BU LÔNG | BU LÔNG ĐAI ỐC HỆ MÉT BẰNG THÉP

Bu lông ốc vít, trên thị trường bu lông ốc vít hiện nay có hơn 90% các sản phẩm bu lông ốc vít được sản xuất từ nguyên liệu thép Carbon và số còn lại được sản xuất từ các nguyên liệu khác.

 Thép cacbon là một loại thép có hai thành phần cơ bản chính là Sắt và Cacbon, trong khi các nguyên tố khác có mặt trong thép cacbon là không đáng kể. Thành phần phụ trợ trong thép cacbon là Mangan (tối đa 1,65%), Silic (tối đa 0,6%) và Đồng (tối đa 0,6%). Lượng cacbon trong thép càng giảm thì độ dẻo của thép cacbon càng cao. Hàm lượng cacbon trong thép tăng lên cũng làm cho thép tăng độ cứng, tăng thêm độ bền nhưng cũng làm giảm tính dễ uốn và giảm tính hàn. Hàm lượng carbon trong thép tăng lên cũng kéo theo làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thép.
Thép có khả năng gia công tuyệt vời, đưa ra một loạt các kết hợp có thể đạt được các đặc tính độ bền, và so sánh với các vật liệu Bu lông ốc vít thường được sử dụng khác, ít tốn kém hơn.
Các tính chất cơ học rất nhạy cảm với hàm lượng Carbon, thường là ít hơn 1,0%. Đối với Bu lông ốc vít, các loại thép phổ biến hơn thường được phân loại thành ba nhóm: Carbon thấp, carbon trung bình và thép hợp kim.
- Thép mềm (ít cacbon) (Low Carbon Steels ): Lượng cacbon trong khoảng 0,050,29%. Thép mềm có độ bền kéo vừa phải, nhưng lại khá rẻ tiền và dễ cán, rèn; Thép mềm sử dụng nhiều trong xây dựng, cán tấm, rèn phôi...Không thể tăng cường độ bền bằng nhiệt luyện mà chỉ có thể tăng cường độ bền thông qua việc làm lạnh. Thông thường, vật liệu carbon thấp có một giới hạn chảy 40.000 psi, độ bền kéo giữa 60.000 và 80.000 psi và độ dẻo của 25% EL. Các phân tích hóa học thông dụng nhất thường được sử dụng nhất bao gồm AISI 1006, 1008, 1016, 1018, 1021, và 1022.
- Thép cacbon trung bình (Medium Carbon Steels) : Lượng cacbon trong khoảng 0,300,59%  (Ví dụ theo tiêu chuẩn AISI có thép 1040). Có sự cân bằng giữa độ mềm và độ bền và có khả chống bào mòn tốt; phạm vi ứng dụng rộng rãi, là các thép định hình cũng như các chi tiết máy, cơ khí.
- Thép cacbon cao (Alloy Steels ): Lượng cacbon trong khoảng 0,60,99%. Rất bền vững, sử dụng để sản xuất nhíp, lò xo, kéo thành sợi dây thép chịu cường độ lớn.
- Thép cacbon đặc biệt cao: Lượng cacbon trong khoảng 1,02,0% [1]. Thép này khi tôi sẽ đạt được độ cứng rất cao. Dùng trong các việc dân dụng: dao cắt, trục xe hoặc đầu búa. Phần lớn thép này với hàm lượng 1,2%C được sử dụng trong công nghệ luyện kim bột và luôn được xếp loại vào với thép cacbon có hợp kim cao.
Một số mác thép thông dụng:
-  Thép cácbon thông dụng theo tiêu chuẩn TCVN 1651-85:
Ký hiệu mác thép: CT31,CT33, CT34, CT38, CT42, CT51, CT61
Trong đó: C - Cácbon,
               T- Thép,
               Chỉ số xx là giới hạn bền kéo của thép đạt được,
Ví dụ CT38 : 38kg/mm²~~ 380 N/mm²
- Thép cacbon chất lượng (TCVN):
Ký hiệu mác thép: C10, C15, C25, C45 , C50 … trong đó xx chỉ %C
Ví dụ : C45 thì có 0.45 % C
- Thép kết cấu hợp kim (Mác thép Nga):
Ký hiệu mác thép: 15X, 20X, 30X, 35X, 40X, 45X...(X là ký hiệu của  nguyên tố Cr)
Trong đó: Hai chữ số đầu biểu thị hàm lượng cacbon trung bình, Chữ cái sau là ký hiệu nguyên tố hợp kim có trong mác thép.
Ví dụ: 20X: trong đó: 20: Thành phần cabon trung bình: 0.2%
X: ký hiệu nguyên tố Cr
- Thép cacbon chất lượng theo tiêu chuẩn GB 699-88 (Trung Quốc):
Ký hiệu mác thép: 15Mn, 20Mn, 25Mn, 30Mn, 35Mn, 40Mn, 45Mn…
Trong đó: Hai chữ số đầu biểu thị thành phần cacbon trung bình.
Phía sau là các nguyên tố hợp kim
Ví dụ: 30Mn: Trong đó: Thành phần cacbon trung bình: 0.3%
Mn: Nguyên tố hợp kim.
- Thép cacbon thông thường theo tiêu chuẩn JIS G3101-1987 (Mác thép Nhật Bản):
     + Thép cacbon thông thường theo tiêu chuẩn JIS G3101-1987:
Ký hiệu mác thép: SS330, SS400, SS490, SS540..
Trong đó: S - thép (Steel)
               S (tiếp theo) - Dùng trong kết cấu (Structural)
               Các thông số phía sau là giá trị độ bền kéo min
Ví dụ: SS440 Trong đó: 400 - là độ bền kéo ³400 MPa
     + Thép kết cấu hàn:
Ký hiệu mác thép: SM400A, SM400B, SM400C, SM490A, SM 490B, SM490C...
Trong đó: S - Thép (Steel)
               M - Cacbon trung bình (Medium carbon)
               Các chữ số phía sau là giá trị độ bền kéo min
               Các chữ cái phía sau biểu thị đẳng cấp chất lượng
 

Bảng đối chiếu một số mác thép, gang của các nước

TCVN	ΓOCT	GB	UNS	AISI/SAE	JIS	AFNOR	DIN	BS
C20		20#		1020	S20C		CK22
C35		35#		1035	S35C		CK35
C45	45	45#	G10450	1045	S45C	X45	CK45	06A45
		20Mn		1022			20Mn5
		20Cr		5120	SCr420		20Cr4
40Cr	40X	40Cr	G51400	5140	SCr440	42C4	42C4 (41Cr4)	530A40
OL100Cr2	ЩX15	GCr15	G52986	42100	SUJ2	100C6	100C6	535A99
20Cr13	20X13	2X13	S42000	420	SUS420J1	Z20C13	X20Cr13	420S29
08Cr18Ni10	08X18H90	0Cr18Ni9	S30200	304	SUS304	Z7CN18.09	X15Cr-Ni18	304S31
CD100	Y10	T10	T72301	W109	SK4	Y1-90	10	-
210Cr12	X12	Cr12	T30403	D3	SKD1	Z200C12	C105W1	BD3
80Ư18Cr4V	P18	W18Cr4V	T12001	T1	SKH2	Z80WCV	X210C12	BT1
				-----------		18-04-01	S 18-0-1
				ASTM
				-----------
CT34	CT2	A2	-	36	SS330	F3360	Fe360	Fe360
GX28-48	Cч30	HT300	F12803	No40	FC300	FGL300	GG30	260
GC50-2	Bч50	QT500-7	F33800	8055-06	FCD500	FGS500-7	GGG50	B500/7
		Q195		A285	SS330		S185
		Q215		A283	SPHC		St34-2
		Q235		A570	SS400		S235JrG1
		Q345		Gr 50	SPFC590

 Trong các bộ tiêu chuẩn thì dựa vào độ bền này mà người ta chia bu lông, đai ốc thành các cấp khác nhau. Tương ứng với 2 loại ren là ren Anh và ren hệ mét, ta cũng có 2 cách phân cấp. Trong tiếng Anh, đối với ren Anh, người ta dùng từ “grade”, còn đối với ren hệ mét, người ta dùng từ “class” để chỉ cấp.
CƠ TÍNH CỦA BU LÔNG:
Cơ tính của Bu lông được đánh giá theo các cấp độ bền khác sau: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8, 8.8, 9.8*, 10.9, 12.9 và được quy định bởi tiêu chuẩn TCVN1916 - 1995, ISO 898-1 hoặc JIS B1051
Ghi chú: * ít được áp dụng trong thực tế
                * Màu đỏ là thông dụng phổ biến
Các chỉ tiêu cần thiết để đánh giá cường độ của bulông bao gồm:
Giới hạn bền đứt (Tensile strength): sb (N/mm² hoặc MPa)
Giới hạn chảy (Yield Strength) : sc (N/mm² hoặc MPa)

Giới hạn chảy quy ước (Yield Strength): s_0.2 (N/mm² hoặc MPa) - Khi không dùng chỉ tiêu giới hạn chảy thì dùng chỉ tiêu giới hạn chảy quy ước.

Độ cứng (Hardness): Có nhiều loại độ cứng tuỳ thuộc vào phương pháp thử: Độ cứng Vicke (HV), độ cứng Brinen (HB), độ cứng Rockwell (HR)

Độ giãn dài tương đối (Enlongation): d(%)
Độ dai va đập (Impact strength): J/cm²
Ứng suất thử (Stress under proof load: s_F (N/mm² hoặc s_F/s₀₁ hoặc s_F/s₀₂).

Ngoài ra còn có một số chỉ tiêu để đánh giá như: Độ bền đứt trên vòng đệm lệch, độ bền chỗ nối đầu mũ và thân bulông, chiều cao nhỏ nhất vùng không thoát cacbon, chiều sâu lớn nhất cửa vùng thoát cacbon hoàn toàn.

Định nghĩa các thông số của cơ tính:
Ứng suất (s) được xác định bằng lực tác dụng trên một đơn vị diện tích, s = F/S (N/mm²) hoặc (MPa)
Giới hạn đàn hồi (còn gọi là giới hạn tỷ lệ) s_e là ứng suất quy ước lớn nhất mà tại đó biểu đồ kéo vẫn còn quan hệ đường thẳng hay là khi bỏ tải mẫu trỏ lại kích thước ban đầu.
Giới hạn chảy là ứng suất quy ước mà tại đó vật liệu bắt đầu “chảy” tức tiếp tục biến dạng với ứng suất không đổi tương ứng với đoạn nằm ngang trên biểu đồ kéo. Giới hạn chảy quy ước là ứng suất quy ước mà độ giãn dài dư tương đối (tức là khi đã bỏ tải trọng) là 0,2%.
Giới hạn bền là ứng suất quy ước tương ứng với lực kéo lớn nhất mà mẫu chịu được trước khi đứt.
Độ giãn dài tương đối: dL = (L1-Lo)/Lo x 100%
Độ thắt tiết diện: dS = (So – S1)/So x 100%.
Độ dai va đập là công cần thiết để phá huỷ một đơn vị diện tích, mặt cắt ngang của mẫu ở chỗ có rãnh (ak, KJ/m²). Thử va đập để đánh giá khả năng phá huỷ giòn của vật liệu cũng như khả năng làm việc dưới tải trọng va đập.
Tải trọng mỏi là tải trọng biến đổi theo thời gian, có quy luật được lặp lại tuần hoàn rất nhiều lần, thường dẫn đến phá huỷ ở ứng suất thấp hơn giới hạn bền kéo tĩnh.
Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo của vật liệu thông qua tác dụng của mũi đâm.
+ Độ cứng biểu thị khả năng chống lại biến dạng dẻo của bề mặt chứ không phải của toàn sản phẩm.
+ Độ cứng càng cao tính chống mài mòn càng tốt.
+ Độ cứng có quan hệ nhất định với giới hạn bền kéo và khả năng gia công cắt.
Các phương pháp đo độ cứng:
Độ cứng Brinen (HB) là số thứ nguyên được xác định khi ép một viên bi tiêu chuẩn dưới tải trọng P xác định lên bề mặt vật liệu, sau khi bỏ tải bi sẽ để lại vết lõm có diện tích lõm F.
Độ cứng Rocven là loại độ cứng quy ước (không có thứ nguyên) xác định bằng chiều sâu gây ra bởi tác dụng của tải trọng chính P₁ đặt vào ròi bỏ đi. HRB dùng bi thép và P = 100 kg; HRC dùng mũi kim cương và P = 150 kg; HRA dùng mũi kim cương và P = 60 kg.
Độ cứng Vicke giống với đo độ cứng Brinen, chỉ khác mũi đâm bằng kim cương dạng hình tháp, bốn mặt đều với góc ở đỉnh giữa hai mặt đối diện là 136⁰; tải trọng tác dụng nhỏ.
Cấp độ bền được ký hiệu bằng 2 chữ số Latinh và một dấu chấm ngay trên đỉnh của con Bulông: xx.x
Tương tự hầu hết các cách ký hiệu khác trong hệ mét là mỗi con số đều mang một giá trị trực tiếp nào đó. Chữ số đầu bằng 1/100 giới hạn bền đứt, N/mm². Ví dụ: Bu lông đạt cấp bền 8.8 có nghĩa là: Giới hạn bền đứt: sb min = 800 N/mm²
Chữ số sau bằng 1/10 của tỷ số giữa giới hạn chảy và giới hạn bền đứt, %. Tích của hai số bằng 1/10 giới hạn chảy, N/mm^2. Ví dụ: Bulong đạt cấp bền 8.8 có nghĩa là: Giới hạn chảy: sc min = 8.8 = 640 N/mm²
  

Bảng cơ tính Bu lông

Chỉ tiêu			Cơ tính - Property class
			3.6	4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	8.8		9.8	10.9	12.9
									d≤16	d>16
Giới hạn bền đứt: sb Tensile strength	MPa		300	400		500		600	800	830	900	1040	1220
Giới hạn chảy: sc Yield Strength	MPa		190	240	340	300	420	480	-	-	-	-	-
Giới hạn chảy quy ước: s0.2 Yield Strength	MPa		-	-	-	-	-	-	640	640	720	940	1100
Độ cứng Hardness	HV	Min	95	120	130	155	160	190	250	255	290	320	385
		Max	220					250	320	335	360	380	435
	HB	Min	90	114	124	147	152	181	238	242	276	304	366
		Max	200					238	304	318	342	361	414
	HRC	Min	-	-	-	-	-	-	22	23	28	32	39
		Max	-	-	-	-	-	-	32	34	37	39	44
	HRB	Min	52	67	71	79	82	89	-	-	-	-	-
		Max	95					99.5	-	-	-	-	-
Độ giãn dài tương đối: s Enlongation	%		25	22	-	20	-	-	12	12	10	9	8
Độ dai va đập: A Impact strength	J/cm2		-	-	-	25	-	-	30	30	25	20	15

CƠ TÍNH CỦA ĐAI ỐC :
Cơ tính của Đai ốc cũng được ký hiệu bằng số Latinh. Con số này cho biết 1/10 giá trị thử bền danh định quy ước của con đai ốc tương ứng tính bằng kgf/mm2 – giá trị này tương ứng với giá trị bền kéo của con bu lông. Nói một cách khác, cấp của đai ốc cho ta biết nó phù hợp với bulông thuộc cấp nào.

Bảng cơ tính của Ecu Đai Ốc

Tiêu chuẩn cho Ecu (Standard for Nuts)	Vật liệu (Material)	Cấp bền (Class)	Ứng suất thử bền   (Proof load stress) Sp (N/mm2)	Ký hiệu (markings)	Cấp bền Bulông phù hợp (Class)
DIN934 (GB6170/ 93)	CT3	4	400		4.6/ 4.8
	C10	5	500		5.6/ 5.8
	C15	6	600		6.6/ 6.8
	C20; C35; C45	8	800		8.8
	C35Cr; C38CrA	10	1000		10.9
	C35; C45	12	1200		12.9

• BULONG INOX 201 | CÁCH NHẬN BIẾT VÀ PHÂN LOẠI
• BU LÔNG ỐC VÍT | BẢN VẼ BIỂU DIỄN REN
• 7 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BU LÔNG | ỐC VÍT | ĐAI ỐC
• INOX 304 | SỰ LỰA CHỌN ĐẦU TIÊN CỦA INOX
• BU LÔNG | CÁCH PHÂN LOẠI BU LÔNG
• BU LÔNG ỐC VÍT | BẢNG QUY ĐỔI HỆ MÉT - INCH
• BU LÔNG ỐC VÍT | CHUẨN REN THÔNG DỤNG TRÊN THẾ GIỚI
• BU LÔNG ỐC VÍT | CÁC TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG