Thép 1075: Tính chất và ứng dụng chính

Thép 1075 được phân loại là thép cacbon trung bình, chủ yếu bao gồm sắt với hàm lượng cacbon khoảng 0,75%. Cấp độ này nằm trong hệ thống phân loại AISI/SAE, phân loại thép dựa trên hàm lượng cacbon và các nguyên tố hợp kim của chúng. Nguyên tố hợp kim chính trong thép 1075 là cacbon, ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng, độ bền và khả năng chống mài mòn của thép.

Tổng quan toàn diện

Thép 1075 được biết đến với độ cứng và khả năng chống mài mòn tuyệt vời, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ bền cao. Hàm lượng carbon trung bình cho phép khả năng làm cứng tốt, tức là khả năng làm cứng thép thông qua các quy trình xử lý nhiệt. Loại thép này thường được sử dụng trong sản xuất dụng cụ, lưỡi dao và lò xo, nơi mà độ bền kéo cao và khả năng chống biến dạng là rất quan trọng.

Ưu điểm của thép 1075:
- Độ cứng cao: Hàm lượng carbon góp phần tạo nên độ cứng cao, phù hợp cho các công cụ cắt và ứng dụng chống mài mòn.
- Khả năng chống mài mòn tốt: Khả năng chống mài mòn làm cho vật liệu này trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như lưỡi dao và lò xo.
- Xử lý nhiệt đa năng: Thép 1075 có thể được xử lý nhiệt để đạt được các tính chất cơ học mong muốn, nâng cao hiệu suất trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Hạn chế của thép 1075:
- Độ giòn: Hàm lượng carbon cao hơn có thể dẫn đến độ giòn tăng, đặc biệt nếu không được xử lý nhiệt đúng cách.
- Khả năng chống ăn mòn hạn chế: So với thép không gỉ, thép 1075 có khả năng chống ăn mòn thấp hơn, điều này có thể hạn chế việc sử dụng thép này trong một số môi trường nhất định.
- Khó gia công: Độ cứng của thép 1075 có thể khiến việc gia công trở nên khó khăn, đòi hỏi các công cụ và kỹ thuật chuyên dụng.

Theo truyền thống, thép 1075 đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong sản xuất dao và dụng cụ, do độ cứng và độ bền cân bằng. Vị thế thị trường của nó đã được khẳng định, đặc biệt là trong số các nhà sản xuất dụng cụ cắt hiệu suất cao.

Tên thay thế, Tiêu chuẩn và Tương đương

Tổ chức tiêu chuẩn	Chỉ định/Cấp bậc	Quốc gia/Khu vực xuất xứ	Ghi chú/Nhận xét
Liên Hiệp Quốc	G10750	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 1075
AISI/SAE	1075	Hoa Kỳ	Thường được sử dụng để sản xuất công cụ
Tiêu chuẩn ASTM	A681	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn cho thép công cụ
VI	C75	Châu Âu	Tính chất tương tự nhưng có thể có ứng dụng khác nhau
Tiêu chuẩn Nhật Bản	S75C	Nhật Bản	Những khác biệt nhỏ về thành phần cần lưu ý

Bảng trên phác thảo các tiêu chuẩn và giá trị tương đương khác nhau cho thép 1075. Đáng chú ý là trong khi các loại như C75 và S75C có thể có các tính chất cơ học tương tự nhau, chúng có thể khác nhau về ứng dụng cụ thể và quy trình xử lý nhiệt, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng thực tế.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,70 - 0,80
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
Si (Silic)	0,15 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,04
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,05

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép 1075 bao gồm carbon, mangan và silicon. Carbon rất quan trọng để tăng độ cứng và độ bền, trong khi mangan tăng cường khả năng tôi và độ dẻo dai. Silic góp phần khử oxy trong quá trình luyện thép và có thể cải thiện độ bền và độ cứng.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	Nhiệt độ thử nghiệm	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị đo lường)	Giá trị/Phạm vi điển hình (Anh)	Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Độ bền kéo	Làm nguội & tôi luyện	Nhiệt độ phòng	600 - 850MPa	87 - 123 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Làm nguội & tôi luyện	Nhiệt độ phòng	400 - 600MPa	58 - 87 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Làm nguội & tôi luyện	Nhiệt độ phòng	10-15%	10-15%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Rockwell C)	Làm nguội & tôi luyện	Nhiệt độ phòng	50-60HRC	50-60HRC	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động	Làm nguội & tôi luyện	-20 °C	20 - 30 giờ	15 - 22 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Các tính chất cơ học của thép 1075 làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai cao. Sự kết hợp giữa độ bền kéo và độ bền chảy cao, cùng với độ giãn dài hợp lý, cho phép hoạt động hiệu quả dưới tải trọng cơ học. Các giá trị độ cứng cho thấy nó phù hợp với các ứng dụng chống mài mòn.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị đo lường)	Giá trị (Anh)
Tỉ trọng	Nhiệt độ phòng	7,85g/cm³	0,284 lb/in³
Điểm nóng chảy	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Độ dẫn nhiệt	Nhiệt độ phòng	45 W/m·K	31 BTU·in/h·ft²·°F
Nhiệt dung riêng	Nhiệt độ phòng	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Điện trở suất	Nhiệt độ phòng	0,0006 Ω·m	0,00001 Ω·trong

Mật độ và điểm nóng chảy của thép 1075 cho thấy độ bền và tính phù hợp của nó đối với các ứng dụng nhiệt độ cao. Độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến chu trình nhiệt, vì chúng ảnh hưởng đến cách vật liệu hoạt động khi nhiệt độ thay đổi.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-5%	25 °C	Hội chợ	Nguy cơ ăn mòn rỗ
Axit	10%	20 °C	Nghèo	Không khuyến khích sử dụng
Dung dịch kiềm	5%	30 °C	Hội chợ	Sức đề kháng hạn chế

Thép 1075 có khả năng chống ăn mòn hạn chế, đặc biệt là trong môi trường có clorua và điều kiện axit. Khả năng dễ bị ăn mòn rỗ trong môi trường clorua là một mối quan tâm đáng kể, khiến nó ít phù hợp hơn cho các ứng dụng hàng hải. So với thép không gỉ, chẳng hạn như 304 hoặc 316, khả năng chống ăn mòn của thép 1075 kém hơn đáng kể, đây có thể là một yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu cho các ứng dụng cụ thể.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	300 °C	572 °F	Thích hợp cho tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	400 °C	752 °F	Khả năng chống oxy hóa hạn chế
Nhiệt độ đóng băng	600 °C	1112 °F	Nguy cơ đóng cặn ở nhiệt độ cao

Ở nhiệt độ cao, thép 1075 có thể duy trì độ bền và độ cứng ở một giới hạn nhất định. Tuy nhiên, tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cao có thể dẫn đến quá trình oxy hóa và đóng cặn, làm giảm các đặc tính cơ học của thép. Xử lý nhiệt và bảo vệ bề mặt thích hợp có thể giảm thiểu các vấn đề này.

Tính chất chế tạo

Khả năng hàn

Quy trình hàn	Kim loại phụ gia được đề xuất (Phân loại AWS)	Khí/Nhiệt che chắn điển hình	Ghi chú
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Nên làm nóng trước
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Cần kiểm soát cẩn thận
Dán	E7018	Không có	Cần xử lý nhiệt sau khi hàn

Thép 1075 có thể được hàn bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng thường được khuyến nghị là nên gia nhiệt trước để giảm nguy cơ nứt. Xử lý nhiệt sau khi hàn cũng có thể tăng cường độ bền của mối hàn. Việc lựa chọn cẩn thận kim loại phụ và khí bảo vệ là rất quan trọng để đảm bảo mối hàn chắc chắn và bền.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Thép 1075	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	60	100	Yêu cầu dụng cụ tốc độ cao
Tốc độ cắt điển hình	30-50 m/phút	60-80 m/phút	Sử dụng dụng cụ cacbua để có kết quả tốt nhất

Khả năng gia công của thép 1075 ở mức trung bình, đòi hỏi dụng cụ và tốc độ cắt cụ thể để đạt được kết quả tối ưu. Độ cứng của vật liệu có thể dẫn đến tăng độ mài mòn của dụng cụ, đòi hỏi phải sử dụng thép tốc độ cao hoặc dụng cụ cacbua.

Khả năng định hình

Thép 1075 có khả năng định hình hạn chế do hàm lượng cacbon cao hơn, có thể dẫn đến giòn trong quá trình định hình nguội. Định hình nóng phù hợp hơn, cho phép định hình tốt hơn mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của vật liệu. Hiệu ứng làm cứng khi gia công nên được xem xét khi thiết kế các bộ phận cần uốn hoặc định hình.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị	Phạm vi nhiệt độ (°C/°F)	Thời gian ngâm điển hình	Phương pháp làm mát	Mục đích chính / Kết quả mong đợi
Ủ	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1-2 giờ	Không khí	Làm mềm, cải thiện khả năng gia công
Làm nguội	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 phút	Dầu hoặc Nước	Làm cứng, tăng cường độ
Làm nguội	150 - 300 °C / 302 - 572 °F	1 giờ	Không khí	Giảm độ giòn, tăng độ dẻo dai

Các quy trình xử lý nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc vi mô và tính chất của thép 1075. Làm nguội làm tăng độ cứng, trong khi tôi luyện làm giảm độ giòn, cho phép cân bằng giữa độ bền và độ dẻo dai. Hiểu được những chuyển đổi này là rất quan trọng để đạt được các đặc tính hiệu suất mong muốn trong các ứng dụng.

Ứng dụng điển hình và mục đích sử dụng cuối cùng

Ngành/Lĩnh vực	Ví dụ ứng dụng cụ thể	Các tính chất chính của thép được sử dụng trong ứng dụng này	Lý do lựa chọn
Sản xuất công cụ	Lưỡi dao	Độ cứng cao, chống mài mòn	Cần thiết cho hiệu suất cắt
Ô tô	lò xo	Độ bền kéo cao, chống mỏi	Quan trọng đối với độ bền khi chịu tải
Hàng không vũ trụ	Linh kiện bánh đáp	Độ bền cao, độ dẻo dai	An toàn và độ tin cậy trong các ứng dụng quan trọng

Thép 1075 thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao và khả năng chống mài mòn. Các đặc tính của nó làm cho nó trở nên lý tưởng để sản xuất các công cụ cắt, lò xo và các thành phần trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ. Việc lựa chọn thép 1075 cho các ứng dụng này được thúc đẩy bởi khả năng duy trì hiệu suất trong các điều kiện khắc nghiệt.

Những cân nhắc quan trọng, Tiêu chí lựa chọn và những hiểu biết sâu sắc hơn

Tính năng/Thuộc tính	Thép 1075	AISI 1080	Tiêu chuẩn AISI 4140	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Độ cứng cao	Độ cứng cao hơn	Độ cứng thấp hơn	1075 mang lại sự cân bằng giữa sức mạnh và độ bền
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Hội chợ	Tốt	4140 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn
Khả năng hàn	Vừa phải	Vừa phải	Tốt	4140 dễ hàn hơn với các kỹ thuật phù hợp
Khả năng gia công	Vừa phải	Nghèo	Tốt	4140 dễ gia công hơn 1075
Khả năng định hình	Giới hạn	Giới hạn	Tốt	4140 có thể được hình thành dễ dàng hơn
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Vừa phải	Cao hơn	Chi phí thay đổi tùy theo thành phần hợp kim
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Chung	Ít phổ biến hơn	1075 có sẵn rộng rãi cho nhiều ứng dụng khác nhau

Khi lựa chọn thép 1075, cần cân nhắc đến các đặc tính cơ học, khả năng chống ăn mòn và đặc điểm chế tạo của nó. Mặc dù nó có độ cứng và khả năng chống mài mòn tuyệt vời, nhưng những hạn chế về khả năng chống ăn mòn và khả năng gia công của nó phải được cân nhắc so với các yêu cầu của ứng dụng cụ thể. Tính hiệu quả về chi phí và tính khả dụng của thép 1075 khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp, nhưng các loại thép thay thế có thể phù hợp hơn tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của dự án.