Thép CHT 100: Tính chất và ứng dụng chính

Thép CHT 100 là loại thép hiệu suất cao được phân loại là thép hợp kim cacbon trung bình. Thép này chủ yếu bao gồm sắt, cacbon và nhiều nguyên tố hợp kim khác nhau giúp tăng cường tính chất cơ học và hiệu suất tổng thể của thép. Các nguyên tố hợp kim chính trong CHT 100 bao gồm mangan, crom và molypden, mỗi nguyên tố góp phần tạo nên độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn và biến dạng của thép.

Tổng quan toàn diện

Cấp thép CHT 100 được công nhận vì sự kết hợp tuyệt vời giữa độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn, khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau. Hàm lượng carbon trung bình của nó cho phép khả năng làm cứng tốt, điều này rất cần thiết để đạt được các đặc tính cơ học mong muốn thông qua các quy trình xử lý nhiệt. Sự hiện diện của mangan cải thiện khả năng làm cứng và độ bền kéo, trong khi crom tăng cường khả năng chống ăn mòn và độ dẻo dai. Molypden góp phần vào độ bền của thép ở nhiệt độ cao và cải thiện khả năng làm cứng của nó.

Thuận lợi:
- Độ bền và độ dẻo dai cao: CHT 100 thể hiện các tính chất cơ học vượt trội, lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.
- Khả năng chống mài mòn: Các thành phần hợp kim có khả năng chống mài mòn tuyệt vời, phù hợp với các bộ phận chịu ma sát và mài mòn.
- Ứng dụng đa dạng: Tính chất của nó cho phép sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm ô tô, xây dựng và sản xuất.

Hạn chế:
- Thách thức về khả năng hàn: Hàm lượng cacbon trung bình có thể làm cho quá trình hàn trở nên phức tạp hơn, đòi hỏi phải cân nhắc cẩn thận về vật liệu hàn và kỹ thuật hàn.
- Cân nhắc về chi phí: So với thép cacbon thấp hơn, CHT 100 có thể đắt hơn do các thành phần hợp kim và yêu cầu xử lý.

Trong lịch sử, CHT 100 đã được ưa chuộng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi vật liệu hiệu suất cao, trở thành sự lựa chọn đáng tin cậy cho các thành phần đòi hỏi sự cân bằng giữa độ bền và độ cứng.

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	G10400	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 1045
AISI/SAE	1045	Hoa Kỳ	Những khác biệt nhỏ về thành phần cần lưu ý
Tiêu chuẩn ASTM	A829	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn kỹ thuật cho thép hợp kim
VI	1.0503	Châu Âu	Tương đương với CHT 100 với một số thay đổi nhỏ
Tiêu chuẩn Nhật Bản	S45C	Nhật Bản	Tính chất tương tự, nhưng khuyến nghị xử lý nhiệt khác nhau

Bảng trên nêu bật các tiêu chuẩn và giá trị tương đương khác nhau cho thép CHT 100. Đáng chú ý là trong khi các loại như AISI 1045 và JIS S45C có các đặc tính cơ học tương tự nhau, chúng có thể khác nhau về các nguyên tố hợp kim cụ thể hoặc quy trình xử lý nhiệt, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,40 - 0,50
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
Cr (Crom)	0,15 - 0,30
Mo (Molipden)	0,10 - 0,20
Si (Silic)	0,15 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,035
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,035

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép CHT 100 đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các tính chất của nó. Carbon là thành phần thiết yếu để đạt được độ cứng và độ bền, trong khi mangan tăng cường khả năng tôi và độ bền kéo. Crom cải thiện khả năng chống ăn mòn và độ dẻo dai, và molypden tăng cường độ ở nhiệt độ cao, làm cho thép phù hợp với các ứng dụng chịu ứng suất cao.

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	850 - 1000MPa	123 - 145 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Làm nguội & tôi luyện	Nhiệt độ phòng	600 - 800MPa	87 - 116 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Làm nguội & tôi luyện	Nhiệt độ phòng	15-20%	15-20%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Rockwell C)	Làm nguội & tôi luyện	Nhiệt độ phòng	30-40HRC	30-40HRC	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động (Charpy)	Làm nguội & tôi luyện	-20°C (-4°F)	30 - 50J	22 - 37 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Các tính chất cơ học của thép CHT 100 làm cho nó đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai cao. Độ bền kéo và độ bền chảy của nó cho thấy khả năng chịu được tải trọng đáng kể, trong khi tỷ lệ giãn dài phản ánh độ dẻo của nó, cho phép biến dạng mà không bị gãy. Các giá trị độ cứng cho thấy nó có thể chống mài mòn và mài mòn hiệu quả, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các thành phần chịu điều kiện ứng suất cao.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị đo lường)	Giá trị (Anh)
Tỉ trọng	-	7,85g/cm³	0,284 lb/in³
Điểm nóng chảy	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Độ dẫn nhiệt	20°C	45 W/m·K	31 BTU·in/h·ft²·°F
Nhiệt dung riêng	20°C	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Điện trở suất	20°C	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·trong
Hệ số giãn nở nhiệt	20°C	11,5 x 10⁻⁶/K	6,4 x 10⁻⁶/°F

Các tính chất vật lý của thép CHT 100 có ý nghĩa quan trọng đối với các ứng dụng của nó. Mật độ cho thấy một vật liệu mạnh mẽ, trong khi điểm nóng chảy cho thấy độ ổn định nhiệt tốt. Độ dẫn nhiệt là yếu tố cần thiết cho các ứng dụng liên quan đến truyền nhiệt và nhiệt dung riêng phản ánh khả năng hấp thụ nhiệt của nó. Điện trở suất tương đối thấp, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng mà độ dẫn điện là một yếu tố.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-5	25	Hội chợ	Nguy cơ rỗ
Axit sunfuric	10	60	Nghèo	Không khuyến khích
Natri Hydroxit	5	25	Tốt	Sức đề kháng vừa phải
Khí quyển	-	-	Tốt	Dễ bị rỉ sét

Thép CHT 100 thể hiện mức độ chống ăn mòn khác nhau tùy thuộc vào môi trường. Trong môi trường giàu clorua, thép này cho thấy khả năng chống ăn mòn khá, với nguy cơ bị rỗ. Ngược lại, không nên tiếp xúc với axit sunfuric do khả năng chống ăn mòn kém, trong khi thép này hoạt động khá tốt trong điều kiện kiềm. So với thép không gỉ, khả năng chống ăn mòn của thép CHT 100 bị hạn chế, khiến thép này ít phù hợp với môi trường có tính ăn mòn cao.

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	752	Thích hợp cho việc tiếp xúc kéo dài
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	500	932	Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ thang đo	600	1112	Nguy cơ oxy hóa vượt quá nhiệt độ này
Cân nhắc về sức bền biến dạng	400	752	Bắt đầu phân hủy ở nhiệt độ cao

Ở nhiệt độ cao, thép CHT 100 vẫn duy trì được độ bền và độ dẻo dai lên đến khoảng 400°C (752°F) để sử dụng liên tục. Vượt quá nhiệt độ này, nguy cơ oxy hóa và đóng cặn tăng lên, có thể làm giảm tính toàn vẹn của vật liệu. Độ bền biến dạng trở thành mối quan tâm ở nhiệt độ trên 400°C, đòi hỏi phải cân nhắc cẩn thận 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	Nên làm nóng trước
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Có thể cần xử lý nhiệt sau khi hàn
Dán	E7018	-	Cần kiểm soát cẩn thận để tránh nứt

Thép CHT 100 có thể được hàn bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng cần phải chú ý cẩn thận đến quá trình gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau khi hàn để tránh nứt do hàm lượng cacbon trung bình của nó. Việc lựa chọn kim loại hàn là rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của mối hàn. Các quy trình MIG và TIG thường được sử dụng, với các kim loại hàn cụ thể được khuyến nghị để đảm bảo khả năng tương thích và hiệu suất.

Khả năng gia công

Thông số gia công	CHT 100	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	60	100	CHT 100 có khả năng gia công kém hơn AISI 1212
Tốc độ cắt điển hình	30 m/phút	50 m/phút	Điều chỉnh dụng cụ để có hiệu suất tối ưu

Thép CHT 100 có chỉ số khả năng gia công khoảng 60, cho thấy khả năng gia công kém hơn một số loại thép khác như AISI 1212. Tốc độ cắt tối ưu nên được điều chỉnh dựa trên điều kiện gia công và dụng cụ để đạt được kết quả tốt nhất.

Khả năng định hình

CHT 100 có khả năng định hình vừa phải, phù hợp với các quy trình định hình nguội và nóng. Tuy nhiên, cần phải cẩn thận để tránh làm cứng quá mức, có thể dẫn đến nứt. Bán kính uốn cong được khuyến nghị phải được tuân thủ, đặc biệt là trong các ứng dụng định hình nguội, để duy trì tính toàn vẹn của vật liệu.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị	Phạm vi nhiệt độ (°C)	Thời gian ngâm điển hình	Phương pháp làm mát	Mục đích chính / Kết quả mong đợi
Ủ	600 - 700	1 - 2 giờ	Không khí	Làm mềm, cải thiện độ dẻo
Làm nguội	800 - 900	30 phút	Dầu hoặc Nước	Làm cứng, tăng cường độ
Làm nguội	400 - 600	1 giờ	Không khí	Giảm độ giòn, tăng độ dai

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ, làm nguội và ram là cần thiết để tối ưu hóa các tính chất của thép CHT 100. Ủ làm mềm vật liệu, trong khi làm nguội làm tăng độ cứng. Ram rất quan trọng để giảm độ giòn và tăng độ dẻo dai, cho phép thép hoạt động hiệu quả trong nhiều ứng dụng khác nhau.

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 và trục	Độ bền cao, chống mài mòn	Cần thiết cho độ bền và hiệu suất
Sự thi công	Thành phần cấu trúc	Độ bền, khả năng hàn	Quan trọng đối với các ứng dụng chịu tải
Chế tạo	Công cụ và khuôn mẫu	Độ cứng, khả năng chống mài mòn	Cần thiết cho độ bền và độ chính xác

Trong ngành ô tô, CHT 100 thường được sử dụng cho bánh răng và trục do có độ bền và khả năng chống mài mòn cao. Trong xây dựng, độ bền và khả năng hàn của nó làm cho nó phù hợp với các thành phần cấu trúc. Ngoài ra, trong sản xuất, dụng cụ và khuôn mẫu được hưởng lợi từ độ cứng và khả năng chống mài mòn của loại thép này, đảm bảo tuổi thọ và độ chính xác trong các quy trình sản xuất.

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

Tính năng/Thuộc tính	CHT 100	Tiêu chuẩn AISI 1045	S45C	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Độ bền cao	Sức mạnh vừa phải	Sức mạnh vừa phải	CHT 100 cung cấp sức mạnh vượt trội
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Nghèo	Hội chợ	CHT 100 tốt hơn trong một số môi trường
Khả năng hàn	Vừa phải	Tốt	Tốt	CHT 100 yêu cầu hàn cẩn thận
Khả năng gia công	Vừa phải	Tốt	Tốt	CHT 100 ít có khả năng gia công hơn
Khả năng định hình	Vừa phải	Tốt	Tốt	CHT 100 có những hạn chế trong việc hình thành
Chi phí tương đối xấp xỉ	Cao hơn	Vừa phải	Thấp hơn	CHT 100 có thể đắt hơn
Khả năng cung cấp điển hình	Vừa phải	Cao	Cao	CHT 100 có thể ít có sẵn hơn

Khi lựa chọn thép CHT 100, các cân nhắc như chi phí, tính khả dụng và các đặc tính cơ học cụ thể là rất quan trọng. Mặc dù thép này có độ bền và khả năng chống mài mòn vượt trội, nhưng chi phí cao hơn và khả năng gia công vừa phải có thể ảnh hưởng đến quyết định ủng hộ các loại thép thay thế như AISI 1045 hoặc S45C, tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng. Hiểu được sự đánh đổi giữa các loại thép này là điều cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả về chi phí trong các ứng dụng kỹ thuật.