s n ph m l y các lo i b t theo t l xác nh và tr n l n th t u r i a vào khuôn ép nén d i áp l c 100 - 1000 MPa. Mu n có kh i l ng riêng l n và ng u ph i ép d i áp l c cao ng th i rung c h c. Thiêu k t: Ép xong em nung nóng n nhi t và trong kho ng th i gian xác nh trong chân không ho c trong môi tr ng khí b o v . S s y ra quá trình k t tinh l i t o ra các h t m i a c nh, các h t liên k t b n v ng v i nhau làm t ng c , lý tính c a s n ph m n giá tr mong mu n. Có th k t h p ép t o hình và thiêu k t ng th i vào m t b c t c m t cao nh t [13]. Quá trình thiêu k t không ch cho phép duy trì tính ng nh t v c u trúc c a v t li u mà còn làm t ng co ngót và m t c a v t li u và c i thi n s ti p xúc c a các h t. Quy trình th c hi n không chính xác d n n quá trình oxy hóa kim lo i và hình thành s không ng nh t trong kh i b t c a v t li u thép gió b t, i u này làm gi m b n c a thành ph m. tránh ph n ng oxy hóa, quá trình thiêu k t c th c hi n trong môi tr ng khí Argon và Nit trung tính. C ng có th thiêu k t trong môi tr ng chân không có b sung khí Hidro và cacbon ioxit. Quá trình này c g i là ép ng nhi t [3, 14]. T P CHÍ KHOA H C & CÔNG NGH - S 05 7/2020 107 c i m c a ph ng pháp luy n kim b t: nguyên li u c s d ng g n nh tri t ; s n ph m có tính ng nh t cao, phân b ng u các lo i carbide và ít ph i gia công thêm; c u trúc t vi không xít ch t luôn có l r ng; x p thay i tùy theo ph ng pháp công ngh và yêu c u ch t o s n ph m [18-20]. Trong ngành c khí ch t o vi c ch t o thép gió theo ph ng pháp luy n kim b t có th t o ra các mác thép gió c h p kim hóa cao và nh ng d ng c có hình d ng ph c t p. Tính u vi t c a thép gió b t c th hi n kh n ng ch ng mài mòn t t, ch u nhi t cao và b n l n. b n c a thép gió b t cao h n so v i thep gió c ch t o theo ph ng pháp c i n t 1.5 n 3 l n. i u này t c là do s phân b ng u các carbide c a Molipden và Vanadi trong c u trúc c a v t li u, làm cho nó có kh n ng ch u tác ng c h c và nhi t t t h n. Khi th c hi n các nguyên công gia công d i áp l c l n, c ng nh khi c t g t v t li u v i l ng d l n, không có d ng c nào t t h n d ng c c làm t thép gió b t [3, 14]. Hi n nay, n c ta ch a có TCVN cho lo i thép gió b t. Công ngh luy n kim b t nói chung và ch t o thép gió b t nói riêng r t phát tri n Nga, M t c các mác thép gió th ng trình bày m c tr c u có th ch t o b ng ph ng pháp luy n kim b t. Các mã thép c ch t o b ng ph ng pháp luy n kim b t trong ký hi u c vi t thêm ch PM (power metallurgy) vào cu i, i v i tiêu chu n GOST c a Nga thì thêm ch ( ), ví d : HS10-4-3- 10-PM; T42PM; 1.3207-PM; P9M4K8- ; P6M5- ... Trong b ng 5 trình bày thành ph n hóa h c c a các mác thép gió b t v i hàm l ng Cacbon r t l n, có th lên n 2.94%. Ngoài các thành ph n chính trong b ng 5 thì thép gió b t còn có các thành ph n khác v i hàm l ng nh sau: Si ( 0.6%); Mn ( 0.5%); Ni ( 0.4%); S ( 0.03%); P ( 0.03%); Cu ( 0.25%); O ( 0.02%). Các mã thép gió b t có c ng không nh h n 58 HRC và b n nhi t sau quá trình nhi t luy n tôi và ram trong th i gian 4 gi : 630° i v i thép gió b t 6 5 3- , 6 5 5- và 12 5- ; 625° i v i thép gió b t 7 2 6- ; 635° i v i thép gió b t 9 4 8- và 12 3 5 2- [15]. B ng 6 ch ra m t s mác thép gió b t theo các tiêu chu n: Tiêu chu n Nga, M , c. i v i các mác thép gió b t khác c trình bày trong b ng 5 mà không c li t kê trong b ng 6 thì hi n nay v n ch a có m t tài li u tham kh o nào công b s t ng ng c a chúng theo các tiêu chu n. B ng 5. Thành ph n hóa h c c a các lo i thép gió b t [15-19] Mác thép Thành ph n hóa h c, % kh i l ng C W Cr Mo V Co P6 5 3- ( 99- ) 1.25-1.35 5.70-6.70 3.80-4.30 5.50-6.00 3.10-3.70 0.50 7 2 6- ( 100- ) 1.65-1.75 6.50-7.50 3.80-4.30 1.80-2.30 5.50-6.20 0.50 12 5- ( 70- ) 1.45 -1.55 11.50-12.50 3.80-4.30 1.00-1.50 4.00-4.60 0.50 6 5 5- ( 101- ) 1.02-1.09 6.00-7.00 3.80-4.30 4.80-5.30 1.70-2.20 4.80-5.30 9 4 8- ( 102- ) 1.10-1.20 8.50-9.50 3.00-3.60 3.80-4.30 2.30-2.70 7.50-8.50 12 3 5 2- ( 103- ) 1.05-1.15 11.50-12.50 3.80-4.30 2.50-3.00 1.80-2.30 5.00-5.50 0 2 10- 2.94 0.49 7.95 1.38 9.87 0.15 2 9- 0.83 1.80 3.80 8.50 1.20 - T P CHÍ KHOA H C & CÔNG NGH - S 05 7/2020 108 2 10 8- 1.15-1.25 2.25-3.00 3.50-4.25 7.5-8.5 1.50-1.75 7.75-8.75 4 3 8- 2.35-2.55 4.00-4.40 4.00-4.40 2.90-3.30 7.60-8.20 0.50 6 5 4- 1.25-1.4 5.25-6.50 3.75-4.75 4.25-5.50 3.75-4.50 - 6 5 3 9- 1.50 9.75 3.75 5.25 3.10 8.50 6 5 3 8- 0.80-0.90 5.50-6.50 3.75-4.5 4.5-5.5 1.75-2.25 7.75-8.75 6 7 6 10- 2.25-2.40 6.00-6.80 3.75-4.50 6.50-7.30 6.00-6.70 9.80-11.00 10 2 5 8- 1.64 10.40 4.80 2.00 4.80 8.00 10 3 4 8- * 10.00 * 1.00 4.00 8.00 12 4-M 1.28 12.00 4.20 0.80 3.80 - 12 6 5- 1.80 12.50 4.00 6.50 5.00 - 12 5 5- 1.50-1.60 11.75-13.00 3.75-5.00 1.00 4.50-5.25 4.75-5.25 D u * - không có d li u công b B ng 6. Ký hi u thép gió b t theo các tiêu chu n [15-19] Tiêu chu n Nga GOST Tiêu chu n c Tiêu chu n M DIN, ISO BOHLER 0 2 10- - CPM 10V 11-PM 2 9- 1.3348-PM S2-9-2 PM M7-PM 2 10 8- 1.3247-PM S2-10-1-8 PM M42-PM 6 5 4- - S690 PM 4-PM 6 5 3 9- - - 48-PM 6 5 3 8- - S590 PM 36-PM 10 2 5 8- - S390 PM - 10 3 4 8- - - - 12 4-MP - S207 PM - 12 6 5- - - 61-PM 12 5 5- 1.3202-PM - 15-PM i v i d ng c c t nói chung và d ng c c t thép gió nói riêng khi c ch t o xong, ng i ta th ng ph lên b m t m t s v t li u ph gia t ng tính ch u nhi t, t ng kh n ng ch ng mài mòn, n mòn hóa h c, ch ng oxi hóa, t ng b n, c ng... nh m nâng cao tu i th c a d ng c . Các v t li u ph th ng c s d ng hi n nay nh : Titanium Nitride (TiN), Titanium Carbide Nitride (TiCN), Titanium Aluminum Nitride (TiAlN), FIREX (TiCN- TiAlN), Nano-FIREX, MolyGlide (trên n n MoS2), Carbide Bor Nitride (CBN), Crom, oxit nhôm, th 5. K t lu n Ngày nay, v t li u d ng c c t không ng ng phát tri n v i nhi u lo i v t li u m i ra i nh : h p kim c ng m i, v t li u g m, v t li i nh ng c tính u vi t nh tính ch u nóng cao, c ng l n, có th ti n hành nhi t luy n trong gió, làm vi c v i t c cao mà không làm m t i tính n ng c a d ng c , là v t li u ch t o d ng c c t quan tr ng không th thi u trong gia công c khí. Xu h ng phát tri n hi n nay trong nghiên c u ch t o thép gió ó là: ch t o các lo i thép gió không có Vonfnam mà v n gi a c các tính ch t c a thép gió có Vonfram; ch t o các lo i thép gió th ng và thép gió b t c v i chi phí ngày càng r h n; nghiên c u và ch t o các mã thép gió m i có tính ch t ngày càng u vi t h n. TÀI LI U THAM KH O [1] Joseph R.D., Tool Materials, 501 p., Ohio, ASM International, 1995. T P CHÍ KHOA H C & CÔNG NGH - S 05 7/2020 109 [2] . ., , 304 c., - , , 2014. [3] . ., , , « - », - , 2013. [4] Stiller K., Karagoz S., Andren H.O., Fischmeister H., Secondary Hardening in High Speed Steels, Le Journal de Physique Colloques, 48(6), pp. 405-410, 1987. [5] Material grade, Meusburger Georg GmbH & Co KG. Ngu n: www.meusburger.com. [6] . Ngu n: php?type_id=4 [7] TCVN 8285:2009, Thép d ng c , 27 tr., Hà N i, T ng c c Tiêu chu n o l ng và Ch t l ng, 2009. [8] 19265-73, . , 22 c., , ( ), 1990. [9] ISO 4957:2004, Tool Steels, 38 p., Geneva, International Organization for Standardization, 2004. [10] ASTM ASTM A600-92a, Standard Specification for Tool Steel High Speed, 13 p., West Conshohocken, ASTM International, 2016. [11] BS EN ISO 4957:2018, Tool Steel, 44 p., London, BSI Standards Publication, 2018. [12] JIS G 4403:2015, High-Speed Tool Steels (Foreign Standard), 22 p., Tokyo, Japanese Standards Association, 2015. [13] Công ngh luy n kim b t. Ngu n: https://meslab.org/threads/cong-nghe-luyen-kim-bot.3329/. [14] . ., . ., . ., . ., , , 4(64), 2011. [15] 28393-89, , . , ( ), 21c., 1991. [16] DIN 17350, Tool Steel: Technical Terms of Delivery, 49p, 1980. [17] PM M48 High Speed Steel. Ngu n: https://www.griggssteel.com/high-speed-steel/pm-m48-steel/. [18] M36 Molybdenum High Speed Tool Steel. Ngu n: https://www.azom.com/article.aspx? ArticleID=6156. [19] S390 MICROCLEAN. Ngu n: https://www.bohler-edelstahl.com/en/products/s390/. [20] Antonella R., Saurav G., Maria L.G., Roberto I., Lucyna J., Vjaceslavs L., Pavel N., Bogdan O.P., Daniele V., The Critical Raw Materials in Cutting Tools for Machining Applications: A Review, Materials (Basel), 13(6), 1377, 2020.