Mác thép nào có độ cứng cao nhất?

Câu hỏi này liên quan đến ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến khả năng thoát carbon (decarburization) của thép. Decarburization là hiện tượng mất carbon từ bề mặt thép khi nung nóng trong môi trường oxy hóa. Trong các nguyên tố được liệt kê, Silicon (Si) có tác dụng thúc đẩy decarburization mạnh mẽ nhất. Cr, Mn, và Ni cũng có ảnh hưởng đến decarburization, nhưng mức độ không đáng kể so với Si. Silicon làm tăng hoạt độ của oxy hòa tan trong thép, từ đó thúc đẩy quá trình oxy hóa carbon và loại bỏ nó khỏi bề mặt.

Ủ là một quá trình nhiệt luyện kim loại nhằm thay đổi tính chất cơ học và hóa học của vật liệu. Các mục đích chính của ủ bao gồm: giảm độ cứng để dễ gia công cắt gọt, làm nhỏ hạt để cải thiện độ dẻo và dai, và làm đồng đều thành phần hóa học để cải thiện tính chất tổng thể của vật liệu. Tuy nhiên, ủ thường làm giảm giới hạn đàn hồi, chứ không làm tăng nó. Vì vậy, 'Làm tăng giới hạn đàn hồi' không phải là mục đích của ủ.

Thấm cacbon là quá trình nhiệt luyện bề mặt để tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn cho thép. Các mác thép có hàm lượng cacbon thấp (dưới 0.25%) thường được dùng để thấm cacbon. Trong các mác thép được liệt kê: C20 và 20Cr là các mác thép phù hợp cho quá trình thấm cacbon do có hàm lượng cacbon thấp. Mác C25 và C35 có hàm lượng cacbon cao hơn và thường được sử dụng cho các mục đích khác (ví dụ như chế tạo các chi tiết chịu lực). Tuy nhiên, C35 có hàm lượng cacbon cao hơn đáng kể so với các mác còn lại, do đó ít được sử dụng để thấm cacbon hơn cả.

Thấm cacbon thể rắn (hay còn gọi là thấm than) là phương pháp nhiệt luyện bề mặt để tăng độ cứng và chống mài mòn cho chi tiết. Tuy nhiên, so với các phương pháp thấm cacbon khác như thấm cacbon lỏng hoặc khí, thấm cacbon thể rắn khó cơ khí hóa và tự động hóa hơn do việc kiểm soát thành phần và nhiệt độ trong quá trình thấm phức tạp hơn. Các ưu điểm còn lại như thao tác dễ dàng, thiết bị đơn giản và chất thấm dễ tìm là đúng.

Phương pháp tôi phân cấp không phù hợp với các chi tiết có hình dạng phức tạp vì nó tạo ra sự khác biệt lớn về độ cứng giữa các phần khác nhau của chi tiết, có thể dẫn đến ứng suất dư cao và gây nứt, biến dạng. Các phương pháp tôi khác như tôi đẳng nhiệt, tôi trong một môi trường, hoặc tôi trong hai môi trường kiểm soát tốc độ làm nguội tốt hơn, giúp giảm thiểu ứng suất dư và thích hợp hơn cho các chi tiết phức tạp.