Thép cacbon là gì?
Thép cacbon – carbon steel là hợp kim sắt – cacbon, trọng lượng cacbon chữa 2,1%. Trong thành phần thép cacbon, không có hàm lượng quy định tối thiểu của các nguyên tố hợp kim khác. Ngoài ra còn chữa các thanh phân khác như mangan (~1,65%), silic (~0.6%) và thành phân đồng (~0.6%).
Cacbon là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định đến tính chất và công dụng của thép. Trong thép cacbon lượng các bon càng thấp thì độ dẻo của thép càng cao. Ngược lại lượng cacbon trong thép cang cao làm tăng thêm độ bền và cừng độ chịu lực của thép, tuy nhiên giảm độ dẻo và tính hàn.
- Thép cacbon thấp (%C ≤ 0,25%): Có đặc tính dẻo, dai nhưng có độ bền và độ cứng thấp.
- Thép cacbon trung bình (%C từ 0,3 – 0,5%): Sản phẩm có tính chịu lực, chịu trọng tải và va đạp.
- Thép cacbon tương đối cao (%C từ 0,55 – 0,65%): Có đặc tính đàn hồi cao.
- Thép cacbon cao (%C ≥ 0,7%): Có độ bền và độ cứng cao
- Mangan và Si: là các tạp chất có lợi, giúp sản phẩm có công dụng khử oxy.
- Phosphor, Lưu huỳnh: là các tạp chất có hại, làm giảm cơ tính của thép.
Phân loại thép cacbon – Các loại thép cacbon và đặc tính của chúng.
Dựa vào hàm lượng cacbon trong thép, có thể được chia thành ba loại
- Thép cacbon thấp ( thép cacbon nhẹ )
- Thép cacbon trung bình
- Thép cacbon cao
Hàm lượng cacbon, cấu trúc vi mô và đặc tính của chúng được so sánh như sau:
| Sản phẩm | Hàm lượng cacbon | Cấu trúc vĩ mô | Tính chất |
| Thép cacbon thấp | < 0.25 | Thành phần Ferrite | Độ cứng thấp, độ dẻo cao, có khả năng hàn. |
| Thép cacbon trung bình | 0.25 – 0.60 | Hợp kim có nhiều crom | Độ cứng thấp, độ bền trung bình, độ dẻo cao |
| Thép cacbon ca0 | 0.60 – 1.25 | Thành phần Ferrite | Độ cứng cao, khả năng chịu lực tốt, độ dẻo thấp. |
Thép cacbon thấp
Thép cacbon thấp là dạng thép cacbon được sử dụng rộng rãi nhất trên thị trương. Sản phẩm có độ dẻo cao và khả năng hàn tốt. Những loại thép này thường có hàm lượng cacbon nhỏ hơn 0,25% trọng lượng. Chúng không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt (để tạo thành mactenxit) vì vậy điều này thường đạt được bằng cách gia công nguội.
Thép carbon thấp thường tương đối mềm và có độ bền thấp. Tuy nhiên, chúng có độ dẻo cao nên rất tốt cho việc gia công, hàn và chi phí thấp.
Thép hợp kim thấp, độ bền cao (HSLA) cũng thường được phân loại là thép cacbon thấp, tuy nhiên, cũng chứa các nguyên tố khác như đồng, niken, vanadi và molypden. Kết hợp, chúng bao gồm tới 10% trọng lượng của hàm lượng thép. Thép hợp kim thấp, cường độ cao, như tên gọi cho thấy, có cường độ cao hơn, đạt được bằng cách xử lý nhiệt. Chúng cũng giữ được độ dẻo, làm cho chúng dễ dàng tạo hình và gia công. HSLA có khả năng chống ăn mòn cao hơn thép cacbon thấp.
Thép cacbon trung bình
Thép cacbon trung bình có hàm lượng cacbon từ 0,25 – 0,60% trọng lượng và hàm lượng mangan từ 0,60 – 1,65% trọng lượng. Các tính chất cơ học của thép này được cải thiện thông qua xử lý nhiệt liên quan đến autenitising sau đó làm nguội và tôi luyện, tạo cho chúng một cấu trúc vi mô martensitic.
Xử lý nhiệt chỉ có thể được thực hiện trên các phần rất mỏng, tuy nhiên, các nguyên tố hợp kim bổ sung, chẳng hạn như crom, molypden và niken, có thể được thêm vào để cải thiện khả năng thép được xử lý nhiệt và do đó, cứng hơn.
Thép cacbon trung bình cứng có độ bền cao hơn thép cacbon thấp, tuy nhiên, điều này phải trả giá bằng độ dẻo và độ dẻo dai.
Thép cacbon cao
Thép cacbon cao có hàm lượng cacbon từ 0,60-1,25 trọng lượng% và hàm lượng mangan từ 0,30 – 0,90% trọng lượng. Nó có độ cứng và độ dẻo dai cao nhất trong các loại thép cacbon và độ dẻo thấp nhất. Thép các-bon cao rất chịu mài mòn do thực tế là chúng hầu như luôn được tôi cứng và tôi luyện.
Thép công cụ và thép khuôn là các loại thép cacbon cao, chứa các nguyên tố hợp kim bổ sung bao gồm crom, vanadi, molypden và vonfram. Việc bổ sung các nguyên tố này tạo ra thép chịu mài mòn rất cứng, là kết quả của sự hình thành các hợp chất cacbua như cacbua vonfram (WC).
Ứng dụng sản xuất và chế biến
Thép cacbon có thể được sản xuất từ thép tái chế, thép nguyên chất hoặc kết hợp cả hai.
Thép nguyên chất được sản xuất bằng cách kết hợp quặng sắt, than cốc (được sản xuất bằng cách nung than trong điều kiện không có không khí) và vôi trong lò cao ở khoảng 1650 ° C. Sắt nóng chảy chiết xuất từ quặng sắt được làm giàu bằng cacbon từ than cốc đang cháy. Các tạp chất còn lại kết hợp với vôi để tạo thành xỉ, nổi lên trên kim loại nóng chảy, nơi nó có thể được chiết xuất.
Thép nóng chảy thu được chứa khoảng 4% trọng lượng cacbon. Hàm lượng carbon này sau đó được giảm xuống lượng mong muốn trong một quá trình được gọi là khử bụi. Điều này đạt được bằng cách cho oxy đi qua quá trình nung chảy, oxy hóa carbon trong thép, tạo ra carbon monoxide và carbon dioxide.
Tham khảo quy trình sản xuất ống thép hòa phát
Ứng dụng
Thép cacbon thấp thường được sử dụng trong các thành phần thân xe ô tô, hình dạng kết cấu (dầm chữ I, kênh và sắt góc), đường ống, các thành phần xây dựng và cầu, và đồ hộp thực phẩm.
Thép cacbon trung bình
Do độ bền cao, khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai, thép cacbon trung bình thường được sử dụng cho đường ray xe lửa, bánh xe lửa, trục khuỷu, bánh răng và các bộ phận máy móc yêu cầu sự kết hợp của các đặc tính này.
Thép với hàm lượng các bon cao
Do khả năng chịu mài mòn và độ cứng cao, thép cacbon cao được sử dụng trong các dụng cụ cắt, làm lò xo dây và khuôn có độ bền cao.
Xem thêm bảng giá thép hộp mới nhất
So sánh các thuộc tính và ứng dụng của các thành phần khác nhau
Các ví dụ, đặc tính và ứng dụng của các loại thép cacbon khác nhau được so sánh trong bảng sau.
| Thể loại | Mác thép/ tiêu chuẩn | Hàm lượng cacbon | Độ bền kéo (Mpa) | Cường độ chịu lược (Mpa) | Độ co giãn (%/50mm) |
| Cacbon thấp | 1010 | 0.10 | 325 | 180 | 28 |
| Cacbon thấp | 1020 | 0.20 | 380 | 205 | 25 |
| Cacbon thấp | A36 | 0.29 | 400 | 220 | 23 |
| Cacbon thấp | A616/ GRADE70 |
0.31 | 485 | 260 | 21 |
| Cacbon trung bình |
1030 |
0.27 – 0.34 |
460 |
325 |
12 |
| Cacbon trung bình |
1040 |
0.37 – 0.44 |
620 |
415 |
25 |
| Cacbon cao |
1080 |
0.75 – 0.88 |
924 |
440 |
12 |
| Cacbon cao |
1095 |
0.90 – 1.04 |
665 |
380 |
10 |
