Nói chung, hiệu suất đúc của thép đúc kém hơn so với gang. Tính lưu động của thép đúc phải thấp nên dễ hình thành lớp chắn lạnh. Khả năng oxy hóa và hấp thụ khí của thép đúc cũng tương đối lớn, dễ hình thành xỉ và lỗ chân lông. Đồng thời, độ co ngót của thân và độ co tuyến tính của thép đúc cũng quá lớn, dễ hình thành khoang co ngót, độ xốp, nứt nóng và nứt nguội. Hơn nữa, do nhiệt độ nóng chảy của thép đúc cao hơn gang nên cát dính dễ hình thành trong quá trình đúc.
Si, Mn và các nguyên tố vi lượng còn sót lại khác có trong thép đúc có ảnh hưởng đến hiệu suất đúc của thép đúc và tính lưu động của thép nóng chảy.
Mối quan hệ giữa hiệu suất đúc và các yếu tố khác nhau trong vật đúc thép:
1) Các nguyên tố hóa học cải thiện tính lưu động: Si, P, Cu, Ni, Mn
2) Các nguyên tố hóa học làm giảm tính lưu động: Ti, Cr, Al, S, V, Mo, W
3) Các nguyên tố hóa học làm tăng xu hướng co ngót khoang: C, Cr, Mn, V, Mo, Ni
4) Các nguyên tố hóa học làm giảm xu hướng nứt do nhiệt: V, Mn, Al, Si
5) Các nguyên tố hóa học làm tăng xu hướng nứt nhiệt: S, Si, P, Cu, Mn, Cr, Mo, Ni
Ảnh hưởng của các nguyên tố hóa học khác nhau đến tính chất đúc của thép đúc.
1) Cacbon
Carbon có thể cải thiện tính lưu động của thép đúc
2) Silicon
• Silicon có thể làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thép đúc và cải thiện tính lưu loát
• Khi hàm lượng silic trong thép đúc nhỏ hơn 0,4% thì xu hướng nứt nóng của thép đúc có thể được cải thiện. Khi hàm lượng silic cao dễ hình thành các tinh thể dạng cột, làm tăng xu hướng nứt nhiệt.
3) Mangan
• Mangan có thể làm giảm sự kết tinh và cải thiện tính lưu động của thép đúc
• Mangan sẽ làm tăng độ co ngót thể tích và độ co tuyến tính của thép đúc, đồng thời làm tăng xu hướng nứt nguội và nứt nóng
• Nguyên tố Mangan tạo ra MnO trong thép đúc tạo thành cát dính hóa học với silica trong cát đúc
4) Lưu huỳnh
Nguyên tố lưu huỳnh tạo ra MnS và nhôm trisulfua trong thép đúc, làm giảm tính lưu động của thép đúc và tăng xu hướng nứt nóng
5) Phốt pho
Phốt pho có thể cải thiện tính lưu động nhưng làm tăng xu hướng nứt nguội và nứt nóng
6) Đồng
• Đồng có thể hạ thấp điểm nóng chảy của thép đúc, thu hẹp phạm vi kết tinh và cải thiện tính lưu động của thép đúc
• Khi hàm lượng đồng trong thép đúc cao hơn 1%, nguyên tố đồng dễ kết tủa tự do, từ đó làm tăng xu hướng nứt nóng. Tăng hàm lượng Si và Mn có thể làm tăng độ hòa tan của đồng trong thép đúc.
7) Molypden
• Ở phạm vi hợp kim thấp, hợp kim molypden có thể làm giảm tính lưu động của thép đúc
• Phần tử Mo sẽ làm tăng nhẹ xu hướng co ngót lỗ rỗng của thép đúc
• Khi hàm lượng molypden trong thép đúc nhỏ hơn 1%, MoS sẽ hình thành kết tủa trên ranh giới thớ, từ đó làm giảm tính dẫn nhiệt của thép đúc, tăng độ co ngót, tăng xu hướng nứt nguội và nứt nóng
8) Vanadi
• Khi hàm lượng vanadi trong thép đúc từ 0,25% ~ 1,0% sẽ hình thành một màng oxit sẽ làm giảm nhẹ tính lưu động của thép đúc
• Vanadi sẽ làm tăng độ bền nhiệt độ cao của vật đúc thép và cải thiện xu hướng nứt của vật đúc
9) Nhôm
• Khi thêm nhôm vào thép đúc làm chất khử oxy, nó có tác dụng khử oxy tốt và có thể cải thiện tính lưu động của thép đúc
• Khi được thêm vào làm nguyên tố hợp kim, nhôm dễ tạo thành nhôm oxit và nhôm sunfua, làm giảm tính lưu động
• Tăng khả năng co ngót và nứt nhiệt
10) Titan
Titan có thể làm giảm đáng kể tính lưu động của thép đúc
11) Crôm
• Crom dễ tạo ra tạp chất và màng oxit trong thép đúc, làm dày thép nóng chảy và làm giảm tính lưu động của thép nóng chảy. Khi hàm lượng crom tương đối cao, các nếp nhăn và rào cản lạnh dễ dàng hình thành trong vật đúc thép.
• Crom cũng sẽ làm tăng độ co ngót của thân và tăng xu hướng co ngót
• Crom sẽ làm giảm tính dẫn nhiệt của thép đúc và làm tăng xu hướng nứt nóng
12) Niken
• Niken có thể cải thiện tính lưu động của thép đúc
• Niken dễ tạo ra dendrit trong thép đúc, làm tăng xu hướng nứt nóng
13) Nguyên tố đất hiếm
• Các nguyên tố đất hiếm có thể đóng vai trò khử lưu huỳnh và khử oxy trong thép nóng chảy
• Các nguyên tố đất hiếm có thể cải thiện tính lưu động của thép nóng chảy, từ đó làm giảm xu hướng nứt nóng
