Thép Hợp Kim JIS SCM420 – Thành Phần, Đặc Tính, Nhiệt Luyện Và Ứng Dụng

Thép Hợp Kim JIS SCM420 là thép kết cấu hợp kim Crom – Molypden (Cr-Mo) có hàm lượng Carbon thấp, nổi bật với khả năng thấm Carbon, thấm tôi tốt và tạo được lớp bề mặt có độ cứng cao trong khi phần lõi vẫn duy trì độ dai cần thiết. Đây là mác thép được sử dụng phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo bánh răng, trục bánh răng, trục truyền động, trục then hoa, chốt và nhiều chi tiết chịu tải tiếp xúc, chịu mài mòn.

SCM420 thuộc nhóm thép Cr-Mo theo tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản. So với SCM435 hoặc SCM440, hàm lượng Carbon của SCM420 thấp hơn đáng kể. Vì vậy, vật liệu đặc biệt phù hợp với phương pháp thấm Carbon kết hợp tôi và ram để tạo đặc tính bề mặt cứng – lõi dai.

Nhờ sự cân bằng giữa khả năng chống mài mòn bề mặt, độ dai lõi và khả năng chịu mỏi, Thép Hợp Kim JIS SCM420 được sử dụng rộng rãi trong ngành ô tô, hộp số, máy công nghiệp, thiết bị truyền động và cơ khí chính xác.

THÀNH PHẦN HÓA HỌC

Thành phần hóa học tham khảo của Thép Hợp Kim JIS SCM420 thường nằm trong khoảng:

• Carbon (C): 0,18 – 0,23%
• Silic (Si): 0,15 – 0,35%
• Mangan (Mn): 0,60 – 0,90%
• Crom (Cr): 0,90 – 1,20%
• Molypden (Mo): 0,15 – 0,30%
• Photpho (P): ≤ 0,030%
• Lưu huỳnh (S): ≤ 0,030%
• Sắt (Fe): Phần còn lại

Thành phần thực tế cần được đối chiếu với phiên bản tiêu chuẩn JIS áp dụng và Mill Test Certificate – MTC của từng lô vật liệu.

Vai Trò Của Carbon

SCM420 có hàm lượng Carbon khoảng 0,20%, thấp hơn SCM435 và SCM440.

Hàm lượng Carbon nền thấp giúp vật liệu duy trì độ dai tốt ở phần lõi. Khi cần tạo độ cứng bề mặt cao, Carbon được bổ sung vào lớp ngoài thông qua quá trình thấm Carbon.

Sau thấm Carbon và tôi, vật liệu có thể hình thành kết cấu:

Bề mặt cứng – lõi dai.

Đây là đặc tính rất quan trọng đối với bánh răng và các chi tiết truyền động.

Vai Trò Của Crom

Crom giúp tăng khả năng thấm tôi, cải thiện độ bền và hỗ trợ tăng khả năng chống mài mòn.

Sau thấm Carbon và tôi, Crom góp phần tạo lớp bề mặt có độ cứng và khả năng chịu tải tiếp xúc tốt.

Tuy nhiên, SCM420 không phải thép không gỉ nên vẫn có khả năng oxy hóa trong môi trường ẩm.

Vai Trò Của Molypden

Molypden có vai trò:

• Tăng khả năng thấm tôi
• Cải thiện độ bền
• Tăng cơ tính phần lõi
• Cải thiện khả năng chịu mỏi
• Tăng tính ổn định sau nhiệt luyện
• Hỗ trợ hạn chế hiện tượng giòn ram

Sự kết hợp giữa Cr và Mo giúp Thép Hợp Kim JIS SCM420 có hiệu suất tốt trong các chi tiết chịu tải động và ma sát.

ĐẶC TÍNH CƠ LÝ

Cơ tính của SCM420 phụ thuộc nhiều vào trạng thái vật liệu, kích thước tiết diện và quy trình nhiệt luyện.

Những đặc tính nổi bật gồm:

• Khả năng thấm Carbon tốt
• Khả năng thấm tôi tốt
• Độ cứng bề mặt cao sau nhiệt luyện
• Phần lõi duy trì độ dai
• Khả năng chống mài mòn tốt
• Khả năng chịu tải tiếp xúc cao
• Khả năng chịu mỏi tốt
• Khả năng chịu va đập tốt
• Gia công tương đối thuận lợi trước nhiệt luyện
• Phù hợp với bánh răng và chi tiết truyền động

Độ Cứng Của SCM420

Ở trạng thái chưa thấm Carbon, SCM420 có hàm lượng Carbon thấp nên tương đối thuận lợi cho quá trình tiện, phay, khoan và gia công CNC.

Sau thấm Carbon, tôi và ram thích hợp, lớp bề mặt thường có thể đạt khoảng 58 – 62 HRC tùy quy trình.

Độ cứng thực tế phụ thuộc vào:

• Hàm lượng Carbon bề mặt
• Chiều sâu lớp thấm
• Nhiệt độ thấm
• Nhiệt độ tôi
• Môi trường làm nguội
• Nhiệt độ ram
• Kích thước chi tiết

Phần lõi được duy trì ở độ cứng thấp hơn lớp bề mặt nhằm bảo đảm độ dai và khả năng chịu tải uốn.

XỬ LÝ NHIỆT

Thép Hợp Kim JIS SCM420 đặc biệt phù hợp với quy trình thấm Carbon kết hợp tôi và ram.

Quy trình tổng quát thường gồm:

Gia công → Thấm Carbon → Tôi → Ram thấp → Mài hoàn thiện.

Ủ Mềm

Ủ giúp giảm độ cứng, giảm ứng suất và cải thiện khả năng gia công trước khi nhiệt luyện.

Ở trạng thái phù hợp, SCM420 có thể được:

• Tiện
• Phay
• Khoan
• Doa
• Taro
• Chuốt
• Gia công CNC

Thấm Carbon

Thấm Carbon là một trong những công đoạn quan trọng nhất đối với SCM420.

Mục tiêu của quá trình này là tăng hàm lượng Carbon tại lớp bề mặt nhưng vẫn giữ hàm lượng Carbon thấp ở phần lõi.

Nhiệt độ thấm Carbon thường được thực hiện trong vùng khoảng:

900 – 950°C

Tùy công nghệ, có thể sử dụng:

• Thấm Carbon khí
• Thấm Carbon chân không
• Thấm Carbon trong môi trường kiểm soát

Nhiệt độ, thời gian và thế Carbon cần được kiểm soát theo chiều sâu lớp thấm và cơ tính yêu cầu.

Chiều Sâu Lớp Thấm

Chiều sâu lớp thấm là thông số đặc biệt quan trọng đối với bánh răng và chi tiết truyền động.

Không có một chiều sâu cố định phù hợp cho tất cả sản phẩm SCM420.

Chiều sâu lớp thấm cần được xác định dựa trên:

• Modul bánh răng
• Kích thước chi tiết
• Tải tiếp xúc
• Tải uốn
• Tuổi thọ yêu cầu
• Điều kiện làm việc
• Độ cứng yêu cầu

Trong thực tế, chiều sâu lớp thấm có thể từ dưới 1 mm đến vài mm tùy loại chi tiết.

Tôi

Sau thấm Carbon, chi tiết được tôi nhằm tạo tổ chức martensite có độ cứng cao tại lớp bề mặt.

Tùy quy trình sản xuất, chi tiết có thể được tôi trực tiếp sau quá trình thấm hoặc gia nhiệt lại đến nhiệt độ austenit hóa thích hợp.

Dầu thường được sử dụng làm môi trường tôi để cân bằng giữa khả năng làm cứng và nguy cơ biến dạng, nứt.

Ram

Sau tôi, SCM420 thường được ram ở nhiệt độ thấp nhằm:

• Giảm ứng suất
• Ổn định tổ chức
• Duy trì độ cứng bề mặt cao
• Cải thiện độ dai
• Hạn chế nguy cơ nứt
• Tăng độ ổn định của chi tiết

Thông số ram cần được xác định theo độ cứng và cơ tính yêu cầu.

ỨNG DỤNG

Thép Hợp Kim JIS SCM420 được sử dụng rộng rãi cho các chi tiết cần bề mặt chống mài mòn cao nhưng lõi vẫn phải có độ dai.

Các ứng dụng phổ biến gồm:

• Bánh răng
• Bánh răng hộp số
• Trục bánh răng
• Pinion
• Trục truyền động
• Trục then hoa
• Trục hộp số
• Cam
• Chốt
• Bạc
• Khớp nối
• Chi tiết hộp giảm tốc
• Chi tiết ô tô
• Chi tiết xe máy
• Chi tiết máy công nghiệp
• Chi tiết chịu tải tiếp xúc
• Chi tiết chịu mài mòn

SCM420 Dùng Làm Bánh Răng

Bánh răng là một trong những ứng dụng tiêu biểu nhất của SCM420.

Sau thấm Carbon và tôi, bề mặt răng có độ cứng cao giúp cải thiện:

• Khả năng chống mài mòn
• Khả năng chịu tải tiếp xúc
• Khả năng chống rỗ bề mặt
• Khả năng duy trì biên dạng răng
• Tuổi thọ bánh răng

Trong khi đó, phần lõi vẫn duy trì độ dai cần thiết để chịu tải uốn và va đập.

SCM420 Dùng Làm Trục Bánh Răng

SCM420 cũng phù hợp với các loại trục bánh răng và trục truyền động cần vùng bề mặt làm việc có độ cứng cao.

Ứng dụng thường gặp:

• Trục hộp số
• Trục giảm tốc
• Trục truyền động
• Trục then hoa
• Trục bánh răng công nghiệp

GIA CÔNG/MÀI

SCM420 có khả năng gia công tương đối tốt trước khi thấm Carbon.

Các phương pháp gia công thường sử dụng gồm:

• Cưa
• Tiện
• Phay
• Khoan
• Doa
• Taro
• Chuốt
• Gia công bánh răng
• Gia công CNC
• Mài

Gia Công Trước Nhiệt Luyện

Phần lớn biên dạng của chi tiết nên được gia công trước khi thấm Carbon.

Điều này giúp:

• Giảm hao mòn dụng cụ
• Tăng năng suất
• Dễ kiểm soát kích thước
• Giảm lượng mài sau nhiệt luyện
• Hạn chế chi phí gia công

Các bề mặt cần mài sau nhiệt luyện nên được chừa lượng dư thích hợp.

Mài Sau Thấm Carbon

Sau thấm Carbon và tôi, lớp bề mặt có độ cứng rất cao nên mài thường là phương pháp hoàn thiện chính.

Quá trình mài cần kiểm soát nhiệt để tránh:

• Cháy mài
• Vi nứt
• Nứt bề mặt
• Biến đổi tổ chức
• Giảm độ cứng lớp thấm
• Sai lệch kích thước

KHẢ NĂNG HÀN

SCM420 có hàm lượng Carbon nền tương đối thấp nhưng vẫn chứa Cr và Mo, vì vậy quá trình hàn cần được kiểm soát.

Nếu thiết kế cho phép, hàn nên được thực hiện trước khi thấm Carbon và tôi.

Không nên hàn tùy ý trên bề mặt đã thấm Carbon vì vùng này có hàm lượng Carbon cao và có nguy cơ:

• Nứt
• Hóa cứng vùng ảnh hưởng nhiệt
• Biến dạng
• Mất cơ tính
• Làm hỏng lớp thấm

Tùy chiều dày và kết cấu, quy trình hàn có thể cần gia nhiệt sơ bộ, vật liệu hàn Hydro thấp, kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp và xử lý nhiệt sau hàn.

SO SÁNH

So Sánh SCM420 Và SCM415

SCM415 và SCM420 đều thuộc nhóm thép Cr-Mo Carbon thấp, thường được sử dụng cho thấm Carbon.

SCM420 có hàm lượng Carbon cao hơn SCM415.

Vì vậy, SCM420 thường có khả năng đạt cơ tính lõi cao hơn sau nhiệt luyện.

SCM415 có thể phù hợp với các chi tiết cần độ dai lõi cao hơn, trong khi SCM420 thường được lựa chọn khi cần tăng độ bền của phần lõi.

So Sánh SCM420 Và SCM435

SCM435 có hàm lượng Carbon cao hơn SCM420.

SCM420 thường được sử dụng theo quy trình:

Thấm Carbon → Tôi → Ram.

SCM435 thường được sử dụng theo quy trình:

Tôi → Ram.

SCM420 phù hợp khi cần bề mặt rất cứng nhưng lõi vẫn dai.

SCM435 phù hợp hơn khi cần cơ tính cao trên toàn bộ tiết diện.

So Sánh SCM420 Và SCM440

SCM440 có hàm lượng Carbon cao hơn đáng kể và thường được tôi, ram để tạo độ bền cao trên toàn tiết diện.

SCM420 phù hợp với:

• Bánh răng thấm Carbon
• Trục bánh răng
• Pinion
• Trục then hoa
• Chi tiết bề mặt cứng – lõi dai

SCM440 phù hợp với:

• Trục chịu tải lớn
• Bu lông
• Chốt chịu lực
• Chi tiết cần độ bền cao toàn tiết diện

So Sánh SCM420 Và AISI 8620

AISI 8620 là thép Ni-Cr-Mo Carbon thấp chuyên dùng cho thấm Carbon.

SCM420 thuộc nhóm Cr-Mo.

Cả hai đều có thể được sử dụng cho bánh răng và trục bánh răng, nhưng thành phần hóa học không giống nhau.

AISI 8620 có Niken nên có những đặc tính lõi khác SCM420.

Không nên thay thế trực tiếp nếu chưa kiểm tra:

• Thành phần hóa học
• Cơ tính lõi
• Độ cứng bề mặt
• Chiều sâu lớp thấm
• Khả năng thấm tôi
• Yêu cầu bản vẽ

TIÊU CHUẨN VÀ MÁC TƯƠNG ĐƯƠNG

Ký hiệu chính:

JIS: SCM420

SCM420 thuộc nhóm thép Cr-Mo Carbon thấp chuyên dùng cho các ứng dụng nhiệt luyện và thấm Carbon.

Khi tìm mác tương đương theo AISI, DIN hoặc EN, không nên chỉ dựa vào tên thương mại hoặc một bảng quy đổi duy nhất.

Việc thay thế cần kiểm tra:

• Thành phần hóa học
• Khả năng thấm tôi
• Cơ tính lõi
• Độ cứng bề mặt
• Chiều sâu lớp thấm
• Trạng thái nhiệt luyện
• Tiêu chuẩn bản vẽ
• Mill Test Certificate – MTC

THÔNG SỐ QUY CÁCH

Tùy nguồn hàng và nhà sản xuất, Thép Hợp Kim JIS SCM420 có thể được cung cấp dưới dạng:

• Thép tròn SCM420
• Thép thanh SCM420
• Thép vuông SCM420
• Thép tấm SCM420
• Phôi rèn SCM420
• Phôi bánh răng SCM420
• Phôi trục SCM420
• Phôi cắt theo kích thước yêu cầu

Khi đặt hàng nên ghi rõ:

• Mác SCM420
• Tiêu chuẩn JIS
• Kích thước
• Số lượng
• Dung sai
• Trạng thái cung cấp
• Yêu cầu nhiệt luyện
• Yêu cầu thấm Carbon
• Chiều sâu lớp thấm
• Độ cứng yêu cầu
• Yêu cầu MTC

KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG

Khi mua Thép Hợp Kim JIS SCM420, nên kiểm tra:

• Mill Test Certificate – MTC
• Heat Number
• Mác SCM420
• Tiêu chuẩn JIS
• Thành phần hóa học
• Hàm lượng Carbon
• Hàm lượng Crom
• Hàm lượng Molypden
• Trạng thái vật liệu
• Độ cứng
• Kích thước
• Dung sai
• Nhà sản xuất
• Xuất xứ

Sau quá trình thấm Carbon và nhiệt luyện cần kiểm tra thêm:

• Độ cứng bề mặt
• Chiều sâu lớp thấm hiệu dụng
• Độ cứng lõi
• Tổ chức tế vi
• Biến dạng
• Vết nứt bề mặt

Đối với bánh răng hoặc chi tiết quan trọng, có thể áp dụng MT, UT hoặc các phương pháp kiểm tra phù hợp theo yêu cầu kỹ thuật.

TIÊU CHÍ MUA HÀNG

Khi đặt mua Thép Hợp Kim JIS SCM420 cần xác định rõ:

• Dạng sản phẩm
• Kích thước
• Số lượng
• Dung sai
• Trạng thái cung cấp
• Yêu cầu gia công
• Yêu cầu thấm Carbon
• Chiều sâu lớp thấm
• Độ cứng bề mặt
• Cơ tính lõi
• Yêu cầu NDT
• Yêu cầu MTC

Đối với phôi dùng sản xuất bánh răng, chất lượng luyện kim và khả năng kiểm soát nhiệt luyện là những yếu tố đặc biệt quan trọng.

BẢO QUẢN

SCM420 không phải thép không gỉ nên vẫn có khả năng oxy hóa trong môi trường ẩm.

Vật liệu nên được:

• Bảo quản tại nơi khô ráo
• Kê cách nền
• Tránh tiếp xúc trực tiếp với nước
• Bôi dầu chống gỉ nếu lưu kho dài ngày
• Giữ nguyên tem vật liệu
• Quản lý theo Heat Number

Không nên lưu lẫn SCM420 với SCM415, SCM435 hoặc SCM440 nếu không có hệ thống nhận diện rõ ràng.

MUA THÉP HỢP KIM JIS SCM420 – CẮT LẺ THEO QUY CÁCH

CÔNG TY TNHH MTV VẬT LIỆU TITAN cung cấp thép hợp kim, thép chế tạo, thép dụng cụ và nhiều loại vật liệu phục vụ ngành cơ khí chế tạo, sản xuất bánh răng, hộp số, thiết bị truyền động, máy công nghiệp và gia công chính xác.

Khách hàng có nhu cầu tìm Thép Hợp Kim JIS SCM420

Thép Cr-Mo SCM420, Thép Tròn SCM420, Thép Tấm SCM420, Phôi Thép SCM420 hoặc phôi bánh răng SCM420 có thể liên hệ để kiểm tra quy cách, tình trạng vật liệu và phương án cắt theo yêu cầu.

Hỗ trợ cắt lẻ, cắt phôi theo kích thước tùy quy cách, số lượng và tình trạng hàng thực tế. Khi đặt hàng cho các chi tiết quan trọng, khách hàng nên cung cấp đầy đủ yêu cầu về tiêu chuẩn JIS, trạng thái vật liệu, độ cứng, yêu cầu thấm Carbon và chứng chỉ MTC.

LIÊN HỆ

CÔNG TY TNHH MTV VẬT LIỆU TITAN

KHO SỐ 1 – TP.HCM

145 Đường Bình Thành, Bình Hưng Hòa B, Bình Tân, TP.HCM

KHO SỐ 2 – HÀ NỘI

(Cạnh Ủy Ban Ninh Sở) Thôn Xâm Dương 3, Xã Hồng Vân, Thành phố Hà Nội

KHO SỐ 3 – HÀ NỘI

Địa chỉ cũ: (Cạnh Ủy Ban Ninh Sở) Thôn Xâm Dương 3, Xã Ninh Sở, Huyện Thường Tín, Thành phố Hà Nội

Văn phòng: 133/14/5 Bình Thành, Bình Tân, TP.HCM

Mr Dưỡng

Điện thoại/Zalo: 0902 345 304

Website: //chokimloai.com

Email: chokimloaivietnam@gmail.com

Xem thêm tại đây