Thép carbon là một trong những loại vật liệu quan trọng và phổ biến nhất hiện nay. Với tính linh hoạt và khả năng chịu lực vượt trội, thép carbon đã trở thành nguyên liệu chủ chốt trong nhiều ngành công nghiệp, xây dựng, sản xuất và nhiều lĩnh vực của đời sống. Vẫn thường nghe ty ren, bulong, thép hình,... được sản xuất từ thép carbon, vậy đây là loại thép gì? Có đặc điểm như thế nào? Dành thời gian tìm hiểu thêm ngay qua bài viết sau đây.
1. Thép carbon là gì? Hình thành từ đâu?
Thép carbon - thường dùng trong sản xuất các loại thanh ty ren, bulong, đai ốc,... là một loại hợp kim được cấu thành từ hai thành phần chính là sắt (Fe) và carbon (C). Trong đó hàm lượng carbon ≤ 2,0% và có chứa thêm 1 lượng nhỏ các nguyên tố tạp chất như Silic (Si tối đa 0,6%), Mangan (Mn tối đa 1,65%), Lưu huỳnh (S), Photpho (P), Oxy (O),…
Trong đó carbon là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định trực tiếp đến tính chất của thép. Khi hàm lượng carbon càng cao thì thép càng cứng và càng khó uốn cong, trong khi nếu hàm lượng carbon giảm đi thì độ dẻo của thép sẽ càng cao.
Nếu hàm lượng carbon trong khoảng 0.8% -1% thì độ bền và độ cứng của thép thường đạt mức cao nhất, nhưng khi vượt quá 1% thì độ bền và độ cứng bắt đầu giảm dần. Hàm lượng carbon trong thép tăng lên cũng kéo theo làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thép.
Phôi thép carbon trước khi được gia công thành ty ren, bulong
Trước kia, khi chưa có các công nghệ luyện kim hiện đại như ngày nay, loại thép carbon ban đầu được tạo ra thông qua quá trình luyện kim nhiệt đới. Hiện tại, nhờ vào sự tiến bộ của công nghệ, thép carbon đã được sản xuất đa dạng với sự khác biệt về chất lượng và đặc tính cơ học. Tùy thuộc vào phương pháp sản xuất và hàm lượng carbon được điều chỉnh mà người ta có thể tạo ra các loại thép khác nhau mang những đặc tính độc đáo hoàn toàn.
Nhờ khả năng chịu tải trọng tốt, chống ăn mòn tốt và độ bền cao, hiện nay thép carbon chính là loại vật liệu phổ biến và quan trọng nhất hiện nay dùng để chế tạo các loại ty ren, bulong đai ốc, thép hình, chi tiết máy móc,...
Thanh ty ren Thịnh Phát được sản xuất từ thép Carbon và xử lý bề mặt bằng lớp mạ kẽm
2. Các loại thép carbon phổ biến nhất
2.1. Phân loại theo hàm lượng carbon trong thép
Tùy theo tỷ lệ %C có trong thép, mà thép carbon được chia thành 3 nhóm khác nhau. Bao gồm:
Thép carbon thấp
- Hay còn được gọi là thép carbon nhẹ, là loại thép có hàm lượng carbon < 0.25% (hoặc <0.29%).
- Có đặc tính dẻo dai nhưng độ bền và độ cứng thấp.
- Thường không được xử lý nhiệt trước khi sử dụng mà được cán trực tiếp thành các loại thép tấm, ống thép, thép kênh, thép góc,...
- Một số loại thép carbon thấp theo:
- Tiêu chuẩn Mỹ ASTM: A36, SAE AISI 1008/1012/1015/101,…
- Tiêu chuẩn châu Âu EN: S185, S235, S275,…
- Tiêu chuẩn Trung Quốc GB: Q195, Q215, Q235, Q275,…
- Tiêu chuẩn Nhật Bản: SS400,...
Thép carbon trung bình
- Là loại thép có hàm lượng carbon thường dao động từ 0.25% (hoặc 0.29%) – 0.6%
- Độ bền và độ cứng cao hơn thép carbon loại thấp, nhưng độ dẻo lại thấp hơn.
- Có thể sử dụng trực tiếp hoặc xử lý nhiệt trước khi sử dụng. Tuy nhiên sau qua quá trình gia nhiệt thép sẽ có tính chất cơ học tốt hơn.
- Một số loại thép carbon trung bình:
- Theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM: SAE AISI 1030, 1034, 1035, 1038,…
- Theo tiêu chuẩn châu Âu EN: C35, C40, C45, C55, C60,…
- Theo tiêu chuẩn Trung Quốc GB: 35#, 40#, 45#, 50,…
Thép carbon cao
- Là loại thép có hàm lượng carbon từ 0.6% – 1.7% (tối đa 2%)
- Thép có độ bền và độ cứng cao, tuy nhiên so với thép carbon thấp và thép carbon trung bình, khả năng hàn và biến dạng dẻo nguội của thép carbon cao là kém nhất.
- Một số loại thép carbon cao bao gồm:
- Theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM: SAE AISI 1059, 1060, 1065, 1070, 1075, 1080,…
- Theo tiêu chuẩn Châu Âu EN: C62D (1.0611), C66D (1.0612), C70D (1.0615), C80D (1.0622), C92D (1.0618),…
- Theo tiêu chuẩn GB Trung Quốc: 65#, 65Mn, 70#, 70Mn, 75#, 80#, T7, T8, T10,…
Thép được phân loại dựa trên hàm lượng %C và công dụng
>>> Xem thêm: 5 loại mác thép phổ biến để sản xuất ty ren, bulong
2.2. Phân loại theo công dụng
Thép carbon thông dụng
- Được chia thành ba nhóm A, B, C. Nhóm A được đánh giá bằng các tiêu chí về cơ tính như độ bền, độ dẻo, độ cứng… Nhóm B đặc trưng cho thành phần hóa học và nhóm C đặc trưng cho cả hai tiêu chí là cơ tính và thành phần hóa học.
- Loại thép này có cơ tính không cao nên thường được dùng để chế tạo các chi tiết máy, các kết cấu chịu tải nhỏ,... trong các ngành xây dựng, giao thông, khung, tháp,...
- Ký hiệu thép theo tiêu chuẩn các nước:
- Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN: Ký hiệu thép carbon thông dụng là CT, số sau CT chỉ giới hạn độ bền tối thiểu. Ví dụ thép CT38 có độ bền kéo 380MPa. Các nhóm B và C cũng có ký hiệu tương tự như nhóm A nhưng được quy ước thêm vào đằng trước chữ CT để phân biệt, ví dụ thép BCT38, CCT38.
- Theo tiêu chuẩn Nga: Ký hiệu là CTx, trong đó x là số từ 0 đến 6 chỉ cấp độ bền.
- Theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM: Ký hiệu theo các số 42, 50, 60, 65,…
- Theo tiêu chuẩn JIS: Ký hiệu SSxxx, SMxxx hay xxx, ví dụ SS400, SS300,…
Thép cacbon kết cấu
- Loại thép này có hàm lượng cacbon chính xác và chỉ tiêu cơ tính rõ ràng hơn, hàm lượng các tạp chất có hại (S ≤ 0,04%, P ≤ 0,035%).
- 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,…
- Ký hiệu thép theo tiêu chuẩn các nước:
- Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN: Ký hiệu là chữ C, sau chữ C là chỉ số chỉ hàm lượng cacbon trong thép theo phần vạn. Ví dụ thép C50 có 0.50%C.
- Theo tiêu chuẩn Nga: Ký hiệu là xx, trong đó xx là chỉ số phần vạn % carbon có trong thép. Ví dụ thép 42 sẽ có 0.42%C
- Theo tiêu chuẩn Mỹ (AISI, SAE): Ký hiệu 10xx, trong đó xx là chỉ số phần vạn %C. Ví dụ mác thép 1050 có 0.50%C.
- Theo tiêu chuẩn Nhật (JIS): Ký hiệu là SxxC, trong đó xx là chỉ số phần vạn hàm lượng carbon trong thép. Ví dụ S45C sẽ có 0.45%C.
Thép carbon dụng cụ
- Là loại thép có hàm lượng cacbon cao, dao động từ 0,7 - 1,4%, hàm lượng tạp chất S và P thấp (< 0,025%).
Thép cacbon dụng cụ tuy có độ cứng cao khi nhiệt luyện nhưng khả năng chịu nhiệt thấp, thường dùng làm các dụng cụ như: đục, dũa, dụng cụ đo hay các loại khuôn dập,...
- Ký hiệu thép theo tiêu chuẩn các nước:
- Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN): Ký hiệu là chữ CD, sau chữ CD là chỉ số hàm lượng cacbon của thép theo phần vạn. Ví dụ CD80 là loại thép có 0.8% hàm lượng carbon.
- Theo tiêu chuẩn Nga: Ký hiệu Yxx. Trong đó xx là chỉ số phần nghìn C. Ví dụ mác thép Y10 có 1.0%C.
- Theo tiêu chuẩn Mỹ (AISI): Ký hiệu Wxxx. Trong đó xxx là số thứ tự. Ví dụ W110.
- Theo tiêu chuẩn Nhật (JIS): Ký hiệu SKx. Trong đó x là số thứ tự từ 1 đến 7.
Nhìn chung dựa vào hàm lượng carbon và quy ước tại mỗi quốc gia mà các loại thép sẽ được gọi tên khác nhau.
Trong số các mác thép carbon phổ biến trên đây, mác thép thường được sử dụng để chế tạo thanh ty ren, bulong đai ốc, thép hình,... là mác thép thông dụng SS400, SS300,... theo tiêu chuẩn Nhật Bản và các loại thép CT1, CT2, CT3,... theo tiêu chuẩn của Nga.
>>> Xem thêm: Thanh ren được sản xuất ra như thế nào?
3. Thép carbon được sản xuất như thế nào?
Với công nghệ hiện đại ngày nay, thép carbon thường được sản xuất hàng loạt với công suất lớn mà vẫn đảm bảo chất lượng cao. Có 2 phương pháp thường thấy như:
- Sản xuất thép carbon trong lò cao (Quá trình oxy cơ bản - BOP):
- Trong quá trình sản xuất này, quặng sắt thô sẽ được kết hợp với một lượng nhỏ thép phế liệu và đưa vào lò nung.
- Oxy nguyên chất cũng được thổi vào lò, gia tăng nhiệt độ bên trong. Tại nhiệt độ này, không chỉ kim loại vụn tan chảy thành chất lỏng mà cả các tạp chất của sắt cũng bị oxi hóa và bay hơi.
- Nhiệt độ cao sẽ làm giảm hàm lượng carbon xuống mức lý tưởng, tạo ra dạng thép lỏng với thành phần hóa học như mong muốn.
Phôi thép được sản xuất trong lò cao
Sản xuất thép Carbon trong lò hồ quang điện
- Sản xuất thép trong lò hồ quang điện (EAF - Electric Arc Furnace):
- Với phương pháp này, lò điện hồ quang (EAF) sẽ có dòng điện cực cao chạy qua làm tan chảy thép phế liệu thành chất lỏng.
- Trong quá trình nóng chảy của thép, người ta sẽ thêm vào các hợp kim như sắt, crom, niken,... đến khi chất lỏng đạt được tỷ lệ và hàm lượng carbon theo mong muốn.
- Lò hồ quang điện sau đó sẽ được thổi oxy, vôi và fluorit cũng được thêm vào để làm sạch thép. Những chất này sẽ tương tác với tạp chất của thép, tạo thành xỉ.
- Lớp xỉ sẽ nổi lên trên bề mặt thép nóng chảy và được loại bỏ, chỉ để lại lớp thép nguyên chất.
Tùy vào nhu cầu sử dụng, hàm lượng carbon trong thép sẽ được thêm vào với một lượng khác nhau, từ đó phôi thép cũng có những đặc tính cơ học khác nhau.
Phôi thép sau khi được tạo thành sẽ tiếp tục được gia công thành các sản phẩm khác nhau. Ví dụ đối với các phôi thép tiêu chuẩn SS300, SS400, CT2, CT3, CT4,... sau khi được lựa chọn kỹ càng, sẽ được đưa đi cán ren/tiện phôi để làm thành các loại ty treo, bulong.
Để gia tăng thêm độ bền cho sản phẩm, người ta còn có thể đem đi gia nhiệt, xử lý bề mặt bằng lớp mạ kẽm điện phân/mạ kẽm nhúng nóng/mạ Crom. Sau quá trình này, phôi thép mới chính thức thành phẩm và có thể đem vào sử dụng tại các hạng mục thi công.
Như vậy trên đây Thịnh Phát đã giúp bạn hiểu hơn về loại thép carbon được dùng trong chế tạo các loại vật liệu trong xây dựng, cơ điện,... Nhìn chung có nhiều mác thép theo các tiêu chuẩn sản xuất khác nhau với độ bền và cơ tính khác nhau. Mỗi mác thép sẽ có ứng dụng riêng và được chế tạo tùy vào nhu cầu sử dụng. Việc đảm bảo lựa chọn đúng loại phôi thép sẽ giúp phát huy tối đa công dụng của các loại vật tư trong quá trình thi công và sử dụng.
Quá trình tiện ren thanh thép để tạo thành phẩm ty ren
Ty ren vuông Thịnh Phát được sản xuất từ phôi thép chất lượng
Thanh ty treo Thịnh Phát
Nếu bạn đang tìm kiếm đơn vị sản xuất các loại ty ren, bulong đai ốc, thép hình,... từ phôi thép chất lượng, bền bỉ, bạn có thể liên hệ với Thịnh Phát theo thông tin sau đây để được hỗ trợ!
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ ĐẦU TƯ XÂY DỰNG THỊNH PHÁT
Sản xuất vật tư phụ trợ cơ điện và xây dựng từ năm 2005
Trụ sở chính & Nhà máy 1: Lô 5, Yên Phúc, CCN Biên Giang, Phường Biên Giang, Quận Hà Đông, TP. Hà Nội
Nhà máy 2: Lô CN 3-1 CCN Yên Dương, Ý Yên, Nam Định
CN phía Nam: 300B/2, đường ĐT 743, khu phố 1B, P.An Phú, TP.Thuận An, Bình Dương
Hotline: 0936 014 066
Email: info@thinhphatict.com
