Thép ETD 150: Tính chất và ứng dụng chính

Thép ETD 150 là thép hợp kim cacbon trung bình được biết đến với khả năng gia công tuyệt vời và tính chất cơ học tốt. Được phân loại là thép hợp kim thấp, ETD 150 chủ yếu bao gồm sắt, cacbon và một tỷ lệ nhỏ các nguyên tố hợp kim như mangan, crom và molypden. Các nguyên tố này làm tăng độ cứng, độ bền và khả năng chống mài mòn, giúp thép phù hợp với nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau.

Tổng quan toàn diện

Thép ETD 150 được đặc trưng bởi hàm lượng carbon trung bình, thường dao động từ 0,15% đến 0,25%. Sự hiện diện của các nguyên tố hợp kim như mangan (Mn), crom (Cr) và molypden (Mo) góp phần vào hiệu suất tổng thể của nó. 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 hỗ trợ tăng cường độ của thép ở nhiệt độ cao.

Các đặc tính quan trọng nhất của ETD 150 bao gồm độ bền kéo cao, độ dẻo tốt và khả năng gia công tuyệt vời. Những đặc tính này khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các thành phần sản xuất đòi hỏi gia công chính xác và khả năng chống mài mòn cao, chẳng hạn như bánh răng, trục và chốt.

Thuận lợi:
- Khả năng gia công tuyệt vời: ETD 150 được thiết kế để gia công dễ dàng, lý tưởng cho các linh kiện có độ chính xác.
- Độ bền và độ dẻo dai tốt: Mang lại sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo, phù hợp với nhiều ứng dụng cơ học khác nhau.
- Ứng dụng đa dạng: Tính chất của nó cho phép sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm ô tô và hàng không vũ trụ.

Hạn chế:
- Khả năng chống ăn mòn trung bình: So với thép không gỉ, ETD 150 có thể không hoạt động tốt trong môi trường có tính ăn mòn cao.
- Hiệu suất nhiệt độ cao hạn chế: Mặc dù có thể chịu được nhiệt độ vừa phải nhưng không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu khả năng chịu nhiệt cực cao.

Trong lịch sử, ETD 150 đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các linh kiện chính xác, góp phần tạo nên vị thế vững chắc trên thị trường như một sự lựa chọn đáng tin cậy cho các kỹ sư và nhà sản xuất.

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	G15000	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 4140
AISI/SAE	4140	Hoa Kỳ	Sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn ASTM	A108	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn kỹ thuật cho thanh thép hoàn thiện nguội
VI	42CrMo4	Châu Âu	Tính chất tương tự, được sử dụng trong các ứng dụng ở Châu Âu
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SCM440	Nhật Bản	Tương đương với những thay đổi nhỏ trong thành phần

Bảng trên nêu bật các tiêu chuẩn và tương đương khác nhau cho thép ETD 150. Đáng chú ý, trong khi AISI 4140 thường được coi là tương đương, nó có thể có các đặc tính cơ học và phản ứng xử lý nhiệt hơi khác nhau, 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)	0,15 - 0,25
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
Cr (Crom)	0,90 - 1,20
Mo (Molipden)	0,15 - 0,25
Si (Silic)	0,15 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,035
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,040

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép ETD 150 đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các tính chất của thép:
- Cacbon (C): Tăng độ cứng và độ bền thông qua xử lý nhiệt.
- Mangan (Mn): Tăng cường độ cứng và độ bền kéo.
- Crom (Cr): Tăng độ bền và khả năng chống ăn mòn.
- Molypden (Mo): Tăng độ bền ở nhiệt độ cao và tăng khả năng làm cứng.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	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	620 - 850MPa	90 - 123 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	350 - 550MPa	51 - 80 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Ủ	20-30%	20-30%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Brinell)	Ủ	200 - 250 HB	200 - 250 HB	Tiêu chuẩn ASTM E10
Sức mạnh tác động (Charpy)	-40°C	30 - 50J	22 - 37 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Các tính chất cơ học của thép ETD 150 làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai cao. Độ bền kéo và độ bền chảy của nó cho thấy nó có thể chịu được tải trọng đáng kể, trong khi tỷ lệ giãn dài của nó cho thấy độ dẻo tốt, cho phép biến dạng mà không bị gãy. Các giá trị độ cứng cho thấy khả năng chống mài mòn của nó, làm cho nó lý tưởng cho các thành phần chịu ma sát.

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	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Điện trở suất	20°C	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·trong

Các tính chất vật lý chính của thép ETD 150 bao gồm mật độ và điểm nóng chảy, rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến cân nhắc về trọng lượng và quản lý nhiệt. Độ dẫn nhiệt cho biết khả năng tản nhiệt của nó, khiến nó phù hợp với các thành phần có thể trải qua chu kỳ nhiệt.

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	Nguy cơ ăn mòn rỗ
Axit	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Nghèo	Không khuyến khích
Dung dịch kiềm	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Hội chợ	Sức đề kháng vừa phải

Thép ETD 150 có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình, đặc biệt là trong môi trường có clorua, nơi thép có thể dễ bị rỗ. Trong điều kiện có tính axit, hiệu suất của thép giảm đáng kể, khiến thép không phù hợp với các ứng dụng tiếp xúc với axit mạnh. So với thép không gỉ, thép ETD 150 có khả năng chống ăn mòn kém hơn, điều này cần được cân nhắc khi lựa chọn vật liệu cho các môi trường 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	400 °C	752 °F	Thích hợp cho nhiệt độ vừa phải
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	450 °C	842 °F	Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ đóng băng	600 °C	1112 °F	Nguy cơ oxy hóa vượt quá nhiệt độ này
Bắt đầu xem xét về sức bền kéo dài	300 °C	572 °F	Mất sức mạnh đáng kể ở nhiệt độ này

Ở nhiệt độ cao, thép ETD 150 vẫn duy trì được độ bền lên đến khoảng 400 °C (752 °F) nhưng có thể bị oxy hóa và đóng cặn vượt quá mức này. Hiệu suất của nó trong các ứng dụng nhiệt độ cao bị hạn chế so với các loại thép hợp kim khác được thiết kế cho các môi trường như vậy.

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	Tốt cho các phần mỏng
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Mối hàn sạch, độ biến dạng thấp
Dán	E7018	-	Thích hợp cho các phần dày hơn

Thép ETD 150 thường được coi là có thể hàn được, nhưng có thể cần phải gia nhiệt trước để tránh nứt. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể tăng cường các đặc tính của vùng hàn, đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc.

Khả năng gia công

Thông số gia công	ETD150	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	100	150	ETD 150 có khả năng gia công kém hơn 1212
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	80 m/phút	120 m/phút	Điều chỉnh độ mòn của dụng cụ

ETD 150 có khả năng gia công tốt, mặc dù không dễ gia công như một số loại thép gia công tự do như AISI 1212. Cần cân nhắc tốc độ cắt và dụng cụ tối ưu để đạt được kết quả tốt nhất.

Khả năng định hình

ETD 150 có khả năng định hình vừa phải, cho phép thực hiện 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 trong quá trình uốn. Nên tuân thủ bán kính uốn được khuyến nghị để có kết quả tối ưu.

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	Giảm độ cứng, tăng độ dẻo
Làm nguội	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 phút	Dầu	Tăng độ cứng và sức mạnh
Làm nguội	400 - 600 °C / 752 - 1112 °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 của thép ETD 150. Ủ làm mềm thép, trong khi làm nguội làm tăng độ cứng. Ủ rất quan trọng để cân bằng độ cứng và độ dẻo dai, làm cho nó phù hợp với 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	Độ bền kéo cao, khả năng gia công tốt	Độ chính xác và độ bền
Hàng không vũ trụ	Chốt	Khả năng chống ăn mòn, độ bền	Nhẹ và mạnh mẽ
Máy móc	Trục	Độ bền, khả năng chống mài mòn	Khả năng chịu tải cao

Các ứng dụng khác của thép ETD 150 bao gồm:
- Xây dựng: Được sử dụng trong các thành phần kết cấu vì có độ bền cao.
- Sản xuất: Lý tưởng cho các công cụ và khuôn mẫu chính xác.

ETD 150 được lựa chọn cho các ứng dụng đòi hỏi sự kết hợp giữa độ bền, khả năng gia công và khả năng chống mài mòn, khiến nó trở thành lựa chọn linh hoạt trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

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

Tính năng/Thuộc tính	ETD150	Tiêu chuẩn AISI 4140	SCM440	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Sức mạnh tốt	Sức mạnh tuyệt vời	Độ bền tốt	ETD 150 dễ gia công hơn 4140
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Tốt	Hội chợ	4140 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn
Khả năng hàn	Tốt	Vừa phải	Vừa phải	ETD 150 dễ hàn hơn 4140
Khả năng gia công	Tốt	Vừa phải	Hội chợ	ETD 150 dễ gia công hơn SCM440
Khả năng định hình	Vừa phải	Vừa phải	Tốt	SCM440 có thể được hình thành dễ dàng hơn
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Cao hơn	Vừa phải	ETD 150 có hiệu quả về mặt chi phí cho các bộ phận chính xác
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Chung	Chung	Tất cả các lớp đều có sẵn rộng rãi

Khi lựa chọn thép ETD 150, cần cân nhắc đến các tính chất cơ học, khả năng gia công và hiệu quả về mặt chi phí. Mặc dù thép này có khả năng gia công và độ bền tuyệt vời, nhưng khả năng chống ăn mòn của nó có thể không đáp ứng được nhu cầu của tất cả các ứng dụng. So sánh với các loại thép thay thế như AISI 4140 và SCM440 có thể giúp xác định loại thép phù hợp nhất với các yêu cầu kỹ thuật cụ thể.

Tóm lại, thép ETD 150 là thép hợp kim cacbon trung bình đa năng, có khả năng gia công và tính chất cơ học vượt trội, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. Việc lựa chọn thép ETD 150 phải dựa trên đánh giá cẩn thận các yêu cầu cụ thể của mục đích sử dụng, cân nhắc cả ưu điểm và hạn chế của thép.