Thép CK75: Tổng quan về tính chất và ứng dụng chính

Thép CK75 là loại thép có hàm lượng cacbon trung bình thuộc loại thép có hàm lượng cacbon cao. Nó chủ yếu được đặc trưng bởi hàm lượng cacbon, thường dao động từ 0,65% đến 0,75%. Loại thép này được biết đến với độ cứng và khả năng chống mài mòn tuyệt vời, khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau mà độ bền và độ chắc là tối quan trọng. Nguyên tố hợp kim chính trong CK75 là cacbon, có ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất cơ học của nó, đặc biệt là độ bền kéo và độ cứng.

Tổng quan toàn diện

Thép CK75 được phân loại là thép hợp kim cacbon trung bình, có nghĩa là nó có hàm lượng cacbon cao hơn so với thép cacbon thấp, dẫn đến độ bền và độ cứng được cải thiện. Sự hiện diện của cacbon làm tăng khả năng làm cứng của thép thông qua các quy trình xử lý nhiệt, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao và khả năng chống mài mòn.

Các đặc điểm quan trọng nhất của thép CK75 bao gồm:

• Độ cứng cao : Do ​​có chứa carbon, CK75 có thể đạt được độ cứng cao, đặc biệt là sau khi tôi và ram.
• Khả năng chống mài mòn tốt : Độ cứng của thép mang lại khả năng chống mài mòn tuyệt vời, lý tưởng cho các bộ phận chịu ma sát và mài mòn.
• Độ dẻo vừa phải : Mặc dù có độ bền tốt, CK75 có độ dẻo vừa phải, điều này có thể hạn chế việc sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi biến dạng lớn.

Ưu điểm và hạn chế

Thuận lợi	Hạn chế
Độ bền và độ cứng cao	Độ dẻo hạn chế
Khả năng chống mài mòn tuyệt vời	Dễ bị nứt trong quá trình hàn
Khả năng gia công tốt khi được xử lý đúng cách	Cần xử lý nhiệt cẩn thận để tránh giòn

Thép CK75 thường được sử dụng trong sản xuất lò xo, dụng cụ cắt và nhiều thành phần cơ khí khác nhau. Ý nghĩa lịch sử của nó nằm ở việc sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô và máy móc, nơi vật liệu hiệu suất cao là điều cần thiết.

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	Tính chất tương tự nhưng có thể có sự khác biệt nhỏ về thành phần
ĐẠI HỌC	C75	Đức	Sự khác biệt nhỏ về hàm lượng carbon
Tiêu chuẩn Nhật Bản	S75C	Nhật Bản	Tương đương với các tính chất cơ học tương tự
VI	C75	Châu Âu	Tương đương gần nhất với các biến thể nhỏ

Sự khác biệt giữa các cấp độ tương đương này có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn dựa trên các yêu cầu ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như độ cứng, độ dẻo và khả năng hàn. Ví dụ, trong khi AISI 1075 và CK75 tương tự nhau, sự thay đổi nhỏ về hàm lượng carbon có thể dẫn đến sự khác biệt về độ cứng và khả năng gia công.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,65 - 0,75
Mn (Mangan)	0,30 - 0,60
Si (Silic)	0,15 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,025
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,025

Vai trò chính của cacbon trong thép CK75 là tăng cường độ cứng và độ bền thông qua xử lý nhiệt. Mangan góp phần làm cứng và cải thiện độ dẻo dai, trong khi silic giúp khử oxy trong quá trình luyện thép và tăng cường độ bền.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị mét - SI)	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị Anh)	Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Độ bền kéo	Làm nguội & tôi luyện	800 - 1000MPa	1160 - 1450 kilômét	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Làm nguội & tôi luyện	600 - 800MPa	870 - 1160 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Làm nguội & tôi luyện	10-15%	10-15%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (HRC)	Làm nguội & tôi luyện	55 - 65HRC	55 - 65HRC	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động	-	30 - 50 J ở -20°C	22 - 37 ft-lbf ở -4°F	Tiêu chuẩn ASTM E23

Sự kết hợp giữa độ bền kéo và độ bền chảy cao, cùng với độ cứng đáng kể, làm cho thép CK75 phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi tải trọng cơ học cao và tính toàn vẹn về mặt cấu trúc, chẳng hạn như trong các bộ phận ô tô và máy móc.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị mét - SI)	Giá trị (Đơn vị Anh)
Tỉ trọng	-	7,85g/cm³	0,284 lb/in³
Điểm nóng chảy	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Độ dẫn nhiệt	20 °C	50 W/m·K	34,5 BTU·in/(hr·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

Mật độ của thép CK75 biểu thị khối lượng trên một đơn vị thể tích, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng nhạy cảm với trọng lượng. Điểm nóng chảy biểu thị độ ổn định nhiệt của nó, trong khi độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến xử lý nhiệt và chế biến nhiệt.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C/°F)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Khí quyển	-	-	Hội chợ	Dễ bị rỉ sét nếu không có lớp phủ bảo vệ
Clorua	Thấp	Môi trường xung quanh	Nghèo	Nguy cơ ăn mòn rỗ
Axit	Pha loãng	Môi trường xung quanh	Nghèo	Không khuyến khích sử dụng trong môi trường có tính axit
kiềm	Pha loãng	Môi trường xung quanh	Hội chợ	Sức đề kháng ở mức trung bình, nhưng khuyến cáo nên áp dụng biện pháp bảo vệ

Thép CK75 có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình, chủ yếu là do hàm lượng cacbon. Thép này dễ bị gỉ trong môi trường ẩm ướt và cần lớp phủ bảo vệ cho các ứng dụng ngoài trời. So với thép không gỉ, khả năng chống ăn mòn của CK75 thấp hơn đáng kể, khiến thép này ít phù hợp hơn cho các ứng dụng trong 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	300 °C	572 °F	Trên nhiệt độ này, các tính chất có thể bị suy giảm
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	400 °C	752 °F	Có thể chịu đựng được phơi nhiễm trong thời gian ngắn
Nhiệt độ thang đo	600 °C	1112 °F	Nguy cơ đóng cặn ở nhiệt độ cao

Ở nhiệt độ cao, thép CK75 vẫn giữ được độ bền nhưng có thể bắt đầu mất độ cứng và độ dẻo dai. Quá trình oxy hóa có thể xảy ra, dẫn đến đóng cặn, có thể làm giảm tính toàn vẹn của vật liệu. Do đó, điều cần thiết là phải xem xét nhiệt độ hoạt động khi lựa chọn CK75 cho 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	Hỗn hợp Argon + CO2	Nên làm nóng trước
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Yêu cầu xử lý nhiệt sau khi hàn
Dán	E7018	-	Không khuyến khích cho các phần dày

Thép CK75 gây ra những thách thức trong quá trình hàn do hàm lượng cacbon cao, có thể dẫn đến nứt. Nên gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau khi hàn để giảm thiểu những rủi ro này. Nên chọn kim loại hàn phù hợp để đảm bảo tính tương thích và độ bền trong mối hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Thép CK75	Thép chuẩn (AISI 1212)	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	60	100	Khả năng gia công vừa phải
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	30 m/phút	50 m/phút	Sử dụng dụng cụ cacbua để có kết quả tốt nhất

Thép CK75 có khả năng gia công ở mức trung bình, có thể cải thiện bằng các công cụ cắt và tốc độ phù hợp. Nên sử dụng các công cụ carbide để đạt được độ hoàn thiện bề mặt và tuổi thọ công cụ tốt hơn.

Khả năng định hình

Thép CK75 thích hợp cho các quy trình tạo hình nguội và nóng. Tuy nhiên, do hàm lượng cacbon cao hơn nên thép này có độ cứng khi gia công, có thể khiến biến dạng lớn trở nên khó khăn. Bán kính uốn cong được khuyến nghị nên lớn hơn để tránh nứt trong quá trình tạo 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	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 giờ	Không khí hoặc lò sưởi	Làm mềm, cải thiện độ dẻo
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

Trong quá trình xử lý nhiệt, CK75 trải qua những biến đổi luyện kim đáng kể. Làm nguội làm tăng độ cứng thông qua sự hình thành martensite, trong khi tôi luyện làm giảm độ giòn và tăng độ dẻo dai, giúp thép phù hợp hơn cho các ứng dụng động.

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 (Tóm tắt)
Ô tô	Lá lò xo	Độ bền cao, khả năng chống mài mòn tuyệt vời	Yêu cầu cho các ứng dụng chịu tải
Máy móc	Dụng cụ cắt	Độ cứng cao, khả năng gia công tốt	Cần thiết cho việc cắt chính xác
Hàng không vũ trụ	Các thành phần bánh đáp	Độ bền cao, chống mỏi	Quan trọng đối với sự an toàn và hiệu suất

Các ứng dụng khác của thép CK75 bao gồm:

• Sản xuất bánh răng và trục : Do độ bền và khả năng chống mài mòn.
• Sản xuất dao và lưỡi dao : Độ cứng đóng vai trò quan trọng đối với hiệu suất cắt.
• Xây dựng máy móc hạng nặng : Dành cho các thành phần đòi hỏi độ bền và sức mạnh.

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

Tính năng/Thuộc tính	Thép CK75	Tiêu chuẩn AISI 1075	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 tương tự	Độ cứng thấp hơn	CK75 có khả năng chống mài mòn tốt hơn
Góc nhìn ăn mòn chính	Sức đề kháng công bằng	Sức đề kháng công bằng	Sức đề kháng tốt	AISI 4140 tốt hơn cho môi trường ăn mòn
Khả năng hàn	Thách thức	Vừa phải	Tốt	CK75 cần được xử lý cẩn thận trong quá trình hàn
Khả năng gia công	Vừa phải	Tốt	Vừa phải	AISI 1075 dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Vừa phải	Tốt	Vừa phải	AISI 1075 cung cấp khả năng định hình tốt hơn
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Vừa phải	Cao hơn	CK75 có hiệu quả về mặt chi phí cho các ứng dụng có cường độ cao
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Chung	Ít phổ biến hơn	CK75 có sẵn rộng rãi ở nhiều dạng khác nhau

Khi lựa chọn thép CK75, cần phải đánh giá các cân nhắc như hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Mặc dù thép này có các đặc tính cơ học tuyệt vời, nhưng cần cân nhắc kỹ lưỡng các hạn chế về khả năng hàn và khả năng chống ăn mòn dựa trên mục đích sử dụng. Ngoài ra, các đặc tính từ tính của CK75 khiến thép này phù hợp với các ứng dụng mà nhiễu từ là mối quan tâm.

Tóm lại, thép CK75 là loại thép có hàm lượng carbon trung bình, đa năng, thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao và khả năng chống mài mòn, trở thành sự lựa chọn ưu tiên trong nhiều ngành công nghiệp.