Thép SCM435: Tính chất và ứng dụng chính

Thép SCM435, được phân loại là thép hợp kim cacbon trung bình, chủ yếu bao gồm crom (Cr) và molypden (Mo) là các nguyên tố hợp kim chính. Loại thép này được biết đến với khả năng làm cứng, độ bền và độ dẻo dai tuyệt vời, khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau. Việc bổ sung crom giúp tăng khả năng chống ăn mòn và khả năng làm cứng, trong khi molypden góp phần cải thiện độ bền và khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao.

Tổng quan toàn diện

Thép SCM435 được công nhận rộng rãi vì sự cân bằng giữa độ bền, độ dẻo và độ dai, những yếu tố quan trọng đối với các thành phần chịu ứng suất và mỏi cao. Các nguyên tố hợp kim chính của nó, crom và molypden, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các tính chất cơ học của nó. Crom làm tăng độ cứng và khả năng chống oxy hóa của thép, trong khi molypden tăng cường độ bền và độ ổn định của nó ở nhiệt độ cao.

Ưu điểm của thép SCM435:
- Độ bền và độ dẻo dai cao: Thích hợp cho các ứng dụng chịu tải trọng cao.
- Khả năng làm cứng tốt: Có thể xử lý nhiệt để đạt được tính chất cơ học mong muốn.
- Khả năng chống mài mòn tuyệt vời: Lý tưởng cho các bộ phận chịu ma sát và mài mòn.

Hạn chế của thép SCM435:
- Các vấn đề về khả năng hàn: Cần cân nhắc cẩn thận trong quá trình hàn vì có khả năng nứt.
- Chi phí: Hàm lượng hợp kim cao hơn có thể dẫn đến chi phí vật liệu tăng so với thép cấp thấp hơn.

Trong lịch sử, SCM435 đã được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm ô tô và máy móc, để sản xuất bánh răng, trục và các thành phần quan trọng khác. Vị thế thị trường của nó vẫn vững mạnh nhờ tính linh hoạt và độ tin cậy trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

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	SCM435	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 4135
AISI/SAE	4135	Hoa Kỳ	Sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn ASTM	A29/A29M	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn chung cho thép hợp kim
VI	34CrMo4	Châu Âu	Tính chất tương tự, được sử dụng ở Châu Âu
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SCM435	Nhật Bản	Tên gọi tương đương ở Nhật Bản
ĐẠI HỌC	1.7220	Đức	Lớp có liên quan chặt chẽ với các đặc tính tương tự

Sự khác biệt giữa các cấp tương đương, chẳng hạn như AISI 4135 và EN 34CrMo4, có thể bao gồm các biến thể về hàm lượng cacbon và các nguyên tố hợp kim cụ thể, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của thép trong các ứng dụng cụ thể. Hiểu được những sắc thái này là rất quan trọng để lựa chọn cấp phù hợp cho một ứng dụng nhất định.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Biểu tượng)	Phạm vi phần trăm (%)
Cacbon (C)	0,28 - 0,34
Crom (Cr)	0,90 - 1,20
Molipđen (Mo)	0,15 - 0,25
Mangan (Mn)	0,60 - 0,90
Silic (Si)	0,15 - 0,40
Phốt pho (P)	≤ 0,030
Lưu huỳnh (S)	≤ 0,030

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép SCM435, crom và molypden, làm tăng đáng kể các đặc tính của nó. Crom cải thiện khả năng làm cứng và chống ăn mòn, trong khi molypden làm tăng độ bền và độ ổn định ở nhiệt độ cao, khiến loại thép này phù hợp cho các ứng dụng hiệu suất cao.

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	Làm nguội & tôi luyện	800 - 1100MPa	1160 - 160 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Làm nguội & tôi luyện	600 - 900MPa	87 - 130 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Làm nguội & tôi luyện	15-20%	15-20%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (HRC)	Làm nguội & tôi luyện	28 - 34HRC	28 - 34HRC	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh va đập (Charpy, -20°C)	Làm nguội & tôi luyện	30 - 50J	22 - 37 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Tính chất cơ học của thép SCM435 làm cho nó đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai cao. Khả năng chịu được tải trọng đáng kể và chống biến dạng dưới ứng suất là điều cần thiết cho các thành phần như bánh răng và trục trong 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	45 W/m·K	31 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Nhiệt dung riêng	Nhiệt độ phòng	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Điện trở suất	Nhiệt độ phòng	0,000001Ω·m	0,0000001 Ω·trong

Mật độ và điểm nóng chảy của thép SCM435 cho thấy nó phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao, trong khi độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng cho thấy khả năng tản nhiệt hiệu quả trong các hệ thống cơ học.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-5	20-60	Hội chợ	Nguy cơ ăn mòn rỗ
Axit sunfuric	10-20	20-40	Nghèo	Không khuyến khích
Khí quyển	-	-	Tốt	Nói chung là kháng cự

Thép SCM435 có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình, đặc biệt là trong điều kiện khí quyển. Tuy nhiên, thép này dễ bị 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 SCM435 bị hạn chế, khiến thép này ít phù hợp 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	400	752	Thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao
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 ở nhiệt độ cao
Cân nhắc về sức bền kéo dài bắt đầu từ khoảng	400	752	Quan trọng cho các ứng dụng dài hạn

Thép SCM435 vẫn giữ được độ bền và độ dẻo dai ở nhiệt độ cao, phù hợp với các ứng dụng như linh kiện ô tô và các bộ phận máy móc chịu tải nhiệt cao. Tuy nhiên, cần lưu ý tránh tiếp xúc lâu với nhiệt độ vượt quá giới hạn sử dụng tối đa của thép.

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	ER80S-Ni1	Khí Argon	Yêu cầu xử lý nhiệt sau khi hàn
Dán	E7018	-	Kiểm soát cẩn thận lượng nhiệt đầu vào

Thép SCM435 có thể được hàn bằng nhiều quy trình khác nhau, nhưng việc gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau khi hàn là rất cần thiết để ngăn ngừa nứt. Việc lựa chọn kim loại phụ là rất quan trọng để đảm bảo khả năng tương thích và duy trì các đặc tính cơ học trong vùng hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	SCM435	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	60%	100%	SCM435 khó gia công hơn
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	40 m/phút	80 m/phút	Sử dụng dụng cụ cacbua để có kết quả tốt nhất

SCM435 có khả năng gia công ở mức trung bình, đòi hỏi dụng cụ và tốc độ cắt phù hợp để đạt được kết quả tối ưu. Nên sử dụng dụng cụ cacbua và duy trì làm mát thích hợp để tránh quá nhiệt trong quá trình gia công.

Khả năng định hình

Thép SCM435 có khả năng định hình tốt trong cả điều kiện lạnh và nóng. Định hình nguội có thể dẫn đến quá trình làm cứng, có thể cần xử lý nhiệt tiếp theo để khôi phục độ dẻo. Thép có thể được uốn cong với bán kính thích hợp, nhưng cần cẩn thận để tránh ứng suất quá mức có thể dẫn đến nứt.

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 / 1112 - 1292	1 - 2 giờ	Không khí	Làm mềm, cải thiện độ dẻo
Làm nguội	850 - 900 / 1562 - 1652	30 phút	Dầu/Nước	Làm cứng
Làm nguội	500 - 650 / 932 - 1202	1 giờ	Không khí	Giảm độ giòn, tăng độ dẻo dai

Các quy trình xử lý nhiệt cho thép SCM435 ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của nó. Làm nguội làm tăng độ cứng, trong khi ram là điều cần thiết để giảm độ giòn và tăng độ dẻo dai, làm cho thép phù hợp với các ứng dụng chịu ứng suất cao.

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 cao, độ dẻo dai	Quan trọng đối với hiệu suất khi tải
Máy móc	Trục	Khả năng chịu mài mòn, độ cứng	Cần thiết cho độ bền và độ tin cậy
Hàng không vũ trụ	Chốt	Độ bền nhiệt độ cao	Cần thiết cho sự an toàn và hiệu suất
Dầu khí	Các thành phần van	Khả năng chống ăn mòn, độ bền	Cần thiết cho môi trường khắc nghiệt

Các ứng dụng khác bao gồm:
- - Các thành phần cấu trúc trong máy móc hạng nặng
- - Dụng cụ và khuôn mẫu
- - Chốt chịu ứng suất cao

Thép SCM435 được lựa chọn cho các ứng dụng này do có các đặc tính cơ học tuyệt vời, đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất trong điều kiện khắc nghiệt.

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

Tính năng/Thuộc tính	SCM435	Tiêu chuẩn AISI 4140	4340	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Độ bền cao	Sức mạnh vừa phải	Độ bền cao	SCM435 mang lại sự cân bằng giữa sức mạnh và độ bền
Góc nhìn ăn mòn chính	Sức đề kháng công bằng	Sức đề kháng tốt	Sức đề kháng vừa phải	SCM435 có khả năng chống chịu kém hơn thép không gỉ
Khả năng hàn	Vừa phải	Tốt	Hội chợ	Cần xử lý cẩn thận để tránh nứt
Khả năng gia công	Vừa phải	Tốt	Hội chợ	SCM435 khó gia công hơn AISI 4140
Khả năng định hình	Tốt	Vừa phải	Tốt	SCM435 có thể được hình thành nhưng có thể cần xử lý nhiệt
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Vừa phải	Cao hơn	Tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng hiệu suất cao
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Chung	Ít phổ biến hơn	SCM435 có sẵn rộng rãi ở nhiều dạng khác nhau

Khi lựa chọn thép SCM435, những cân nhắc như hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và các đặc tính cơ học cụ thể là rất quan trọng. Sự cân bằng giữa độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn vừa phải của thép này khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp mà độ tin cậy và hiệu suất là tối quan trọng. Hiểu được sự đánh đổi với các cấp thép thay thế có thể hướng dẫn các kỹ sư đưa ra lựa chọn vật liệu sáng suốt cho các dự án của họ.