Thép là một trong những vật liệu không thể thiếu trong các ngành công nghiệp hiện đại, từ xây dựng, sản xuất ô tô cho đến y tế và năng lượng. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết thép được phân loại thành nhiều loại khác nhau, mỗi loại lại có những đặc tính và ứng dụng riêng biệt. Việc hiểu rõ về phân loại thép không chỉ giúp bạn lựa chọn đúng loại thép cho nhu cầu sử dụng mà còn tối ưu hóa hiệu quả kinh tế và đảm bảo chất lượng công trình.
Tìm hiểu ngay các loại phế liệu chuyên thu mua tại Phế Liệu VN
Mục Lục
Khái niệm thép là gì?
Thép là hợp kim giữa sắt, carbon và một số nguyên tố khác với hàm lượng carbon thường dưới 2%. Các nguyên tố như đồng, chì, niken, crom, lưu huỳnh, phốt pho, mangan,…được thêm vào để cải thiện độ cứng, độ đàn hồi, tính dẻo, khả năng chống oxy hóa và độ bền của thép. Quy trình sản xuất thép bao gồm các bước chính như nấu chảy, luyện kim, tạo hình và gia công.
So với sắt nguyên chất thì thép có nhiều ưu điểm vượt trội. Nhờ tỷ lệ carbon và các nguyên tố hợp kim trong cấu trúc, thép có độ bền cao, khả năng chịu lực tốt, cũng như độ cứng và độ bền kéo ấn tượng. Tùy thuộc vào quy trình sản xuất cũng như thành phần hợp kim, thép có thể được chế tạo thành nhiều dạng khác nhau như thép không gỉ, thép hợp kim, thép cường độ cao và nhiều loại khác.
Tìm hiểu thêm: Thép không hợp kim là gì?
Phân loại thép phổ biến trên thị trường hiện nay
Kết cấu thép là bộ phận chịu lực quan trọng trong các công trình xây dựng với mỗi loại kết cấu đảm nhận chức năng và ứng dụng riêng biệt. Do đó, việc hiểu rõ đặc tính của từng loại thép và kết cấu thép là vô cùng cần thiết để đảm bảo lựa chọn phù hợp cho từng mục đích sử dụng.
Phân loại dựa theo thành phần hóa học
Phân loại theo hàm lượng Carbon: Khi hàm lượng carbon trong thép tăng, các tính chất của thép thay đổi rõ rệt: độ dẻo giảm trong khi độ bền và độ giòn tăng. Ngược lại, khi giảm hàm lượng carbon, thép trở nên dẻo dai hơn nhưng có độ bền thấp hơn. Theo tiêu chuẩn Nga ГОСТ 380-71 và ГОСТ 1050-75, thép được chia thành ba loại chính:
- Thép carbon thấp: Có hàm lượng carbon trung bình không vượt quá 0,25%. Đặc điểm nổi bật là độ dẻo dai cao nhưng độ bền thấp.
- Thép carbon trung bình: Có hàm lượng carbon trung bình từ 0,25% đến 0,6%. Loại thép này có độ bền và độ cứng cao, thường được dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập mạnh.
- Thép carbon cao: Có hàm lượng carbon từ 0,6% đến 2%. Loại thép này thường được sử dụng để chế tạo các dụng cụ cắt, khuôn dập và dụng cụ đo lường.
Lưu ý: Thép carbon chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng sản lượng thép, khoảng 80-90%.
Phân loại theo hàm lượng các nguyên tố kim loại thêm vào: Để tạo ra thép có tính chất vật lý và kỹ thuật phù hợp, các nguyên tố kim loại như mangan (Mn), crôm (Cr), niken (Ni), nhôm (Al), đồng (Cu),… sẽ được thêm vào. Dựa theo tiêu chuẩn Nga ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72 và ГОСТ 14959-79, thép hợp kim được chia thành ba loại chính:
- Thép hợp kim thấp: Có tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại thêm vào từ 2,5% trở xuống.
- Thép hợp kim trung bình: Có tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại từ 2,5% đến 10%.
- Thép hợp kim cao: Có tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại trên 10%.
Lưu ý: Thép hợp kim có độ bền vượt trội so với thép carbon, đặc biệt sau khi qua quá trình tôi và ram. Trong xây dựng, thép hợp kim thấp với hàm lượng các nguyên tố kim loại khoảng 1% là loại phổ biến nhất.
Phân loại theo mục đích sử dụng
Tùy vào mục đích sử dụng, thép được phân thành các loại sau:
- Thép kết cấu: Có độ bền cao, dẻo dai, chịu lực tốt và có khả năng chịu tải lớn. Loại thép này chủ yếu được sử dụng trong xây dựng, lắp ráp, chế tạo máy và các ứng dụng cơ khí.
- Thép dụng cụ: Đặc trưng bởi độ cứng cao, bền bỉ, khả năng chịu lực và chống ăn mòn tốt. Thép dụng cụ được sử dụng để chế tạo các công cụ gia dụng, thiết bị đo lường, khuôn dập, máy cắt và các thiết bị gia công khác.
- Thép có tính chất vật lý đặc biệt: Được sản xuất với những đặc tính độc đáo như từ tính hay hệ số nở dài thấp, loại thép này rất hữu ích trong các ứng dụng đặc thù như sản xuất thép kỹ thuật điện.
- Thép có tính chất hóa học đặc biệt: Bao gồm các loại thép như thép chịu nhiệt, thép không gỉ, thép bền nóng, thường được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.
Lưu ý: Thép kết cấu được chia thành hai loại chính là thép xây dựng và thép chế tạo máy. Thép xây dựng thường có dạng thanh dài hoặc tấm rộng, với độ dẻo cao để dễ uốn và lắp ghép, độ dai cao để tránh giòn vỡ và tính hàn tốt. Thép chế tạo máy đòi hỏi chất lượng cao hơn so với thép xây dựng.
Phân loại theo chất lượng của thép
Chất lượng thép không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng carbon mà còn được đánh giá qua tỷ lệ phần trăm của một số tạp chất khác như lưu huỳnh (S) và photpho (P). Tỷ lệ tạp chất càng thấp, chất lượng thép càng cao, cụ thể:
- Thép chất lượng bình thường: Chứa 0,06% S và 0,07% P, được luyện từ lò L-D với năng suất cao và giá thành rẻ. Loại thép này thường được sử dụng trong xây dựng.
- Thép chất lượng tốt: Chứa 0,035% S và 0,035% P, được luyện trong lò mactanh và lò điện hồ quang. Loại này thường dùng để chế tạo máy móc.
- Thép chất lượng cao: Chứa 0,025% S và 0,025% P, được luyện trong lò điện hồ quang với nguyên liệu chất lượng cao.
- Thép chất lượng rất cao (cao đặc biệt): Chứa 0,015% S và 0,025% P, được luyện trong lò điện hồ quang, sau đó tinh luyện tiếp tục bằng công nghệ đúc chân không hoặc điện xỉ.
Lưu ý: Thép chất lượng bình thường còn được chia thành ba nhóm nhỏ: thép nhóm A (dựa trên tính chất cơ học), thép nhóm B (dựa theo tính chất hóa học) và thép nhóm C (đảm bảo cả tính chất cơ học và hóa học).
Phân thượng theo mức độ Oxi hóa
Dựa trên mức độ khử oxy, thép được phân loại như sau:
- Thép lặng (l): Đây là loại thép được khử oxy hoàn toàn, chứa 0,15-0,35% silic (Si). Đặc tính nổi bật của thép lặng là độ cứng cao, bền, khó dập nguội, không bị rỗ khí khi đúc, nhưng có hiện tượng co lõm lớn và hình thức bề ngoài không đẹp lắm. Thép lặng thường được sử dụng cho các kết cấu hàn chảy và quá trình thấm carbon. (Ký hiệu “l” thường được lược bỏ.)
- Thép sôi (s): Đây là loại thép có mức độ khử oxy kém, mềm, dẻo, dễ dập nguội. Tuy nhiên, thép sôi không phù hợp cho đúc định hình hay các kết cấu hàn chảy do dễ sinh bọt khí làm giảm chất lượng. Ngoài ra, thép sôi cũng không thích hợp cho các chi tiết thấm carbon vì có hạt lớn.
- Thép bán lặng (n): Loại thép này có mức độ khử oxy nằm giữa thép lặng và thép sôi, thường được sử dụng thay thế cho thép sôi.
Lưu ý: Các ký hiệu “l”, “s” và “n” chỉ được sử dụng tại Việt Nam. Trong khi thép hợp kim chỉ tồn tại ở dạng thép lặng, thép carbon có thể tồn tại ở cả ba dạng: sôi, lặng và bán lặng.
Các loại thép phổ biến
Trên thị trường hiện nay, thép chủ yếu được phân loại dựa vào kết cấu. Các kết cấu thép phổ biến bao gồm nhà công nghiệp, khung và trần khẩu độ lớn cho các tòa nhà công cộng, cầu vượt, tháp, cột trụ, trần treo, khung cửa sổ và cửa đi,… Một số loại kết cấu thép chính có thể kể đến như sau:
Loại thép tấm
Thép tấm (hay còn gọi là thép lá) là loại thép được gia công thành các tấm mỏng và rộng với kích thước lớn, thường được sử dụng trong xây dựng các công trình lớn như nhà xưởng. Thép tấm có hai loại chính: thép cán nóng và thép cán nguội.
- Thép cán nóng: Độ dày từ 4 đến 160 mm, chiều dài từ 6 đến 12 m và chiều rộng từ 0,5 đến 3,8 m. Thép cán nóng có thể được chế tạo dưới dạng tấm hoặc cuộn.
- Thép cán nguội: Có độ dày từ 0,4 đến 4 mm, thường được cung cấp dưới dạng cuộn. Thép cán nguội mỏng có độ dày tối đa 4 mm, còn thép cán nguội rộng bản có độ dày từ 6 đến 60 mm và được gia công phẳng.
Phân biệt giữa thép cán nóng và thép cán nguội:
| Đặc điểm | Thép cuộn cán nóng | Thép cuộn cán nguội |
| Độ dày | Từ 0,9 mm trở lên | Tối đa 4 mm |
| Bề mặt | Màu xanh đen, tối đặc trưng | Màu trắng sáng, độ bóng cao |
| Mép biên | Xù xì, dễ bị rỉ sét và biến màu theo thời gian | Thẳng, sắc nét |
| Bảo quản | Có thể để ngoài trời lâu dài, không cần bao bì | Thường cần bao bì và bảo quản trong nhà, dễ bị gỉ sét nếu bề mặt không được bảo vệ |
Các loại thép này được chọn lựa dựa trên yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng và điều kiện môi trường bảo quản.
Loại thép hình
Thép hình là loại thép được gia công thành các hình dạng đặc trưng như chữ H, L, V, U, I, T, C, Z, ống tròn, góc và các hình dạng khác.
Các phương pháp gia công bao gồm nhiệt luyện (như ủ, thường hóa, tôi, ram), gia công cơ học nóng (cán nóng, rèn) và gia công cơ học nguội (cán nguội, kéo, rèn dập, vuốt, tổ hợp).
Thép hình thường được sử dụng trong các kết cấu công trình kỹ thuật bao gồm đòn cân trong xây dựng, chế tạo máy, cơ khí, đóng tàu, xây dựng cầu đường, nhà thép tiền chế, dầm cầu trục, bàn cân, thùng xe và cả trong xây dựng dân dụng.
Thép hộp: Thép hộp là loại thép có cấu trúc hình khối rỗng với kích thước dài 6m và độ dày từ 0,7 đến 5,1mm. Thép hộp có hai loại chính trên thị trường Việt Nam:
- Thép hộp đen: Đặc trưng với bề mặt đen bóng. Thường được sử dụng trong các công trình không tiếp xúc thường xuyên với nước biển hay các hóa chất ăn mòn như xây dựng dân dụng và nội thất nhà xưởng.
- Thép hộp mạ kẽm: Mạ một lớp kẽm ở nhiệt độ cao để bảo vệ thép khỏi tiếp xúc với không khí bên ngoài, giúp chống mài mòn tốt hơn so với thép hộp đen. Sử dụng trong các môi trường đặc thù như ven biển hoặc kho chứa hóa chất với tuổi thọ lên đến 50-60 năm.
Thép ống: Thép ống hay thép hộp tròn có cấu trúc rỗng, thành mỏng và khối lượng nhẹ. Thép ống có độ bền cao và có thể được bảo vệ thêm bằng các lớp sơn, xi hoặc mạ. Các hình dạng bao gồm ống tròn, ống vuông, ống chữ nhật và ống hình oval. Kích thước thường dao động từ 0,7 đến 6,35mm độ dày và từ 12,7mm đến 219,1mm đường kính. Thép ống được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng như nhà thép tiền chế, giàn giáo, hệ thống cọc, trụ viễn thông, đèn chiếu sáng đô thị, ống thoát nước, dẫn dầu, khí đốt, khung sườn ô tô và thiết bị trang trí nội thất.
Thép Hình H và Thép Hình I
- Thép Hình H (H-beam steel): Được thiết kế theo hình chữ H, rất chắc chắn và chịu được áp lực lớn. Có nhiều kích thước khác nhau như H100x100, H150x150, H200x200, H300x300, H350x350, H400x400,…
- Thép Hình I (I-beam steel): Có thiết kế tương tự như thép hình H nhưng với phần thép ngang nhỏ hơn, tạo hình chữ I. Thép hình I thường nhẹ hơn và chịu áp lực kém hơn so với thép hình H. Lựa chọn giữa thép hình H và I phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của công trình.
Cả hai loại thép thường được sử dụng trong các công trình như nhà ở, kết cấu nhà tiền chế, kiến trúc cao tầng, các tấm chắn sàn và cấu trúc nhịp cầu lớn.
Thép Hình U (U-beam steel): Được thiết kế theo hình chữ U, có độ cứng và chịu lực cao, phù hợp với các điều kiện môi trường khắc nghiệt như tiếp xúc với hóa chất hoặc nhiệt độ cao. Thép hình U thường được sử dụng trong xây dựng, sản xuất thiết bị máy móc và các công trình dân dụng như nhà tiền chế, khung sườn xe, thùng xe, tháp ăng-ten, bàn ghế nội thất và cột điện cao thế.
Thép Góc, Thép Hình V, Thép Hình L (V-shaped steel và L-shaped steel): Được thiết kế theo hình chữ V và L và nhìn khá giống nhau. Tùy thuộc vào yêu cầu về khả năng chịu tải, lực, độ cứng và độ bền của mỗi công trình, nhà thầu sẽ chọn loại thép hình V hoặc L phù hợp.
Loại thép xây dựng
Thép Thanh còn gọi là thép cây, là loại thép xây dựng có dạng trụ dài, mỗi cây thường có chiều dài 12m. Đặc trưng bởi độ dẻo dai, khả năng chịu uốn tốt và độ giãn dài cao, thép thanh được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng công nghiệp và dân dụng.
Có hai loại thép thanh chính:
- Thép thanh tròn trơn: Là loại thép có dạng trụ tròn, bề mặt nhẵn, được sản xuất theo khuôn với chiều dài tiêu chuẩn 12m/cây và các đường kính phổ biến như Ø14, Ø16, Ø18, Ø20, Ø22, Ø25. Thép thanh tròn trơn thường được đóng thành bó với khối lượng trung bình 2000kg/bó và chủ yếu được sử dụng trong các trụ cột của những công trình xây dựng lớn.
- Thép thanh vằn (Thép cốt bê tông): Là loại thép có các gân nổi trên bề mặt, tạo độ bám dính cao với bê tông. Các đường kính thông dụng bao gồm Ø10, Ø12, Ø14, Ø16, Ø18, Ø20, Ø22, Ø25, Ø28, Ø32.
Loại thép xây dựng cuộn
Thép Cuộn hay còn gọi là thép dây, là loại thép được gia công thành dạng dây và cuộn tròn. Bề mặt thép có thể trơn nhẵn hoặc có vân (gân), với các đường kính thông dụng như Ø6mm, Ø8mm, Ø10mm, Ø12mm và Ø14mm. Thép cuộn thường được đóng gói và cung cấp ra thị trường dưới dạng cuộn, mỗi cuộn có khối lượng trung bình từ 200kg đến 459kg.
Thép cuộn thường được sử dụng trong các ứng dụng như kéo dây, gia công xây dựng, xây dựng nhà ở, cầu đường và các công trình hầm ngầm.
Quy trình sản xuất thép
Quy trình sản xuất thép diễn ra theo các bước sau:
Bước 1: Xử lý quặng: Quặng sắt sau khi khai thác sẽ trải qua quá trình xử lý trước khi đưa vào sản xuất thép. Quá trình này bao gồm nghiền, tách tạp chất và luyện quặng để tăng nồng độ sắt, đảm bảo nguyên liệu đầu vào đạt chất lượng cao nhất.
Bước 2: Nấu chảy: Quặng sắt cùng các nguyên liệu như than cốc và quặng mangan được đưa vào lò nấu chảy, thường là lò cao. Tại đây, quặng sắt được khử bằng than cốc để tạo ra gang.
Bước 3: Chế biến gang: Gang từ lò cao được tiếp tục chế biến để loại bỏ tạp chất và điều chỉnh thành phần hóa học, tạo ra thép. Các phương pháp phổ biến bao gồm lò hồ quang điện, lò chuyển đổi và lò điện.
Bước 4: Luyện thép: Quá trình luyện thép giúp điều chỉnh thành phần hóa học và nhiệt độ của gang, thêm hợp kim và loại bỏ tạp chất nhằm tạo ra thép có chất lượng và đặc tính cơ học mong muốn.
Bước 5: Tạo hình: Thép sau khi luyện được đúc thành các sản phẩm như thép tấm, thép ống, thép thanh, hoặc các bộ phận máy móc. Các phương pháp đúc bao gồm đúc liên tục, đúc hợp kim, và đúc khuôn mẫu.
Bước 6: Xử lý nhiệt và gia công: Các sản phẩm thép tiếp tục được xử lý nhiệt để cải thiện đặc tính cơ học, sau đó gia công bằng các phương pháp như cắt, uốn, hàn để tạo ra sản phẩm hoàn thiện.
Bước 7: Kiểm tra chất lượng: Cuối cùng, thép được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và yêu cầu kỹ thuật trước khi đưa vào sử dụng.
Bạn có biết: Nhiệt độ nóng chảy của thép?
Một số công nghệ sản xuất thép
Trong những năm gần đây, công nghệ sản xuất thép đã có những bước tiến vượt bậc, không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường. Một số công nghệ tiên tiến đã được triển khai bao gồm:
- Tái chế thép từ phế liệu: Quy trình này cho phép tái chế thép từ các sản phẩm phế liệu, tạo ra thép mới mà không cần khai thác quặng sắt. Việc này không chỉ giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên thiên nhiên mà còn góp phần đáng kể trong việc cắt giảm lượng khí thải carbon.
- Cán nguội: Thay thế cho quá trình cán nóng truyền thống, công nghệ cán nguội được sử dụng để tạo ra thép có tính chất cơ học vượt trội, đồng thời giảm thiểu thất thoát nhiệt lượng, giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể.
- Công nghệ điện từ: Các công nghệ điện từ như luyện gang điện và luyện thép điện đã trở thành xu hướng hiện đại trong sản xuất thép. Những phương pháp này không chỉ đảm bảo chất lượng thép cao mà còn giảm thiểu tác động môi trường và tiêu thụ năng lượng.
Bên cạnh đó, việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, sử dụng năng lượng tái tạo, tái chế và quản lý chất thải cũng đang được áp dụng rộng rãi nhằm giảm thiểu tác động của ngành công nghiệp thép đến môi trường.
Ứng dụng của thép vào các lĩnh vực đời sống
Thép là vật liệu có nhiều tính chất ưu việt như khả năng chịu lực cao, chống ăn mòn, chống oxi hóa, độ cứng, độ bền và độ dẻo vượt trội. Nhờ những đặc tính này, thép được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu của thép:
- Xây dựng: Thép được sử dụng trong việc xây dựng các cấu trúc tòa nhà, cầu, tầng hầm và nhà xưởng công nghiệp.
- Ô tô: Thép được dùng để chế tạo khung xe, hệ thống treo, vỏ xe và các bộ phận chịu lực, độ bền cao như trục và bánh xe.
- Điện tử: Thép có mặt trong các thiết bị điện tử như điện thoại di động, máy tính, thiết bị gia dụng và các linh kiện điện tử khác.
- Đồ gia dụng: Thép được ứng dụng phổ biến trong sản xuất các đồ gia dụng như nồi, xoong, dao và máy lọc không khí.
- Y tế: Thép được sử dụng để chế tạo các thiết bị y tế, dụng cụ phẫu thuật, nhíp, ống tiêm và nhiều dụng cụ y tế khác.
- Ngành năng lượng: Thép được dùng trong sản xuất và lắp đặt các kết cấu cho nhà máy điện, hệ thống dẫn dầu, hệ thống điện mặt trời và các công trình liên quan đến năng lượng.
Việc hiểu rõ về thép là gì và các ứng dụng của thép không chỉ giúp bạn lựa chọn loại vật liệu phù hợp cho từng dự án mà còn mở ra những cơ hội mới trong việc tối ưu hóa hiệu suất và bền vững của các công trình. Thép với sự đa dạng về tính chất và ứng dụng, tiếp tục khẳng định vai trò thiết yếu trong ngành xây dựng và sản xuất.
- Thu mua phế liệu KCN Việt Hương - Tháng chín 22, 2024
- Thu mua phế liệu KCN Long Hậu - Tháng chín 21, 2024
- Thu mua phế liệu KCN Hiệp Phước - Tháng chín 21, 2024
Bài viết liên quan
Xem tất cả