Mác thép SKD11 là mác thép làm khuôn dập nguội được gọi theo tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản.

Khi các bạn bước chân vào ngành thiết kế- chế tạo máy, chắc hẳn sẽ gặp vấn đề về việc lựa chọn vật liệu sao cho phù hợp với yêu cầu của chi tiết gia công. Có rất nhiều loại khác nhau và mỗi loại vật liệu lại có cơ tính khác nhau. Bài viết này chúng tôi muốn giới thiệu đến các bạn vật liệu thép SKD11. Nào chúng ta cùng đi tìm hiểu thôi.

Mục lục

1. Khái niệm thép SKD11 là gì?

2. Những thành phần hóa học tạo nên thép SKD11.

3. Đặc tính của thép SKD11.

4. Ứng dụng của thép SKD11.

5. Xử lý nhiệt thép SKD11.

1. Khái niệm thép SKD11 là gì?

Thép SKD11 hay còn được gọi là thép làm khuôn dập nguội SKD11 là một trong những loại thép được ứng dụng rộng rãi trong ngành cơ khí khuôn mẫu, gia công chi tiết máy,...Đặc biệt được sử dụng phổ biến nhất trong gia công khuôn dập nguội. Thép SKD11 có độ chống mài mòn tốt, độ thấm tôi vượt trội và ứng xuất tôi thấp nhất, sự cân bằng giữa độ cứng và độ dẻo vì vậy mà thép SKD11 thường được dùng để chế tạo các loại khuôn đột dập, khuôn dập nguội.

Mác thép SKD11 là mác thép làm khuôn dập nguội được gọi theo tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản. Tùy thuộc vào mỗi quốc gia mà các tiêu chuẩn cũng như tên gọi của các mác thép sẽ khác nhau. Tuy nhiên, chúng ta có thể dựa trên thành phần hóa học cấu thành nên thép mà có thể liệt kê một vài mác thép khác tương đương với thép SKD11. Dưới đây là một vài mác thép tương đương:

– Mác thép D2 theo tiêu chuẩn AISI/ASTM của Mỹ

– Mác thép Cr12MoV theo tiêu chuẩn GB của Trung Quốc

– Mác thép 2379 theo tiêu chuẩn DIN của Đức

– Mác thép 2310 theo tiêu chuẩn SS của Thụy Điển

2. Những thành phần hóa học tạo nên thép SKD11.

Bảng thành phần hóa học cấu thành nên thép SKD11:

Stt	Thành phần hóa học	Hàm lượng(%)
1	Cacbon	1.5
2	Crom	12
3	Molipden	1.0
4	Vanadium	0.35
5	Silic	0.25
6	Mangan	0.45

 

3. Đặc tính của thép SKD11.

Khối lượng riêng của thép SKD11 ở nhiệt độ 0°C và áp suất 760mm Hg là: 7850 kg/m³.

Thép tâm SKD11 thường được ứng dụng rất rộng rãi trong việc chê tạo khuôn mẫu, chế tạo máy, gia công chi tiết theo yêu câu. Ngoài ra, thép tròn SKD11 còn được dùng để làm dao xả băng, mũi đột, trục răng, bánh răng chịu tải lớn, các chi tiết máy, chi tiết chính xác, rộng rãi như vậy thì thép SKD11 phải có những đặc điểm nổi bất sau: SKE Để có thể sử dụng được

– Khả năng chịu mài mòn rất tốt.

– Cân bằng độ cứng và độ dèo.

– Khả năng chống biên dạng cao.

– Độ cứng thép SKD11 sau khi xử lý nhiệt (nhiệt luyện) có thể đạt 58HRC- 60HRC nhưng vẫn có thể gia công cắt dây.

4. Ứng dụng của thép SKD11.

– Độ cứng cao, chịu mài mòn tốt, đước sử dụng trong lĩnh vực chế tạo lưỡi dao cắt công nghiêp, búa công nghiệp…

– Khả năng chóng mài mòn và độ dẻo dai cao nên được ứng dụng trong chế tạo khuôn mẫu, đồng hồ đo bộ phận ăn mòn, công cụ sản xuất gỗ…

– Không bị biến dạng khi gia công, không bị rỉ sét và mốc cung như ăn mòn, nên thép tấm SKD11 còn được ứng dụng dùng trong lĩnh vực chế tạo bệ nâng, bồn chứa, và các chi tiết kỹ thuật yêu cầu độ chính xác cao…

5. Xử lý nhiệt thép SKD11.

Tùy theo mỗi chế độ làm việc của khuôn dập mà vật liệu làm khuôn có những yêu cầu cơ tính khác nhau, từ đó thép SKD11 cũng có nhiều chế độ xử lý nhiệt khác nhau. Việc chọn đúng chế độ xử lý nhiệt là rất quan trọng: nó quyết định chất lượng chi tiết sản xuất ra trên khuôn, chất lượng khuôn cũng như tuổi thọ làm việc của khuôn. Thông thường muốn xác định chế độ xử lý nhiệt cho thép cần căn cứ vào các yếu tố như hình dạng, kích thước của chi tiết và sự phân bố cacbit trong tổ chức của thép ban đầu. Khuôn dập làm bằng thép SKD11 nếu áp dụng chế độ xử lý nhiệt tôi và ram hợp lý có thể đạt độ cứng cao (nhưng vẫn giữ được độ dai nhất định) trong khoảng từ 58 – 60 HRC.

5.1. Xử lý nhiệt sơ bộ

Rèn nóng: Ở trạng thái cung cấp, tổ chức của thép SKD11 có thể có nhiều cacbit dạng xương cá rất thô, giòn khó hòa tan trong quá trình tôi. Ranh giới giữa vùng tập trung nhiều và ít cacbit dễ xuất hiện nhiều vết nứt. Trong trường hợp này cần tiến hành rèn để phá vỡ cacbit hình xương cá thành các hạt đa cạnh và phân bố đều. Điều này đảm bảo cho thời gian giữ nhệt khi tôi ngắn mà vẫn hòa tan được phần lớn cacbit, tránh được hiện tượng lớn hạt do phải nâng cao nhiệt độ tôi hoặc giữ nhiệt với thời gian dài mà vẫn không thể hòa tan được cacbit sơ cấp.

Ủ: sau khi rèn nếu chế độ giữ nhiệt tốt có thể đem gia công cơ ngay, nếu phôi bị biến cứng phải tiến hành ủ để làm mềm thép, đồng thời khử triệt để ứng suất sau rèn. Phương pháp thực hiện là ủ đẳng nhiệt để nhận được tổ chức cân bằng.

5.2. Quá trình tôi

Tôi thép nhằm mục tiêu đạt được cơ tính cao sau tôi, có nghĩa là mactenxit bão hòa cacbon và các nguyên tố hợp kim nhưng không làm thô hạt và giòn. Lượng cacbon và các nguyên tố hợp kim trong thép SKD11 cao, do vậy có nhiều cách tôi. Các thông số cần quan tâm trong quá trình tôi bao gồm: nhiệt độ tôi, thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi và môi trường tôi

Phương pháp nung, nhiệt độ tôi

Thép được nung đến nhiệt độ austenit hóa (1020 – 1050 ^oC). Ở nhiệt độ này, cacbit được hòa tan thành mactenxit, ferit cũng chuyển biến thành austenit. Khi tôi, austenit chuyển biến thành mactenxit đồng thời cũng tồn tại một phần austenit chưa chuyển biến (austenit dư). Trong quá trình nung thường xuất hiện 2 loại ứng suất: loại thứ nhất là ứng suất nhiệt sinh ra do do thay đổi nhiệt độ, thay đổi càng đột ngột thì ứng suất này càng lớn; loại thứ hai là ứng suất tổ chức sinh ra do biến đổi tổ chức khi thay đổi nhiệt độ. Ứng suất lớn có khả năng làm mẫu bị biến dạng, thậm chí có thể dẫn tới nứt vỡ, do đó cần tiến hành nung phân cấp nhằm hạn chế ảnh hưởng của ứng suất trong thép. Ngoài ra nung phân cấp cũng giúp tránh lớn hạt khi tôi.

Thép SKD11 được nung phân cấp 2 lần, lần 1 ở 650-700 ^oC, lần 2 ở 850-900 ^oC bởi đây là 2 khoảng nhiệt độ nhạy cảm của thép.

Ở nhiệt độ phân cấp thứ nhất 650^oC là vùng nhiệt độ thép có tính đàn hồi cao mà tính dẻo lại thấp nên chi tiết rất dễ bị nứt. Thép cần được nung với tốc độ chậm đến nhiệt độ 650 ^oC, giữ nhiệt đủ lâu để đồng đều nhiệt trên toàn bộ chi tiết.

Khi nâng đến nhiệt độ phân cấp lần 2, có thể nung với tốc độ lớn hơn do ở nhiệt độ cao, thép có hệ số dẫn nhiệt tốt hơn nên dễ đồng đều nhiệt trên toàn bộ mẫu. Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ phân cấp thứ 2 thường là 2 phút/ mm chiều dày vật nung. Khi giữ nhiệt ở 850 ^oC cacbit ở dạng (Fe, Cr)₃C bắt đầu được hòa tan, điều này có ý nghĩa là giảm bớt được thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi (để hòa tan cacbit), tránh được hiện tượng lớn hạt.

Nhiệt độ tôi được chọn để hòa tan phần lớn cacbit vào austenit, cacbit trong SKD11 chủ yếu là cacbit ở dạng (Fe,Cr)₇C₃ và (Cr,Fe)₂₃C₆, do vậy nhiệt độ tôi phải được chọn trên 1000 ^oC , tốt nhất trong khoảng 1020-1100 ^oC, không nên lớn hơn. Tốc độ nung từ lần phân cấp thứ 2 tới nhiệt độ tôi có thể lớn hơn chút ít; chú ý cần nung với tốc độ đủ lớn tránh tạo điều kiện cho hạt lớn lên.

Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi

Không có công thức chính xác về thời gian này vì nó phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ tôi, kích thước, số lượng sản phẩm. Thông thường thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi (1000-1100 ^oC) của thép SKD11 được chọn dựa trên kinh nghiệm: khi đạt được nhiệt độ tôi trên trên toàn bộ sản phẩm, tiến hành giữ nhiệt 30 phút rồi mới tôi. Tuy nhiên đối với các sản phẩm mỏng hay nhiệt độ tôi cao thì thời gian này có thể giảm xuống còn 15 phút hay thậm chí ít hơn

Quá trình làm nguội và môi trường tôi

Làm nguội thép cần căn cứ vào giản đồ C-C-T của thép đó. Tốc độ làm nguội, cũng giống như sự đồng đều nhiệt độ, có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất cơ lý của sản phẩm. Khi biết được tốc độ nguội tới hạn, có thể chọn được môi trường tôi thích hợp để thu được tổ chức tế vi đáp ứng yêu cầu làm việc.

Với thép SKD11, từ giản đồ C-C-T có thể thấy đường cong chữ C dịch chuyển nhiều sang phải vì vậy tốc độ nguội tới hạn nhỏ. Cần chọn tốc độ nguội hợp lý để tránh tạo ra tổ chức một phần peclit có độ cứng thấp, làm giảm chất lượng sản phẩm.

Môi trường tôi sử dụng với thép hợp kim thông thường là dầu. Để có được khả năng làm nguội tốt nhất, dầu tôi nên có nhiệt độ 60 – 80 ^oC để tăng độ linh động của dầu đồng thời làm giảm bớt ứng suất nhiệt trong chi tiết tôi.

5.3. Quá trình ram

Sau khi tôi thông thường chi tiết được đưa vào ram ngay để tránh nứt vỡ và ổn định tổ chức sau tôi. Trong quá trình ram sẽ xảy ra sự phân hủy mactenxit tôi, chuyển biến austenit dư, giảm bớt ứng suất sinh ra khi tôi, tùy thuộc vào nhiệt độ tiến hành có thể đạt được các yêu cầu cơ tính khác nhau phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết.

Tùy theo mục đích và yêu cầu nghiên cứu sau nhiệt luyện mà có thể có các chế độ ram khác nhau. Đồi với thép SKD11, có thể chọn nhiệt độ ram để đạt được độ cứng yêu cầu (hình 1.5).

Do áp dụng chế độ tôi ở 1020-1100 ^oC, thời gian giữ nhiệt không đủ dài để hoà tan phần lớn cacbit sơ cấp (cacbit ban đầu), lượng austenit dư sau tôi ít, độ cứng cao, nếu sau đó tiến hành ram ở nhiệt độ thấp (150-200 ^oC) thì sẽ nhận được độ cứng cao gần như không thay đổi so với sau khi tôi (chỉ giảm 1-2 HRC) do nhiệt độ thấp chỉ khử bỏ một phần ứng suất, còn mactenxit và austenit dư hầu như chưa chuyển biến. Với yêu cầu của vật liệu làm khuôn, có thể chọn nhiệt độ ram trong khoảng 540 – 560 ^oC để đạt giá trị độ cứng cực đại (độ cứng thứ 2), độ cứng này do cacbit tiết ra khi ram ở dạng phân tán, nhỏ mịn. Đồng thời ở nhiệt độ này austenit dư phân hủy gần như hoàn toàn thành mactenxit ram nên độ cứng thô đại tăng lên.

Trên đây là bài viết về thép SKD11, mọi ý kiến đóng góp xin để lại ở phần bình luận bên dưới bài viết. Cảm ơn các bạn đã ghé thăm. 

Tham khảo: nguồn sưu tầm internet.

 

Từ khóa liên quan: vật liệu, Thép SS400, Thép không gỉ, Hợp kim nhôm A5052 , Thép cán nóng, Thép S45C