Tính chất và ứng dụng của thép cacbon AISI 1025

Thép cacbon AISI 1025 là loại thép cacbon thường được chỉ định sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Nó được phân loại là thép cacbon thấp, mặc dù tùy thuộc vào ngữ cảnh cụ thể, đôi khi nó được tham chiếu trong danh sách cacbon trung bình. Các đặc tính của nó làm cho nó trở thành vật liệu đa năng cho nhiều ứng dụng.

1. 1025 Carbon Steel Chemical Composition (ASTM Standards)

Thành phần hóa học của thép 1025 được quản lý theo các tiêu chuẩn công nghiệp đã được thiết lập, đảm bảo tính nhất quán. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm:

• Tiêu chuẩn:ASTM A29/A29M, ASTM A108, ASTM A576-90b (2000)
• Cacbon (C): 0.22% – 0.28%
• Mangan (Mn): 0.30% – 0.60%
• Phốt pho (P): 0.040% tối đa
• Lưu huỳnh (S): 0,050% tối đa
• Chỉ định của UNS: G10250

Các phạm vi thành phần này xác định các đặc tính cơ bản của cấp độ.

2. 1025 Cacbon Steel Mechanical Properties

Các tính chất cơ học của thép 1025, chẳng hạn như độ bền kéo và độ bền chảy, bị ảnh hưởng bởi tình trạng của thép (ví dụ, cán nóng, hoàn thiện nguội) và bất kỳ quá trình xử lý nhiệt nào sau đó.

• Cán nóng: Các giá trị điển hình cho thanh cán nóng (ví dụ, đường kính 16mm) cho thấy mức độ bền vừa phải phù hợp với nhiều ứng dụng mục đích chung. Các số liệu về độ bền cụ thể có thể thay đổi. [Nguồn tài liệu gốc 11 cung cấp các số liệu như 125-175 ksi TS / 80 ksi YS, trong khi các nguồn khác đề xuất các giá trị thấp hơn điển hình cho thép cacbon thấp. Tốt nhất là tham khảo các chứng nhận nhà máy cụ thể để biết mức tối thiểu được đảm bảo].
• Đặc điểm chung: So với thép hợp kim hoặc thép có hàm lượng cacbon cao hơn, thép 1025 có độ bền kéo thấp hơn nhưng nhìn chung có độ dẻo và độ bền tốt.

Thép 1025 có khả năng gia công tốt, một lợi thế quan trọng, đặc biệt khi được cung cấp ở trạng thái hoàn thiện nguội (CF). Hàm lượng carbon thấp hơn góp phần gia công dễ dàng hơn so với các loại thép cứng hơn.

3. 1025 Cacbon Steel Applications

• Trục: Khả năng gia công tốt khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho trục công nghiệp.
• Thành phần cấu trúc: Chúng được sử dụng trong các ứng dụng kết cấu và thường được cung cấp dưới dạng sản phẩm cán nóng tuân thủ các tiêu chuẩn như EN 10025 hoặc dạng tấm/dải theo tiêu chuẩn ASTM A1011/A1011M, trong đó khả năng tạo hình có thể rất quan trọng.

4. Hướng dẫn xử lý nhiệt cho thép 1025

Thép 1025 là loại thép cacbon thấp đa năng. Các tính chất cơ học của nó có thể thay đổi đáng kể thông qua nhiều quy trình xử lý nhiệt khác nhau. Hiểu được các phương pháp xử lý này là chìa khóa để tối ưu hóa thép 1025 cho các ứng dụng công nghiệp cụ thể. Hướng dẫn này phác thảo các phương pháp xử lý nhiệt phổ biến áp dụng cho thép 1025 và tác động của chúng.

4.1 Ủ

Mục đích: Ủ chủ yếu được sử dụng để làm mềm thép 1025, làm cho thép dẻo hơn và dễ tạo hình hơn. Nó cũng làm giảm ứng suất bên trong và tinh chỉnh cấu trúc hạt.

Quá trình:

1. Làm nóng thép đồng đều đến nhiệt độ nằm trong phạm vi ủ, thường là 880-930°C đối với các loại thép có hàm lượng carbon thấp như 1025.
2. Giữ ở nhiệt độ này đủ lâu để quá trình austenit hóa hoàn toàn (biến đổi cấu trúc thép thành austenit).
3. Làm nguội thép từ từ, thường là trong lò.

Kết quả: Làm nguội chậm thúc đẩy sự hình thành cấu trúc vi mô mềm, chủ yếu bao gồm ferit và perlit. Điều này làm tăng độ dẻo và khả năng tạo hình, chuẩn bị thép cho các bước sản xuất tiếp theo.

4.2 Chuẩn hóa

Mục đích: Chuẩn hóa làm tinh chỉnh kích thước hạt và cải thiện tính đồng nhất của cấu trúc vi mô. Nó tạo ra độ bền và độ cứng cao hơn một chút so với thép 1025 ủ trong khi vẫn duy trì độ dẻo tốt.

Quá trình:

1. Nung nóng thép đến nhiệt độ austenit hóa (tương tự như ủ, khoảng 880-930°C).
2. Giữ ở nhiệt độ thích hợp để làm nóng đều.
3. Làm nguội thép trong không khí tĩnh bên ngoài lò.

Kết quả: Tốc độ làm nguội nhanh hơn (so với ủ) tạo ra cấu trúc hạt mịn hơn, đồng đều hơn. Chuẩn hóa thường được áp dụng cho thép cán hoặc thép rèn để chuẩn bị gia công hoặc xử lý nhiệt thêm.

4.3 Làm cứng (làm nguội)

Mục đích: Để tăng độ cứng và độ bền của thép. Lưu ý rằng do hàm lượng carbon thấp nên thép 1025 có khả năng tôi luyện hạn chế so với thép có hàm lượng carbon trung bình hoặc cao.

Quá trình:

1. Nung nóng thép đến nhiệt độ austenit hóa cụ thể (khoảng 770-800°C đối với thép cacbon thấp).
2. Làm nguội nhanh (làm nguội) thép trong môi trường thích hợp, chẳng hạn như nước, nước muối hoặc dầu.

Kết quả: Làm nguội nhanh biến đổi pha austenit thành martensite, một cấu trúc vi mô cứng. Tuy nhiên, martensite hình thành trong thép 1025 có độ cứng tương đối thấp. Làm nguội tạo ra ứng suất bên trong đáng kể và có nguy cơ biến dạng. Việc đạt được cấu trúc martensit hoàn toàn có thể là thách thức do khả năng làm cứng thấp; các cấu trúc vi mô khác như ferit hoặc perlit có thể hình thành ngay cả khi làm nguội mạnh.

4.4 Làm nguội

Mục đích: Quá trình tôi luyện được thực hiện sau đó làm cứng (làm nguội) để giảm độ giòn vốn có của martensit và tăng độ dẻo dai.

Quá trình:

1. Làm nóng lại thép đã tôi trước đó đến nhiệt độ cụ thể dưới điểm tới hạn dưới (Ac1, khoảng 727°C).
2. Giữ ở nhiệt độ ủ trong thời gian xác định trước.
3. Làm nguội thép, thường là trong không khí.

Kết quả: Quá trình tôi luyện làm thay đổi cấu trúc martensitic, đạt được sự cân bằng mong muốn giữa độ cứng, độ bền và độ dẻo dai. Các tính chất cuối cùng phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ và thời gian tôi luyện đã chọn – nhiệt độ cao hơn thường tạo ra độ cứng thấp hơn và độ dẻo dai cao hơn.

4.5 Thấm cacbon

Mục đích: Thấm cacbon là phương pháp xử lý làm cứng bề mặt. Nó tạo ra lớp ngoài cứng, chống mài mòn (vỏ) trên thép trong khi vẫn duy trì lớp bên trong mềm hơn, cứng hơn (lõi).

Quá trình:

1. Làm nóng thành phần thép 1025 trong môi trường giàu cacbon (khí, lỏng hoặc rắn) ở nhiệt độ thường từ 880-930°C. Cacbon khuếch tán vào bề mặt thép.
2. Kiểm soát thời gian và nhiệt độ của quy trình để đạt được độ sâu và nồng độ carbon mong muốn.
3. Tiếp theo là quá trình thấm cacbon và làm nguội để làm cứng lớp vỏ có hàm lượng cacbon cao.
4. Làm nguội linh kiện để tinh chỉnh các đặc tính của vỏ và lõi.

Kết quả: Thích hợp cho các linh kiện yêu cầu khả năng chống mài mòn bề mặt cao kết hợp với độ dẻo và độ bền của lõi.

4.6 Carbonitriding

Mục đích: Giống như thấm cacbon, thấm cacbon là quá trình làm cứng bề mặt bằng cách đưa cacbon và nitơ vào lớp bề mặt của thép.

Quá trình:

1. Làm nóng thép trong môi trường có chứa nguồn cacbon và nitơ, thường ở nhiệt độ thấp hơn một chút so với quá trình thấm cacbon (khoảng 900°C).
2. Cả hai nguyên tố đều khuếch tán vào bề mặt. Việc bổ sung nitơ làm tăng khả năng làm cứng của vỏ.
3. Làm nguội thành phần. Nhờ khả năng làm cứng tăng lên, phương pháp làm nguội ít nghiêm trọng hơn (ví dụ, dầu) thường có thể được sử dụng so với phương pháp thấm cacbon.
4. Điều chỉnh nhiệt độ theo yêu cầu.

Kết quả: Tạo ra vỏ cứng, chống mài mòn. Khả năng tôi luyện được tăng cường cho phép tôi luyện hiệu quả với khả năng ít biến dạng hơn, phù hợp với các thành phần đòi hỏi kiểm soát kích thước tốt.

4.7 Giảm căng thẳng

Mục đích: Để giảm ứng suất bên trong thép bị giữ lại từ các quá trình sản xuất trước đó như gia công nặng, tạo hình nguội hoặc hàn.

Quá trình:

1. Làm nóng đều thành phần thép đến nhiệt độ dưới điểm tới hạn dưới (Ac1), thường là khoảng 600°C.
2. Giữ ở nhiệt độ đó trong thời gian đủ dài (ví dụ: tối thiểu 1 giờ cho mỗi inch độ dày).
3. Làm nguội chậm để giảm thiểu sự tái xuất hiện của ứng suất nhiệt.

Kết quả: Cải thiện độ ổn định về kích thước trong quá trình gia công hoặc sử dụng tiếp theo và giảm nguy cơ biến dạng hoặc nứt do ứng suất dư.

4.8 Lựa chọn phương pháp điều trị phù hợp

Xử lý nhiệt tối ưu cho thép 1025 hoàn toàn phụ thuộc vào các yêu cầu cuối cùng của thành phần:

• Để có khả năng tạo hình và độ mềm mại tối đa: Chọn Ủ.
• Để có một cấu trúc tinh tế với độ bền và độ dẻo cân bằng: Coi như Chuẩn hóa.
• Để tăng độ cứng (trong giới hạn) tiếp theo là cải thiện độ dẻo dai: Sử dụng Làm nguội và tôi luyện.
• Để có bề mặt có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn với lõi cứng: Thuê Thấm cacbon hoặc Carbonitriding.
• Để giảm thiểu ứng suất bên trong từ quá trình chế tạo: Áp dụng Giảm căng thẳng.

Việc lựa chọn đúng quy trình đảm bảo thép 1025 hoạt động đáng tin cậy trong ứng dụng dự định. Nếu bạn cần thêm hỗ trợ trong việc lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt tốt nhất cho nhu cầu cụ thể của mình, vui lòng tham khảo ý kiến của nhóm kỹ thuật của chúng tôi.