Thép 1112: Tính chất và ứng dụng chính

Thép 1112 là thép hợp kim cacbon thấp thuộc loại thép cacbon trung bình. Nó chủ yếu được đặc trưng bởi thành phần của nó, bao gồm một lượng lớn mangan và hàm lượng cacbon thấp, thường vào khoảng 0,12%. Loại thép này thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng gia công tốt và độ bền vừa phải, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau.

Tổng quan toàn diện

Thép 1112 được phân loại là thép hợp kim cacbon thấp, với các nguyên tố hợp kim chính là cacbon (C), mangan (Mn) và một lượng nhỏ lưu huỳnh (S) và phốt pho (P). Hàm lượng cacbon thấp góp phần tạo nên độ dẻo và khả năng định hình tuyệt vời, trong khi mangan tăng cường khả năng làm cứng và độ bền của thép.

Các đặc điểm quan trọng nhất của Thép 1112 bao gồm:

• Khả năng gia công tốt : Loại thép này được biết đến vì dễ gia công, thích hợp để chế tạo các linh kiện chính xác.
• Độ bền trung bình : Mặc dù không bền bằng thép cacbon cao hơn, thép 1112 vẫn có độ bền phù hợp cho nhiều ứng dụng.
• Khả năng hàn : Có thể hàn bằng các phương pháp tiêu chuẩn, mặc dù có thể cần phải gia nhiệt trước để tránh nứt.

Thuận lợi :
- Khả năng gia công tuyệt vời cho phép sản xuất hiệu quả các bộ phận phức tạp.
- Độ dẻo dai và độ bền tốt nên thích hợp cho các ứng dụng tải trọng động.
- Tiết kiệm chi phí do hàm lượng carbon thấp và dễ sản xuất.

Hạn chế :
- Độ bền thấp hơn so với thép cacbon cao hơn nên hạn chế việc sử dụng trong các ứng dụng chịu ứng suất cao.
- Khả năng chống mài mòn giảm so với thép hợp kim có hàm lượng carbon cao hơn.

Theo truyền thống, Thép 1112 đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô và sản xuất, nơi các đặc tính của thép này được sử dụng để sản xuất bánh răng, trục và các bộ phận khác đòi hỏi khả năng gia công tốt và độ bền vừa phải.

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	G11120	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 1112
AISI/SAE	1112	Hoa Kỳ	Tên gọi thường dùng
Tiêu chuẩn ASTM	A108	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn kỹ thuật cho thanh thép cacbon hoàn thiện nguội
VI	1.1121	Châu Âu	Những khác biệt nhỏ về thành phần cần lưu ý
Tiêu chuẩn Nhật Bản	S12C	Nhật Bản	Tính chất tương tự nhưng tiêu chuẩn xử lý khác nhau

Bảng trên nêu bật các ký hiệu và tiêu chuẩn khác nhau liên quan đến Thép 1112. Đáng chú ý là, trong khi G11120 và AISI 1112 thường được coi là tương đương, thì những khác biệt nhỏ về thành phần và chế biến có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể. Ví dụ, tiêu chuẩn Châu Âu 1.1121 có thể có giới hạn nghiêm ngặt hơn về hàm lượng lưu huỳnh, có thể ảnh hưởng đến khả năng gia công và độ hoàn thiện bề mặt.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,10 - 0,15
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,05
P (Phốt pho)	≤ 0,04

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép 1112 đóng vai trò quan trọng:
- Cacbon (C) : Cung cấp độ bền và độ cứng cơ bản; tuy nhiên, hàm lượng thấp đảm bảo độ dẻo tốt.
- Mangan (Mn) : Tăng cường độ cứng và độ bền kéo, cải thiện khả năng chống mài mòn.
- Lưu huỳnh (S) : Được thêm vào để cải thiện khả năng gia công nhưng phải được kiểm soát để tránh bị giòn.

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	Ủ	Nhiệt độ phòng	450 - 550MPa	65 - 80 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	Nhiệt độ phòng	250 - 350MPa	36 - 51 kilôgam	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Ủ	Nhiệt độ phòng	25-30%	25-30%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Brinell)	Ủ	Nhiệt độ phòng	120 - 160 HB	120 - 160 HB	Tiêu chuẩn ASTM E10
Sức mạnh tác động (Charpy)	Ủ	-20°C (-4°F)	30 - 50J	22 - 37 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Các tính chất cơ học của Thép 1112 làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền vừa phải và độ dẻo tốt. Độ bền kéo và độ bền chảy của nó đủ cho nhiều ứng dụng kỹ thuật, trong khi độ giãn dài của nó cho thấy khả năng tạo hình tốt. Độ bền va đập ở nhiệt độ thấp cho thấy nó có thể chịu được tải trọng động mà không bị gãy.

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/Phạm vi	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Độ dẫn nhiệt	Nhiệt độ phòng	50 W/m·K	29 BTU·in/(hr·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	0,00002 Ω·trong

Mật độ của Thép 1112 cho thấy đây là vật liệu tương đối nặng, đặc trưng của thép. Điểm nóng chảy của nó cho thấy độ ổn định nhiệt tốt, trong khi độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng cho biết nó sẽ hoạt động như thế nào dưới tải nhiệt. Điện trở suất thấp, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng mà độ dẫn điện là một yếu tố cần xem xét.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C/°F)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Hội chợ	Dễ bị rỗ
Axit	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Nghèo	Không khuyến khích
kiềm	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Tốt	Nói chung là kháng cự
Khí quyển	-	Môi trường xung quanh	Hội chợ	Yêu cầu lớp phủ bảo vệ

Thép 1112 có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình. Thép này dễ bị rỗ trong môi trường clorua, đây có thể là mối quan tâm đáng kể trong các ứng dụng hàng hải. Trong điều kiện axit, thép này có khả năng chống chịu kém, khiến thép này không phù hợp với môi trường xử lý hóa chất. Tuy nhiên, thép này hoạt động khá tốt trong điều kiện kiềm, có thể có lợi trong một số ứng dụng nhất định.

Khi so sánh với các loại thép khác, chẳng hạn như AISI 1018 và 4140, khả năng chống ăn mòn của thép 1112 thường kém hơn do hàm lượng hợp kim thấp hơn. Ví dụ, AISI 4140 có khả năng tôi và chống mài mòn tốt hơn, khiến nó phù hợp hơn cho các ứng dụng tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	400 °C	752 °F	Ngoài ra, các thuộc tính bị suy thoái
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	500 °C	932 °F	Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ đóng băng	600 °C	1112 °F	Nguy cơ oxy hóa ở nhiệt độ này

Ở nhiệt độ cao, Thép 1112 duy trì các đặc tính cơ học của nó lên đến khoảng 400 °C (752 °F). Vượt quá nhiệt độ này, thép có thể bị giảm độ bền và độ dẻo. Nhiệt độ đóng cặn cho biết điểm mà quá trình oxy hóa trở thành mối quan tâm, đòi hỏi phải có lớp phủ bảo vệ hoặc môi trường được kiểm soát trong các ứng dụng nhiệt độ cao.

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	Tốt cho hàn nói chung
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Thích hợp cho các phần mỏng
Dán	E7018	-	Yêu cầu làm nóng trước

Thép 1112 thường được coi là có thể hàn bằng các quy trình tiêu chuẩn như MIG, TIG và hàn que. Có thể cần phải gia nhiệt trước để tránh nứt, đặc biệt là ở các phần dày hơn. Việc lựa chọn kim loại hàn có thể ảnh hưởng đến các đặc tính cuối cùng của mối hàn và cần phải cẩn thận để phù hợp kim loại hàn với vật liệu cơ bản.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Thép 1112	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	100	150	1212 dễ gia công hơn
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	30 m/phút	45 m/phút	Điều chỉnh độ mòn của dụng cụ

Thép 1112 có khả năng gia công tốt, mặc dù không thuận lợi bằng AISI 1212, được thiết kế riêng cho khả năng gia công cao. Tốc độ cắt và dụng cụ tối ưu phải được lựa chọn để đảm bảo gia công hiệu quả đồng thời giảm thiểu hao mòn dụng cụ.

Khả năng định hình

Thép 1112 có khả năng định hình tốt, phù hợp với các quy trình định hình nguội và nóng. Có thể uốn cong và định hình mà không có nguy cơ nứt đáng kể, mặc dù phải cẩn thận với bán kính uốn cong để tránh làm cứng khi gia công.

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	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 giờ	Không khí	Cải thiện độ dẻo và giảm độ cứng
Làm nguội	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 phút	Dầu hoặc Nước	Tăng độ cứng và sức mạnh
Làm nguội	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 giờ	Không khí	Giảm độ giòn và tăng độ dẻo dai

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ, làm nguội và ram có thể làm thay đổi đáng kể cấu trúc vi mô và tính chất của Thép 1112. Ủ làm tăng độ dẻo, trong khi làm nguội làm tăng độ cứng. Ram thường được sử dụng để giảm ứng suất và cải thiện độ dẻo dai sau khi tôi.

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
Ô tô	Bánh răng	Khả năng gia công tốt, độ bền vừa phải	Sản xuất tiết kiệm chi phí
Chế tạo	Trục	Độ dẻo, độ dai	Phù hợp với tải trọng động
Hàng không vũ trụ	Dấu ngoặc	Nhẹ, độ bền vừa phải	Cân bằng trọng lượng và sức mạnh

Trong ngành ô tô, Thép 1112 thường được sử dụng cho bánh răng do khả năng gia công tuyệt vời và độ bền vừa phải. Trong sản xuất, nó được sử dụng cho các trục đòi hỏi độ dẻo dai và độ bền tốt để chịu được tải trọng động. Trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, nó được chọn cho các giá đỡ mà sự cân bằng giữa trọng lượng và độ bền là rất quan trọng.

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

Tính năng/Thuộc tính	Thép 1112	AISI 1018	Tiêu chuẩn AISI 4140	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Sức mạnh vừa phải	Sức mạnh thấp hơn	Sức mạnh cao hơn	4140 tốt hơn cho các ứng dụng chịu áp lực cao
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Tốt	Hội chợ	1018 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn
Khả năng hàn	Tốt	Xuất sắc	Hội chợ	4140 yêu cầu phải làm nóng trước khi hàn
Khả năng gia công	Tốt	Xuất sắc	Hội chợ	1018 dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Tốt	Tốt	Hội chợ	4140 ít có khả năng định hình hơn
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Thấp	Cao	Chi phí thay đổi tùy theo hàm lượng hợp kim
Khả năng cung cấp điển hình	Cao	Cao	Vừa phải	1018 có sẵn rộng rãi

Khi lựa chọn Thép 1112, cần cân nhắc đến tính hiệu quả về chi phí và tính khả dụng của nó so với các lựa chọn thay thế như AISI 1018 và AISI 4140. Mặc dù Thép 1112 có khả năng gia công tốt và độ bền vừa phải, nhưng nó có thể không phù hợp với các ứng dụng chịu ứng suất cao mà 4140 sẽ được ưa chuộng hơn. Ngoài ra, khả năng chống ăn mòn của nó không mạnh bằng AISI 1018, khiến nó kém lý tưởng hơn đối với một số môi trường nhất định.

Tóm lại, Thép 1112 là loại thép hợp kim cacbon thấp đa năng, vượt trội trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng gia công tốt và độ bền vừa phải. Các đặc tính của nó khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng kỹ thuật, mặc dù việc cân nhắc cẩn thận các hạn chế của nó là điều cần thiết để có hiệu suất tối ưu.