Giải thích ký hiệu nhóm vật liệu trong gia công cơ khí P, M, K, N, S, H theo chuẩn ISO

Trong gia công cơ khí và CNC, mỗi loại vật liệu có đặc tính khác nhau về độ cứng, độ dẻo, khả năng dẫn nhiệt, tạo phoi và mức độ mài mòn dao. Vì vậy, việc xác định đúng nhóm vật liệu là cơ sở quan trọng để lựa chọn dao cụ, lớp phủ và chế độ cắt phù hợp. Theo hệ thống phân loại vật liệu gia công phổ biến, vật liệu được chia thành 6 nhóm chính gồm ISO P, M, K, N, S và H, tương ứng với thép, thép không gỉ, gang, kim loại màu, hợp kim chịu nhiệt/titan và vật liệu tôi cứng. 

Trong bài viết này, CNC Ánh Kim sẽ giúp bạn tìm hiểu đặc điểm và ký hiệu của từng nhóm vật liệu thường gặp trong gia công cơ khí.

Nhóm vật liệu ISO P, M, K, N, S, H là gì?

Trong gia công cơ khí, P, M, K, N, S và H là các ký hiệu dùng để phân nhóm vật liệu theo đặc tính gia công. Cách phân loại này được sử dụng phổ biến trong ngành dao cụ cắt gọt nhằm giúp người vận hành xác định nhanh loại vật liệu và lựa chọn dao, grade, lớp phủ cũng như chế độ cắt phù hợp.

Sáu nhóm vật liệu chính gồm:

• ISO P: Thép.
• ISO M: Thép không gỉ.
• ISO K: Gang.
• ISO N: Kim loại màu như nhôm, đồng, đồng thau, magie.
• ISO S: Titan và các siêu hợp kim chịu nhiệt.
• ISO H: Thép và vật liệu đã tôi cứng.

Mỗi nhóm có đặc điểm khác nhau về độ cứng, độ dẻo, khả năng dẫn nhiệt, tạo phoi và mức độ gây mài mòn dao. Vì vậy, xác định đúng nhóm vật liệu là bước quan trọng trước khi lựa chọn dao cụ và thiết lập thông số gia công CNC.

Cần lưu ý rằng đây là cách phân nhóm theo khả năng và đặc tính gia công, không hoàn toàn giống với cách phân loại vật liệu theo thành phần hóa học. Trong một số trường hợp, cùng một loại vật liệu nhưng khi thay đổi trạng thái nhiệt luyện hoặc độ cứng, yêu cầu về dao cụ và điều kiện gia công cũng có thể thay đổi.

Giải thích ký hiệu nhóm vật liệu trong gia công cơ khí P, M, K, N, S, H

Bảng tổng hợp 6 nhóm vật liệu trong gia công CNC

Trong gia công CNC, 6 nhóm vật liệu ISO P, M, K, N, S và H được nhận diện bằng ký hiệu và màu sắc riêng. Mỗi nhóm có đặc tính cắt khác nhau, từ đó ảnh hưởng đến việc lựa chọn dao cụ, lớp phủ và chế độ gia công.

Bảng trên giúp nhận biết nhanh từng nhóm vật liệu. Tuy nhiên, để lựa chọn dao CNC chính xác, cần xem xét thêm mác vật liệu, độ cứng, trạng thái nhiệt luyện, nguyên công và điều kiện gia công thực tế.

1. Thép – ISO P (Màu xanh)

ISO P là nhóm vật liệu lớn và phổ biến trong gia công cắt gọt, bao gồm thép không hợp kim, thép hợp kim thấp, thép hợp kim cao, thép đúc và một số loại inox ferritic, martensitic. Khả năng gia công của thép phụ thuộc nhiều vào thành phần hợp kim, hàm lượng carbon, độ cứng, nhiệt luyện và phương pháp sản xuất.

Nhìn chung, thép có khả năng kiểm soát phoi tương đối tốt. Tuy nhiên, thép carbon thấp thường tạo phoi dài và dễ dính dao nên cần lưỡi cắt sắc; khi hàm lượng hợp kim hoặc độ cứng tăng, khả năng gia công giảm và dao dễ mòn hơn. Với thép đã tôi cứng trên khoảng 48 HRC, vật liệu thường được xếp sang nhóm ISO H trong phân loại gia công.

ISO P là nhóm vật liệu lớn được sử dụng phổ biến trong gia công cắt gọt

2. Inox – ISO M ( Màu vàng)

ISO M chủ yếu gồm thép không gỉ austenitic, super-austenitic và duplex, điển hình như inox 304, 316. Nhóm vật liệu này có khả năng chống ăn mòn tốt nhưng thường khó gia công hơn thép thông thường do độ dai cao và khả năng biến cứng khi cắt.

Khi gia công, inox thường tạo phoi dài, lực cắt và nhiệt cao, đồng thời dễ xuất hiện lẹo dao, mòn khía và bề mặt bị biến cứng. Vì vậy, nên sử dụng lưỡi cắt sắc, hình học dương và duy trì chế độ cắt ổn định để hạn chế mòn dao và cải thiện chất lượng bề mặt.

Lưu ý: Inox ferritic và martensitic có đặc tính gia công gần với thép hợp kim thấp nên được Sandvik xếp vào ISO P, không phải tất cả thép không gỉ đều thuộc ISO M.

Inox ISO M có độ dẻo cao, sinh nhiệt lớn và dễ gây mòn dao khi gia công

3. Gang – ISO K (Màu đỏ)

ISO K gồm các loại gang như gang xám (GCI), gang dẻo (MCI), gang cầu (NCI), gang graphite compact (CGI) và gang cầu tôi đẳng nhiệt (ADI). So với thép, gang thường tạo phoi ngắn và dễ kiểm soát phoi hơn trong quá trình gia công.

Trong đó, gang xám và gang dẻo thường có khả năng gia công tốt hơn, còn gang cầu, CGI và ADI khó gia công hơn do đặc tính cơ học và cấu trúc vật liệu. Gang cũng có tính mài mòn cao đối với lưỡi cắt, vì vậy khi chọn dao cần ưu tiên khả năng chống mòn và độ bền cạnh cắt.

Gang ISO K thường tạo phoi ngắn, dễ kiểm soát nhưng có tính mài mòn cao đối với dao cắt

4. Kim loại màu – ISO N

ISO N gồm các kim loại màu tương đối mềm như nhôm, đồng, đồng thau và magie. Nhóm vật liệu này thường có lực cắt thấp, có thể gia công ở tốc độ cao và cho tuổi thọ dao tốt khi sử dụng lưỡi cắt sắc.

Tuy nhiên, một số vật liệu mềm như nhôm dễ dính vào lưỡi cắt và gây lẹo dao nếu thoát phoi không tốt. Đặc biệt, hợp kim nhôm có hàm lượng silic cao có tính mài mòn lớn hơn, khiến dao nhanh mòn. Vì vậy, khi gia công ISO N nên ưu tiên dao có cạnh cắt sắc, ma sát thấp và khả năng thoát phoi tốt.

Kim loại màu ISO N thường có lực cắt thấp, dễ gia công nhưng cần lưỡi dao sắc và khả năng thoát phoi tốt

5. Siêu hợp kim chịu nhiệt – ISO S

ISO S gồm các vật liệu khó gia công như titan, hợp kim titan và siêu hợp kim chịu nhiệt (HRSA) nền sắt, niken hoặc cobalt. Một số vật liệu phổ biến có thể kể đến Ti-6Al-4V và các hợp kim nền niken như Inconel.

Đặc điểm chung của nhóm này là độ bền cao, dẫn nhiệt kém và nhiệt tập trung nhiều tại vùng cắt, khiến lưỡi dao dễ bị mòn. Vật liệu cũng có xu hướng dính vào cạnh cắt và hình thành lẹo dao. Vì vậy, khi gia công ISO S cần lựa chọn dao có khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn và giữ độ bền cạnh cắt tốt, đồng thời kiểm soát chế độ cắt và làm mát phù hợp.

Siêu hợp kim ISO S có độ bền nhiệt cao, dẫn nhiệt kém và dễ làm dao mòn nhanh khi gia công

6. Thép cứng – ISO H

ISO H gồm các loại vật liệu có độ cứng cao sau nhiệt luyện, chủ yếu là thép tôi cứng, thép dụng cụ và một số loại gang cứng. Nhóm này thường có độ cứng từ khoảng 45 HRC trở lên, tùy theo loại vật liệu và điều kiện gia công.

Do độ cứng và tính mài mòn cao, khi gia công ISO H thường phát sinh lực cắt và nhiệt lớn, làm lưỡi dao nhanh mòn nếu lựa chọn dụng cụ không phù hợp. Vì vậy, cần ưu tiên dao có độ cứng nóng cao, khả năng chống mài mòn và độ ổn định cạnh cắt tốt; tùy nguyên công có thể sử dụng carbide, ceramic hoặc CBN.

Thép cứng ISO H có độ cứng và tính mài mòn cao, đòi hỏi dao cắt chịu nhiệt và chống mòn tốt

Nhóm vật liệu Non-ISO

Ngoài 6 nhóm ISO P, M, K, N, S và H, trong gia công còn gặp nhiều vật liệu Non-ISO như nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, GFRP (polymer gia cường sợi thủy tinh), CFRP (polymer gia cường sợi carbon), vật liệu gia cường sợi aramid, cao su cứng và graphite kỹ thuật.

Các vật liệu này có đặc tính gia công rất khác kim loại và thường yêu cầu loại dao, hình học lưỡi cắt cũng như chế độ cắt riêng. Trong đó, vật liệu composite như GFRP và CFRP được sử dụng ngày càng nhiều trong các ngành yêu cầu trọng lượng nhẹ và độ bền cao, đặc biệt là hàng không – vũ trụ.

Nhóm vật liệu Non-ISO có đặc tính gia công đa dạng, thường cần dao và chế độ cắt chuyên biệt theo từng loại vật liệu

Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng gia công của vật liệu

Khả năng gia công của vật liệu không chỉ phụ thuộc vào nhóm ISO mà còn chịu ảnh hưởng bởi nhiều đặc tính cơ lý khác nhau. Những yếu tố này quyết định lực cắt, nhiệt sinh ra, khả năng tạo phoi và tốc độ mòn dao trong quá trình gia công.

Độ cứng của vật liệu

Vật liệu có độ cứng càng cao thường yêu cầu lực cắt lớn hơn và làm tăng mức độ mài mòn của lưỡi dao. Vì vậy, cần lựa chọn dao có độ cứng, khả năng chịu nhiệt và chống mòn phù hợp.

Độ dẻo

Vật liệu có độ dẻo cao thường tạo phoi dài, dễ bám vào lưỡi cắt và hình thành lẹo dao. Điều này thường gặp khi gia công thép carbon thấp, inox hoặc nhôm mềm.

Khả năng biến cứng

Một số vật liệu như inox và siêu hợp kim có thể tăng độ cứng tại bề mặt khi bị biến dạng trong quá trình cắt. Nếu dao không đủ sắc hoặc chế độ cắt không phù hợp, lớp biến cứng này có thể làm dao mòn nhanh hơn.

Khả năng dẫn nhiệt

Vật liệu dẫn nhiệt kém khiến nhiệt tập trung nhiều tại vùng cắt và lưỡi dao. Đây là đặc điểm thường gặp ở inox, titan và các siêu hợp kim chịu nhiệt, làm tăng nguy cơ mòn dao.

Tính mài mòn

Các thành phần cứng trong vật liệu như silic, carbide hoặc các pha cứng khác có thể làm tăng tốc độ mài mòn của dao. Vì vậy, vật liệu có tính mài mòn cao thường cần dao có lớp phủ và khả năng chống mòn tốt hơn.

Độ cứng, độ dẻo, dẫn nhiệt và tính mài mòn đều ảnh hưởng đến khả năng gia công vật liệu

Vì sao cần xác định đúng nhóm vật liệu trước khi gia công CNC?

Xác định đúng nhóm vật liệu là bước quan trọng trước khi lựa chọn dao và thiết lập chế độ cắt. Mỗi nhóm ISO có đặc tính khác nhau về độ cứng, khả năng tạo phoi, dẫn nhiệt và mức độ mài mòn, nên yêu cầu về dụng cụ cắt cũng khác nhau.

Việc phân loại chính xác vật liệu giúp:

• Chọn đúng loại dao, grade và lớp phủ phù hợp với vật liệu gia công.
• Thiết lập tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt hợp lý.
• Kiểm soát phoi và nhiệt vùng cắt tốt hơn.
• Hạn chế các hiện tượng như lẹo dao, mẻ lưỡi, mòn nhanh hoặc rung động.
• Cải thiện độ chính xác, chất lượng bề mặt và tuổi thọ dao.
• Giảm thời gian dừng máy và tối ưu chi phí gia công.

Có thể hiểu đơn giản theo trình tự: Vật liệu → Nhóm ISO → Dao phù hợp → Chế độ cắt → Hiệu quả gia công. Tuy nhiên, nhóm ISO chỉ là cơ sở ban đầu. Khi chọn dao thực tế vẫn cần xem xét thêm mác vật liệu, độ cứng, trạng thái nhiệt luyện, nguyên công, độ cứng vững của máy và điều kiện làm mát.

Cách chọn dao CNC theo nhóm vật liệu

Mỗi nhóm vật liệu có đặc tính cắt khác nhau, vì vậy khi chọn dao CNC cần dựa vào khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn, độ sắc của lưỡi cắt và khả năng thoát phoi.

Ngoài nhóm vật liệu, việc lựa chọn dao còn cần dựa trên mác vật liệu, độ cứng, loại nguyên công, máy CNC, độ cứng vững của hệ thống và yêu cầu bề mặt. Vì vậy, không nên chỉ dựa vào ký hiệu P, M, K, N, S, H để quyết định loại dao sử dụng.

>> Xem thêm: Các loại dao phay CNC phổ biến] và ứng dụng trong gia công.

Như vậy, việc hiểu rõ các nhóm vật liệu ISO P, M, K, N, S, H giúp người vận hành lựa chọn dao cụ và thông số gia công phù hợp hơn, từ đó hạn chế mòn dao, cải thiện chất lượng bề mặt và nâng cao hiệu quả gia công.
CNC Ánh Kim cung cấp đa dạng dao phay, dao tiện, insert và dao cụ CNC cho nhiều nhóm vật liệu khác nhau. Khách hàng có thể liên hệ CNC Ánh Kim để được hỗ trợ lựa chọn sản phẩm phù hợp với vật liệu và yêu cầu gia công thực tế.

Thông tin liên hệ:

• Địa chỉ: : 1737/7/3/20 Quốc Lộ 1A, KP2, P.Tân Thới Hiệp,TP.HCM
• ĐT: 0886113609
• Website: https://cncanhkim.com/
• Danh mục sản phẩm: https://cncanhkim.com/danh-muc-san-pham/