Tổng quan kỹ thuật thép O1

Tổng quan kỹ thuật thép O1: Thép O1 là thép công cụ đa năng, tôi dầu. Đây là thép hợp kim mangan được biết đến với khả năng giữ cạnh tốt và khả năng đạt độ cứng cao sau khi tôi dầu. So với thép tôi nước, O1 có độ ổn định tốt hơn và độ dẻo dai tương đương khi tôi hoàn toàn, với khả năng chống mài mòn tốt hơn một chút. Đây là lựa chọn phổ biến do dễ xử lý nhiệt ở nhiệt độ austenit hóa thấp hơn và khả năng tôi tốt ở các phần vừa phải. Tuy nhiên, nó dễ bị mất cacbon và nứt do sốc nhiệt trong quá trình tôi.

1. Thành phần hóa học

Yếu tố	Cacbon (C)	Mangan (Mn)	Crom (Cr)	Vonfram (W)	Vanadi (V)	Silic (Si)	Phốt pho (P)	Lưu huỳnh (S)
Nội dung (%)	0.85 – 1.00	1.00 – 1.40	0.40 – 0.60	0.40 – 0.60	0,30 tối đa	0.10 – 0.40	0,030 tối đa	0,030 tối đa

2. Tính chất của thép công cụ O1

Thép công cụ O1 là thép tôi dầu được biết đến với khả năng chống mài mòn tốt và dễ tôi. Độ cứng của nó bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ tôi sau khi tôi. Mặc dù nó có độ dẻo dai tốt, đặc biệt là khi so sánh với các loại thép O-series khác có độ cứng cao, nhưng các đặc tính kéo của nó giảm khi nhiệt độ tôi tăng. Nó thể hiện sự giãn nở có thể dự đoán được khi tôi.

2.1 Độ cứng của thép O1:

Thép O1 đạt độ cứng sau khi tôi là 64-65 HRC sau khi tôi dầu từ 1475°F (802°C). Tôi luyện làm giảm độ cứng này, như minh họa bên dưới:

Nhiệt độ tôi luyện (°F)	Nhiệt độ tôi luyện (°C)	Độ cứng (HRC)
Làm nguội (từ 1475°F)	Làm nguội (từ 802°C)	64-65
350	177	62-63
400	204	62
500	260	60
600	316	57
700	371	53
800	427	50
900	482	47
1000	538	44
1100	593	39

2.2 Tính chất kéo:

Tính chất kéo thay đổi theo nhiệt độ tôi luyện:

Nhiệt độ tôi luyện (°C)	Nhiệt độ tôi luyện (°F)	Độ bền kéo (MPa)	Độ bền kéo (ksi)	Giới hạn chảy (MPa)	Giới hạn chảy (ksi)	Độ giãn dài (%)	Giảm Diện Tích (%)
425	800	~1379	~200	~827	~120	17	46
480	900	~1241	~180	~758	~110	20	53
540	1000	~1103	~160	~689	~100	23	58
595	1100	~965	~140	~620	~90	25	61
650	1200	~827	~120	~552	~80	27	65
705	1300	~689	~100	~483	~70	29	68

2.3 Các thuộc tính khác:

Độ bền: Độ dẻo dai cao hơn một chút so với thép O2 và O7 ở mức độ cứng cao.

Chống mài mòn: Có khả năng chống mài mòn tốt.

Độ ổn định kích thước: Độ giãn nở dự kiến khoảng 0,0015 in./in. (0,0015 mm/mm) sau khi làm nguội bằng dầu.

3. Ứng dụng thép công cụ O1

3.1 Dụng cụ cắt:Thép O1, do có hàm lượng carbon cao, có thể được tôi bằng dầu đến độ cứng cao (khoảng 62–63 HRC) và do đó rất phù hợp với nhiều loại dụng cụ cắt khác nhau. Điều đó có nghĩa là độ cứng cao, nghĩa là chúng giữ được cạnh tốt và sẽ cắt lâu hơn. Tùy thuộc vào nhà máy của bạn, các ứng dụng có thể bao gồm:

• Taro và khuôn: Dùng để tạo ren trong và ren ngoài.
• Máy doa: Dùng để mở rộng và hoàn thiện các lỗ hiện có theo kích thước chính xác.
• Máy khoan: Để khoan lỗ trên nhiều loại vật liệu khác nhau (mặc dù có thể dùng cho các ứng dụng có tốc độ chậm hơn so với thép tốc độ cao).
• Lưỡi cắt: Dùng để cắt tấm kim loại và các vật liệu khác.
• Đục: Dùng lực để tạo lỗ hoặc định hình trên vật liệu.
• Dao máy: Dùng cho nhiều hoạt động cắt hoặc rạch khác nhau

3.2 Các bộ phận chống mài mòn: Nhờ độ cứng của thép O1, nó có khả năng chống mài mòn tốt và có thể được áp dụng cho các thành phần kết cấu chịu ma sát và mài mòn. Trong nhà máy của bạn, điều này có thể bao gồm:

• Đồng hồ đo: Để đo các bộ phận được sản xuất một cách chính xác, điều quan trọng là phải duy trì và đảm bảo tính chính xác về kích thước trong quá trình sử dụng.
• Tạo hình trục lăn: Trong quá trình cán hoặc dập, bề mặt trục lăn phải có khả năng chống mài mòn cao.
• ĐƯỜNG ĐI VÀ ĐƯỜNG TRƯỢT: Đây là những bộ phận phải được sử dụng với lực ma sát trượt và phải giữ nguyên hình dạng và độ chính xác trong suốt thời gian hoạt động.
• Dụng cụ gia công vật liệu mài mòn: Tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà bạn làm việc, O1 có thể phù hợp với một số ứng dụng dụng cụ liên quan đến vật liệu mài mòn vừa phải.

4. Xử lý nhiệt thép O1

Sau đây là quy trình chung để xử lý nhiệt thép O1:

4.1 Nạp lò

• Nói chung, nên bắt đầu bằng lò lạnh.
• Đặt phần thép O1 vào giữa. Thép O1 có thể được nung nóng nhanh chóng. Nếu lò được nung nóng trước, phần này có thể được đặt lên trên lò trước, giảm nguy cơ sốc nhiệt và nứt.

4.2 Làm nóng trước

• Nhiệt độ nung nóng trước cho thép dụng cụ O1 là 1200°F.
• Ở nhiệt độ đó, chỉ giữ trong 10-15 phút hoặc cho đến khi bộ phận nóng đều. Không nên ngâm thép O1 ở nhiệt độ này lâu hơn. Ngâm lâu sẽ làm thay đổi cấu trúc phân tử của vật liệu.

4.3 Austenit hóa

• Đặt lò ở nhiệt độ austenit hóa hoặc nhiệt độ làm cứng. Đối với thép O1, nhiệt độ này là 1500°F.
• Khi lò đạt đến nhiệt độ này, hãy đảm bảo rằng bộ phận đó có cùng màu với bên trong lò. Chỉ khi đó mới có thể bắt đầu quy trình ngâm.
• Thời gian ngâm thép O1 ở nhiệt độ austenit hóa là 5 phút nhân với mỗi inch của mặt cắt ngang nhỏ nhất, 25 mm, sau khi par đạt đến nhiệt độ austenit hóa. Bạn nên ngâm par kỹ lưỡng ở nhiệt độ này để đủ austenit hình thành đúng cách.

4.4 Làm nguội

• Làm nguội phần thép từ nhiệt độ austenit hóa trong dầu tôi thích hợp.
• Làm nguội cho đến khi nhiệt độ đạt mức 125 độ F đến 150 độ F (52 độ C đến 65 độ C).
• Trừ khi độ cứng mong muốn thấp hơn, việc làm nguội ngay sau khi đạt đến nhiệt độ austenit hóa thích hợp và thời gian ngâm chính xác là rất quan trọng.
• Xin lưu ý rằng thép O1 có nguy cơ nứt do sốc nhiệt khi tôi trong dầu. Việc gia nhiệt trước đúng cách có thể giảm thiểu nguy cơ này.

4.5 Ủ

• QUÁ TRÌNH Ủ PHẢI DIỄN RA NGAY SAU KHI CÁC BỘ PHẬN ĐẠT ĐƯỢC NHIỆT ĐỘ 125 ĐẾN 150° F (52 ĐẾN 65° C) sau khi tôi. Nếu bạn trì hoãn quá trình ủ, thép đã tôi sẽ bị nứt.
• Nhiệt độ tôi luyện phổ biến nhất cho thép công cụ O1 là 350° F (175° C). Tuy nhiên, nhiệt độ tôi luyện chính xác sẽ phụ thuộc vào độ cứng cuối cùng cần thiết cho ứng dụng của bạn.
• Duy trì thép ở nhiệt độ tôi luyện đã chọn trong 2 giờ cho mỗi inch (25 mm) mặt cắt ngang.
• KHÔNG BAO GIỜ ĐỂ CÁC BỘ PHẬN NHIỆT ĐỘ DƯỚI HOẶC QUÁ NHIỆT.
• Thép O1 thường chỉ cần một lần tôi luyện. Có thể thực hiện một lần tôi luyện thứ cấp ở nhiệt độ thấp hơn (ví dụ: 325° F hoặc 160° C) để giúp đảm bảo mọi thứ được biến đổi và giúp cung cấp độ dẻo dai khi cần mà không làm giảm đáng kể độ cứng. 2 giờ cho mỗi inch mặt cắt ngang nếu sử dụng lần tôi luyện thứ hai.
• Sau đó, để thép nguội đến nhiệt độ phòng sau khi tôi luyện.

Đây là mô tả từng bước đơn giản về cách xử lý nhiệt các bộ phận thép O1, giúp chúng có được độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai mong muốn, đáp ứng mục đích sử dụng tại nhà máy của bạn.

5. So sánh O1 và Thép D2

• Thép O1 là thép công cụ hợp kim thấp, tôi dầu với các đặc tính tốt. Nó đạt được độ cứng tốt (62-63 HRC) và khả năng chống mài mòn với độ dẻo dai vừa đủ. Nó cho thấy sự thay đổi kích thước nhỏ trong quá trình tôi dầu và có độ ổn định tốt. O1 là một loại thép đa năng với khả năng gia công trung bình, giúp nó phù hợp với các đợt sản xuất ngắn hơn.
• AISI D2 là thép công cụ làm cứng bằng khí có hàm lượng cacbon cao, hàm lượng crom cao, được biết đến với khả năng chống mài mòn tốt. Nó thường hoạt động ở mức 56-58 HRC, cho phép biến dạng tối thiểu khi làm cứng bằng khí và mang lại độ ổn định kích thước khá. D2 có độ dẻo dai kém hơn O1 và khó gia công hơn. Nó thường được sử dụng trong khuôn chạy dài và cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống mài mòn cao.
• Nhìn chung, hãy sử dụng O1 nếu bạn cần độ bền và khả năng gia công tốt cho dụng cụ đa năng và/hoặc sản xuất số lượng ít; hãy sử dụng D2 nếu bạn cần khả năng chống mài mòn và độ ổn định kích thước vượt trội cho sản xuất khối lượng lớn.

6. Thép O1 có tốt cho dao không?

Thép O1 có thể được sử dụng để làm dao và có thể cung cấp sự cân bằng tốt giữa độ cứng, độ giữ cạnh và độ bền cho mục đích sử dụng chung. Tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn kém là một nhược điểm đáng kể so với thép không gỉ, loại thép thường được sử dụng cho dao kéo. Đối với các ứng dụng mà khả năng chống ăn mòn là rất quan trọng (như dao nhà bếp hoặc dao ngoài trời tiếp xúc với độ ẩm), các lựa chọn thép không gỉ sẽ phù hợp hơn. Tìm hiểu thêm về thép O1 được ứng dụng trong dao.

7. O1 có tốt hơn 1095 không?

O1 có “tốt hơn” 1095 hay không tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể trong nhà máy của bạn:

• Nếu ứng dụng của bạn yêu cầu độ biến dạng tối thiểu trong quá trình tôi luyện, liên quan đến các hình dạng phức tạp hoặc cần phải tôi luyện xuyên suốt ở các phần vừa phải với sự cân bằng tốt giữa độ cứng, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn, thì O1 có thể là lựa chọn tốt hơn vì đặc tính tôi luyện bằng dầu và khả năng tôi luyện tốt. Rủi ro nứt thấp hơn trong quá trình xử lý nhiệt cũng là một lợi thế đáng kể.

• Nếu ứng dụng của bạn được hưởng lợi từ bề mặt rất cứng và lõi có khả năng cứng hơn, và bạn có thể kiểm soát chính xác quá trình làm nguội bằng nước để giảm thiểu nứt và biến dạng, thì 1095 có thể phù hợp. Tuy nhiên, khả năng làm cứng hạn chế có thể là một hạn chế đối với các bộ phận lớn hơn đòi hỏi độ cứng đồng đều trong suốt quá trình.