1.2767 so với 1.2083 – Thành phần, Xử lý nhiệt, Tính chất và Ứng dụng

Giới thiệu

Việc lựa chọn giữa EN 1.2767 và EN 1.2083 là một quyết định kỹ thuật phổ biến khi thiết kế dụng cụ, khuôn mẫu hoặc các chi tiết có độ chính xác cao. Các kỹ sư, quản lý mua sắm và lập kế hoạch sản xuất phải cân bằng các ưu tiên cạnh tranh như khả năng chống va đập cơ học và mỏi so với độ hoàn thiện bề mặt và khả năng đánh bóng. Trên thực tế, sự khác biệt chính là một loại được thiết kế để mang lại độ dẻo dai tổng thể cao hơn và khả năng chống va đập nhiệt/cơ học, trong khi loại còn lại được tối ưu hóa cho chất lượng bề mặt cao, phân phối cacbua mịn và khả năng đánh bóng vượt trội trong các dụng cụ hoàn thiện.

Hai số EN Werkstoff này thường được so sánh vì chúng đóng vai trò liền kề trong phổ thép công cụ: một là loại thép công cụ dẻo hơn, cứng hơn được sử dụng ở những nơi có khả năng chống gãy là yếu tố quan trọng; loại còn lại là loại thép cứng hơn, có hàm lượng crôm cao được sử dụng ở những nơi có khả năng chống mài mòn và độ hoàn thiện bề mặt chiếm ưu thế.

1. Tiêu chuẩn và Chỉ định

• EN: 1.2767, 1.2083 (Số Werkstoff thuộc hệ thống EN).
• Phân loại chung: cả hai đều là thép công cụ thuộc nhóm thép công cụ EN (loại chịu nhiệt hoặc chịu va đập tùy thuộc vào cấp thép nền và điều kiện xử lý nhiệt).
• ASTM/ASME/JIS/GB: Không phải lúc nào cũng có một tham chiếu chéo trực tiếp duy nhất đến tên AISI/ASTM cho mỗi số EN. Người dùng nên kiểm tra các bảng tham chiếu chéo từ chứng chỉ nhà máy hoặc các tổ chức tiêu chuẩn để có sự tương đương chính xác.
• Loại:
• 1.2767 — thường liên quan đến hợp kim/thép dụng cụ được thiết kế để có độ bền cao và khả năng chống sốc (được sử dụng trong các dụng cụ chịu va đập, ép hoặc chu kỳ nhiệt).
• 1.2083 — thường liên quan đến biến thể thép dụng cụ gia công nguội có hàm lượng crom cao được tối ưu hóa để chống mài mòn và dễ đánh bóng.

2. Thành phần hóa học và chiến lược hợp kim

Yếu tố	1.2767 (định tính)	1.2083 (định tính)
C (Cacbon)	Trung bình — hỗ trợ khả năng làm cứng nhưng cân bằng để duy trì độ dẻo dai	Trung bình–Cao — góp phần tạo ra cacbua cứng và khả năng chống mài mòn cao
Mn (Mangan)	Thấp–Trung bình — khử oxy và kiểm soát cường độ nhẹ	Thấp–Trung bình — vai trò tương tự, hạn chế để tránh khả năng làm cứng quá mức
Si (Silic)	Thấp — chất khử oxy và độ ổn định của sức mạnh	Chất khử oxy thấp; hàm lượng thấp giúp đánh bóng dễ dàng
P (Phốt pho)	Theo dõi/kiểm soát	Theo dõi/kiểm soát
S (Lưu huỳnh)	Theo dõi/kiểm soát	Rất thấp — S thấp cải thiện bề mặt hoàn thiện
Cr (Crom)	Trung bình — góp phần làm tăng khả năng tôi cứng và khả năng chống ram	Cao — tạo thành các cacbua crom mịn để chống mài mòn và dễ đánh bóng
Ni (Niken)	Thấp–Trung bình — có thể có để cải thiện độ dẻo dai	Thấp — thường không phải là nguyên tố hợp kim quan trọng trong các loại có khả năng đánh bóng cao
Mo (Molypden)	Trung bình — cải thiện khả năng làm cứng và khả năng chống tôi	Thấp–Trung bình — tinh chế cacbua và cải thiện độ ổn định nhiệt
V (Vanadi)	Thấp–Trung bình — thúc đẩy sự phân tán cacbua mịn và độ dẻo dai	Thấp — có thể có mặt với số lượng được kiểm soát để tinh chế cacbua
Nb/Ti/B	Dấu vết/được sử dụng để tạo hợp kim vi mô nếu có	Dấu vết/được sử dụng để kiểm soát kích thước hạt và cải thiện sự phân bố cacbua
N (Nitơ)	Dấu vết	Dấu vết

Ghi chú: - Bảng này thể hiện chiến lược hợp kim điển hình một cách định tính thay vì tỷ lệ phần trăm chính xác vì thành phần hóa học cụ thể thay đổi tùy theo nhà sản xuất và điều kiện phụ gia. Sự khác biệt chính trong chiến lược hợp kim là 1.2767 nhấn mạnh hàm lượng hợp kim và phản ứng xử lý nhiệt giúp duy trì độ dẻo dai và giảm độ nhạy cảm với sự hình thành vết nứt, trong khi 1.2083 nhấn mạnh crom và các nguyên tố tạo thành cacbua tạo ra một quần thể cacbua mịn, phân bố đều, có lợi cho khả năng chống mài mòn và đánh bóng gương. - Kiểm soát tạp chất (P, S) chặt chẽ hơn ở các loại dùng cho ứng dụng hoàn thiện bề mặt cao (khả năng đánh bóng tốt hơn đòi hỏi hàm lượng S thấp hơn và tạp chất không phải kim loại).

3. Cấu trúc vi mô và phản ứng xử lý nhiệt

• 1.2767:
• Cấu trúc vi mô điển hình sau khi xử lý nhiệt thích hợp: martensite ram hoặc ma trận martensite bainit/ram với sự phân bố carbide được kiểm soát. Các công thức hợp kim và xử lý nhiệt được tối ưu hóa để duy trì độ dẻo dai; martensite ram với carbide hợp kim nano là mục tiêu chung.
• Phản ứng xử lý nhiệt: đáp ứng tốt với các chu trình nung nóng sơ bộ, làm nguội và ram được thiết kế để cân bằng độ cứng và độ dai. Có thể sử dụng phương pháp thường hóa hoặc ủ dưới tới hạn trước khi gia công. Tôi và ram tạo ra cấu trúc dẻo, chịu va đập.
• 1.2083:
• Cấu trúc vi mô điển hình: nền martensitic với tỷ lệ thể tích cacbua giàu crom cao hơn (thường tương đối nhỏ và phân bố đều nếu được xử lý đúng cách). Cấu trúc vi mô này ưu tiên khả năng chống mài mòn và bề mặt ma sát thấp.
• Phản ứng xử lý nhiệt: đạt độ cứng cao khi tôi và ram; thấm nitơ hoặc xử lý nhiệt độ thấp có thể được sử dụng để ổn định các cacbua mịn và cải thiện độ cứng bề mặt. Quá nhiệt hoặc sự phát triển của cacbua thô làm giảm khả năng đánh bóng, do đó việc kiểm soát chặt chẽ các chu kỳ nhiệt là rất quan trọng.

Tuyến sản xuất: - Chuẩn hóa giúp tinh chỉnh kích thước hạt và có lợi cho cả hai loại khi dùng làm bước xử lý trước. - Làm nguội & ram: tạo độ cứng và độ bền cuối cùng. Trong 1.2767, tôi được sử dụng để tối đa hóa độ dẻo dai mà không làm giảm độ bền cần thiết; trong 1.2083, tôi được kiểm soát để tạo ra độ cứng cao, chống mài mòn nhưng vẫn duy trì đủ độ dẻo dai để sử dụng.

4. Tính chất cơ học

Tài sản	1.2767 (hiệu suất điển hình)	1.2083 (hiệu suất điển hình)
Độ bền kéo	Trung bình–Cao trong điều kiện tôi và ram; được thiết kế để chống gãy khi chịu tải	Cao khi được làm cứng hoàn toàn—tập trung vào khả năng chống mài mòn
Cường độ chịu kéo	Trung bình — được thiết kế để cho phép một số tính dẻo trước khi hỏng	Cao — ít biến dạng dẻo trước khi chảy dẻo ở trạng thái cứng
Độ giãn dài	Tương đối cao hơn — độ dẻo tốt hơn	Độ cứng thấp hơn - cao hơn làm giảm độ giãn dài
Độ bền va đập	Cao — được thiết kế để chống sốc và chống nứt lan truyền	Thấp hơn — cấu trúc vi mô giàu cacbua làm giảm khả năng hấp thụ năng lượng va chạm
Độ cứng	Từ trung bình đến cao tùy thuộc vào quá trình tôi luyện (cân bằng về độ dẻo dai)	Cao hơn — được tối ưu hóa để đạt được và duy trì độ cứng bề mặt cao

Giải thích: - 1.2767 sẽ được chọn khi độ bền va đập và khả năng chống chịu tải trọng đột ngột, mẻ hoặc chu kỳ nhiệt quan trọng hơn độ cứng tối đa có thể đạt được. Phương pháp pha trộn hợp kim và xử lý nhiệt ưu tiên một nền tảng cứng hơn. - 1.2083 sẽ có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao hơn khi sử dụng, bảo vệ hình dạng bề mặt tốt hơn và giữ được độ bóng gương tốt hơn, nhưng độ bền tổng thể sẽ giảm.

5. Khả năng hàn

Khả năng hàn của thép dụng cụ phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng cacbon tương đương, khả năng tôi và hợp kim vi mô. Hai công thức dự đoán thường được sử dụng là:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

Và

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Giải thích định tính: - Hàm lượng crom, molypden và vanadi cao hơn làm tăng $CE_{IIW}$ và $P_{cm}$, cho thấy nguy cơ nứt liên quan đến khả năng tôi luyện cao hơn ở các vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt hàn. - 1.2767, được thiết kế để có độ dẻo dai, thường có các lựa chọn hợp kim có khả năng làm cứng vừa phải; thường yêu cầu phải gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau hàn có kiểm soát (PWHT). - 1.2083, với hàm lượng crôm và cacbua cao hơn, có xu hướng khó hàn hơn nếu không được nung nóng trước, kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp hàn và ram sau khi hàn. Trong nhiều trường hợp, việc hàn bị hạn chế; các quy trình hàn chuyên dụng hoặc hàn đồng/hàn nóng chảy được sử dụng nếu cần nối. - Đối với cả hai loại, nếu cần hàn, hãy tuân thủ các quy trình nghiêm ngặt: làm nóng trước có kiểm soát, lựa chọn vật liệu hàn có đầu vào nhiệt thấp, nhiệt độ giữa các lớp hàn được kiểm soát và PWHT để giảm ứng suất dư và tránh nứt vùng HAZ.

6. Chống ăn mòn và bảo vệ bề mặt

• Cả hai loại đều không phải là hợp kim austenit không gỉ; cả hai đều là thép công cụ và sẽ bị ăn mòn trong môi trường xung quanh và khắc nghiệt nếu không được bảo vệ.
• Các biện pháp bảo vệ thông thường: sơn, tra dầu, phosphat hóa hoặc mạ kẽm để bảo vệ chống ăn mòn nói chung; đối với dụng cụ, lớp phủ chống ăn mòn (PVD, nitride hoặc mạ crom cứng) và dầu bảo dưỡng được sử dụng rộng rãi.
• Công thức PREN thường không áp dụng được vì không loại nào trong hai loại trên là hợp kim thép không gỉ mà khả năng chống rỗ là chỉ số thiết kế chính:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3,3 \lần \text{Mo} + 16 \lần \text{N}$$

• Chỉ sử dụng PREN cho các loại thép không gỉ; đối với thép dụng cụ, hãy đánh giá mức độ tiếp xúc với môi trường và chọn lớp phủ hoặc thép dụng cụ chống ăn mòn nếu cần.

7. Chế tạo, khả năng gia công và khả năng định hình

• Khả năng gia công:
• 1.2767: nhìn chung dễ gia công và mài hơn vì tôi luyện ở mức độ cứng vừa phải là phổ biến; độ dẻo dai tốt hơn giúp giảm sứt mẻ trong quá trình cắt.
• 1.2083: cứng hơn và mài mòn hơn (giàu cacbua); gia công ở trạng thái tôi hoàn toàn rất khó—gia công thô trong điều kiện ủ sau đó là làm cứng cuối cùng và mài/đánh bóng hoàn thiện là thường thấy.
• Khả năng tạo hình và uốn cong:
• Cả hai loại thép này đều không phải là thép tạo hình tấm; chúng được định hình bằng phương pháp gia công, EDM và mài. Nếu cần uốn, cần áp dụng các biện pháp ủ và giảm ứng suất.
• Hoàn thiện bề mặt:
• 1.2083 dễ dàng đạt được và duy trì bề mặt sáng bóng hoặc bóng gương hơn do có sự phân bố cacbua mịn và hàm lượng tạp chất thấp khi được xử lý đúng cách.
• 1.2767 cần chú ý nhiều hơn đến quá trình mài và đánh bóng để tránh bị mẻ nhỏ vì mục tiêu là duy trì độ dẻo dai của vật liệu.

8. Ứng dụng điển hình

1.2767 — Công dụng điển hình	1.2083 — Công dụng điển hình
Khuôn chịu lực chịu va đập và chu kỳ nhiệt (dụng cụ ép, dập nóng)	Khuôn và khuôn mẫu chính xác đòi hỏi độ bóng cao, chẳng hạn như khuôn quang học, dụng cụ hoàn thiện gương và khuôn dập mịn
Đục và lưỡi cắt nơi khả năng chống sốc là rất quan trọng	Các cạnh cắt và dụng cụ tạo hình có độ mài mòn cao, trong đó độ hoàn thiện bề mặt và khả năng giữ nguyên kích thước là điều cần thiết
Các thành phần ưu tiên khả năng chống gãy và tuổi thọ chịu mỏi	Các bộ phận và chèn khuôn tiến bộ cần tuổi thọ sử dụng lâu dài cùng bề mặt hoàn thiện vượt trội
Công cụ kết cấu tiếp xúc với sự thay đổi nhiệt độ	Dụng cụ dùng để trang trí hoặc tạo thành phần dễ thấy đòi hỏi bề mặt không tì vết

Cơ sở lựa chọn: - Chọn 1.2767 khi dụng cụ có khả năng chịu tải đột ngột, tác động ép hoặc chu kỳ nhiệt/cơ học cao, trong đó độ bền và khả năng chống nứt lan rộng quan trọng hơn nhu cầu đánh bóng bề mặt tối ưu. - Chọn 1.2083 khi chất lượng bề mặt hoàn thiện, độ ổn định kích thước khi tiếp xúc và khả năng chống mài mòn là những yếu tố chính.

9. Chi phí và tính khả dụng

• Các yếu tố chi phí: các nguyên tố hợp kim (Cr, Mo, V), chế biến (kiểm soát tạp chất chặt chẽ, nấu chảy chân không, luyện kim bột) và xử lý sau (làm cứng, xử lý nhiệt độ thấp, thấm nitơ).
• Khả dụng:
• Cả hai loại thép này thường có sẵn tại các nhà máy sản xuất thép công cụ chuyên dụng và các nhà phân phối, nhưng các dạng sản phẩm cụ thể (thanh, tấm tôi cứng, biến thể luyện kim bột) sẽ khác nhau tùy theo nhà cung cấp.
• Các biến thể 1.2083 được tối ưu hóa cho bề mặt gương có thể là sản phẩm cao cấp do kiểm soát tạp chất và hoàn thiện chặt chẽ hơn; các biến thể 1.2767 được tối ưu hóa cho độ bền có thể được lưu trữ rộng rãi hơn với mặt cắt ngang lớn hơn dành cho các ứng dụng dụng cụ ép.
• Từ góc độ mua sắm, hãy xem xét tổng chi phí sở hữu: chi phí vật liệu + xử lý nhiệt + hoàn thiện + tuổi thọ dự kiến ​​trong điều kiện vận hành.

10. Tóm tắt và khuyến nghị

Tiêu chí	1.2767	1.2083
Khả năng hàn	Tốt hơn (tương đối), nhưng vẫn cần được chăm sóc	Thách thức hơn — nguy cơ nứt HAZ cao hơn
Cân bằng sức mạnh-độ dẻo dai	Được tối ưu hóa về độ bền và khả năng chống va đập	Được tối ưu hóa cho độ cứng cao và khả năng chống mài mòn
Chi phí (điển hình)	Trung bình — chế biến để giữ được độ dai	Trung bình–Cao — có thể cần xử lý tốt hơn để đánh bóng

Kết luận và hướng dẫn lựa chọn: - Chọn 1.2767 nếu: dụng cụ hoặc linh kiện phải chịu được va đập cơ học, mẻ hoặc chu kỳ nhiệt; nếu độ bền va đập cao hơn và khả năng chống nứt là mối quan tâm chính; hoặc khi ứng dụng chấp nhận bề mặt hoàn thiện tốt nhưng không hoàn hảo như gương. - Chọn 1.2083 nếu: độ hoàn thiện bề mặt, khả năng đánh bóng và khả năng chống mài mòn là những yêu cầu chủ đạo; khi việc duy trì hình dạng bề mặt chặt chẽ dưới tác động mài mòn là rất quan trọng; hoặc khi chi tiết cuối cùng đòi hỏi độ hoàn thiện gương hoặc chất lượng quang học và điều kiện sử dụng không khiến chi tiết đó phải chịu tải trọng va đập thường xuyên.

Lưu ý cuối cùng: hiệu suất chính xác phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hóa học của vật liệu nền, lộ trình nấu chảy và chu trình xử lý nhiệt. Đối với các lựa chọn quan trọng, hãy yêu cầu nhà cung cấp chứng chỉ nhà máy, xác minh độ cứng và cấu trúc vi mô, và thực hiện thử nghiệm ở cấp độ ứng dụng (thử nghiệm mỏi, va đập, đánh bóng) trước khi hoàn tất mua sắm.