Thép gió là gì? Đặc điểm, ký hiệu, tính chất thép HSS hiện nay

Thép gió là gì? được biết đến là một loại vật liệu với độ bền vô cùng cao. Cứng cáp, chịu nóng tốt khiến thép gió được ứng dụng rất nhiều để sản xuất ra các vật dụng phục vụ cho cuộc sống.

Vậy cụ thể hơn, thép gió là gì? Loại vật liệu này có những ưu điểm gì so với những loại thép thông thường? Chứng được ứng dụng phổ biến như thế nào?

Bài viết dưới đây sẽ giải đáp cho bạn những thắc mắc này.

Thép gió là gì?

Thép gió là một loại thép dụng cụ với khả năng chịu nóng cao, độ cứng lớn, chúng được cấu thành từ những mác thép hợp kim cao cấp. Thép được sử dụng chủ yếu để sản xuất các loại dụng cụ cắt gọt, cần độ sắc bén.

Tại nhiều quốc gia, loại thép này còn được gọi bằng cái tên khác là thép cắt nhanh, tiếng Anh là high speed steel. Khi được sử dụng để làm dụng cụ cắt gọt, thép cho phép mọi người làm việc với tốc độ cao mà không lo sợ giảm độ cứng của dụng cụ.

>>> Có thể bạn quan tâm: Thép hợp kim là gì? Ký hiệu, phân loại & ứng dụng thép hợp kim

Các thành phần của thép gió

Tương tự như những loại thép khác có trên thị trường, thép gió được cấu tạo từ những thành phần hóa học sau:

• Cacbon: Sẽ có khoảng 0,7%-1,5%. Lượng cacbon này có nhiệm vụ đảm bảo khả năng hòa tan vào mactenxit. Từ đó tạo ra hợp chất Cacbit cùng các nguyên tố mạnh Volfram, Molypden, Vanadi.
• Volfram, Molypden: Trong thép có 2 thành phần hóa học này, với hàm lượng tương đối cao, xấp xỉ 10%.
• Crom: Khoảng 4% (từ 3,8÷4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi. Nhờ tổng lượng Cr+W+Mo cao (>15%) nên thép gió có khả năng tự tôi (đây là lý do khiến người ta đặt tên là thép gió), tôi thâu với tiết diện bất kỳ và có thể áp dụng tôi phân cấp.
• Vanadi: Nguyên tố tạo thành các bít rất mạnh. Mọi thép gió đều có ít nhất 1%V, khi cao hơn 2% tính chống mài mòn tăng lên, tuy nhiên không lên dùng quá 5% vì làm giảm tính mài.
• Coban (<5%): Đây là một loại nguyên tố chỉ có thể hòa tan vào sắt tại trạng thái dung dịch rắn, lưu lượng không vượt quá 5%, chúng cũng giúp tính cứng nóng tăng lên.

Cách sản xuất thép gió

Thép gió trải qua một loạt các bước được kiểm soát tỉ mỉ để đạt được các đặc tính đặc biệt của nó. Nó bắt đầu bằng việc tinh chế và hợp kim hóa thép, sau đó là rèn và cán thành các dạng có thể bán được.

Xử lý nhiệt là một khía cạnh quan trọng của sản xuất thép gió, bao gồm các giai đoạn như ủ, austenit hóa và biến đổi martensitic. Ủ làm giảm độ cứng, tiếp theo là austenization, trong đó nhiệt độ cao làm thay đổi cấu trúc tinh thể để hấp thụ carbon.

Martensite hình thành khi thép được làm nguội nhanh, khiến nó cứng nhưng giòn. HSS là hợp kim của cacbon và sắt, với các nguyên tố bổ sung được thêm vào để tạo nên những đặc tính cụ thể. Biến đổi phân tử thông qua xử lý nhiệt sẽ sắp xếp lại cấu trúc nguyên tử, mang lại cho thép những đặc tính mong muốn.

Quá trình này đòi hỏi độ chính xác và đồng nhất ở từng giai đoạn và bao gồm các bước như gia nhiệt trước, làm nguội và ủ. Tùy thuộc vào loại thép và mục đích sử dụng, các phương pháp xử lý bổ sung như đông lạnh có thể cần thiết để đạt được các đặc tính mong muốn.

Các yếu tố như nhiệt độ và thời gian phải được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo chất lượng, vì các biến thể có thể dẫn đến sự giãn nở hoặc co rút ở sản phẩm cuối cùng, ảnh hưởng đến tính chất cơ học của nó.

Các loại thép gió

Thép được chia làm hai loại chính dựa theo năng suất, bao gồm:

Thép gió Molypden

Thép gió Molypden chủ yếu là hợp kim gốc sắt được phân biệt bởi sự kết hợp đáng chú ý của molypden, có nồng độ tương đối cao hơn so với các loại thép gió khác. Ngoài ra, nó còn chứa một tỷ lệ carbon đáng kể, thường dao động từ 0,8 đến 1,5, tùy thuộc vào loại cụ thể, cũng như nhiều nguyên tố khác được biết đến với đặc tính tạo thành cacbua.

Thép gió Molypden, như M10 và M50, là hợp kim gốc sắt được biết đến với độ bền và khả năng cắt đặc biệt. Ngoài ra, M10 và M50 là các loại độc quyền trong danh mục thép gió molypden không chứa vonfram hoặc coban. Độ bền uốn và khả năng chống mài mòn tuyệt vời của nó khiến nó trở nên hữu ích trong nhiều loại công cụ, bao gồm cả mũi khoan và dao doa.

Thép gió coban
Thép gió coban có hợp kim với hơn 5% coban, khiến chúng vượt trội về độ cứng nóng và khả năng chống mài mòn. Thông thường, những loại thép này có chứa vonfram, crom, molypden, vanadi và hàm lượng carbon cao. Các lớp đáng chú ý trong danh mục này bao gồm M35 và M42.

Các loại thép gió coban này có hiệu quả cao đối với các công việc đòi hỏi khắt khe như cắt thô hoặc cắt đứt, xuất sắc trong các ứng dụng liên quan đến nhiệt độ cao. Tuy nhiên, chúng ít phù hợp hơn để hoàn thiện các vết cắt ở nhiệt độ thấp hơn. Hiệu suất vượt trội của chúng tỏa sáng khi cắt vật liệu liên tục, chẳng hạn như gang hoặc kim loại màu.

Lựa chọn sử dụng thép gió coban là hợp lý khi cần cắt sâu và tốc độ cắt nhanh hoặc khi xử lý các vật liệu cứng. Ngoài ra, M42 có độ cứng được xử lý nhiệt cao (68 đến 70 HRC) và hàm lượng coban đáng kể, mang lại độ cứng nóng đặc biệt. Do đó, các công cụ được làm từ thép tốc độ siêu cao M42 duy trì các cạnh cắt sắc và cứng, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cắt nặng và sản xuất cao.

Thép gió vonfram

Thép gió vonfram là thành viên của hợp kim dòng “T”. Nó chứa 17,25 – 18,75% vonfram, cùng với crom, vanadi và carbon. Đáng chú ý, T15 với 5% coban có khả năng chống mài mòn, độ dẻo dai và độ bền vượt trội tương ứng với độ bền uốn.

Tuổi thọ dụng cụ kéo dài khiến nó phù hợp với dụng cụ gia công nguội. M4 và T15 đang trở nên phổ biến đối với dao phay do tính dễ mài và mài lại. Điều làm nên sự khác biệt của T15 là hàm lượng vanadi cao hơn đáng kể so với các loại thép gió khác.

Nói chung, thép gió vonfram có hàm lượng vonfram cao và sự hiện diện của molypden tối thiểu. Bất chấp những tiến bộ công nghệ đáng chú ý và đổi mới vật liệu, việc nâng cao hiệu suất của dụng cụ gia công nguội vẫn dựa vào các nguyên tắc luyện kim vượt thời gian đã phục vụ các cửa hàng dụng cụ và khuôn mẫu qua nhiều thế hệ.

Đối với những người đang tìm kiếm kết quả được cải thiện, điều cần thiết là phải xem lại ba khía cạnh quan trọng: lựa chọn vật liệu cho dụng cụ, quy trình xử lý nhiệt chính xác và bảo quản chất lượng bề mặt.

Thép gió vonfram-Molypden

Thép gió vonfram-molypden, chẳng hạn như hợp kim dòng “M” (M1, M2, M3, M4, M7, M52, M62), được phân biệt bởi thành phần của chúng, chủ yếu chứa vonfram (W) và molypden (Mo). Không giống như một số loại thép gió khác, chúng không chứa coban (Co).

Các hợp kim này mang lại những lợi thế tương tự như các hợp kim giàu vonfram nhưng tập trung vào việc giảm trọng lượng do mật độ molypden thấp hơn. Mặc dù các hợp kim này có hàm lượng vonfram giảm nhưng chúng bù lại bằng tỷ lệ molypden cao hơn.

Tuy nhiên, điều đáng chú ý là nhiệt độ nóng chảy của hợp kim thấp hơn đối với các loại molypden cao hơn. Kết quả là, chúng có thể bị giảm độ cứng khi nóng so với các hợp kim giàu vonfram do khả năng chịu nhiệt giảm ở nhiệt độ cao. Đây là một sự đánh đổi cần cân nhắc khi lựa chọn thép tốc độ cao thích hợp cho các ứng dụng dụng cụ cụ thể.

Đặc điểm của thép gió

Trong thực tế thì thép gió mang những ưu điểm và nhược điểm như sau:

Ưu điểm thép gió

Để có thể nhận được nhiều ưu ái ứng dụng nhiều trong ngành cơ khí, đòi hỏi loại thép này phải có những ưu điểm vô cùng nổi bật.

• Độ cứng cực cao: Thép sở hữu một độ cứng đạt tiêu chuẩn, vì vậy đây sẽ là một sự lựa chọn hoàn hảo để sản xuất, gia công những loại dụng cụ có yêu cầu cao về độ cứng. Sau quá trình nhiệt luyện, độ cứng thậm chí có thể lên đến 65 – 70HRC.
• Tính năng chống mài mòn: Sự bền bỉ của loại thép này cũng được thể hiện qua khả năng chống mài mòn, chống lại những tác động đến từ môi trường bên ngoài. Vì vậy, trong các loại thép khác trên thị trường hiện nay, đây vẫn luôn là một loại thép có tuổi thọ cao nhất.
• Độ sắc bén và tốc độ cắt của những loại dụng cụ được làm từ loại thép này là rất nhanh. Cũng không có một giới hạn nào hay hạn chế nào trên toàn bộ dụng cụ. Mọi góc cạnh đều có thể sử dụng.
• Khả năng chịu nhiệt cao: Thép có khả năng chịu đựng được nhiệt độ cực cao. Vì vậy, đây là một loại nguyên liệu rất phù hợp để sử dụng trong các nhà máy, công xưởng,…
• Độ cứng phù hợp để cắt và khoan vật liệu cứng. Chống mài mòn để kéo dài tuổi thọ dụng cụ. Nó có thể tạo ra các vết cắt chính xác trên nhiều vật liệu khác nhau.

Nhược điểm

Những nhược điểm của thép gió bao gồm:

• Độ giòn cao.
• Khả năng chống rung thấp.
• Giảm khả năng chống mài mòn trong điều kiện nhiệt độ cao.

Quá trình luyện thép gió

Thép sẽ cần có quá trình tôi luyện trước khi được sử dụng. Quá trình này sẽ bao gồm 2 bước bao gồm:

Tôi thép

Đây chính là một bước vô cùng quan trọng khi chúng quyết định đến độ cứng của thép. Việc tiến hành nhiệt luyện có thể sẽ ngắn và nhanh hơn khi được áp dụng phương pháp gia công lạnh.

Có rất nhiều cách tôi thép khác nhau, trong đó bao gồm:

• Tôi thép trong nhiệt độ trên 60 độ C.
• Phương pháp tôi thép phân cấp trong muối với nhiệt độ nóng chảy từ 400 đến 600 độ C. Khoảng thời gian để giữ nhiệt từ 3 đến 5 phút.
• Tự tôi (tiến hành tôi thép trong điều kiện không khí): Đây là phương pháp vẫn đảm bảo tốt về độ cứng cho thép. Tuy nhiên, một điều đáng ngại là độ cứng này không thể đều. Bên cạnh đó là quá trình oxi hóa và thoát Cacbon trên bề mặt cũng dễ xảy ra. Tính cứng nóng cũng thấp hơn.
• Tôi thép đẳng nhiệt: nhiệt độ cần trong phương pháp này sẽ rơi vào khoảng từ 240 đến 280 độ C. Thép khi được tôi có độ cứng nhỏ hơn 60HRC. Tuy nhiên, đây là một phương pháp được rất ít người áp dụng bởi năng suất cho thấp.

Ram thép

Ram thép là bước giúp mất ứng suất bên trong, cùng với đó là khả năng làm tăng độ cứng, loại bỏ austenit dư. Thép thường sẽ được ram khoảng 2 đến 4 lần tại nhiệt độ cao từ 550 đến 570 độ C. Mỗi lần ram sẽ diễn ra trong khoảng thời gian là 1 giờ. Việc này cũng có ý nghĩa giúp thép có thể chuyển biến toàn bộ austenit dư thừa còn sót lại.

Sau đó, thép sẽ được để nguội trong không khí. Sau quá trình ram, thép sẽ có một lượng austenit rất nhỏ, chỉ từ 3 đến 5%.

>>> Có thể bạn quan tâm: Hợp Kim là gì? Đặc điểm, tính chất & ứng dụng trong đời sống

Ứng dụng của thép? Thép gió có làm dao được không?

Với đặc tính là sở hữu độ cứng cao (đạt mức tiêu chuẩn) nên loại nguyên liệu này đã và đang được ứng dụng rất phổ biến. Đặc biệt là trong việc sản xuất ra những dụng cụ đòi hỏi độ cứng cáp, sắc bén như dụng cụ cắt gọt, những loại dao được sản xuất từ loại nguyên liệu này cũng sẽ có năng suất cao hơn rất nhiều.

Đó cũng là giải đáp cho thắc mắc rằng “Thép gió có làm dao được không?”. Không những vậy loại thép này còn được ứng dụng rất nhiều để chế tạo ra các loại mũi khoan, những loại dụng cụ cần khả năng cắt lớn, phức tạp, cắt nặng, tốc độ, tuổi thọ cao,…

Cụ thể hơn, hai nhóm thép sẽ được ứng dụng như sau:

Chế tạo dụng cụ

Nhóm có năng suất thường thường được chế tạo thành các sản phẩm:

• Thép P12: dụng cụ chuyên dùng để làm thép hợp kim và thép cacbon.
• Thép P18: chế tạo dao tiện, khoan, dao tiện ren, taro, dao chuốt, phay,…
• Thép P9: chế tạo những loại dụng cụ đơn giản đơn giản được sử dụng để gia công những loại thép với kết cấu thông thường.
• Thép P6M5: chế tạo những dụng cụ gia công thép cacbon, hợp kim.
• P6AM5: chế tạo những loại dụng cụ tạo ren chuyên sử dụng làm việc tại môi trường có tải trọng và va đập.
• Thép P6M3: chế tạo những dụng cụ kích thước nhỏ nhằm mục đích gia công tinh và bán tinh thép.

Chế tạo công cụ bán tính

Nhóm có năng suất cao sẽ được chế tạo thành các sản phẩm:

• Thép P9K10: chế tạo những loại dụng cụ gia công thô, bán tinh thép cacbon, thép hợp kim tại điều kiện tăng chế độ cắt.
• Thép P18Փ2: chế tạo những loại công cụ cần gia công bán tinh, tinh thép kết cấu hợp kim trung bình.
• Thép P18K5Փ2: Loại thép này có khả năng chịu nhiệt tốt, chống mài mòn, tính mài tốt, độ nhớt đàn hồi không cao nên rất phù hợp để chế tạo những loại dụng cụ cần gia công thô, bán tinh những thép hợp kim cao.
• Thép 11P3AM3Փ2: Loại thép này có khả năng chịu nhiệt tốt, chống mài mòn, có độ nhớt đàn hồi. Tuy nhiên tính mài không tốt nên thường được sử dụng để chế tạo những loại thép cacbon, loại thép hợp kim thấp.

Thép gió có năng suất thường: Đó là thép Volfram – Molypden (ký hiệu là P6M5, P6M3), thép Volfram ( ký hiệu là P9, P12, P18, P9Co5). Những loại thép thuộc nhóm này có độ cứng từ 58HRC trở lên, khả năng chịu nhiệt tối đa có thể đạt đến 6200 độ C.

Thép gió có năng suất cao: Nhóm thép này sẽ bao gồm những loại thép chứa Coban và Vanadi cao, tiêu biểu phải nhắc đến P9M4K8, P6M5K5, P9K5, P10K5Փ5, P9K10,P18K5Փ2. Độ cứng cao lên đến 64 – 65 HRC. Cùng với đó là khả năng chịu nhiệt cao, tối đa có thể lên đến 6500 độ C. Tính chống mài mòn cũng của nhóm này cũng được đánh giá rất cao. Tuy nhiên, nhóm này lại không có được độ dẻo và bền như nhóm thép năng suất thường.

Câu hỏi thường gặp

Một số thắc mắc của bạn đọc về chủ đề thép gió như sau:

Thép gió HSS là gì?

Thép HSS tên tiếng anh là High-speed steel thép tốc độ cao. Khi hoạt động ở tốc độ cao, lực ma sát lớn sẽ tạo ra lượng nhiệt rất lớn. Thép HSS ngày nay được định nghĩa là thép có thành phần theo công thức: Fe–C–X

Thép gió ký hiệu là gì?

Thép gió ký hiệu là HSS = High Speed Steel.

Cơ sở thu mua phế liệu thép toàn quốc

Bảng giá thu mua phế liệu sắt thép tại Hòa Bình:

Trên đây là tất cả những kiến thức, thông tin khái quát về thép gió cũng như ứng dụng của loại nguyên vật liệu này trong ngành cơ khí. Mong rằng bài viết này của dịch vụ thu mua phế liệu Hòa Bình mang lại cho bạn những thông tin bổ ích và cần thiết.

• Website: https://phelieuhoabinh.com/
• Hotline: 0933 056 678
• VP: Đường Nữ Dân Công Vĩnh Lộc A Bình Chánh, TP Hồ Chí Minh
• CS1: Đường cao tốc Mỹ Phước Tân vạn Tân Uyên Bình Dương.
• CS2: Quốc Lộ 51 Long thành Đồng Nai
• Email: loc241992@gmail.com