Thép đúc GM190: Tính chất và ứng dụng chính

Thép đúc GM190 là một loại thép đúc đặc biệt được biết đến với các tính chất và ứng dụng độc đáo trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau. Được phân loại là thép hợp kim cacbon trung bình, GM190 thường chứa hỗn hợp cân bằng giữa cacbon, mangan và silic, góp phần tạo nên độ bền và độ bền cơ học của nó. Các nguyên tố hợp kim chính trong GM190 bao gồm:

• Cacbon (C) : Tăng cường độ cứng và sức bền.
• Mangan (Mn) : Cải thiện khả năng làm cứng và độ bền kéo.
• Silic (Si) : Tăng độ bền và khả năng chống oxy hóa.

Tổng quan toàn diện

Thép đúc GM190 được công nhận vì các tính chất cơ học tuyệt vời, phù hợp với nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong lĩnh vực ô tô và máy móc. Các đặc điểm đáng chú ý của nó bao gồm khả năng hàn tốt, độ bền cao và khả năng chống mài mòn, những đặc điểm cần thiết cho các bộ phận chịu ứng suất cơ học.

Ưu điểm của GM190 bao gồm:

• Độ bền cao : Thích hợp cho các ứng dụng chịu tải.
• Khả năng hàn tốt : Có thể hàn dễ dàng bằng các kỹ thuật tiêu chuẩn.
• Chống mài mòn : Lý tưởng cho các bộ phận chịu ma sát.

Tuy nhiên, GM190 cũng có những hạn chế:

• Khả năng chống ăn mòn : Không có khả năng chống ăn mòn như thép không gỉ.
• Độ giòn : Có thể trở nên giòn nếu không được xử lý nhiệt đúng cách.

Trong lịch sử, GM190 đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm các thành phần kết cấu, phụ tùng ô tô và máy móc, do có sự cân bằng thuận lợi giữa độ bền và độ dẻo.

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	G19000	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với ASTM A216 WCB
Tiêu chuẩn ASTM	A216 WCB	Hoa Kỳ	Thường được sử dụng để đúc
VI	1.0619	Châu Âu	Sự khác biệt nhỏ về thành phần
ĐẠI HỌC	1.0619	Đức	Tính chất tương tự GM190
Tiêu chuẩn Nhật Bản	G3106 SM490	Nhật Bản	Có thể so sánh về sức mạnh

Các cấp độ tương đương được liệt kê ở trên có thể có sự khác biệt nhỏ về thành phần và tính chất có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể. Ví dụ, trong khi ASTM A216 WCB có độ bền tương tự, nhưng nó có thể không hoạt động tốt trong các ứng dụng nhiệt độ cao so với GM190.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,20 - 0,25
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
Si (Silic)	0,15 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,035
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,035

Vai trò chính của các nguyên tố hợp kim quan trọng trong GM190 bao gồm:

• Carbon : Tăng độ cứng và độ bền, cần thiết cho các ứng dụng chịu tải.
• Mangan : Tăng khả năng làm cứng, cho phép hoạt động tốt hơn dưới ứng suất.
• Silic : Cải thiện khả năng chống oxy hóa, góp phần tăng độ bền của thép.

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	370 - 490MPa	54 - 71 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	Nhiệt độ phòng	220 - 300MPa	32 - 44 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Ủ	Nhiệt độ phòng	20-25%	20-25%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Brinell)	Ủ	Nhiệt độ phòng	150 - 200 HB	150 - 200 HB	Tiêu chuẩn ASTM E10
Sức mạnh tác động	Nhiệt độ: -20°C	-20°C	27 - 35 tháng	20 - 26 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Sự kết hợp của các tính chất cơ học này làm cho GM190 phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai cao, chẳng hạn như các thành phần kết cấu và bộ phận máy móc.

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	50 W/m·K	34,5 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	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·trong

Các đặc tính vật lý chính như mật độ và điểm nóng chảy có ý nghĩa quan trọng đối với các ứng dụng mà trọng lượng và quản lý nhiệt là rất quan trọng. Mật độ cung cấp thông tin chi tiết về trọng lượng của vật liệu, trong khi điểm nóng chảy cho biết tính phù hợp của vật liệu đối với các ứng dụng nhiệt độ cao.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-5	25-60	Hội chợ	Nguy cơ ăn mòn rỗ
Axit sunfuric	10-20	25-50	Nghèo	Không khuyến khích
Khí quyển	-	-	Tốt	Sức đề kháng vừa phải

GM190 có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình, đặc biệt là trong điều kiện khí quyển. Tuy nhiên, nó dễ bị ăn mòn rỗ trong môi trường clorua và nên tránh sử dụng trong điều kiện axit. So với thép không gỉ, khả năng chống ăn mòn của GM190 bị hạn chế, khiến nó ít phù hợp với môi trường biển hoặc 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 °C	752 °F	Thích hợp cho nhiệt độ vừa phải
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 vượt quá giới hạn này

Ở nhiệt độ cao, GM190 vẫn giữ được độ bền nhưng có thể bị oxy hóa. Cần cẩn thận tránh tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ trên 400 °C để ngăn ngừa sự suy giảm các đặc tính cơ học.

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 các phần mỏng
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Tuyệt vời cho độ chính xác
Dán	E7018	-	Yêu cầu làm nóng trước

GM190 thường được coi là có khả năng hàn tốt. Có thể cần phải gia nhiệt trước để tránh nứt, đặc biệt là ở các phần dày hơn. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể tăng cường các đặc tính cơ học của mối hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	GM190	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

GM190 có khả năng gia công ở mức trung bình, có thể cải thiện bằng các điều kiện cắt và dụng cụ thích hợp. Nên sử dụng các dụng cụ bằng thép tốc độ cao hoặc cacbua cho các hoạt động gia công.

Khả năng định hình

GM190 có thể được tạo hình bằng cả quy trình lạnh và nóng. Tạo hình lạnh khả thi nhưng có thể dẫn đến quá trình làm cứng, có thể ảnh hưởng đến độ dẻo. Tạo hình nóng được ưa chuộng đối với các hình dạng phức tạp để tránh nứt và cải thiện khả năng 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	Giảm độ cứng, tăng độ dẻo
Làm nguội	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	30 phút	Dầu/Nước	Tăng độ cứng
Làm nguội	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 giờ	Không khí	Giảm độ giòn, tăng độ dai

Các quy trình xử lý nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc vi mô của GM190, tăng cường các tính chất cơ học của nó. Làm nguội làm tăng độ cứng, trong khi tôi luyện làm giảm độ giòn, 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	Khối động cơ	Độ bền cao, khả năng gia công tốt	Khả năng chịu tải
Máy móc	Hộp số	Khả năng chống mài mòn, độ bền	Độ bền dưới áp lực
Sự thi công	Thành phần cấu trúc	Độ bền, khả năng hàn	Dễ chế tạo

Các ứng dụng khác bao gồm:

• Đường ống
• Linh kiện máy móc hạng nặng
• Thành phần đường sắt

GM190 được lựa chọn cho các ứng dụng này vì có độ bền, độ dẻo và dễ chế tạo, lý tưởng cho các linh kiện đòi hỏi hiệu suất cao dưới ứng suất cơ học.

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

Tính năng/Thuộc tính	GM190	Tiêu chuẩn AISI 4140	Tiêu chuẩn AISI 1045	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Vừa phải	Cao	Vừa phải	GM190 kém bền hơn 4140 nhưng dễ hàn hơn.
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Tốt	Hội chợ	GM190 có khả năng chống ăn mòn kém hơn 4140.
Khả năng hàn	Tốt	Hội chợ	Tốt	GM190 dễ hàn hơn 4140.
Khả năng gia công	Vừa phải	Tốt	Tốt	GM190 khó gia công hơn 1045.
Khả năng định hình	Tốt	Vừa phải	Tốt	GM190 có thể được hình thành dễ dàng hơn so với 4140.
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Cao hơn	Thấp hơn	GM190 có giá thành phải chăng cho nhiều ứng dụng.
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Ít phổ biến hơn	Chung	GM190 được bán rộng rãi trên thị trường.

Khi lựa chọn GM190, hãy cân nhắc các yếu tố như hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và các đặc tính cơ học cụ thể cần thiết cho ứng dụng. Mặc dù nó có thể không cung cấp cùng độ bền như một số loại thép hợp kim, nhưng khả năng hàn và gia công của nó khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho nhiều ứng dụng kỹ thuật. Ngoài ra, khả năng chống ăn mòn vừa phải của nó khiến nó phù hợp với các môi trường hạn chế tiếp xúc với các tác nhân ăn mòn.

Tóm lại, Thép đúc GM190 là vật liệu đa năng, cân bằng giữa độ bền, độ dẻo và dễ chế tạo, khiến nó trở thành sự lựa chọn có giá trị trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.