Vì sao thép lại có thể cắt gọt được thép?

Trong các nhà máy, công xưởng người ta thường cần phải cắt gọt, gia công các vật liệu cứng. Các dụng cụ để cắt gọt thường cũng được chế tác bằng thép. Có điều đáng lưu ý là các dụng cụ cắt gọt được chế tạo bằng thép lại có thể cắt thép như cắt bùn; nhờ đó người ta có thể cắt gọt để chế tác các linh kiện cần thiết bằng vật liệu thép.

Trông bề ngoài thì hai loại thép rất giống nhau, thế tại sao dùng các dao bằng thép lại cắt gọt được thép?

Trong thực tế thì có sự khác nhau giữa hai loại thép. Loại thép để chế tác các dao cắt gọt thường có độ cứng cao hơn loại thép mà người ta cần gia công. Nói chung loại thép để chế tác các dụng cụ cắt gọt thường có hàm lượng carbon cao hơn thép thường (khoảng 0,6 - 1,4%). Ngoài ra nhờ quá trình nhiệt luyện cũng làm tăng độ cứng của thép, làm thép khó bị mài mòn. Nhưng khi dao cắt làm việc ở chế độ cao, do lực ma sát sẽ làm nhiệt độ tăng cao, nên cho dù thép có hàm lượng carbon cao cũng không đủ cứng để làm việc bình thường. Vì vậy khi cần cắt gọt với tốc độ cao người ta phải dùng các dao cắt chế tạo bằng thép chịu được tốc độ cắt gọt lớn (thường được gọi là thép gió). Thép gió là loại thép hợp kim có thành phần chính là sắt, vonfram, crom, vanađi… loại hợp kim này ở nhiệt độ cao (nhỏ hơn 600°C) vẫn rất cứng. Thế nhưng khi cần làm việc ở nhiệt độ cao hơn (lớn hơn 600°C), dụng cụ chế tác bằng thép gió cũng không còn thích hợp nữa. Trong trường hợp này, người ta phải sử dụng các hợp kim cứng để chế tác dao cắt. Thông thường thì hợp kim cứng có thành phần chính là coban, vonfram, crom và carbon. Thực sự thì hợp kim cứng đã không còn là thép nữa, bởi vì hàm lượng sắt trong hợp kim cứng rất thấp. Đối với hợp kim cứng thì sắt là tạp chất vô dụng.

Ngoài việc sử dụng các nguyên tố hợp kim để thay đổi tính năng của thép, người ta còn dùng biện pháp nhiệt luyện. Biện pháp nhiệt luyện chủ yếu là có thể đưa thép đến một nhiệt độ xác định rồi làm nguội với các tốc độ làm lạnh khác nhau, ví dụ có thể làm lạnh nhanh bằng nước hoặc dầu, hoặc làm lạnh chậm bằng không khí. Khi thép làm lạnh nhanh thì sẽ cứng, cường độ của thép sẽ lớn. Trái lại khi làm lạnh chậm thì thép sẽ mềm, cường độ thép sẽ thấp, nhưng thép lại có tính dẻo, tính bền tốt. Vì vậy tuỳ theo yêu cầu người ta có thể chọn chế độ nhiệt luyện khác nhau như tôi, thường hoá, ram, ủ…

Ví dụ khi xử lý bằng phương pháp tôi sẽ làm cho thép có độ cứng rất cao. Còn khi dùng biện pháp ủ sẽ làm thép dễ cắt gọt. Với các loại thép đặc trưng người ta phải dùng các chế độ nhiệt luyện thích hợp.