EnglishThép là gì? Ứng dụng của thép trong cuộc sống
Ngành công nghiệp thép phát triển kéo theo sự phát triển công nghiệp hóa của đất nước, từ đó có thể giải quyết được nhu cầu việc làm cho một lực lượng lao động đáng kể và bổ trợ sự phát triển cho các ngành nghề có liên quan khác.
Thép (tiếng Anh là Steel) là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe) được nung chảy với cacbon (C) và một số nguyên tố hóa học khác (Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Mo, Mg, Cu…). Các nguyên tố hóa học trong hợp kim thép và hàm lượng của chúng có vai trò điều chỉnh độ cứng, độ đàn hồi, tính dẻo/dễ uốn, khả năng chống oxy hóa và sức bền của thép. Vì sự đa dạng này nên trên thế giới có đến hơn 3,000 loại thép.
Tính chất hóa học của thép
Thép là vật liệu kim loại nên có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt mạnh. Ở nhiệt độ 500oC - 600oC thép trở lên dẻo, cường độ giảm. Ở nhiệt độ -10oC tính dẻo giảm. Ở nhiệt độ -45oC thép giòn, dễ nứt.
Thép có cơ tính tổng hợp cao, có tính dễ định hình tốt, có nhiều chủng loại với nhiều công dụng khác nhau nên là vật liệu có tính ứng dụng cao, được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp xây dựng, cơ khí chế tạo, đóng tàu…
Đặc tính của thép
Trong quá trình luyện thép, việc phân chia tỉ lệ cacbon và sắt có thể tạo ra rất nhiều cấu trúc thép với đặc tính khác nhau. Vì vậy, việc luyện thép sẽ không chỉ trả ra một sản phẩm cùng loại, còn tùy thuộc vào nhu cầu và mục đích sử dụng để luyện ra loại thép cho phù hợp.
Hàm lượng cacbon có trong thép chiếm không quá 2.14% theo trọng lượng.
Nếu hàm lượng cacbon càng cao thì sản phẩm thép sẽ có độ cứng cao, tăng độ bền nhưng lại giòn và dễ gãy hơn, khó uốn.
Hàm lượng cacbon càng thấp thì độ dẻo càng tăng
Thép cacbon là gì? (Phân loại theo thành phần hóa học)
Thép cacbon có 2 thành phần chính là sắt và cacbon, các nguyên tố khác có tỉ lệ rất ít, gần như không đáng kể.
Thép cacbon tuy chỉ có 2 nguyên tố nhưng có thể điều chế theo vô số cách với nhiều công dụng, bằng cách gia giảm hàm lượng cacbon có trong thép, phụ thuộc vào mục đích sử dụng.
Theo hàm lượng cacbon:
Thép cacbon thấp: hàm lượng các bon ≤ 0,25%.
Thép cacbon trung bình: hàm lượng các bon 0,25 – 0,6%.
Thép cacbon cao: hàm lượng các bon 0,6 – 2%.
Kết cấu Thép Cacbon
Nhóm này có chất lượng cao hơn nhóm chất lượng thường thể hiện ở hàm lượng các tạp chất có hại (S £ 0,04%, P £ 0,035%), hàm lượng cacbon chính xác và chỉ tiêu cơ tính rõ ràng. Thép cacbon kết cấu trong các bảng chỉ dẫn ghi cả thành phần và cơ tính. Thép cacbon kết cấu được dùng trong chế tạo các chi tiết máy chịu lực cao hơn như: bánh răng, trục vít, cam, lò xo…
Theo TCVN ký hiệu thép cacbon kết cấu là chữ C, sau chữ C ghi chỉ số hàm lượng cacbon của thép như: C20, C45, C65…
Ví dụ: C45 trong đó chữ C ký hiệu thép cacbon, 45 chỉ phần vạn cacbon trung bình (tương đương với 0,45%C)
Ký hiệu theo các nước:
Nhật (JIS): Ký hiệu SxxC trong đó xx là các số chỉ phần vạn C. Ví dụ mác S45C có 0,45%C.
Mỹ (AISI/SAE): Ký hiệu 10xx trong đó xx là số chỉ phần vạn C. Ví dụ mác 1045 có 0,45%C.
Thép CT3 là gì?
Thép CT3 là loại thép Cacbon thấp có kết cấu thuộc nhóm C, có giới hạn bền là 8, được dùng chủ yếu trong chế tạo chi tiết máy, khuôn mẫu, gia công bản mã,…có nhiều ứng dụng trong xây dựng, kết cấu thép, cầu cảng, gia công kim loại và chi tiết máy.
CT là viết tắt của Cacbon thấp, 3 là thép có kết cấu thuộc nhóm C. Theo TCVN 1765 – 75 quy định về Mác thép thì nhóm C bao gồm: CCT34, CCT38,… (trong đó chữ số đằng sau số 3 (cụ thể là 4, 8) chỉ giới hạn bề của thép).
Thép cacbon dụng cụ là gì?
Là loại thép có hàm lượng cacbon cao (0,7 – 1,4%) có hàm lượng tạp chất S và P thấp (< 0,025%). Thép cacbon dụng cụ tuy có độ cứng cao khi nhiệt luyện nhưng chịu nhiệt thấp nên chỉ dùng làm các dụng cụ như: đục, dũa, dụng cụ đo hay các loại khuôn dập.
Theo TCVN ký hiệu thép cacbon dụng cụ là chữ CD, sau chữ CD ghi chỉ số hàm lượng cacbon của thép theo phần vạn như: CD70, CD80, CD100.
Ví dụ: CD100 – chữ CD ký hiệu thép cacbon dụng cụ, 100 chỉ phần vạn cacbon trung bình (tương đương với 1%C).
Thép hợp kim là gì? (Phân loại theo tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại thêm vào).
Thép hợp kim là ngoài 2 nguyên tố chính, còn có sự kết hợp của các thành phần khác với hàm lượng từ 1% – 50% nhằm thay đổi tính chất cơ học của sản phẩm.
Theo tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại thêm vào chia ra:
Thép hợp kim thấp: tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác ≤2,5%.
Thép hợp kim vừa: tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác 2,5-10%.
Thép hợp kim cao: tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác >10%.
Trong xây dựng và gia dụng thường dùng thép hợp kim thấp. Thép hợp kim thấp thường được pha thêm các nguyên tố mangan, crom, silic, niken… với hàm lượng không quá 10%. Mỗi hợp kim pha vào thép có một công năng khác nhau:
CROM (Cr) là thành phần chính để tạo ra thép không gỉ. Tỉ lệ crom dao động trong khoảng 10.5% – 26%.
NIKEN (Ni): niken giúp thép bền và dẻo dai hơn.
MANGAN (Mn): Mangan được thêm vào thép nhằm khử oxy hóa trong quá trình nấu chảy để ngăn ngừa hình thành các chất bẩn sunfua sắt làm cho thép bị nứt. Hàm lượng mangan chỉ chiếm 0.5% – 0.8%.
SILIC (Si) VÀ ĐỒNG (Cu): được thêm vào một lượng nhỏ nhằm chống lại sự ăn mòn của axit sunfuric (H2SO4).
NITƠ (Ni): nitơ được thêm vào trong trường hợp này để tăng thêm độ bền cho thép.
MOLYPDEN (Mo): là nguyên tố được thêm vào để chống hiện tượng mòn lỗ chỗ bề mặt và mòn nứt.
LƯU HUỲNH (S): lưu huỳnh được thêm vào giúp tăng khả năng gia công. Tuy nhiên chỉ thêm vào một ít để tránh hiện tượng giòn sulfur.
Thép không gỉ là gì? (inox)
Thép không gỉ (hay còn được gọi là inox) là hợp kim sắt chứa ít nhất 10.5% crom. Tính chất nổi bật nhất của thép không gỉ là khả năng chống oxy hóa vượt trội, nó ít bị biến màu hay bị ăn mòn như các kim loại khác.
Crom trong thép không gỉ có tác dụng tạo ra một màng bao bọc, giúp chống lại các tác nhân bên ngoài, cụ thể khi crom tiếp xúc với không khí sẽ tạo ra crom oxit, lớp crom oxit này rất mỏng bao bọc trên bề mặt vật liệu (mắt thường không nhìn thấy được).
Lớp crom oxit không tác dụng với nước và không khí nên làm tốt vai trò bảo vệ lớp thép ở bên dưới. Vì vậy, inox hiện nay rất phổ biến, đặc biệt được sử dụng nhiều trong các sản phẩm gia đình.
Có 4 loại thép không gỉ chính, bao gồm:
Austenitic
Ferritic
Austenitic – Ferritic (Duplex)
Martensitic
Các loại kết cấu thép hay gặp
Kết cấu thép là kết cấu để chịu lực của thép. Mỗi loại kết cấu có công năng và ứng dụng khác nhau. Vì vậy cần biết rõ để lựa chọn loại thép và kết cấu thép cho phù hợp.
Thép lá
Là thép đã được cán mỏng (dày 4-160 mm, dài 6 – 12m, rộng 0.5 – 3.8m), chế tạo thành dạng tấm hoặc dạng cuộn.
Thép hình H, I, U
Thép hình là thép được tạo hình (chủ yếu theo các hình chữ H, U, I, T, thép ống…) bằng cách gia công nhiệt (ủ, thường hóa, tôi, ram), gia công cơ học nóng (cán nóng, rèn), gia công cơ học nguội (cán nguội, kéo, rèn đập…)
Các hình dạng chủ yếu trên thị trường hiện nay của thép hình:
Thép góc: Hay còn được gọi là thép L hoặc thép V. Thép góc được ứng dụng trong việc sửa chữa các máy móc thiết bị, sử dụng trong các góc cửa sổ cửa chính, sử dụng để làm giá đỡ…
Thép chữ U: Đây là một trong những loại thép hình được sử dụng phổ biến nhất, được sử dụng cho công trình nhà xưởng, thùng xe, dầm cầu trục…
Thép chữ I: Ứng dụng cao cho các công trình cầu đường, nhà xưởng, cơ khí…
Thép chữ U và I thành mỏng
Các loại thép ống: được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đóng tàu, ô tô…
Thép chữ L là một trong những loại thép hình có tính ứng dụng cao
Thép hộp
Thép hộp là loại vật liệu được hình thành từ các tấm thép (tôn) lớn có độ dày tùy chọn, sau đó đi qua hàng loạt khuôn theo những hình dạng mà chúng ta mong muốn để ra được thành phẩm cuối cùng. Thép hộp được phân loại theo hình dạng mặt cắt của chúng là thép hộp vuông và thép hộp chữ nhật.
Thép hộp
Thép tròn rỗng (thép ống)
Thép ống tròn là dòng sản phẩm có cấu trúc rỗng bên trong, thành thường khá mỏng, tuy nhiên lại có độ bền và khả năng chịu lực rất cao, ngoài ra thép ống rất dễ uốn dẻo nên phù hợp với những công trình có gấp khúc.
Thép tròn rỗng
Thép tấm (thép cuộn)
Thép cuộn là một sản phẩm thép được sản xuất với bề mặt trơn hoặc có gân dưới dạng cuộn tròn, được sản xuất bằng một quy trình tinh luyện phức tạp, đòi hỏi trình độ kỹ thuật và công nghệ cao.
Thép cuộn tiếng Anh là Rolled Steel, trong đó thép cuộn cán nóng là Hot Rolled Steel và thép cuộn cán nguội là Cold Rolled Steel.
Thép xây dựng (thép tròn đặc)
Thép thanh hay thép cây là thép xây dựng được gia công theo hình trụ dạng thanh dài 12m/cây, có độ dẻo dai, chịu uốn và độ dãn dài cao. Thép thanh thường được sử dụng cho công trình xây dựng công nghiệp hoặc dân dụng.
Có 2 loại thép thanh:
Thép thanh tròn trơn
Thép thanh tròn trơn là loại Thép được gia công theo hình trụ, có bề ngoài nhẵn trơn, được sản xuất theo khuôn có chiều dài thông thường là 12m/cây với đường kính thông dụng: Ø14, Ø16, Ø18, Ø20, Ø22, Ø25.
Thường được cung cấp ra thị trường theo dạng bó có khối lượng trung bình 2000kg/bó và sử dụng trong các trụ của các công trình xây dựng lớn.
Thép thanh tròn có vân
Thép thanh vằn hay thép cốt bê tông có vân (gân) ở mặt ngoài với các đường kính phổ biến Ø10, Ø12, Ø14, Ø16, Ø18, Ø20, Ø22, Ø25, Ø28, Ø32.
Thép thanh tròn có vân
Thép thanh cuộn
Thép cuộn hay thép dây là loại thép dạng dây được cuộn tròn, có bề mặt trơn nhẵn hoặc có vân (gân) với đường kính thông thường là: Ø6mm, Ø8mm, Ø10mm, Ø12mm, Ø14mm, thường được cung cấp ra thị trường theo dạng cuộn có khối lượng trung bình 200-459kg/cuộn.
Thép cuộn thường được sử dụng để gia công kéo dây, xây dựng gia công, xây dựng nhà ở, cầu đường, hầm…
Thép thanh cuộn
Ứng dụng của thép vào cuộc sống
Ngày nay, thép có cực kỳ nhiều ứng dụng, gần như chúng ta không thể sống thiếu thép trong đời sống hàng ngày.
Trong ngành xây dựng
Ứng dụng quan trọng nhất của thép trong ngành xây dựng đó là được sử dụng để làm bê tông cốt thép. Sử dụng thép trong xây dựng sẽ gia tăng sự kiên cố, chắc chắn cho ngôi nhà của bạn.
Bên cạnh đó, thép còn được sử dụng để xây dựng các hạ tầng cơ sở, công trình giao thông để phục vụ nhu cầu của người dân.
Trong ngành công nghiệp đóng tàu
Một trong những ứng dụng của thép không thể bỏ qua chính là sử dụng trong ngành công nghiệp đóng tàu. Nhờ độ bền cao, khả năng chịu nhiệt, mài mòn tốt lại dễ dát mỏng, người ta thường sử dụng thép để đóng tàu thuyền. Đặc biệt phần vỏ tàu là nơi sử dụng nhiều thép nhất để tăng thời gian sử dụng của tàu.
Ngành công nghiệp thép đã phát triển như thế nào?
Ngày nay người ta gọi ngành công nghiệp thép (không gọi là ngành công nghiệp sắt và thép), nhưng trong lịch sử, đó là 2 sản phẩm khác nhau. Ngày nay có một vài loại thép mà trong đó cacbon được thay thế bằng các hỗn hợp vật liệu khác, và cacbon nếu có, chỉ là không được ưa chuộng.
Ngành thép thường được coi là một chỉ số của sự tiến bộ kinh tế, vì vai trò quan trọng của thép trong phát triển cơ sở hạ tầng và kinh tế tổng thể. Năm 1980, có hơn 500.000 công nhân luyện thép của Hoa Kỳ. Đến năm 2000, số lượng công nhân luyện thép giảm xuống còn 224.000 người.
Sự bùng nổ kinh tế ở Trung Quốc và Ấn Độ đã khiến nhu cầu thép tăng mạnh. Từ năm 2000 đến 2005, nhu cầu thép thế giới tăng 6%. Kể từ năm 2000, một số công ty thép của Ấn Độ và Trung Quốc đã trở nên nổi tiếng, chẳng hạn như Tata Steel (đã mua lại Tập đoàn Corus vào năm 2007), Tập đoàn Baosteel và Tập đoàn Shagang.
Tuy nhiên, tính đến năm 2017, ArcelorMittal là nhà sản xuất thép lớn nhất thế giới. Năm 2005, Cơ quan Khảo sát Địa chất Anh tuyên bố Trung Quốc là nhà sản xuất thép hàng đầu với khoảng 1/3 thị phần thế giới; Nhật Bản, Nga và Mỹ theo sau lần lượt.
BÀI VIẾT LIÊN QUAN
