一.18CrNiMo7-6 là thép cường độ cao hợp kim thấp, đặc biệt thích hợp để chế tạo các bộ phận truyền động và trục đòi hỏi cường độ cao và khả năng chống mài mòn cao. Loại thép này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bánh răng đường sắt, chủ yếu là do tính chất cơ học và đặc tính xử lý tuyệt vời của nó. Theo EN 10084, 18CrNiMo7-6 có thành phần hóa học và tính chất cơ học tuyệt vời, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng để sản xuất bánh răng tàu hỏa.
2. thành phần hóa học
Thành phần hóa học của 18CrNiMo7-6 tuân thủ EN 10084 như sau:
Việc lựa chọn và tỷ lệ các thành phần hóa học này rất quan trọng đối với hiệu suất của 18CrNiMo7-6. Các thành phần này ảnh hưởng như thế nào đến tính chất của vật liệu và tại sao chúng đặc biệt quan trọng đối với các bánh răng của đoàn tàu đường sắt được giải thích chi tiết dưới đây.
1. Cacbon (C)
Carbon là một trong những nguyên tố hợp kim quan trọng nhất của thép và có tác động đáng kể đến độ cứng và độ bền của thép. Hàm lượng cacbon của 18CrNiMo7-6 nằm trong khoảng 0.15-0.21%, mang lại độ cứng và độ bền tốt. Sự gia tăng lượng carbon thường làm tăng độ cứng của thép nhưng cũng có thể làm giảm độ dẻo của nó. Do đó, trong 18CrNiMo7-6, hàm lượng carbon được kiểm soát ở mức cân bằng để đảm bảo duy trì độ dẻo và độ bền tốt đồng thời cung cấp độ cứng cần thiết.
2.Silic (Si)
Vai trò chính của silicon là loại bỏ tạp chất trong thép, đồng thời cải thiện độ bền và độ cứng của thép. Hàm lượng silicon của 18CrNiMo7-6 không vượt quá 0.4%, đủ để cải thiện khả năng khử oxy của thép nhưng không ảnh hưởng quá nhiều đến độ dẻo và tính chất gia công của vật liệu. Sự hiện diện của silicon góp phần vào sự ổn định chung của thép.
3.Mangan (Mn)
Mangan giúp cải thiện độ cứng và độ bền của thép và cải thiện khả năng gia công của nó. Hàm lượng mangan của 18CrNiMo7-6 là 0.5-0.9%, giúp cải thiện độ bền của thép đồng thời giúp thép có khả năng gia công tốt trong quá trình gia công. Sự hiện diện của mangan rất quan trọng để cải thiện khả năng chống mài mòn của thép và cải thiện khả năng chịu tải của nó.
4.Phốt pho (P) và lưu huỳnh (S)
Phốt pho và lưu huỳnh thường được coi là tạp chất có hại trong thép, phốt pho và lưu huỳnh quá mức sẽ làm giảm độ dẻo dai và độ dẻo của thép. Hàm lượng phốt pho và lưu huỳnh của 18CrNiMo7-6 được kiểm soát chặt chẽ trong phạm vi tối đa 0,035%, đảm bảo độ dẻo dai và độ bền của vật liệu không bị ảnh hưởng tiêu cực.
5. Crom (Cr)
Crom là nguyên tố chính giúp cải thiện khả năng chống mài mòn và độ cứng của thép. Hàm lượng crom của 18CrNiMo7-6 là 1.5-1.8%, giúp tạo thành lớp cứng và nâng cao khả năng chống oxy hóa của thép. Việc bổ sung crom làm cho 18CrNiMo7-6 thể hiện khả năng chống mài mòn tuyệt vời trong chế tạo bánh răng, duy trì hiệu suất ổn định ngay cả trong môi trường làm việc có tải trọng cao và tốc độ cao.
6.molypden (Mo)
Vai trò của molypden là cải thiện hơn nữa độ cứng và khả năng chống mài mòn của thép, đồng thời cải thiện độ cứng của thép. Hàm lượng molypden trong 18CrNiMo7-6 là 0.25-0.35%, giúp hình thành sự phân bố độ cứng đồng đều trong quá trình tôi, đảm bảo hoạt động ổn định của bánh răng dưới tải trọng cao .
7.Niken (Ni)
Việc bổ sung niken giúp cải thiện độ dẻo dai và độ bền của thép. Hàm lượng niken của 18CrNiMo7-6 là 1.4-1,7%, giúp vật liệu có độ dẻo dai tuyệt vời khi chịu tải trọng va đập, ngăn ngừa hiện tượng gãy giòn. Niken còn tăng cường khả năng chống mài mòn và va đập của thép. 8. Hàm lượng tạp chất oxy (O2) và hydro (H2) được kiểm soát ở mức rất thấp, giúp duy trì độ tinh khiết của thép và tránh sự suy giảm hiệu suất do tạp chất gây ra. Hàm lượng oxy và hydro có ảnh hưởng nhất định đến tính chất cơ học của thép, hàm lượng thấp hơn có thể làm giảm độ giòn của thép và cải thiện độ tin cậy của nó.
8.Hàm lượng oxy (O2) và hydro (H2)
tạp chất được kiểm soát ở mức rất thấp, giúp duy trì độ tinh khiết của thép và tránh sự suy giảm hiệu suất do tạp chất gây ra. Hàm lượng oxy và hydro có ảnh hưởng nhất định đến tính chất cơ học của thép, hàm lượng thấp hơn có thể làm giảm độ giòn của thép và cải thiện độ tin cậy của nó.
3.Tính chất cơ học
Theo EN 10084, 18CrNiMo7-6 có các tính chất cơ học sau:
Độ bền kéo: không nhỏ hơn 1080 MPa. Độ bền kéo là ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu được trong thử nghiệm độ bền kéo và đây là chỉ số quan trọng để đánh giá độ bền của vật liệu. Đối với các bánh răng của đường sắt, độ bền cao này đảm bảo rằng các bánh răng có thể chịu được ứng suất trong môi trường vận hành tải trọng cao mà không bị gãy hoặc biến dạng.
Cường độ năng suất: 785 MPa. Giới hạn chảy là giá trị ứng suất của vật liệu khi bắt đầu biến dạng vĩnh viễn, phản ánh giới hạn cường độ của vật liệu. Cường độ năng suất cao cho thấy vật liệu có thể duy trì hình dạng và chức năng dưới tải trọng cao, tránh suy thoái do biến dạng.
Độ giãn dài (A5): không nhỏ hơn 8%. Độ giãn dài là một chỉ số quan trọng để đo độ dẻo của vật liệu, biểu thị mức độ giãn nở của vật liệu trong thử nghiệm độ bền kéo. Độ giãn dài cao hơn có nghĩa là vật liệu có thể chịu biến dạng vừa phải mà không bị gãy giòn khi chịu tác dụng của ngoại lực, điều này rất cần thiết cho sự an toàn khi sử dụng bánh răng.
Độ co rút của tiết diện (Z): không nhỏ hơn 35%. Độ co của mặt cắt phản ánh khả năng biến dạng dẻo của vật liệu và độ co của mặt cắt cao hơn cho thấy vật liệu có độ dẻo dai và khả năng chống va đập tốt. Điều này là cần thiết để chịu được va đập và rung động phát sinh trong quá trình vận hành tàu đường sắt.
Những đặc tính cơ học này làm cho 18CrNiMo7-6 thể hiện hiệu suất tuyệt vời trong môi trường làm việc có tải trọng cao và tốc độ cao, đồng thời có thể đáp ứng các yêu cầu về độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn của bánh răng đường sắt. Thứ tư, tại sao chọn 18CrNiMo7-6 cho thiết bị tàu hỏa
4. tại sao chọn 18CrNiMo7-6 cho thiết bị tàu hỏa
1. Độ bền và khả năng chống mài mòn cao 18CrNiMo7-6 được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bánh răng vì độ bền và khả năng chống mài mòn cao. Các nguyên tố hợp kim chính của nó như crom, molypden và niken, thông qua quy trình xử lý nhiệt thích hợp (như xử lý cacbon hóa), hình thành một lớp cứng trên bề mặt bánh răng, do đó cải thiện đáng kể độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn của bánh răng . Theo ISO 6336, bề mặt bánh răng có độ cứng cao có thể giảm ma sát và mài mòn một cách hiệu quả, đồng thời kéo dài tuổi thọ của bánh răng. Cụ thể, quá trình xử lý cacbon hóa có thể tạo thành một lớp cứng trên bề mặt bánh răng và độ cứng có thể đạt tới HRC 58-62, trong khi phần lõi duy trì độ cứng tương đối thấp để đảm bảo độ dẻo dai và khả năng chịu tải. Lớp cứng này có thể chống mài mòn hiệu quả dưới tải trọng cao và tốc độ cao, giảm mài mòn bánh răng và tần suất thay thế, đồng thời nâng cao hiệu quả vận hành.
2. Độ cứng tốt 18CrNiMo7-6 có độ cứng tuyệt vời, nghĩa là nó có thể duy trì độ cứng đồng đều trong quá trình tôi. Đặc tính này cho phép thiết bị duy trì hiệu suất ổn định dưới tải trọng cao. Theo tiêu chuẩn ASTM A255, thử nghiệm độ cứng có thể đánh giá sự phân bố độ cứng của vật liệu ở các độ sâu khác nhau, đối với 18CrNiMo7-6, độ cứng tuyệt vời của nó đảm bảo có thể đạt được độ cứng lý tưởng trong phạm vi độ dày của toàn bộ bánh răng, ngăn ngừa sự hỏng hóc của bánh răng do độ cứng không đồng đều cục bộ.
3. Độ bền cao Độ dẻo dai cao giúp 18CrNiMo7-6 có thể chịu được tải trọng va đập lớn mà không bị gãy giòn. Theo ISO 148, bài kiểm tra độ bền đánh giá tính năng của vật liệu trong các bài kiểm tra va đập. 18CrNiMo7-6 có độ giãn dài và độ co tiết diện cao, nghĩa là nó có thể chịu được tác động của biến dạng vừa phải mà không bị gãy, điều này đặc biệt quan trọng đối với thiết bị đường sắt trong sử dụng thực tế để chịu được tác động từ đường ray và bánh xe .
4. Hiệu suất xử lý tuyệt vời 18CrNiMo7-6 sau khi tôi, mặc dù độ cứng cao hơn nhưng hiệu suất xử lý vẫn tốt. Đặc biệt trong quá trình mài, khả năng gia công của vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và độ đồng nhất khi chế tạo của bánh răng. Hiệu suất xử lý tốt có thể giảm thiểu lãng phí và khó khăn trong quá trình xử lý, đảm bảo độ chính xác và ổn định cao của thiết bị, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.
5. Yêu cầu tiêu chuẩn hóa 18CrNiMo7-6 tuân thủ EN
Tiêu chuẩn 10084 cung cấp cho nhà sản xuất những tiêu chuẩn rõ ràng về chất lượng và hiệu suất. Yêu cầu tiêu chuẩn hóa đảm bảo tính ổn định của quá trình sản xuất và giúp duy trì tính nhất quán và độ tin cậy của sản phẩm. Việc tiêu chuẩn hóa này làm cho 18CrNiMo7-6 có mức độ công nhận và khả năng ứng dụng cao trên thế giới, đồng thời mang lại sự đảm bảo vững chắc cho hoạt động an toàn và ổn định của tàu hỏa.