Tìm hiểu các loại vật liệu kết cấu thép khác nhau

Nhờ mang lại nhiều lợi ích như hiệu quả chi phí cao, có tính linh hoạt và bền vững, thép được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng. Do đó, việc tìm hiểu về vật liệu thép đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đảm bảo hiệu suất xây dựng cũng như đặc điểm của dự án. Bài viết dưới đây sẽ thảo luận về các loại vật liệu kết cấu thép khác nhau, tính chất và ứng dụng của mỗi loại vật liệu.

Vật liệu thép có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau. Dưới đây là một số tiêu chí phân loại vật liệu thép:

1. Phân loại theo thành phần

Thép có thể được phân loại dựa trên thành phần, chẳng hạn như hàm lượng cacbon (cacbon thấp, cacbon trung bình, cacbon cao), sự hiện diện của các nguyên tố hợp kim (thép hợp kim) hoặc hàm lượng crom (thép không gỉ).

Thép cacbon: Thép cacbon là loại thép được sử dụng phổ biến nhất trong xây dựng. Thành phần chủ yếu của thép cacbon là thép và cacbon, các nguyên tố khác chỉ chiếm lượng nhỏ. Thép cacbon có độ bền cao và khả năng hàn cực kỳ tốt. 

Thép cacbon được phân loại dựa trên hàm lượng cacbon: thép cacbon thấp (thấp hơn hoặc bằng 0,25% cacbon), thép cacbon trung bình (0,25% đến 0,60% cacbon), thép cacbon cao (cao hơn hoặc bằng 0,60% cacbon). Kết cấu thép cacbon được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng tòa nhà, cầu và nhiều cơ sở hạ tầng khác.

Thép không gỉ: Thép không gỉ là hợp kim chứa tối thiểu 10,5% crôm, có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Thép không gỉ có độ bền và tính thẩm mỹ cao, không yêu cầu bảo trì thường xuyên. 

Kết cấu thép không gỉ được sử dụng trong các kiến trúc phụ như mặt tiền, tay vịn hoặc các yếu tố trang trí của công trình. Bên cạnh đó, thép không gỉ cũng được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp yêu cầu an toàn vệ sinh khắt khe như ngành chế biến thực phẩm, dược phẩm, nhà máy hóa chất,...

Thép hợp kim: Thép hợp kim là hợp kim của thép và các nguyên tố khác như mangan, niken, crom hoặc molypden. Các nguyên tố bổ sung này mang lại đặc tính cụ thể cho thép như tăng sức chịu đựng của thép, tăng độ cứng, khả năng chống ăn mòn. 

Kết cấu thép hợp kim thường được sử dụng trong các công trình yêu cầu tính bền và dẻo cao như máy móc hạng nặng, linh kiện ô tô, các thiết bị công nghiệp,...

2. Phân loại theo phương pháp hoàn thiện

Thép có thể được phân loại theo phương pháp hoàn thiện (quy trình xử lý bề mặt của thép ở giai đoạn hoàn thiện). Theo tiêu chí này, thép có thể được chia thành: thép cán nóng, thép cán nguội, hoàn thiện nguội,...

Thép cán nóng: Cán nóng là phương pháp cán thép trong đó thép được nung nóng ở nhiệt độ cao và đưa qua lại trục lăn để giảm độ dày và tạo hình. Phương pháp cán nóng thường được sử dụng để sản xuất kết cấu thép hình, thép tấm và thép ống có đường kính lớn. Thép cán nóng có lợp cặn đặc trưng trên mặt do nhiệt độ cao.

Thép cán nguội: Cán nguội là phương pháp đưa thép cán nóng qua trục lăn ở nhiệt độ phòng để giảm độ dày hơn nữa và cải thiện độ bóng bề mặt của thép. Thép cán nguội có bề mặt mịn, dung sai kích thước chặt chẽ và tính chất cơ học được cải thiện hơn so với thép cán nóng. Thép cán nguội thường được ứng dụng trong các công trình đòi hỏi tính chính xác và bề mặt hoàn thiện chất lượng cao như lớp vỏ bọc ô tô ngoài hoặc các thiết bị ô tô.

Thép hoàn thiện nguội: Phương pháp hoàn thiện nguội (kéo, mài, bóc nguội) được sử dụng để sản xuất các thanh, dây, hay ống thép có kích thước chính xác nhất và chất lượng bề mặt được cải thiện. Quy trình hoàn thiện nguội thép bao gồm kéo thép qua khuôn hoặc qua trục gá để làm giảm đường kính hoặc tạo hình thép. Phương pháp hoàn thiện nguội mang lại sản phẩm thép có độ chính xác cao về kích thước, độ mịn và các tính chất cơ học được cải thiện. 

3. Phân loại theo phương pháp sản xuất

Thép cũng có thể được phân loại theo phương pháp sản xuất. Theo tiêu chí này, thép có thể được thành một số loại như thép lò cao, thép lò hồ quang điện, thép đúc liên tục,... 

Thép từ lò cao: Phương pháp sản xuất thép lò cao là phương pháp trong đó quặng sắt, than cốc và đá vôi được đưa vào lò cao. Nhiệt độ sinh ra từ quá trình đốt than sẽ biến quặng sắt thành sắt nóng chảy, sắt nóng chảy được thu lại ở đáy lò. Sắt nóng chảy sau đó được xử lý qua các quy trình tinh chế bổ sung để thu được thép.

Thép từ lò hồ quang điện: Phương pháp lò hồ quang điện sử dụng hồ quang điện để nấu chảy thép phế liệu và các nguyên liệu khác. Quy trình bao gồm đưa thép phế liệu vào lò, làm nóng thép bằng hồ quang điện được tạo ra giữa các điện cực và điện tích kim loại. Phương pháp lò hồ quang điện linh hoạt và có thể sản xuất các sản phẩm thép khác nhau với tính chất, thành phần khác nhau. Phương pháp lò hồ quang điện thường được sử dụng phổ biến trong sản xuất thép đặc biệt và tái chế thép.

Thép đúc liên tục: Phương pháp đúc liên tục được sử dụng để định hình thép nóng chảy thành dạng rắn như phôi thép, thép tấm, phôi thép bloom trong quy trình tự động. Đầu tiên, thép được đổ vào khuôn làm mát bằng nước giúp thép cứng lại thành hình dạng mong muốn. Sau đó, thép đã đông đặc được liên tục rút ra khỏi khuôn, làm nguội và cắt thành các chiều dài xác định. Phương pháp đúc liên tục mang lại hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí, cho phép sản xuất nhiều sản phẩm thép với chất lượng ổn định.

4. Các tiêu chí phân loại khác

Độ bền vật lý: Thép có thể được phân loại dựa trên độ bền vật lý theo tiêu chuẩn ASTM (Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ). Các tiêu chuẩn bao gồm cường độ năng suất tối thiểu, độ bền kéo và các tính chất cơ học khác của thép.

Quá trình khử oxy: Quy trình khử oxy được ứng dụng trong sản xuất thép có thể ảnh hưởng đến tính chất của thép. Theo tiêu chí này, thép có thể được phân loại là thép đã khử, thép bán khử tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng để loại bỏ oxy khỏi thép nóng chảy.

Xử lý nhiệt: Quá trình xử lý nhiệt bao gồm đưa thép vào các quá trình tăng nhiệt độ hoặc làm mát để thay đổi các đặc tính của thép. Thép có thể được phân loại dựa trên quá trình xử lý nhiệt, chẳng hạn như ủ, tôi luyện,...

Trên đây là một số tiêu chí phân loại và các loại thép khác nhau. Hy vọng bài viết đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích. Truy cập trang web của BMB Steel để đọc thêm về nhà thép tiền chế và cấu trúc thép. Bạn cũng có thể liên hệ với chúng tôi khi có nhu cầu tư vấn thiết kế và xây dựng nhà thép.