Trong lĩnh vực xây dựng, thép được ứng dụng rộng rãi vì đáp ứng nhiều tiêu chí như độ bền cao, trọng lượng nhẹ và khả năng chịu lực tốt. Thị trường hiện nay cung cấp đa dạng các loại thép, bao gồm thép hình, thép mạ kẽm, thép hợp kim, và nhiều loại khác. Trong bài viết này, Hoàng Ngọc Diệp sẽ cùng bạn khám phá thép hợp kim là gì, cũng như đặc điểm và ứng dụng của nó.
Thép hợp kim là gì?
Thép hợp kim là loại thép được tạo ra từ sắt và cacbon, kết hợp với các nguyên tố hóa học khác như niken, mangan, đồng,... Các nguyên tố này chiếm từ 1,0% đến 50% tổng khối lượng thép, được thêm vào nhằm cải thiện những đặc tính của sản phẩm. Những cải tiến này có thể bao gồm độ bền, tính dẻo, sức đàn hồi và khả năng chống oxy hóa của thép.
Dưới đây là một số nguyên tố hợp kim thường gặp:
- Mangan: Nguyên tố này được thêm vào nhằm mục đích điều chỉnh các yêu cầu về xử lý nhiệt. Thường thì, thép cần được làm nguội nhanh chóng từ nhiệt độ cao xuống thấp để tăng độ cứng. Tuy nhiên, tốc độ làm lạnh quá nhanh có thể gây nứt. Mangan giúp kiểm soát tốc độ làm lạnh chậm hơn, giảm thiểu nguy cơ này.
- Crom: Thép chứa trên 11% crom được gọi là thép không gỉ. Việc bổ sung crom giúp thép chống mài mòn tốt hơn, đồng thời ảnh hưởng lớn đến độ bền, độ cứng và khả năng nhiệt luyện của kim loại.
- Molypden: Nguyên tố này được thêm vào để tăng độ cứng và tính dẻo ở nhiệt độ cao. Đồng thời, molypden còn cải thiện khả năng gia công, chống ăn mòn và tăng cường tác dụng của các nguyên tố hợp kim khác.
- Vanadium: Nguyên tố này giúp tăng độ cứng, khả năng chống va đập và chống ăn mòn. Vanadium còn hạn chế sự phát triển của hạt kim loại, cho phép tôi thép ở nhiệt độ cao hơn.
Thép hợp kim, được tạo thành từ sắt và cacbon, được pha trộn thêm các thành phần hóa học như niken, mangan, đồng,...
Phân loại thép hợp kim
Thép hợp kim thường được phân loại thành 2 loại sau:
- Thép hợp kim cao: Là loại thép chứa các nguyên tố với hàm lượng vượt quá 10% tổng khối lượng thép.
- Thép hợp kim thấp: Thông thường, loại thép này chứa các nguyên tố như silic, crom, mangan,... với hàm lượng không quá 10%. Thép hợp kim thấp là loại phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất trên thị trường hiện tại.
Ngoài ra, dựa trên công dụng, thép hợp kim còn được chia thành 3 loại:
- Thép kết cấu: Loại thép này dùng để chế tạo các chi tiết máy và kết cấu kim loại, đòi hỏi tính dẻo và độ bền cao. Thường thì, loại thép này có hàm lượng cacbon thấp và trung bình, thuộc nhóm thép hợp kim thấp.
- Thép dụng cụ hợp kim: Đây là loại thép chất lượng cao dùng để sản xuất dao cắt, khuôn dập, và dụng cụ đo. Các yêu cầu cho loại thép này bao gồm độ cứng và khả năng chống mài mòn cao. Thông thường, nhóm này có hàm lượng cacbon trung bình và cao. Ví dụ, các mác thép phổ biến như SKD61 và SKD11 thường thuộc nhóm này.
- Thép hợp kim đặc biệt: Nhóm thép này có các đặc tính vật lý và hóa học đặc biệt. Trong nhóm thép này, tổng hàm lượng hợp kim thường rất cao.
Đặc tính của thép hợp kim
Chúng ta hãy cùng tìm hiểu đặc tính của thép hợp kim theo các tiêu chí sau:
- Về cơ tính: Độ bền của thép hợp kim thường cao hơn nhiều so với thép carbon, đặc biệt là sau khi được tôi và ram.
- Về tính chịu nhiệt: Thép hợp kim có thể duy trì cơ tính cao của trạng thái tôi ở nhiệt độ trên 200 độ C. Để đạt được điều này, thép cần được hợp kim hóa bằng cách thêm một số nguyên tố với hàm lượng tương đối cao.
- Các tính chất vật lý, hóa học: Thép hợp kim có các đặc tính như chống ăn mòn, không gỉ và có độ giãn nở đặc biệt khi nhiệt độ thay đổi.
Điểm khác biệt giữa thép carbon và thép hợp kim là gì?
| STT | Thép carbon | Thép hợp kim |
| Định nghĩa | Thép chứa hàm lượng carbon cao (dưới 2%) và rất ít các nguyên tố khác | Thép chứa nhiều nguyên tố khác bên cạnh sắt và carbon |
| Đặc tính | Nồng độ carbon thấp: độ dẻo của thép tăng lên.
Nồng độ carbon cao: độ bền và khả năng chịu lực được cải thiện, nhưng độ dẻo, khả năng hàn và nhiệt độ nóng chảy của thép giảm |
Dựa vào tỷ lệ và các thành phần hợp kim được sử dụng, những đặc tính của thép sau khi chế biến sẽ có sự biến đổi |
| Chống ăn mòn | Hạn chế trong khả năng chống ăn mòn | Có khả năng chống lại sự ăn mòn tốt |
| Độ bền (khả năng chịu tải trọng mà không bị hỏng hoặc biến dạng) | Thấp | Cao |
| Nhiệt độ nóng chảy | Thấp | Cao |
| Giá thành | Có giá thành tương đối phải chăng, đặc biệt là với loại thép carbon thấp, dễ dàng để áp dụng và sản xuất | Giá thành tương đối cao, việc ứng dụng và sản xuất gặp khó khăn do phụ thuộc vào tỷ lệ các thành phần hợp kim |
Ưu điểm và ứng dụng đặc biệt của thép hợp kim trong xây dựng
Thép hợp kim có nhiều ưu điểm so với các loại thép khác, bao gồm:
- Khả năng chống ăn mòn tốt.
- Khả năng chịu tải trọng cao.
- Nhiệt độ nóng chảy của thép hợp kim tương đối cao.
Do có nhiều đặc tính ưu việt, các nhà đầu tư thường thích sử dụng thép hợp kim trong nhiều lĩnh vực sản xuất và chế tạo, ví dụ như:
- Xây dựng các công trình.
- Chế tạo các máy móc, linh kiện xe hơi,...
- Chế tạo các loại trục (trục động cơ, trục cán rèn,...).
- Chế tạo bánh răng.
Do có nhiều đặc tính ưu việt, các nhà đầu tư thường thích sử dụng thép hợp kim trong nhiều lĩnh vực chế tạo, sản xuất.
Kết luận
Với những ưu điểm nổi bật về độ bền, khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn và tính ứng dụng đa dạng, thép hợp kim đã khẳng định vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và xây dựng hiện đại. Việc lựa chọn và sử dụng đúng loại thép hợp kim không chỉ giúp nâng cao chất lượng công trình, máy móc mà còn tối ưu chi phí bảo dưỡng và kéo dài tuổi thọ sản phẩm. Đây chính là vật liệu chiến lược, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của các dự án kỹ thuật trong tương lai.
Hy vọng qua bài viết trên của phế liệu Hoàng Ngọc Diệp, sẽ giúp quý độc giả có thêm kiến thức hữu ích rồi nhé.
CÔNG TY TNHH XUẤT NHẬP KHẨU HOÀNG NGỌC DIỆP
