H th ng mã s đ nh danh v t li u ệ ố ố ị ậ ệH th ng mã s đ nh danh v t li u ệ ố ố ị ậ ệ

Tham kh o :“Engineering Materials – ảTham kh o :“Engineering Materials – ảPropertieand Selection”, K.G. Budinski Propertieand Selection”, K.G. Budinski

and M. K. Budinski, 7and M. K. Budinski, 7thth ed., Prentice Hall, ed., Prentice Hall, 2002 (Chap. 8 – 16)2002 (Chap. 8 – 16)

SAESAE AISIAISI

Chúng ta s ch n v t li u phù h p ẽ ọ ậ ệ ợng d ng nh th nào ? ứ ụ ư ế

Hình 1 (a) Lò cao (blast furnace), quặng sắt được khữ oxýt bằng than coke (carbon) và không khí tạo ra gang lò cao lỏng (pig iron). Gang lò cao chứa hàm lượng carbon cao do vậy phải khữ carbon bằng lò BOF (Basic Oxygen Furnace) để tạo ra thép (lỏng). Thép cũng có thể được luyện từ phế liệu bằng lò hồ quang (EAF).

(b) Sơ đồ lò cao chematic of a blast furnace operation.

(Source: www.steel.org. Used with permission of the American Iron and Steel Institute.)

Ý nghĩa mã s phân lo i v t li u ?ố ạ ậ ệÝ nghĩa mã s phân lo i v t li u ?ố ạ ậ ệ

AISI 1020 (thép) AISI 1020 (thép) ASTM A 29 grade 1020 (thép)ASTM A 29 grade 1020 (thép)UNS G10200UNS G10200SAE 1006SAE 1006

6061-T66061-T63003-H383003-H38

Đ c tr ng k thu t ặ ư ỹ ậĐ c tr ng k thu t ặ ư ỹ ậ(Speciification) c a v t li u ? ủ ậ ệ(Speciification) c a v t li u ? ủ ậ ệ

Phân cấp chất lượng : vd. Thép , cán nóng (hot-finished), Phân cấp chất lượng : vd. Thép , cán nóng (hot-finished), carbon thấp , dạng thanh, phân cấp ASTM A29 grade Bcarbon thấp , dạng thanh, phân cấp ASTM A29 grade BKích thước Kích thước Thành phần hóa học Thành phần hóa học Các chỉ tiêu cơ tính Các chỉ tiêu cơ tính Giới hạn sai lệch kích thước (tolerance): LWH, độ phẳng Giới hạn sai lệch kích thước (tolerance): LWH, độ phẳng

(flatness), v.v...(flatness), v.v...Chất lượng phôi (Finish): hot-rolled, cold rolled, xử lý bề Chất lượng phôi (Finish): hot-rolled, cold rolled, xử lý bề

mặt (patterned/ primer)mặt (patterned/ primer)Các yêu cầu khác: xử lý nhiệt (heat treatment), cán / rèn Các yêu cầu khác: xử lý nhiệt (heat treatment), cán / rèn

tạo thớ (texture), v.v...tạo thớ (texture), v.v...

Các h p kim thép ợCác h p kim thép ợ(Ferrous Alloys)(Ferrous Alloys)

Gi n đ Fe - Feả ồGi n đ Fe - Feả ồ 33C C

δ

γ Austenite

α Ferrite

Fe3CCementite

H th ng phân c p thép th ng g p ệ ố ấ ườ ặH th ng phân c p thép th ng g p ệ ố ấ ườ ặ

SpecificationsSpecifications

SAE-AISISAE-AISI Society of Automotive Engineers – Society of Automotive Engineers – American Iron and Steel InstituteAmerican Iron and Steel Institute

ASTMASTM(UNS)(UNS)

American Society for Testing and American Society for Testing and Materials (Materials (www.astm.orgwww.astm.org))

ASMEASME American Society of Mechanical EngineersAmerican Society of Mechanical Engineers

MILMIL U.S. Department of DefenseU.S. Department of Defense

AMSAMS Aerospace Materials SpecificationAerospace Materials Specification

BSBS British Standards InstitutionBritish Standards Institution

((http://www.bsi-global.com/index.xalterhttp://www.bsi-global.com/index.xalter))

EN EN European Committee for Standardization European Committee for Standardization ((http://http://www.cenorm.bewww.cenorm.be))

Phân nhóm thép Phân nhóm thép

H th ng mã hi u thép theo ệ ố ệH th ng mã hi u thép theo ệ ố ệSAE-AISISAE-AISI

nh h ng các nguyên t h p kim Ả ưở ố ợnh h ng các nguyên t h p kim Ả ưở ố ợ

Tỉ lệ (%)Tỉ lệ (%) Ảnh hưởng chính Ảnh hưởng chính

AlAl <2<2 Hổ trợ nitơ hóa (tăng tính tôi cứng), làm mịn Hổ trợ nitơ hóa (tăng tính tôi cứng), làm mịn hạt, giảm hòa tan Oxy vào thép nóng chảy.hạt, giảm hòa tan Oxy vào thép nóng chảy.

S, PS, P <0.5<0.5 Tăng tính cắt gọt (machinability), giảm tính Tăng tính cắt gọt (machinability), giảm tính hàn (weldability), độ dèo (ductility) và độ dai hàn (weldability), độ dèo (ductility) và độ dai (toughness)(toughness)

CrCr 0.3-40.3-4 Tăng tính chống gỉ (corrosion resistance), Tăng tính chống gỉ (corrosion resistance), tính biến cứng (hardenability), duy trì độ tính biến cứng (hardenability), duy trì độ bền nhiệt (high-T strength); tăng cường các bền nhiệt (high-T strength); tăng cường các carbide cứng chống mài mòn (wear carbide cứng chống mài mòn (wear resistant) carbideresistant) carbide

Effects of Alloying ElementsEffects of Alloying Elements

Typical Typical ranges (%)ranges (%)

Principle EffectsPrinciple Effects

NiNi 0.3-50.3-5 Austenite former, increase Austenite former, increase hardenability and toughnesshardenability and toughness

CuCu 0.2-0.50.2-0.5 Aid atmospheric corrosion Aid atmospheric corrosion resistanceresistance

MnMn 0.3-20.3-2 Austenite former, increase Austenite former, increase hardenability; combine with hardenability; combine with S to reduce its adverse S to reduce its adverse effectseffects

SiSi 0.2-2.50.2-2.5 Removes O in steel making, Removes O in steel making, increase hardenability and increase hardenability and toughnesstoughness

nh h ng các nguyên t h p kim Ả ưở ố ợnh h ng các nguyên t h p kim Ả ưở ố ợ

Tỉ lệ (%)Tỉ lệ (%) Ảnh hưởng chính Ảnh hưởng chính

MoMo 0.1-0.50.1-0.5 Làm mịn hạt, tăng độ bền nhiệt , Làm mịn hạt, tăng độ bền nhiệt , tính biến cứng tính biến cứng

VV 0.1-0.30.1-0.3 Làm mịn hạt , tăng tính biến cứng, Làm mịn hạt , tăng tính biến cứng, tạo carbide cứng chống mài mòn tạo carbide cứng chống mài mòn

BB 0.0005-0.0030.0005-0.003 Tăng tính biến cứng (hardenability)Tăng tính biến cứng (hardenability)

PbPb <0.3<0.3 Tăng tính cắt gọt Tăng tính cắt gọt

NN <0.1<0.1 Tác động như carbon đối với độ Tác động như carbon đối với độ bền bền

H th ng phân nhóm v t li u Unified ệ ố ậ ệH th ng phân nhóm v t li u Unified ệ ố ậ ệNumbering System (UNS)Numbering System (UNS)

Phát triển bởi ASTM & SAEPhát triển bởi ASTM & SAE

Không đưa ra các đặc trưng kỹ Không đưa ra các đặc trưng kỹ thuật ngoài việt nhận dạng chủng thuật ngoài việt nhận dạng chủng loại vật liệu từ các tiêu chuẩn khác loại vật liệu từ các tiêu chuẩn khác nhau.nhau.

Gồm 5 chữ số có liên quang đến Gồm 5 chữ số có liên quang đến phân cấp vật liệu . v.d: AISI 1020 phân cấp vật liệu . v.d: AISI 1020 = G10200= G10200

Được sử dụng bởi CDA (Copper Được sử dụng bởi CDA (Copper Development Association) như là Development Association) như là hệ thống nhận dạng chính thức .hệ thống nhận dạng chính thức .

Các lo i thép cárbon và thép h p ạ ợCác lo i thép cárbon và thép h p ạ ợkim thông d ng (US)ụkim thông d ng (US)ụ

SAE 1010: Các chi tiết định hình từ thép lá SAE 1010: Các chi tiết định hình từ thép lá SAE 1020: Các chi tiết máy SAE 1020: Các chi tiết máy SAE 1040: Chi tiết có yêu cầu tôi cứng bề mặt SAE 1040: Chi tiết có yêu cầu tôi cứng bề mặt ASTM A36: Thép kết cấu ASTM A36: Thép kết cấu SAE 4140: Chi tiết máy độ bền cao SAE 4140: Chi tiết máy độ bền cao SAE 4340: Chi tiết máy độ bền và độ chính xác SAE 4340: Chi tiết máy độ bền và độ chính xác

gia công cao. gia công cao. SAE 8620: Các chi tiết chống mài mòn. SAE 8620: Các chi tiết chống mài mòn.

Gi i h n ch y (Yield Strengths) c a thépớ ạ ả ủGi i h n ch y (Yield Strengths) c a thépớ ạ ả ủ

Ví dụ

Chọn thép cho ứng dụng sau :

Hình 1: Sơ đồ hệ trục truyền động .

Phân nhóm thép d ng c (tool steel)ụ ụPhân nhóm thép d ng c (tool steel)ụ ụ

Các lo i thép d ng c ạ ụ ụCác lo i thép d ng c ạ ụ ụ Thép hợp kim cao và có tính biến cứng cao.Thép hợp kim cao và có tính biến cứng cao.

Thép luyện từ lò điện (hồ quang / cao tần) có độ sạch Thép luyện từ lò điện (hồ quang / cao tần) có độ sạch cao và hàm lượng hợp kim được kiểm sóat chặt chẻ cao và hàm lượng hợp kim được kiểm sóat chặt chẻ

Thép luyện thành từng mẻ nhỏ và kiểm sóat chất lượng Thép luyện thành từng mẻ nhỏ và kiểm sóat chất lượng sát sao sát sao

Các phân nhóm thép inoxCác phân nhóm thép inox (Stainless Steel Family) (Stainless Steel Family)

Các đ c tr ng c t y u c a thép inox ặ ư ố ế ủCác đ c tr ng c t y u c a thép inox ặ ư ố ế ủ

ng d ng thép inox Ứ ụng d ng thép inox Ứ ụ

Loại Loại Sử dụngSử dụng

430430S43000S43000

Dùng trang trí , nơi có nhiều bụi bặm và các Dùng trang trí , nơi có nhiều bụi bặm và các chi tiết không chịu lực chính chi tiết không chịu lực chính

416416S41600S41600

Tôi cứng (Hardened) đến 30 HRC dùng trong Tôi cứng (Hardened) đến 30 HRC dùng trong các bộ gá (jigs, fixtures) và các tấm đế chịu các bộ gá (jigs, fixtures) và các tấm đế chịu lực lực

420420S42000S42000

Tôi cứng đến 50-52 HRC dùng làm dụng cụ Tôi cứng đến 50-52 HRC dùng làm dụng cụ không chịu mài mòn cao (v.d. Khuôn ép không chịu mài mòn cao (v.d. Khuôn ép miệng nối / mỏ phun / các khối treo …) miệng nối / mỏ phun / các khối treo …)

440C440CS44004S44004

Tôi cứng đến 58-60 HRC làm chày & khuôn Tôi cứng đến 58-60 HRC làm chày & khuôn đột đột

ng d ng thép inox Ứ ụng d ng thép inox Ứ ụ

Loại Loại Sử dụng Sử dụng

303303S30300S30300

Làm ốc vis , trục nơi có nhiều bụi hoặc chất Làm ốc vis , trục nơi có nhiều bụi hoặc chất tẩy rữa tẩy rữa

304/L304/L Các thiết bị chứa hóa chất Các thiết bị chứa hóa chất

316/L316/L Các hóa chất có yêu cầu cao hơn loại 304 Các hóa chất có yêu cầu cao hơn loại 304

17-4 PH17-4 PHS17400S17400

Bulon vis lực siết cao , trục , cánh khuấy bệ Bulon vis lực siết cao , trục , cánh khuấy bệ máy ; hóa già máy ; hóa già

17-7 PH17-7 PHS17700S17700

Tôi cứng dùng làm lò xo trong các thiết bị Tôi cứng dùng làm lò xo trong các thiết bị hóa chất hóa chất

H p kim nhôm ợH p kim nhôm ợ

H p kim nhôm cán / rèn (Wrought ợH p kim nhôm cán / rèn (Wrought ợAluminium Alloys) – H th ng ký hi u ệ ố ệAluminium Alloys) – H th ng ký hi u ệ ố ệ

Các nguyên tố hợp kim chính Các nguyên tố hợp kim chính Dãy ký hiệu Dãy ký hiệu

Nhôm nguyên chất thương mại (99% Al min)Nhôm nguyên chất thương mại (99% Al min) 10001000

Hợp kim với Đồng (nguyên tố hợp kim chính)Hợp kim với Đồng (nguyên tố hợp kim chính) 20002000

ManganeseManganese 30003000

SiliconSilicon 40004000

MagnesiumMagnesium 50005000

Magnesium and siliconMagnesium and silicon 60006000

ZincZinc 70007000

Các nguyên tố khác Các nguyên tố khác 80008000

Nhóm đặt biệt Nhóm đặt biệt 90009000

Chỉ số thứ hai chỉ quá trình kiểm sóat khi cán

specific elements

Hai chỉ số sau cùng chỉ các biến thể và có

ý nghĩa riêng …

Al nguyên chất chứa trên 99%, e.g. 1040

has 99.40% Al

Ký hi u h p kim nhôm đúc ệ ợKý hi u h p kim nhôm đúc ệ ợ(Cast Aluminium Alloy)(Cast Aluminium Alloy)

Thành phần nguyên tố chính Thành phần nguyên tố chính Dãy ký hiệu Dãy ký hiệu

Aluminium + siliconAluminium + silicon 1-99 (hệ thống cũ)1-99 (hệ thống cũ)

99.5 min. aluminium99.5 min. aluminium 1xx.x1xx.x

CopperCopper 2xx.x2xx.x

Silicon + copper or magnesiumSilicon + copper or magnesium 3xx.x3xx.x

SiliconSilicon 4xx.x4xx.x

MagnesiumMagnesium 5xx.x5xx.x

Unused seriesUnused series 6xx.x6xx.x

ZincZinc 7xx.x7xx.x

TinTin 8xx.x8xx.x

Other ElementOther Element 9xx.x9xx.x

Chỉ số sau cùng cho biết loại sản phẩm : 0 chi tiết đúc , 1 fôi

đúc

Các ký hi u b sung ệ ổCác ký hi u b sung ệ ổ Hợp kim Al có thể làm cứng bằng xử lý nhiệt Hợp kim Al có thể làm cứng bằng xử lý nhiệt

(percipitation hardened) hoặc biến cứng cơ học .(percipitation hardened) hoặc biến cứng cơ học .

xxxx-Fxxxx-F As Fabricated, không xử lý As Fabricated, không xử lý

xxxx-Wxxxx-W Xử lý dung dịch rắn (Solution heat-treated) (áp dụng Xử lý dung dịch rắn (Solution heat-treated) (áp dụng đối với các hợp kim hóa già tự nhiên (naturally age đối với các hợp kim hóa già tự nhiên (naturally age harden)harden)

xxxx-Oxxxx-O Ủ (Annealed) - nhôm cán / rèn (Wrought alloys)Ủ (Annealed) - nhôm cán / rèn (Wrought alloys)

xxxx-Hxxxx-H Biến cứng (Strain hardened) (cán nguội tăng độ bền Biến cứng (Strain hardened) (cán nguội tăng độ bền ), nhôm cán ), nhôm cán

xxxx-Txxxx-T Xử lý nhiệt (không phải là F, O, hoặc H)Xử lý nhiệt (không phải là F, O, hoặc H)

Các bi n pháp bi n c ng (Strain Hardening) ệ ế ứCác bi n pháp bi n c ng (Strain Hardening) ệ ế ứvà x lý nhi t (thermal treatment)ử ệvà x lý nhi t (thermal treatment)ử ệ

xxxx-H1xxxx-H1 Chỉ biến cứng Chỉ biến cứng Strain hardened Strain hardened

xxxx-H2xxxx-H2 Biến cứng và ủ cải thiện Biến cứng và ủ cải thiện Strain hardened and partially annealedStrain hardened and partially annealed

xxxx-H3xxxx-H3 Biến cứng và ổn định bằng xử lý ở nhiệt Biến cứng và ổn định bằng xử lý ở nhiệt độ thấp độ thấp Strain hardened and stabilized by low-Strain hardened and stabilized by low-temperature thermal treatmenttemperature thermal treatment

xxxx-H4xxxx-H4 Biến cứng và phủ keo hoặc sơn Biến cứng và phủ keo hoặc sơn Strain hardened and lacquered or paintedStrain hardened and lacquered or painted

C p đ bi n c ng ấ ộ ế ứC p đ bi n c ng ấ ộ ế ứ

Chỉ số thứ 2 sau ký hiệu thể hiện cấp độ biến Chỉ số thứ 2 sau ký hiệu thể hiện cấp độ biến cứng từ 1 đến 8 cứng từ 1 đến 8

xxxx-H_2xxxx-H_2 Quarter-hardQuarter-hard

xxxx-H_4xxxx-H_4 Half-hardHalf-hard

xxxx-H_6xxxx-H_6 Three-quarters hardThree-quarters hard

xxxx-H_8xxxx-H_8 Full-hardFull-hard

Ký hi u ram (Temper)ệKý hi u ram (Temper)ệxxxx-T1xxxx-T1 làm nguội từ nhiệt độ cán và hóa già tự nhiênlàm nguội từ nhiệt độ cán và hóa già tự nhiên

Cooled from a hot working temperature and naturally agedCooled from a hot working temperature and naturally aged

xxxx-T2xxxx-T2 Làm nguội từ nhiệt độ cao sau cán nguội và hóa già tự nhiênLàm nguội từ nhiệt độ cao sau cán nguội và hóa già tự nhiênCooled from an elevated temperature, cold worked, and Cooled from an elevated temperature, cold worked, and naturalled aged (means annealed for cast products)naturalled aged (means annealed for cast products)

xxxx-T3xxxx-T3 Xử lý nhiệt trong lò nung , tôi & cán nguội.Xử lý nhiệt trong lò nung , tôi & cán nguội.Furnace solution heat treated, quenched and cold workedFurnace solution heat treated, quenched and cold worked

xxxx-T4xxxx-T4 Xử lý nhiệt trong lò nung , tôi và hóa già tự nhiênXử lý nhiệt trong lò nung , tôi và hóa già tự nhiênFurnace solution heat treated, quenched, and naturally agedFurnace solution heat treated, quenched, and naturally aged

xxxx-T5xxxx-T5 Tôi từ nhiệt độ cán và hóa già trong lò nungTôi từ nhiệt độ cán và hóa già trong lò nungQuenched from a hot-work temperature and furnace agedQuenched from a hot-work temperature and furnace aged

Ký hi u ram (Temper) ệKý hi u ram (Temper) ệxxxx-T6xxxx-T6 xử lý nhiệt bằng lò nung tôi & hóa già trong lò xử lý nhiệt bằng lò nung tôi & hóa già trong lò

Furnace solution heat treated quenched and furnace agedFurnace solution heat treated quenched and furnace aged

xxxx-T7xxxx-T7 Xử lý nhiệt bằng lò nung và ổn địnhXử lý nhiệt bằng lò nung và ổn địnhFurnace solution heat treated and stabilizedFurnace solution heat treated and stabilized

xxxx-T8xxxx-T8 Xử lý nhiệt bằng lò nung , tôi , biến cứng, và hóa già trong Xử lý nhiệt bằng lò nung , tôi , biến cứng, và hóa già trong lòlòFurnace solution heat treated, quenched, cold worked, and Furnace solution heat treated, quenched, cold worked, and furnace agedfurnace aged

xxxx-T9xxxx-T9 Xử lý nhiệt bằng lò nung, tôi , hóa già và biến cứngXử lý nhiệt bằng lò nung, tôi , hóa già và biến cứngFurnace solution heat treated, quenched, furnace aged and Furnace solution heat treated, quenched, furnace aged and cold-workedcold-worked

xxxx-T10xxxx-T10 Tôi từ nhiệt độ định hình , biến cứng và hóa già trong lò Tôi từ nhiệt độ định hình , biến cứng và hóa già trong lò nung nung Quenched from an elevated temperature shaping process, Quenched from an elevated temperature shaping process, cold worked, and furnace agedcold worked, and furnace aged

Các biến thể khác sẽ biểu thị bằng các chỉ số kế tiếp

Ví d ụVí d ụ

3003-H38: 3003 alloy cold 3003-H38: 3003 alloy cold finished to full hard temper and finished to full hard temper and stress relieved by a low stress relieved by a low temperature treatmenttemperature treatment

6061-T6: 6061 alloy, solution 6061-T6: 6061 alloy, solution heat treated and furnace aged heat treated and furnace aged hardened.hardened.

Các h p kim nhôm thông d ng ợ ụCác h p kim nhôm thông d ng ợ ụWrought alloysWrought alloys1100 (pure Al)1100 (pure Al)2024*2024*30033003505250526061*6061*6063*6063*7075*7075*

Sand CastSand Cast355.0*355.0*

Die CastDie Cast380.0380.0

*: can be age hardened

Blue shaded: mainly for aerospace applications

Và … Và …

Thép và hợp kim nhôm là các Thép và hợp kim nhôm là các kim loại được sử dụng rất phổ kim loại được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp . biến trong công nghiệp . Các hợp kim đồng Cu / magie Các hợp kim đồng Cu / magie

Mg / Ni nickel , Ti được sử dụng Mg / Ni nickel , Ti được sử dụng trong ngành năng lượng , hàng trong ngành năng lượng , hàng không , tên lữa không , tên lữa

Cảm ơn đã quan tâm !!Cảm ơn đã quan tâm !!