10 nguyên tố quyết định đến tính chất cơ học của thép

Tổng quan về thép

Thép là một loại hợp kim rất quan trọng và có nhiều ứng dụng trong đời sống. Trong thành phần của thép, ngoài sắt, cacbon (với tỷ lệ từ 0.02% - 2.14% theo trọng lượng) và một số nguyên tố hóa học khác chính là những nguyên tố quyết định đến độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn và sức bền kéo đứt của thép bởi khả năng hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể dưới tác động của nhiều nguyên nhân.

Trong các ứng dụng thực tế của thép ở các ngành như cơ khí hay xây dựng, tính chất cơ học của thép chính là yếu tố lõi quyết định đến độ bền của ty răng, bu lông hay các loại ốc vít, đai xiết.

Xem đầy đủ các sản phẩm ty ren chính hãng giá tốt tại:

>> https://thinhphatict.com/ty-ren

Xem thêm: 3 Yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của ty ren

 

Ngoài yếu tố thành phần, phương pháp xi mạ kẽm cũng là một phương pháp có tính ảnh hưởng nhất định đến tính chất cơ học của sản phẩm thép. Xem thêm về phương pháp xi mạ kẽm tại:

>> https://thinhphatict.com/6-uu-diem-noi-bat-cua-phuong-phap-xi-ma-kem

Vậy 10 nguyên tố quyết định đến tính chất cơ học của thép là những nguyên tố nào? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

1. Nguyên tố cacbon và độ cứng của thép

Cacbon (C) chính là nguyên tố quan trọng nhất trong tất cả các nguyên tố quyết định đến việc tổ chức và tính chất của vật liệu thép.

Sự thay đổi về hàm lượng cacbon dù chỉ vời phần trăm rất nhỏ cũng sẽ ảnh hưởng đến cơ tính của thép bao gồm giới hạn bền, độ cứng, độ giãn dài, độ thắt tỉ đối và độ dai va đập của thép trong các ứng dụng thực tế.

Tỷ lệ hòa tan tối đa của cacbon trong sắt là 2.14% theo trọng lượng (thép ở thể Austenit) và chỉ xảy ra ở ngưỡng nhiệt độ là 1147 độ C.

Nếu lượng cacbon trong thép cao hơn hoặc nhiệt độ hòa tan thấp hơn tiêu chuẩn trong quá trình sản xuất thì thép xementit thành phẩm sẽ có cường lực kém hơn.

nguyên tố cacbon

Về tổng quan, độ bền của thép chỉ tăng lên và đạ được giá trị cực đại khi hàm lượng của cacbon tăng lên tới khoảng giới hạn từ 0.8-1%, nếu vượt quá giới hạn này thì độ bền của thép sẽ giảm đi.

Nghiên cứu cho thấy, cứ 0.1% cacbon được tăng thêm thì độ cứng của thép sẽ tăng lên khoảng 20-25HB, giới hạn bền tăng lên được 60-80 MPa nhưng độ dẻo hay khả năng giãn dài tương đối của thép lại giảm đi khoảng 2-4%, độ thắt tỉ đối giảm từ 1-5% và độ dai va đập thì giảm khoảng 200kJ/m.

Xem thêm bảng tra cường độ của một số loại mác thép tại đây:

>> https://thinhphatict.com/bang-tra-cuong-do-thep

2. Nguyên tố Mangan và ý nghĩa với độ bền của thép

Mangan (Mn) là nguyên tố có những ảnh hưởng đến cơ tính của thép.

Lượng mangan trong thép tuy không nhiều, chỉ giới hạn trong khoảng 0.5 – 0.8% nhưng khi được hòa tan vào ferit thì sẽ có tác dụng nâng cao độ bền và độ cứng của pha này, làm tăng cơ tính của thép đồng thời có thể làm giảm nhẹ tác hại của nguyên tố lưu huỳnh trong thép.

Theo đó, Mangan được cho vào mọi thép dưới dạng ferô mangan để khử ôxy thép ở trạng thái lỏng để loại trừ FeO:

Mn + FeO Fe + MnO    (MnO nổi lên đi vào xỉ và bị cào ra khỏi lò)

Trong thực tế, mangan cũng chính là yếu tố quyết định đến giá thành của thép tăng lên.

3. Nguyên tố Silic và ảnh hưởng tới độ cứng của thép

Silic (Si) cũng có vai trò như mangan khi được hòa tan vào ferit thì cũng ó khả năng nâng cao độ bền và độ cứng của thép.

Theo đó, Silic được cho vào thép dưới dạng ferô silic để khử ôxy triệt để thép ở trạng thái lỏng:

Si + FeO  Fe + SiO2     (SiO2 nổi lên đi vào xỉ và bị cào ra khỏi lò)

Lượng Silic chuẩn trong thép cacnon thường được gián hạn trong khoảng từ 0.2-0.4%.

silic

Cường độ tính toán của thép là gì? xác định và đo giá trị này như thế nào? Xem thêm tại:

>> https://thinhphatict.com/cuong-do-tinh-toan-cua-thep

4. Nguyên tố Photpho và tính giòn của thép

Photpho (P) là nguyên tố được biết đến với khả năng gây giòn nguội hay bở nguội ngay ở nhiệt độ thường đối với thép.

Với đặc tính có thể hòa tan vào ferit tới 1.2% ở hợp kim thuần Fe – C , có thể làm xô lệch rất mạnh mạng tinh thể pha này để tăng tính giòn lên rất mạnh nếu lượng photpho vượt quá giới hạn hòa tan (0.1%) thì nó sẽ tạo ra Fe3P.

Do đặc tính của nguyên tố này là sự phân bố không đều rất mạnh nên để tránh hiện tượng giòn của thép do photpho thì cần giới hạn hàm lượng của nguyên tố này trong thép luôn luôn ít hơn 0.05%.

5. Nguyên tố lưu huỳnh quyết định khả năng cắt của thép

Lưu huỳnh (S) là một nguyên tố không hòa tan trong Fe mà nó tạo nên hợp chất FeS. Cùng tinh (Fe + FeS) được tạo thành ở nhiệt độ khoảng 988 độ C, kết tinh sau cùng do đó nằm ở biên giới hạt. Khi nung thép để cán hoặc kéo trong khoảng nhiệt độ từ 1100 – 1200 độ C, biên giới hạt bị chảy ra làm thép bị đứt và gãy như là hiện tượng thép bị giòn.

nguyên tố lưu huỳnh

Hiện tượng này được gọi là giòn nóng hoặc bở nóng. Khi đưa Mangan vào trong thép, nguyên tố này sẽ kết hợp với lưu huỳnh để tạo nên MnS.

Pha này kết tinh ở nhiệt độ cao, 1620 độ C dưới dạng các hạt nhỏ rời rạc và ở nhiệt độ cao có tính dẻo nhất định nên không bị chảy, đứt hoặc gãy. Như vậy, nguyên tố lưu huỳnh trong thép có yếu tố quyết định đến tính dẻo và khả năng cắt của thép.

Tính dẻo của thép có liên hệ rất lớn tới giới hạn chảy của hợp kim này. Vậy giới hạn chảy là gì? Xem thêm chi tiết tại:

>> https://thinhphatict.com/bang-tra-gioi-han-chay-cua-thep

6. Nguyên tố Crom và khả năng chống gỉ của thép

Crom (Cr) là nguyên tố có độ phản ứng cao, nguyên tố này chính là yếu tố tạo nên sự “trơ” của các loại thép không gỉ, giúp cho loại thép này có thể chống lại các ăn mòn hóa và gỉ oxit thường xảy ra đối với các loại thép cacbon thông thường.

nguyên tố cr

Nếu hàm lượng Crom đạt mức tối thiểu là 10.5% thì sẽ hình thành một lớp bề mặt bền chắc không tan có khả năng ngăn chặn sự khuếch tán oxit hóa trên bề mặt và ngăn ngựa sự oxi hóa sắt. Hàm lượng Crom càng cao thì thép càng có khả năng chống gỉ cao.

7. Nguyên tố Niken cải thiện độ bền và chịu axit của thép

Sự có mặt của nguyên tố Niken (Ni) trong thép sẽ hình thành cấu trúc austenite, với đặc trưng làm cho mác thép có độ bền, độ dẻo dai cao hơn ngay cả trong điều kiện nhiệt độ hỗn hợp làm nguội. Là một chất không có từ tính, Niken trong thép có vai trò cải thiện khả năng chống chịu với tính ăn mòn của axit đối với thép, đặc biệt là đối với axit sulfuric.

Cường độ chịu kéo của thép là một yếu tố quyết định độ dẻo dai của sản phẩm thép. Tìm hiểu về yếu tố này tại:

>> https://thinhphatict.com/cuong-do-chiu-keo-cua-thep

8. Nguyên tố Molybden và khả năng chống ăn mòn của thép

Nguyên tố Molybden (Mo) được coi là một chất phụ gia khi cho vào trong mác thép “Cr-Fe-Ni” để tăng tính chống mòn lỗ chỗ cục bộ và chống mòn kẽ nứt thông qua cơ chế chống tác động thiệt clorua.

Molybden

Lượng Molybden càng cao (có thể lên đến 6%) thì khả năng chịu clorua càng cao.

9. Nguyên tố Đồng giúp tăng độ bền, độ dai va đập của thép

Đồng (Cu) được cho vào thép với hàm lượng nhỏ, chỉ khoảng 0.3-0.8% nhưng nó lại là nguyên tố tham gia củng cố cho tính dẻo, độ dai va đập và khả năng chống ăn mòn tăng lên, mà lại không làm ảnh hưởng đến tính hàn của thép.

10. Nguyên tố Nito giúp tăng sức bền của loại thép cacbon thấp

Nito (N) trong các mác thép không gỉ Ferritic, Austenitic,.. giúp tăng khả năng chống ăn mòn giữa các hạt và làm tăng sức bền cho các loại mác thép có hàm lượng cacbon thấp (nhỏ hơn 0.03%) đạt được độ bền như loại mác thép chuẩn khác.

thép cacbon

Như vậy, 10 nguyên tố kể trên chính là những nguyên tố có tính ảnh hưởng nhất đến các đặc điểm về cơ tính của các loại thép.

Hàm lượng của các nguyên tố này trong thành phần của bất kể một loại mác thép nào cũng phải được khống chế trong một giới hạn nhất định để loại mác thép sản xuất ra có những đặc trưng về cơ tính phù hợp với yêu cầu khi sản xuất sản phẩm thực tế.

Ty treo, bulong đai ốc, vật tư phụ trợ xây dựng bằng thép chất lượng cao tại Hà Nội

Sản phẩm ty ren, bulong ốc vít Thịnh Phát là những sản phẩm được sản xuất bởi các loại mác thép theo tiêu chuẩn quốc tế, với quy trình sản xuất hiện đại, tuân thủ các nguyên tắc về an toàn, thanh ty ren Thịnh Phát đảm bảo được sản xuất đủ ren, đủ chiều dài, trọng lượng theo quy chuẩn, khi thi công thực tế không để xảy ra hiện tượng tụt ren, nứt vỡ như các loại ty ren thông thường khác trên thị trường.

Thanh ren Thịnh Phát được sản xuất dựa theo tiêu chuẩn của Đức DIN. Vậy tiêu chuẩn DIN là gì? xem chi tiết tại:

>> https://thinhphatict.com/tieu-chuan-din-la-gi

Quý khách có nhu cầu tìm hiểu thêm về các loại ty ren Thịnh Phát, cần báo giá, đặt hàng vui lòng liên hệ:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ ĐẦU TƯ XÂY DỰNG THỊNH PHÁT

VPGD: Tầng 3, số 152 Khuất Duy Tiến, Thanh Xuân, Hà Nội

Tel: 0422 403 396- 0462 927 761

Mobile: 0902 103 586- 0904 511 158

Nhà máy: Khu 5 Yên Phúc, Phường Biên Giang, Quận Hà Đông, thành phố Hà Nội.

Email: info@thinhphatict.com

Web: https://thinhphatict.com/

Viết bình luận