Thép là gì? Phân loại, ứng dụng, và cách sản xuất hiện nay

Thép là một loại vật liệu quen thuộc trong cuộc sống của chúng ta. Từ những tòa nhà cao tầng, những chiếc xe cộ, cho đến những đồ dùng gia dụng, tất cả đều có sự góp mặt của chúng. Vậy kim loại này là gì? Nó có những tính chất và ứng dụng như thế nào? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

1. Thép là gì?

Thép là một loại vật liệu hợp kim, chủ yếu được tạo ra bằng cách hợp nhất sắt và cacbon, cùng với một số nguyên tố khác nhau. Nó có nhiều tính chất vượt trội so với sắt nguyên chất, như độ cứng, độ bền, dẻo dai, khả năng chống oxy hóa, khả năng chịu nhiệt và khả năng chịu mài mòn.

Thép có lịch sử lâu đời và phát triển liên tục. Người ta cho rằng nó đã xuất hiện từ thời cổ đại, khoảng 4000 năm trước Công nguyên, tại các nền văn minh Trung Quốc, Ấn Độ, Ai Cập và Anatolia. Tuy nhiên, quá trình sản xuất lúc đó rất thô sơ và không ổn định. Cho đến thế kỷ 18, người Anh đã phát minh ra quá trình luyện gang, giúp tăng sản lượng và chất lượng vật liệu này.

thep
Thép là loại vật liệu được còn người sử dụng hàng nghìn năm nay

Sau đó, vào thế kỷ 19, người Đức đã phát triển quá trình luyện thép. Giúp điều chỉnh hàm lượng cacbon và các nguyên tố khác trong vật liệu này. Từ đó, nhiều loại thép khác nhau đã được tạo ra, như hợp kim, carbon, không gỉ, cường độ cao, chịu nhiệt và nhiều hơn nữa. Những loại thép này đã góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp cơ khí trong lĩnh vực sản xuất thang máng cáp điện, tủ điện, vật tư cơ khí.

2. Tính chất của thép là gì?

2.1 Tính chất hóa học của thép

Tính chất hóa học của thép là khả năng phản ứng với các chất khác, chẳng hạn như oxy, nước, axit, kiềm, muối,… Một trong những phản ứng hóa học quan trọng nhất của nó là oxi hóa (rỉ sét). Khi vật liệu tiếp xúc với oxy trong không khí hoặc nước, nó sẽ tạo ra một lớp oxit sắt màu nâu đỏ trên bề mặt. Lớp oxit này có thể làm giảm độ bền và khả năng chịu tải, cũng như làm mất tính thẩm mỹ. Để chống lại quá trình oxi hóa, người ta thường sử dụng các biện pháp bảo vệ như sơn, mạ, phủ,…

tinh-chat-hoa-hoc-cua-thep
Bảng tính chất hóa học của thép

2.2 Tính chất vật lý của thép

Là các đặc điểm có thể quan sát được bằng cách đo, kiểm tra hoặc thử nghiệm, mà không làm thay đổi thành phần hóa học của thép. Các tính chất vật lý quan trọng của vật liệu này bao gồm:

Độ cứng: là khả năng chống lại sự xâm nhập của một vật cứng khác vào bề mặt của thép. Độ cứng có thể được đo bằng các phương pháp như Rockwell, Brinell,…

Độ bền: là khả năng chịu được tải trọng hoặc lực kéo dài mà không bị gãy hoặc biến dạng vĩnh viễn. Độ bền có thể được đo bằng thử nghiệm độ bền kéo. Trong đó mẫu thử được kéo dài cho đến khi gãy.

Dẻo dai: là khả năng chịu được tải trọng hoặc lực đột ngột mà không bị gãy hoặc nứt. Độ dẻo dai có thể được đo bằng thử nghiệm tác động. Trong đó một mẫu thử được đánh bằng một lưỡi búa có năng lượng xác định.

tinh-chat-vat-ly-cua-thep
Thép có tính chất vật lý phù hợp để sử dụng trong nhiều lĩnh vực

Khả năng chống oxy hóa: là khả năng chống lại sự oxi hóa của thép khi tiếp xúc với không khí, nước hoặc các chất khác có chứa oxy. Sự oxi hóa có thể gây ra sự ăn mòn, suy giảm chất lượng và độ bền của thép. Một số loại thép có khả năng chống oxy hóa cao hơn nhờ có hàm lượng crom cao, như inox.

Khả năng chịu nhiệt: là khả năng duy trì các tính chất cơ học và hóa học khi nhiệt độ tăng. Khả năng chịu nhiệt của vật liệu có thể được đo bằng thử nghiệm nhiệt. Trong đó một mẫu thử được đun nóng ở các nhiệt độ khác nhau và sau đó kiểm tra các tính chất của nó.

Khả năng chịu mài mòn: là khả năng chống lại sự mài mòn do ma sát với các vật liệu khác. Khả năng chịu mài mòn của vật liệu có thể được đo bằng thử nghiệm mài mòn. Trong đó một mẫu thử được ma sát với một vật liệu có độ cứng và hình dạng xác định.

3. Những loại thép đã có mặt trên thị trường

Tùy theo thành phần hóa học và quá trình xử lý nhiệt và cơ học, thép có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau, trong đó có ba loại chính là cacbon, hợp kim và không gỉ. Dưới đây, Nhà Máy Cơ Khí P69 sẽ phân tích cụ thể những loại này:

3.1 Thép Cacbon

Đây là loại thép có hàm lượng cacbon từ 0,04% đến 2,0% theo khối lượng. Chứa một lượng nhỏ các nguyên tố tạp chất như mangan, silic, lưu huỳnh, phốt pho và oxy. Nó có thể được chia thành ba loại chính là cacbon thấp, cacbon trung bình và cacbon cao, tùy theo hàm lượng cacbon.

Thép cacbon thấp có hàm lượng cacbon nhỏ hơn 0,25%, có độ bền và độ cứng thấp, nhưng độ dẻo và độ dẻo dai cao, dễ gia công và hàn.

thep-cacbon
Thép cacbon

Thép cacbon trung bình có hàm lượng cacbon từ 0,25% đến 0,60%, có độ bền và độ cứng trung bình, độ dẻo và độ dẻo dai tốt.

Thép cacbon cao có hàm lượng cacbon từ 0,60% đến 2,0%, có độ cứng và độ bền cao, nhưng độ dẻo và độ dẻo dai thấp, khó gia công và hàn.

3.2 Thép hợp kim

Đây là loại vật liệu có chứa một lượng lớn các nguyên tố hợp kim như crôm, niken, molypden, vanadi, titan, đồng,… với tổng lượng hợp kim từ 1,0% đến 50% theo khối lượng. Vật liệu này có thể được chia thành hai loại chính là hợp kim thấp và hợp kim cao, tùy theo tổng lượng hợp kim.

thep-hop-kim
Thép hợp kim

Thép hợp kim thấp có tổng lượng hợp kim nhỏ hơn 2,5%, có độ bền và độ cứng cao hơn thép cacbon cùng loại. Thép hợp kim cao có tổng lượng hợp kim lớn hơn 10%, có độ bền và độ cứng rất cao, nhưng độ dẻo và độ dẻo dai rất thấp, khó gia công và hàn.

3.3 Thép không gỉ

Là loại thép có hàm lượng crom tối thiểu 10,5% theo khối lượng và hàm lượng cacbon tối đa 1,2% theo khối lượng. Nó có thể chứa các nguyên tố hợp kim khác như niken, titan, nitơ, molypden,…, để tăng cường tính chất của nó. Chúng có đặc điểm nổi bật là có khả năng chống ăn mòn, chống oxy hóa, chống nhuộm màu, bảo trì thấp và độ bóng cao và thể được chia thành bốn loại chính là austenit, ferrit, austenit-ferrit (duplex) và martensit tùy theo cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học của nó.

4. Các loại thép trong xây dựng hay gặp

4.1 Thép lá

Thép lá đóng vai trò quan trọng trong ngành xây dựng, cung cấp nền móng cho nhiều dự án nhờ vào tính linh hoạt và độ mảnh của nó. Nó thường được sử dụng để sản xuất các thành phần cấu trúc nhẹ, như tấm lợp, tấm chắn, và cột trụ.

Đặc điểm chính của vật liệu này là khả năng uốn cong mà không làm suy giảm tính chất cơ học. Điều này làm cho nó lý tưởng cho việc tạo ra các đường cong và hình dạng độc đáo trong kiến trúc. Vật liệu này thường được gia công để đạt được độ mảnh và độ dẻo đặc biệt, giúp nó dễ dàng làm hình và định hình theo yêu cầu cụ thể của dự án.

thep-la
Thép lá

Ở cấp độ kỹ thuật, tính chất hóa học của nó được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ đồng nhất và chất lượng cao. Thép lá không chỉ mang lại tính linh hoạt trong thiết kế kiến trúc mà còn đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về độ bền và khả năng chống ăn mòn, làm nền tảng vững chắc cho nhiều công trình xây dựng hiện đại.

4.2 Thép hình (U,I,H)

Là loại thép có hình dạng chữ U, I hoặc H, được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng như nhà xưởng, nhà cao tầng, cầu, v.v. Vật liệu này có ưu điểm là có độ bền cao, khả năng chịu lực tốt, dễ lắp đặt và kết cấu. Nó được sản xuất bằng cách cán nóng hoặc cán nguội từ thép tấm. Quá trình cán nóng giúp tạo ra thép hình có độ mỏng và độ dẻo dai cao, nhưng độ cứng và độ bền thấp.

Thép hình có nhiều quy cách khác nhau, tùy thuộc vào chiều cao, chiều rộng, chiều dày và trọng lượng của mỗi mét thép. Vật liệu này có thể được phân loại theo tiêu chuẩn của các nước khác nhau, như ASTM, JIS, GB, v.v. Nó cũng có thể được phủ bằng các chất khác nhau, như kẽm, nhựa, sơn, v.v. để tăng tính thẩm mỹ và khả năng chống ăn mòn.

4.3 Thép hộp

Thép hộp, một dạng vật liệu xây dựng đa dạng và linh hoạt, đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Thép hộp có thiết kế hình hộp chữ nhật hoặc vuông, mang lại sự chắc chắn và dễ gia công. Được sản xuất thông qua quá trình cán và hàn, thép hộp thường xuất hiện trong các dự án xây dựng như cột, dầm, cấu trúc nền, và đường ống.

thep-hop
Thép hộp

Khả năng chống uốn và giữa các cạnh thẳng của thép hộp làm cho nó lựa chọn lý tưởng cho việc chịu tải trọng và duy trì sự ổn định trong xây dựng. Đồng thời, tính linh hoạt của thép hộp cho phép sáng tạo trong thiết kế, từ cầu cảng đến các công trình kiến trúc hiện đại.

Với ưu điểm vượt trội về độ bền và khả năng chịu lực, thép hộp không chỉ đảm bảo tính an toàn mà còn mở ra không gian cho sự sáng tạo trong ngành xây dựng và kiến trúc.

4.4 Thép ống đúc

Thép ống đúc, một nguồn cung cấp vật liệu xây dựng đa dạng và quan trọng, đặc biệt là trong ngành công nghiệp và xây dựng. Đây không chỉ là một sản phẩm thông thường, mà còn là sự kết hợp của độ bền, tính chính xác, và tính linh hoạt.

thep-ong-duc
Thép ống đúc

Thép ống đúc, với đặc tính chống uốn và chịu áp lực cao, thường được sử dụng trong xây dựng các công trình đòi hỏi sự đồng đều và mạnh mẽ. Ngoài ra, quá trình sản xuất thông qua đúc chảy giúp tạo ra ống với kích thước chính xác và đồng đều, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.

Thép ống đúc không chỉ là một vật liệu xây dựng thông thường mà còn còn đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của thị trường.

4.5 Thép ống hàn

Vật liệu này có cấu tạo từ thép tấm xây dựng. Các tấm này này được cuộn tròn và được hàn dính lại với nhau. Nó có khả năng chịu lực kém hơn thép ống đúc, nhưng có chi phí giá thành thấp hơn, thường được sử dụng cho các công trình đơn giản. Nó có thể được phân loại theo nguyên liệu, phương pháp hàn, độ dày, đường kính, chiều dài. Có ba loại vật liệu phổ biến dưới đây:

Thép ống hàn chịu lực cao: Được sản xuất từ thép hợp kim, có độ bền và khả năng chịu lực cao.

Thép ống hàn thông thường: Được sản xuất từ thép cacbon, có độ bền và khả năng chịu lực trung bình.

Thép ống hàn mạ kẽm: Được sản xuất từ thép cacbon, sau đó được mạ kẽm để tăng khả năng chống ăn mòn.

thep-ong-han
Thép ống hàn

Thép ống hàn có thể được uốn cong và cắt thành nhiều kích thước khác nhau. Điều đó tạo ra sự linh hoạt trong thiết kế cũng như lắp đặt. Quá trình hàn chặt chẽ giúp chịu chúng được áp lực và tải trọng lớn trong các ứng dụng xây dựng. Ngoài ra, loại thép này thường được sử dụng trong việc xây dựng các hệ thống ống dẫn nước, hệ thống ống dẫn khí, và cả trong sản xuất công nghiệp.

Quá trình sản xuất thép ống hàn đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ từ giai đoạn chọn nguyên liệu đến giai đoạn hàn và hoàn thiện. Điều này đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng. Giúp nó trở thành một nguyên vật liệu đáng tin cậy trong ngành công nghiệp xây dựng và sản xuất.

4.6 Thép cây

Thép cây, một biểu tượng của sức mạnh và độ bền, không chỉ là vật liệu xây dựng mà còn là biểu tượng của sự uyên bác và sự đa dạng trong các ứng dụng công nghiệp và xây dựng. Được tạo ra thông qua quy trình cán nguội hoặc cán nóng. Nó không chỉ mang lại tính linh hoạt trong thiết kế mà còn đáp ứng đa dạng nhu cầu của ngành công nghiệp hiện đại.

Hình Dạng Quen Thuộc, Hiệu Quả Khác Biệt: Với hình dạng tròn và dài, thép cây không chỉ là một thành phần chịu lực mạnh mẽ mà còn là biểu tượng của sự kiên nhẫn và sự liên tục trong quá trình sản xuất. Sự đa dạng về kích thước và chiều dài cho phép nó linh hoạt kết hợp với nhiều kiến trúc khác nhau.

thep-cay
Thép cây

Độ Bền Đồng Đều, Ứng Dụng Đa Chiều: Không chỉ xuất sắc trong xây dựng kết cấu nhà cao tầng mà còn là lựa chọn hàng đầu trong nhiều ngành công nghiệp khác. Sự đồng nhất về độ bền và chất lượng từng que thép cây đảm bảo hiệu suất ổn định trong các ứng dụng đa dạng như công trình giao thông, sản xuất ô tô, và ngành công nghiệp năng lượng.

Đa Dạng Hóa Với Sự Linh Hoạt: Tính chất linh hoạt của thép cây thường được thấy trong các dự án xây dựng nơi mà yêu cầu kỹ thuật đặc biệt. Có thể uốn cong, cắt, và kết hợp nó để tạo ra các kiến trúc phức tạp, từ cầu cảng đến công trình nghệ thuật đương đại.

4.7 Thép tấm

Thép tấm được tạo ra thông qua quy trình cán nóng hoặc cán nguội. Loại vật liệu này không chỉ là nguyên liệu xây dựng mà còn là công cụ của sự sáng tạo và đa dạng trong các dự án kỹ thuật.

Loại thép này đặc trưng bởi chất lượng đồng đều. Từng tấm thép đều trải qua quy trình kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực tối ưu. Đa dạng kích thước và độ dày mở ra không gian rộng lớn cho sự sáng tạo trong thiết kế và ứng dụng.

thep-tam
Thép tấm

Không chỉ là một chất liệu xây dựng thông thường mà còn là người hùng đối mặt với những thách thức khắc nghiệt. Khả năng chống ăn mòn, độ bền khiến nó trở thành lựa chọn số một trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

4.8 Thép cuộn

Thép cuộn là sản phẩm của quá trình cuộn nóng. Thép cuộn có dạng cuộn tròn và đồng nhất với chất lượng cao. Với khả năng điều chỉnh độ dày theo yêu cầu, thép cuộn trở thành lựa chọn linh hoạt cho nhiều ứng dụng khác nhau. Với đặc tính độ dẻo, độ bền và khả năng chịu lực, thép cuộn đang chứng minh sức mạnh của mình trong nhiều lĩnh vực như xây dựng kết cấu nhà ở, gia công cơ khí, và ngành sản xuất ô tô.

5. Ứng Dụng của Thép 

Xây Dựng và Kiến Trúc: Thép là trụ cột của ngành xây dựng và kiến trúc. Từ cột trụ đến kết cấu nhà kho, tính chất chịu lực và đàn hồi của vật liệu này làm nền tảng cho việc xây dựng những công trình lớn, hiện đại.

Ngành Sản Xuất Ô Tô: Thép không chỉ cung cấp sức mạnh cho các chiếc xe ô tô mà còn được sử dụng trong sản xuất bảng điều khiển và các thành phần cơ khí, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao.

Công Nghiệp Điện Tử và Điện Lạnh: Trong công nghiệp điện tử, thép được sử dụng để chế tạo các vật liệu dẫn điện và chịu nhiệt độ cao. Trong lĩnh vực điện lạnh, nó đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất thiết bị làm lạnh.

ung-dung-cua-thep
Ứng dụng của thép len lỏi vào trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống từ các công trình xây dựng cho đến các sản phẩm gia dụng

Công Nghiệp Đóng Tàu: Tính chất chống ăn mòn của thép làm cho nó trở thành nguyên liệu chính trong việc xây dựng các tàu biển và cầu cảng. Những nơi đối mặt với điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Công Nghiệp Năng Lượng: Thép là nguyên liệu chính trong sản xuất cấu trúc cho ngành công nghiệp năng lượng. Bao gồm cả các trạm điện và dự án năng lượng tái tạo. Ngoài ra, chúng còn đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng các công trình điện năng lượng mặt trời, giúp tận dụng nguồn năng lượng tái tạo.

Vật Liệu Xây Dựng Hàng Ngày: Cả trong cuộc sống hàng ngày, từ đồ gia dụng đến đồ trang trí, thép là một phần không thể thiếu. Từ góc bếp đến chiếc đèn trang trí, tính linh hoạt của nó mang lại sự thoải mái và hiện đại.

6. Một số những quy định mới về quản lý chất lượng thép

6.1 Tiêu chuẩn về quản lý chất lượng thép

Tiêu chuẩn quản lý chất lượng thép bao gồm các quy định kỹ thuật về yêu cầu chất lượng, phương pháp thử nghiệm, và quy trình kiểm tra. Hai loại chính được ban hành là:

Tiêu chuẩn quốc gia, được ký hiệu là TCVN (số) (năm ban hành). Do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành, áp dụng toàn quốc và có hiệu lực pháp lý. Các tiêu chuẩn quốc gia thường tham chiếu từ tiêu chuẩn quốc tế như ISO, ASTM, JIS, EN, GB. Ví dụ, TCVN 1651:2008 về thép xây dựng, TCVN 1765:2014 về thép không gỉ, TCVN 197:2002 về thép hợp kim.

tieu-chuan-quan-ly-chat-luong-thep
Các loại thép phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn quản lý chất lượng do nhà nước ban hành

Tiêu chuẩn cơ sở, được ký hiệu là TCCS (số) (năm xây dựng)/ký hiệu viết tắt của cơ sở. Do các cơ sở sản xuất, nhập khẩu, phân phối, hoặc sử dụng thép tự xây dựng. Được áp dụng nội bộ và không có hiệu lực pháp lý. Các tiêu chuẩn cơ sở thường dựa trên tiêu chuẩn quốc gia, quốc tế, nhưng có thể có yêu cầu riêng phù hợp với điều kiện và nhu cầu của cơ sở. Ví dụ, TCCS 01:2019/HG về thép hình của Công ty CP Thép Hòa Phát, TCCS 01:2018/POSCO về thép cán nóng của Công ty TNHH POSCO Việt Nam.

6.2 Quy định về quản lý chất lượng thép ở Việt Nam

Quy định về quản lý chất lượng thép ở Việt Nam là những quy định pháp lý về các trách nhiệm, quyền hạn, và nghĩa vụ của các bên liên quan đến quản lý chất lượng thép sản xuất trong nước và nhập khẩu. Quy định này ban hành bởi các cơ quan nhà nước có thẩm quyền, như Chính phủ, Bộ Công thương, Bộ Khoa học và Công nghệ,… Một số quy định về quản lý chất lượng ở Việt Nam có thể kể đến là:

Nghị định số 14/2021/NĐ-CP ngày 05/02/2021 của Chính phủ về quản lý chất lượng hàng hóa và sản phẩm công nghiệp. Quy định này quy định về các trách nhiệm, quyền hạn, và nghĩa vụ của các bên liên quan đến quản lý chất lượng hàng hóa và sản phẩm công nghiệp, trong đó có thép. Quy định này cũng quy định về các quy trình, thủ tục, và biện pháp kiểm tra, giám sát, và xử lý vi phạm về quản lý chất lượng hàng hóa và sản phẩm công nghiệp.

quy-dinh-quan-ly-chat-luong-thep-o-viet-nam
Cơ quan có thẩm quyền tại Việt Nam ban hành rất nhiều các quy định quản lý chất lượng thép

Thông tư số 03/2021/TT-BKHCN ngày 25/03/2021 của Bộ Khoa học và Công nghệ về việc ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thép xây dựng. Quy định này quy định về các tiêu chuẩn kỹ thuật, phương pháp thử nghiệm, và quy trình kiểm tra chất lượng thép xây dựng. Quy định này cũng quy định về các trách nhiệm, quyền hạn, và nghĩa vụ của các bên liên quan đến quản lý chất lượng thép xây dựng.

Thông tư số 04/2021/TT-BKHCN ngày 25/03/2021 của Bộ Khoa học và Công nghệ về việc ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thép không gỉ. Quy định này quy định về các tiêu chuẩn kỹ thuật, phương pháp thử nghiệm, và quy trình kiểm tra chất lượng thép không gỉ. Quy định này cũng quy định về các trách nhiệm, quyền hạn, và nghĩa vụ của các bên liên quan đến quản lý chất lượng thép không gỉ.

6.3 Hệ thống quy chuẩn kỹ thuật của Việt Nam

Hệ thống quy chuẩn kỹ thuật của Việt Nam là bộ quy định về yêu cầu chất lượng, phương pháp thử nghiệm, và quy trình kiểm tra chất lượng của hàng hóa, sản phẩm, dịch vụ, quy trình, phương pháp, và quy cách liên quan đến thép. Được xây dựng, ban hành, và áp dụng theo nguyên tắc và quy định pháp luật, hệ thống này bao gồm hai loại chính:

  • Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN), do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành. Được áp dụng toàn quốc và có hiệu lực pháp lý. Thường tham chiếu từ tiêu chuẩn quốc tế, ví dụ QCVN 20:2019/BKHCN về thép không gỉ, QCVN 21:2019/BKHCN về thép xây dựng, QCVN 22:2019/BKHCN về thép hợp kim.
  • Quy chuẩn kỹ thuật địa phương (QCVN), do cơ quan nhà nước địa phương ban hành. Được áp dụng cho địa phương và có hiệu lực pháp lý. Thường xây dựng dựa trên tiêu chuẩn quốc gia, quốc tế, như QCVN 01:2018/TP.HCM về thép xây dựng, QCVN 01:2017/HN về thép không gỉ.

Hệ thống này nhằm tạo ra một khuôn khổ kỹ thuật thống nhất, khoa học, và phù hợp. Nhằm nâng cao chất lượng và an toàn của hàng hóa, sản phẩm, dịch vụ, quy trình, phương pháp, và quy cách liên quan đến thép. Đồng thời, khuyến khích sự hội nhập và hợp tác quốc tế trong lĩnh vực thép, đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa và quốc tế.

7. Tìm hiểu về cường độ chịu kéo của thép 

7.1 Cường độ chịu kéo của thép

Cường độ chịu kéo của thép là một chỉ số kỹ thuật. Nó thể hiện khả năng chịu được lực kéo trước khi bị đứt. Cường độ chịu kéo được tính bằng lực kéo tối đa mà vật liệu này có thể chịu được trên đơn vị diện tích mặt cắt ngang của nó. Cường độ chịu kéo thường được đo bằng đơn vị N/mm2 (Mpa) hoặc kgf/mm2. Cường độ chịu kéo của nó phụ thuộc vào loại thép, thành phần hóa học, cấu trúc tinh thể, và quy trình sản xuất.

cuong-do-chiu-keo-cua-thep
Bảng tra cường độ chịu kéo của thép

7.2 Tính chất của cốt thép

Cốt thép có vai trò quan trọng trong việc tăng cường khả năng chịu lực của bê tông, đặc biệt là lực kéo và lực uốn. Nó có nhiều loại khác nhau, nhưng có thể phân loại thành hai loại chính là dẻo và rắn.

Thép dẻo là loại có độ dẻo cao, có thể uốn cong mà không bị gãy. Vật liệu này có cường độ chịu kéo thấp hơn thép rắn, nhưng có khả năng chịu biến dạng lớn hơn. Nó thường được dùng để làm cốt thép cho các kết cấu bê tông có yêu cầu về độ dẻo, như cột, dầm, vách, và sàn.

Thép rắn là loại có độ cứng cao, không thể uốn cong mà không bị gãy. Nó có cường độ chịu kéo cao hơn thép dẻo, nhưng có khả năng chịu biến dạng thấp hơn. Vật liệu này thường được dùng để làm cốt thép cho các kết cấu bê tông có yêu cầu về độ bền, như đường ống, bể chứa, và cầu.

7.3 Ứng suất của thép

Ứng suất của thép được tính bằng lực chia cho diện tích mặt cắt ngang của nó. Ứng suất thường được đo bằng đơn vị N/mm2 (Mpa) hoặc kgf/mm2. Ứng suất của nó phụ thuộc vào loại lực, hướng lực, và điểm đặt lực trên thép. Đối với loại vật liệu này, ta quan tâm đến ba giới hạn quan trọng nhất có thể kể đến đó chính là:

Giới hạn đàn hồi σel​: Đây là ứng suất lớn nhất mà thép có thể chịu được mà không bị biến dạng vĩnh viễn. Khi ứng suất nhỏ hơn giới hạn đàn hồi, nó sẽ trở lại trạng thái ban đầu khi bỏ lực.

ung-suat-thep
Ứng suất thép được tính toán dựa theo nhiều yếu tố

Giới hạn bền σb​: Đây là ứng suất lớn nhất mà nó có thể chịu được trước khi bị đứt. Khi ứng suất lớn hơn giới hạn bền, thép sẽ bị gãy.

Giới hạn chảy σy​: Đây là ứng suất lớn nhất mà nó có thể chịu được mà không bị biến dạng quá mức. Khi ứng suất lớn hơn giới hạn chảy, thép sẽ bị biến dạng vĩnh viễn và mất khả năng chịu lực.

7.4 Cách đo độ bền kéo của thép như thế nào?

Độ bền kéo của thép là một chỉ số kỹ thuật quan trọng. Nó ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của thép trong các kết cấu. Độ bền kéo thường được đo bằng cách sử dụng máy thử kéo, theo các bước sau:

Chuẩn bị mẫu thử: Mẫu thử là một thanh thép có hình dạng và kích thước theo tiêu chuẩn quy định. Mẫu thử phải được làm sạch, đánh dấu, và đo kích thước trước khi thử nghiệm.

Gắn mẫu thử vào máy thử kéo: Mẫu thử được gắn vào hai đầu của máy thử kéo. Sao cho trục của mẫu thử song song với trục của máy. Máy thử kéo có thể là loại cơ học, điện từ, hay thủy lực, tùy theo loại thép và cường độ kéo mong muốn.

may-do-do-ben-keo-cua-thep
Máy đo độ bền kéo của thép

Thực hiện thử nghiệm: Máy thử kéo sẽ kéo dần mẫu thử với một tốc độ nhất định, cho đến khi mẫu thử bị đứt. Trong quá trình thử nghiệm, máy thử kéo sẽ ghi nhận các thông số như lực kéo, độ dãn, và ứng suất của mẫu thử.

Tính toán và đánh giá kết quả: Từ các thông số ghi nhận được. Ta có thể tính toán được độ bền kéo của thép bằng cách chia lực kéo tối đa cho diện tích mặt cắt ngang của mẫu thử. Ta cũng có thể vẽ được đồ thị ứng suất – độ dãn, từ đó xác định được các giới hạn đàn hồi, bền, và chảy của thép. Kết quả thử nghiệm sẽ được so sánh với các tiêu chuẩn quy định để đánh giá chất lượng của nó.

8. Tìm hiểu về Giới hạn bền của thép

8.1 Giới hạn bền của thép là gì?

Giới hạn bền của thép là một đại lượng kỹ thuật quan trọng. Đo lường khả năng chịu lực kéo tối đa trước khi xảy ra đứt gãy. Để tính giới hạn bền, chúng ta chia lực kéo tối đa cho diện tích mặt cắt ngang của nó. Đơn vị phổ biến để đo giới hạn bền là N/mm2 (Mpa) hoặc kgf/mm2. Các yếu tố ảnh hưởng đến giới hạn bền bao gồm loại thép, thành phần hóa học, cấu trúc tinh thể, và quy trình sản xuất.

Thép có giới hạn bền cao thường có khả năng chịu lực kéo mạnh mẽ. Chúng ta hiểu rằng giới hạn bền không chỉ phản ánh tính chất vật lý của thép mà còn quyết định khả năng ứng dụng của nó trong các dự án kỹ thuật.

8.2 Những yếu tố tác động tới giới hạn chảy của thép

Giới hạn chảy của thép được tính bằng cách chia lực kéo tối đa cho diện tích mặt cắt ngang của thép. Thông số này thường được đo bằng đơn vị N/mm2 (Mpa) hoặc kgf/mm2. Các yếu tố ảnh hưởng đến giới hạn chảy của thép bao gồm:

Loại Thép: Các loại thép khác nhau có giới hạn chảy biến động, phụ thuộc vào thành phần hóa học và cấu trúc tinh thể. Thép hợp kim thường có giới hạn chảy cao hơn do sự tăng cường liên kết từ các nguyên tố hợp kim.

gioi-han-ben-cua-thep
Sơ đồ giới hạn bền của thép

Nhiệt Độ: Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến giới hạn chảy. Khi nhiệt độ tăng, giới hạn chảy giảm do sự giảm liên kết giữa nguyên tử sắt. Ngược lại, giới hạn chảy tăng khi nhiệt độ giảm.

Xử Lý Nhiệt: Xử lý nhiệt, như rèn, cán, cường độ hóa, có thể thay đổi giới hạn chảy của thép. Các phương pháp này làm thay đổi cấu trúc tinh thể và độ cứng của thép.

8.3 Giới hạn chảy của thép có ý nghĩa ra sao?

Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và tính toán kết cấu sử dụng nó. Khả năng chịu biến dạng của thép khi chịu lực được thể hiện thông qua giới hạn chảy, một yếu tố quyết định cho độ đàn hồi của các kết cấu.

Trong trường hợp lý tưởng, khi thép chịu lực kéo dưới giới hạn chảy, nó không biến dạng vĩnh viễn và khôi phục trạng thái ban đầu khi lực bị loại bỏ. Điều này phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ đàn hồi như dây cáp, lò xo và bản lề. Ngược lại, nếu lực kéo vượt quá giới hạn chảy, thép sẽ biến dạng vĩnh viễn, không khôi phục được.

gioi-han-chay-cua-thep
Giới hạn chảy của thép ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng chịu tải của thép

Trong thiết kế kết cấu, đặc biệt là cột, dầm và khung, việc giữ ứng suất thép dưới giới hạn chảy là quan trọng. Điều này đảm bảo tránh biến dạng quá mức và duy trì khả năng chịu lực của nó. Giới hạn chảy không chỉ là một yếu tố quyết định cho tính đàn hồi mà còn là tiêu chí đánh giá chất lượng, thể hiện khả năng chịu lực của nó. Loại vật liệu với giới hạn chảy cao thường có chất lượng tốt và khả năng chịu lực ưu việt so với thép có giới hạn chảy thấp.

Trên đây, Nhà Máy Cơ Khí P69 đã tổng hợp chi tiết các thông tin có liên quan đến thép cũng như ứng dụng và phân loại vật liệu này. Hy vọng những thông tin trên sẽ đem đến thông tin hữu ích và đầy đủ cho các bạn. Nếu có điều gì thắc mắc xin hãy vui lòng liên hệ với chúng tôi để có những giải đáp chi tiết nhất.

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ P69

  • Nhà máy sản xuất: Km 18, đường Đại Lộ Thăng Long, Khu CN Thạch Thất Quốc Oai, Hà Nội
  • Số điện thoại: 0966686969 | Hotline: 0989188982
  • Email: kd1@cokhip69.com.vn
  • Website: https://cokhip69.com.vn