Hard Temper: Thép cán nguội có độ bền tối đa dùng trong công nghiệp

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Độ cứng đề cập đến một trạng thái cụ thể của tấm hoặc dải thép cán nguội được đặc trưng bởi độ bền kéo cao, độ dẻo giảm và độ cứng tăng do quá trình khử nguội đáng kể mà không cần ủ tiếp theo. Trạng thái này biểu thị độ cứng và độ bền thực tế tối đa có thể đạt được thông qua các quy trình gia công nguội đối với các sản phẩm thép cán phẳng.

Thép tôi cứng được định vị ở cực điểm của phổ làm cứng trong các hệ thống phân loại luyện kim. Nó đại diện cho trạng thái vật liệu mà kim loại đã trải qua quá trình làm cứng biến dạng đáng kể, dẫn đến mật độ lệch vị trí cao trong cấu trúc tinh thể.

Trong lĩnh vực luyện kim rộng hơn, tôi cứng là một phần của chuỗi các ký hiệu tôi (bao gồm mềm chết, cứng một phần tư, nửa cứng, cứng hoàn toàn và cực cứng) mô tả các tính chất cơ học của kim loại gia công nguội. Các ký hiệu này rất quan trọng để chỉ định các tính chất vật liệu trong các ứng dụng sản xuất và kỹ thuật đòi hỏi các đặc tính cơ học chính xác.

Bản chất vật lý và cơ sở lý thuyết

Cơ chế vật lý

Ở cấp độ vi cấu trúc, tính cứng là kết quả của biến dạng dẻo nghiêm trọng trong quá trình cán nguội, tạo ra mật độ lệch lạc cao trong mạng tinh thể. Những lệch lạc này tương tác và cản trở chuyển động của nhau, làm tăng đáng kể khả năng chống biến dạng tiếp theo của vật liệu.

Quá trình làm việc nguội gây ra sự kéo dài hạt theo hướng cán và tinh chế hạt theo hướng vuông góc với nó. Cấu trúc hạt dị hướng này góp phần tạo nên các tính chất cơ học định hướng. Ngoài ra, biến dạng nghiêm trọng tạo ra các định hướng tinh thể ưa thích (kết cấu) ảnh hưởng thêm đến hành vi cơ học của vật liệu.

Mô hình lý thuyết

Mô hình lý thuyết chính mô tả độ cứng là lý thuyết sai lệch về độ cứng khi làm việc, liên hệ độ bền cơ học với mật độ sai lệch thông qua mối quan hệ Taylor: $\tau = \tau_0 + \alpha G b \sqrt{\rho}$, trong đó τ là ứng suất cắt, τ₀ là sức cản mạng nội tại, G là mô đun cắt, b là vectơ Burgers, ρ là mật độ sai lệch và α là hằng số.

Theo truyền thống, hiểu biết về quá trình làm cứng đã phát triển từ các quan sát thực nghiệm vào đầu thế kỷ 20 thành các lý thuyết phức tạp dựa trên sự sai lệch do Taylor, Orowan và những người khác phát triển vào những năm 1930-1950. Các phương pháp tiếp cận hiện đại kết hợp lý thuyết dẻo biến dạng để tính đến các hiệu ứng kích thước và biến dạng không đồng nhất.

Các phương pháp tiếp cận lý thuyết thay thế bao gồm các mô hình dẻo tinh thể xem xét hệ thống trượt và sự tiến hóa của kết cấu, và các mô hình dẻo liên tục tập trung vào mối quan hệ ứng suất-biến dạng vĩ mô thay vì các cơ chế vi cấu trúc.

Cơ sở khoa học vật liệu

Độ cứng liên quan trực tiếp đến cấu trúc tinh thể thông qua tương tác trật khớp với mạng lập phương tâm khối (BCC) của ferit trong thép cacbon thấp hoặc mạng lập phương tâm mặt (FCC) trong thép austenit. Quá trình làm việc nguội tạo ra ranh giới hạt góc cao giúp tăng cường thêm vật liệu thông qua quá trình làm cứng ranh giới hạt.

Cấu trúc vi mô của thép tôi cứng thường cho thấy các hạt dài với tỷ lệ khía cạnh cao và năng lượng biến dạng được lưu trữ đáng kể. Cấu trúc vi mô bị biến dạng này chứa nhiều dải trượt, cặp song sinh biến dạng và martensite có khả năng gây ra biến dạng trong một số loại thép nhất định.

Tính chất này kết nối với các nguyên tắc khoa học vật liệu cơ bản bao gồm làm cứng, tăng cường Hall-Petch và phát triển kết cấu. Mối quan hệ giữa mật độ lệch và cường độ chịu kéo minh họa cho mối quan hệ cấu trúc-tính chất cốt lõi của khoa học vật liệu.

Biểu thức toán học và phương pháp tính toán

Công thức định nghĩa cơ bản

Mức độ khử lạnh xác định độ cứng và có thể được biểu thị như sau:

$$R = \frac{t_0 - t_f}{t_0} \lần 100\%$$

Trong đó $R$ là phần trăm giảm, $t_0$ là độ dày ban đầu trước khi cán nguội và $t_f$ là độ dày cuối cùng sau khi cán nguội. Đối với quá trình tôi cứng, $R$ thường vượt quá 50%.

Công thức tính toán liên quan

Hành vi làm việc cứng có thể được mô tả bằng phương trình Hollomon:

$$\sigma = K\varepsilon^n$$

Trong đó $\sigma$ là ứng suất thực, $\varepsilon$ là biến dạng thực, $K$ là hệ số cường độ và $n$ là số mũ làm cứng biến dạng. Đối với thép tôi cứng, $n$ tiến tới 0, biểu thị khả năng làm cứng còn lại hạn chế.

Mối quan hệ giữa độ cứng và độ bền kéo có thể được ước tính bằng:

$$UTS \khoảng k \lần HV$$

Trong đó $UTS$ là độ bền kéo cực đại tính bằng MPa, $HV$ là số độ cứng Vickers và $k$ là hằng số phụ thuộc vào vật liệu (khoảng 3,3 đối với nhiều loại thép).

Điều kiện và giới hạn áp dụng

Các công thức này chủ yếu áp dụng cho thép cacbon thấp và trung bình có hàm lượng cacbon dưới 0,3%. Đối với thép cacbon cao hơn hoặc thép hợp kim cao, mối quan hệ trở nên phức tạp hơn do sự hình thành cacbua và nhiều cơ chế gia cường.

Phương trình Hollomon giả định biến dạng đồng đều và kém chính xác hơn ở mức độ biến dạng rất cao khi xảy ra hiện tượng thắt nút. Nó cũng không tính đến độ nhạy của tốc độ biến dạng hoặc hiệu ứng nhiệt độ.

Các mô hình này giả định các đặc tính vật liệu đồng nhất và có thể không dự đoán chính xác hành vi trong trường hợp có tính không đồng nhất về cấu trúc vi mô đáng kể hoặc khi có ứng suất dư.

Phương pháp đo lường và đặc tính

Thông số kỹ thuật thử nghiệm tiêu chuẩn

ASTM A109/A109M: Tiêu chuẩn kỹ thuật cho thép, dải, cacbon (Tối đa 0,25 phần trăm), cán nguội. Bao gồm các chỉ định về độ cứng bao gồm độ cứng cho dải thép cacbon cán nguội.

ASTM E8/E8M: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để thử nghiệm độ bền kéo của vật liệu kim loại. Cung cấp các quy trình để xác định các đặc tính chịu kéo bao gồm độ bền kéo và độ giãn dài.

ISO 6892-1: Vật liệu kim loại — Thử kéo — Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng. Chỉ định phương pháp thử kéo để xác định các đặc tính cơ học.

ASTM E18: Phương pháp thử tiêu chuẩn về độ cứng Rockwell của vật liệu kim loại. Chi tiết các quy trình thử độ cứng thường được sử dụng để xác minh độ tôi.

Thiết bị và nguyên tắc thử nghiệm

Máy thử vạn năng có khả năng chịu tải 10-100 kN thường được sử dụng để thử độ bền kéo của các mẫu tấm tôi cứng. Các máy này đo lực tác dụng và độ dịch chuyển để tạo ra các đường cong ứng suất-biến dạng.

Máy kiểm tra độ cứng (Rockwell, Vickers hoặc Brinell) đo khả năng chống lại vết lõm của vật liệu. Kiểm tra độ cứng Rockwell (đặc biệt là thang B và C) thường được sử dụng để xác minh nhanh các điều kiện tôi luyện.

Kính hiển vi quang học và điện tử cho phép đặc tính cấu trúc vi mô để đánh giá kích thước, hình dạng và hướng của hạt. Các kỹ thuật tiên tiến như EBSD (Nhiễu xạ tán xạ ngược electron) có thể định lượng kết cấu tinh thể và đặc điểm ranh giới hạt.

Yêu cầu mẫu

Mẫu kéo tiêu chuẩn tuân theo kích thước ASTM E8/E8M, thường có chiều dài và chiều rộng đo 50mm dựa trên độ dày vật liệu. Đối với vật liệu tấm mỏng, chiều rộng mẫu thường là 12,5mm.

Chuẩn bị bề mặt đòi hỏi phải loại bỏ lớp vảy, oxit hoặc các chất gây ô nhiễm khác có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm. Các cạnh phải không có khía hoặc điểm gồ ghề có thể gây ra hỏng hóc sớm.

Mẫu vật phải đại diện cho vật liệu khối và phải được định hướng để tính đến tính dị hướng tiềm ẩn (thường được thử nghiệm theo cả hướng lăn và hướng ngang).

Thông số thử nghiệm

Thử nghiệm tiêu chuẩn được tiến hành ở nhiệt độ phòng (23 ± 5°C) và điều kiện khí quyển bình thường. Đối với các ứng dụng chuyên biệt, có thể cần thử nghiệm ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ đông lạnh.

Kiểm tra độ bền kéo thường sử dụng tốc độ biến dạng từ 0,001 đến 0,008 mỗi phút trong quá trình biến dạng đàn hồi, tăng lên 0,05 đến 0,5 mỗi phút sau khi chảy dẻo.

Các thông số thử độ cứng bao gồm hình dạng đầu ấn cụ thể, tải trọng tác dụng (thường là 60-150 kgf đối với thang Rockwell B dùng cho thép tôi cứng) và thời gian dừng là 10-15 giây.

Xử lý dữ liệu

Dữ liệu tải trọng-biến dạng từ các thử nghiệm kéo được chuyển đổi thành các đường cong ứng suất-biến dạng kỹ thuật, từ đó xác định được giới hạn chảy, độ bền kéo và độ giãn dài.

Phân tích thống kê thường bao gồm việc thử nghiệm nhiều mẫu (tối thiểu là ba mẫu) và tính toán giá trị trung bình và độ lệch chuẩn. Đối với kiểm soát chất lượng sản xuất, các phương pháp kiểm soát quy trình thống kê được áp dụng.

Đối với phép đo độ cứng, nhiều phép đo (thường là 5-10) tại các vị trí khác nhau được lấy trung bình để tính đến tính không đồng nhất tiềm ẩn của vật liệu.

Phạm vi giá trị điển hình

Phân loại thép	Phạm vi giá trị điển hình	Điều kiện thử nghiệm	Tiêu chuẩn tham khảo
Thép cacbon thấp (1008-1010)	Giới hạn chảy: 550-690 MPa Độ bền kéo: 580-720 MPa Độ giãn dài: 2-5% Độ cứng: 85-95 HRB	Nhiệt độ phòng, không khí chuẩn	Tiêu chuẩn ASTM A109/A109M
Thép Cacbon Trung Bình (1045)	Giới hạn chảy: 690-830 MPa Độ bền kéo: 760-900 MPa Độ giãn dài: 1-3% Độ cứng: 95-100 HRB	Nhiệt độ phòng, không khí chuẩn	Tiêu chuẩn ASTM A682/A682M
Thép HSLA	Giới hạn chảy: 700-850 MPa Độ bền kéo: 750-950 MPa Độ giãn dài: 3-7% Độ cứng: 90-102 HRB	Nhiệt độ phòng, không khí chuẩn	Tiêu chuẩn ASTM A1008/A1008M
Thép không gỉ (301)	Giới hạn chảy: 965-1280 MPa Độ bền kéo: 1280-1450 MPa Độ giãn dài: 2-4% Độ cứng: 35-42 HRC	Nhiệt độ phòng, không khí chuẩn	Tiêu chuẩn ASTMA666

Sự khác biệt trong mỗi phân loại chủ yếu là do sự khác biệt về thành phần hóa học chính xác, tỷ lệ khử chính xác và lịch sử xử lý trước đó. Ngay cả những khác biệt nhỏ về hàm lượng carbon cũng có thể ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính cơ học cuối cùng sau khi gia công nguội.

Các giá trị này nên được hiểu là hướng dẫn chung chứ không phải là thông số kỹ thuật tuyệt đối. Các đặc tính thực tế nên được xác minh thông qua thử nghiệm cho các ứng dụng quan trọng. Sự cân bằng giữa độ bền và khả năng tạo hình còn lại đặc biệt quan trọng khi lựa chọn vật liệu tôi cứng.

Một xu hướng đáng chú ý giữa các loại thép là mối quan hệ nghịch đảo giữa hàm lượng cacbon và độ dẻo còn lại ở trạng thái tôi cứng. Thép cacbon cao hơn thường đạt được độ bền lớn hơn nhưng độ dẻo giảm nghiêm trọng hơn.

Phân tích ứng dụng kỹ thuật

Những cân nhắc về thiết kế

Các kỹ sư phải tính đến khả năng định hình hạn chế của thép tôi cứng bằng cách thiết kế các thành phần có yêu cầu uốn hoặc định hình tối thiểu. Khi cần định hình, phải chỉ định bán kính uốn lớn hơn (thường gấp 4-6 lần độ dày vật liệu) để tránh nứt.

Hệ số an toàn 1,5-2,0 thường được áp dụng khi thiết kế với vật liệu có độ cứng cao để tính đến các biến thể tính chất tiềm ẩn và bản chất tương đối giòn của vật liệu. Có thể yêu cầu hệ số an toàn cao hơn cho các ứng dụng tải động.

Quyết định lựa chọn vật liệu thường liên quan đến việc cân bằng độ bền cao của vật liệu cứng với khả năng định hình giảm và độ đàn hồi cao hơn. Trong nhiều trường hợp, các nhà thiết kế có thể lựa chọn vật liệu mềm hơn một chút, có khả năng chế tạo tốt hơn với độ bền chỉ giảm vừa phải.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Ngành công nghiệp ô tô sử dụng rộng rãi thép tôi cứng cho các thành phần đòi hỏi độ bền cao với độ biến dạng tối thiểu, chẳng hạn như giá đỡ gia cố, thành phần ghế ngồi và một số thành phần kết cấu nhất định. Các ứng dụng này tận dụng sức bền kéo cao của vật liệu trong khi vẫn hoạt động trong giới hạn khả năng tạo hình của nó.

Sản xuất thiết bị là một lĩnh vực ứng dụng chính khác, nơi thép tôi cứng được sử dụng cho các thành phần cấu trúc bên trong, giá đỡ và các thành phần hỗ trợ. Độ phẳng và độ ổn định kích thước nhất quán của tấm tôi cứng đặc biệt có giá trị trong các ứng dụng này.

Thép dải tôi cứng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng lò xo, bao gồm lò xo lá, lò xo lực không đổi và vòng giữ. Độ bền kéo cao và tính chất đàn hồi tốt làm cho nó phù hợp với các thành phần phải duy trì hình dạng của chúng dưới tải trọng lặp đi lặp lại.

Đánh đổi hiệu suất

Mối quan hệ giữa độ bền và độ dẻo thể hiện sự đánh đổi cơ bản trong vật liệu cứng. Mật độ lệch cao tạo ra độ bền cũng hạn chế nghiêm trọng khả năng vật liệu chịu biến dạng dẻo tiếp theo trước khi hỏng.

Khả năng chống mỏi và độ bền kéo là một sự đánh đổi quan trọng khác. Trong khi vật liệu tôi cứng có độ bền tĩnh cao, chúng có thể có tuổi thọ mỏi ngắn hơn so với thép thường hóa hoặc tôi và tôi có độ bền tương tự do không có khả năng phân phối lại ứng suất cục bộ.

Các kỹ sư thường cân bằng các yêu cầu cạnh tranh này bằng cách chỉ định nhiệt độ trung gian cho các thành phần yêu cầu hoạt động tạo hình vừa phải hoặc bằng cách thực hiện các hoạt động tạo hình trước khi xử lý làm cứng cuối cùng khi có thể.

Phân tích lỗi

Gãy giòn là một chế độ hỏng hóc phổ biến trong vật liệu có độ cứng cao, đặc biệt là khi chịu tải trọng va đập hoặc khi có sự tập trung ứng suất. Độ dẻo hạn chế ngăn cản sự phân phối lại ứng suất hiệu quả, dẫn đến sự lan truyền vết nứt nhanh chóng.

Cơ chế hỏng hóc thường bắt đầu ở các khuyết tật bề mặt, tạp chất hoặc tập trung ứng suất. Khi bắt đầu, các vết nứt lan truyền nhanh chóng với biến dạng dẻo tối thiểu do khả năng hấp thụ năng lượng thông qua biến dạng dẻo của vật liệu bị hạn chế.

Để giảm thiểu những rủi ro hỏng hóc này, các nhà thiết kế nên loại bỏ các góc sắc, chỉ định các góc bo tròn rộng rãi và đảm bảo bề mặt hoàn thiện nhẵn. Đối với các ứng dụng quan trọng, có thể sử dụng thử nghiệm không phá hủy để phát hiện các vị trí bắt đầu nứt tiềm ẩn trước khi chúng dẫn đến hỏng hóc thảm khốc.

Các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp kiểm soát

Ảnh hưởng của thành phần hóa học

Hàm lượng cacbon có tác động đáng kể nhất đến tính chất tôi cứng, với mức cacbon cao hơn (0,15-0,25%) tạo ra độ bền lớn hơn nhưng độ dẻo giảm. Thép cacbon thấp hơn (<0,10%) giữ được khả năng định hình tốt hơn một chút trong điều kiện tôi cứng.

Mangan (thường là 0,30-0,90%) tăng cường khả năng tôi luyện và góp phần tăng cường độ bền của dung dịch rắn, tăng độ cứng tối đa có thể đạt được. Phốt pho (thường được giữ dưới 0,035%) có thể tăng cường độ nhưng có thể làm giảm độ dẻo và độ dai.

Tối ưu hóa thành phần thường bao gồm việc cân bằng hàm lượng cacbon và mangan để đạt được các tính chất cơ học mục tiêu trong khi vẫn duy trì khả năng tạo hình phù hợp cho các ứng dụng cụ thể.

Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô

Kích thước hạt ban đầu mịn hơn dẫn đến độ bền cao hơn sau khi cán nguội đến nhiệt độ cứng. Mối quan hệ Hall-Petch chi phối hiệu ứng này, với độ bền tăng theo tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của kích thước hạt.

Phân bố pha ảnh hưởng đáng kể đến tính chất tôi cứng, với cấu trúc ferit pha đơn (trong thép cacbon thấp) cho thấy hành vi làm cứng dễ dự đoán hơn so với cấu trúc pha kép chứa ferit và perlit hoặc các thành phần khác.

Các tạp chất phi kim loại đóng vai trò là chất tập trung ứng suất và có thể làm giảm đáng kể độ dẻo trong vật liệu tôi cứng. Các phương pháp sản xuất thép hiện đại tập trung vào việc giảm thiểu hàm lượng tạp chất thông qua các công nghệ thép sạch để cải thiện hiệu suất.

Xử lý ảnh hưởng

Quá trình ủ cuối cùng trước khi cán nguội ảnh hưởng đáng kể đến hành vi làm cứng sau đó. Ủ hoàn toàn tạo ra vật liệu ban đầu mềm hơn có thể đạt được độ khử tổng thể cao hơn trước khi đạt độ cứng thực tế tối đa.

Tỷ lệ khử lạnh trực tiếp xác định độ tôi cuối cùng, với độ tôi cứng thường đòi hỏi độ giảm 50-70% từ trạng thái ủ. Độ giảm cao hơn tạo ra độ bền cao hơn nhưng có thể dẫn đến khuyết tật bề mặt hoặc hư hỏng bên trong.

Tốc độ làm nguội trong quá trình cán nóng trước đó ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô ban đầu và do đó ảnh hưởng đến các tính chất cuối cùng sau khi cán nguội đến nhiệt độ cứng. Các phương pháp làm nguội có kiểm soát giúp đảm bảo các tính chất nhất quán.

Các yếu tố môi trường

Nhiệt độ cao làm giảm đáng kể lợi thế về độ bền kéo của vật liệu tôi cứng, với hiện tượng mềm hóa đáng chú ý xảy ra ở nhiệt độ trên 200°C do quá trình phục hồi sai lệch.

Sự giòn do hydro có thể đặc biệt gây ra vấn đề trong các vật liệu có độ cứng cao, đặc biệt là trong môi trường axit hoặc catốt. Có thể cần phải có quy trình mạ và xử lý nướng thích hợp để giảm thiểu rủi ro này.

Lão hóa lâu dài ở nhiệt độ phòng có thể dẫn đến lão hóa biến dạng trong một số thành phần thép, dẫn đến tăng cường độ chịu kéo nhưng giảm độ dẻo theo thời gian. Hiệu ứng này rõ rệt hơn ở thép chứa nitơ hoặc cacbon tự do.

Phương pháp cải tiến

Hợp kim vi mô với một lượng nhỏ niobi, titan hoặc vanadi (0,01-0,10%) có thể tăng cường độ bền trong khi vẫn duy trì độ dẻo tốt hơn thông qua cơ chế tinh chế hạt và gia cố kết tủa.

Cán mỏng (giảm nhẹ 0,5-2% sau khi ủ hoàn toàn) trước khi giảm nguội hoàn toàn có thể cải thiện độ hoàn thiện bề mặt và giúp đạt được các tính chất đồng đều hơn trong sản phẩm tôi cứng cuối cùng.

Các phương pháp thiết kế kết hợp việc làm mềm có chọn lọc các khu vực cụ thể thông qua xử lý nhiệt cục bộ có thể tối ưu hóa hiệu suất bằng cách duy trì độ bền cao ở hầu hết các khu vực đồng thời cải thiện khả năng tạo hình hoặc khả năng chống mỏi ở các khu vực quan trọng.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các thuật ngữ liên quan

Cán tôi là hoạt động cán nguội nhẹ (thường giảm 0,5-2%) được thực hiện sau khi ủ để cải thiện độ hoàn thiện bề mặt, loại bỏ độ giãn dài điểm chảy và kiểm soát độ phẳng. Điều này khác với quá trình giảm đáng kể được sử dụng để tạo ra tôi cứng.

Hệ số làm cứng (giá trị n) định lượng khả năng phân phối ứng suất của vật liệu trong quá trình biến dạng. Vật liệu tôi cứng có giá trị n rất thấp (gần bằng không), biểu thị khả năng làm cứng còn lại tối thiểu.

Tôi lò xo là một thuật ngữ có liên quan chặt chẽ, thường được sử dụng thay thế cho tôi cứng, đặc biệt trong bối cảnh thép lò xo và các ứng dụng đàn hồi khác, trong đó giới hạn chảy cao là điều cần thiết.

Tiêu chuẩn chính

SAE J1392: Thép, cường độ cao, cán nóng và cán nguội, tấm và dải, mạ kẽm nhúng nóng cung cấp thông số kỹ thuật cho nhiều cấp độ cường độ và điều kiện tôi luyện khác nhau, bao gồm cả tôi luyện cứng cho các ứng dụng ô tô.

EN 10132: Dải thép hẹp cán nguội để xử lý nhiệt - Điều kiện giao hàng kỹ thuật bao gồm các thông số kỹ thuật của Châu Âu đối với dải thép cán nguội trong nhiều điều kiện tôi luyện khác nhau bao gồm cả tôi luyện cứng.

JIS G 4051: Thép cacbon dùng cho kết cấu máy móc đưa ra các tiêu chuẩn Nhật Bản về thép cacbon trong nhiều điều kiện khác nhau, bao gồm cả nhiệt độ cứng, với các yêu cầu về tính chất hơi khác so với tiêu chuẩn ASTM.

Xu hướng phát triển

Sự phát triển của thép cường độ cao tiên tiến (AHSS) ngày càng tập trung vào việc đạt được mức độ bền cứng như thép tôi trong khi vẫn duy trì khả năng tạo hình tốt hơn thông qua các cấu trúc vi mô đa pha phức tạp thay vì chỉ làm cứng.

Công nghệ kiểm tra siêu âm bằng laser không tiếp xúc đang nổi lên như một phương pháp đầy hứa hẹn để đánh giá nhanh chóng, trực tiếp các đặc tính cơ học trong vật liệu cứng mà không cần phải thử nghiệm phá hủy.

Những phát triển trong tương lai có thể sẽ tập trung vào các mô hình tính toán có khả năng dự đoán chính xác các biến thể tính chất cục bộ trong vật liệu tôi cứng dựa trên lịch sử xử lý, cho phép kiểm soát chính xác hơn các tính chất cuối cùng và dự đoán tốt hơn hiệu suất của linh kiện.