Do các đặc tính tuyệt vời của nó, thép nhẹ đã trở thành vật liệu được yêu cầu trong các ngành công nghiệp khác nhau. Nó có khả năng hàn và khả năng gia công vô song, điều này đã dẫn đến sự gia tăng theo cấp số nhân trong việc sử dụng nó.
Thép nhẹ là gì?
Thép nhẹ là một loại thép carbon thấp . Thép carbon là kim loại có chứa một tỷ lệ nhỏ carbon (tối đa 2,1%) giúp tăng cường tính chất của sắt nguyên chất. Hàm lượng carbon thay đổi tùy thuộc vào yêu cầu đối với thép. Thép carbon thấp chứa carbon trong khoảng 0,05 đến 0,25 phần trăm .
Có nhiều loại thép nhẹ khác nhau. Nhưng chúng đều có hàm lượng carbon nằm trong giới hạn nêu trên. Các yếu tố khác được thêm vào để cải thiện các đặc tính hữu ích như khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn và độ bền kéo.
Thép carbon thấp được sản xuất như thế nào?
Hàm lượng carbon được tăng đồng đều bằng thép xử lý nhiệt . Khi hàm lượng carbon tăng lên, thép phát triển độ cứng nhưng mất đi độ dẻo. Điều này có nghĩa là kim loại trở nên giòn và có thể bị gãy thay vì uốn cong khi tác dụng quá tải.
Các quy trình sản xuất thép nhẹ tương tự như các loại thép carbon khác. Thép carbon cao hơn chỉ chứa nhiều carbon hơn, dẫn đến các đặc tính khác nhau như giá trị độ bền và độ cứng cao so với thép nhẹ.
Các quy trình này đã phát triển theo thời gian và hiện có hiệu quả về chi phí hơn nhiều so với trước đây. Trong sản xuất hiện đại, có ba bước liên quan đến sản xuất thép mềm từ sắt nguyên chất.
Luyện thép sơ cấp
Trong giai đoạn này của quy trình luyện thép, quặng sắt được trộn với than và vôi và được nung nóng trong lò cao có công suất từ 100 đến 400 tấn. Vôi hoạt động như một chất trợ dung và tạo thành một lớp bảo vệ bên trên kim loại nóng chảy này.
Sản xuất thép sơ cấp hiện đại sử dụng các quy trình Lò oxy cơ bản (BOS) hoặc Lò hồ quang điện (EAF) . Cả hai đều dựa trên quy trình sản xuất thép ban đầu của Bessemer .
Trong quy trình BOS, oxy được thổi qua sắt nóng chảy trong khi thép phế liệu được thêm vào bộ chuyển đổi. Điều này làm giảm hàm lượng carbon xuống tối đa 1,5%.
Ở các nước phát triển, lò hồ quang điện được sử dụng để cung cấp thép phế liệu thông qua các hồ quang điện cực mạnh. Điều này dẫn đến chất lượng thép ấn tượng.
Sản xuất thép thứ cấp
Bước thứ hai trong quy trình sản xuất thép mềm bao gồm giảm thêm hàm lượng carbon và thêm các nguyên tố hợp kim.
Việc điều chỉnh các điều kiện của lò (nhiệt độ, tốc độ làm mát, v.v.) cũng hỗ trợ quá trình này. Cuối cùng, loại thép mong muốn sẽ quyết định quy trình sản xuất thép thứ cấp. Người ta có thể chọn từ các quy trình sau:
- CAS-OB
- khử khí
- Lò nung
- tiêm muôi
- khuấy
Đúc và tạo hình sơ cấp
Sau khi thép có hàm lượng carbon quy định và các yếu tố khác giúp nâng cao hiệu suất của nó, thép nóng chảy được đổ vào khuôn. Đây là quá trình đúc s. Tại đây, thép được định hình và cho phép hóa rắn. Sau đó, việc cắt kim loại thành các hình dạng mong muốn như tấm, hoa và phôi diễn ra.
Sản phẩm thu được vẫn cần phải có chất lượng bề mặt tốt, không có khuyết tật khi đúc. Quá trình hình thành chính sử dụng cán nóng khá thường xuyên cho mục đích này. Các sản phẩm thép cán nóng thường được phân loại thành sản phẩm phẳng, sản phẩm tùy chỉnh, sản phẩm dài và ống liền mạch
Hình thành thứ cấp
Mặc dù chúng tôi đã hoàn thành sản phẩm thép nhẹ khi kết thúc quy trình trên, nhưng nó thường được tạo hình thêm một lần nữa để cải thiện các tính chất cơ học phù hợp với yêu cầu ứng dụng.
Hình thành thứ cấp mang lại cho nó hình dạng và tính chất cuối cùng. Các phương pháp tạo hình bao gồm:
- Định hình thông qua cán nguội
- gia công
- lớp áo
- ủ
- Xử lý bề mặt, v.v.
Tính chất hóa học của thép nhẹ
Như đã đề cập ở trên, thép nhẹ có hàm lượng carbon thấp hơn thép carbon trung bình và cao. Hàm lượng carbon lên tới 0,25% trong thép nhẹ nhưng một số trường phái cho rằng thép carbon là thép nhẹ với hàm lượng carbon lên tới 0,45%.
Hàm lượng carbon thấp làm cho loại thép này trở thành kim loại có khả năng gia công cao. Nó có thể được cắt, gia công và tạo thành các hình dạng phức tạp mà không cần thêm các ứng suất theo tỷ lệ lên phôi. Nó cũng tạo điều kiện cho khả năng hàn tốt hơn.
Một loạt các nguyên tố hợp kim có thể cải thiện tính chất hóa học. Các yếu tố này sẽ ảnh hưởng thuận lợi đến các tính chất vật lý/hóa học và làm cho sản phẩm cuối cùng phù hợp với ứng dụng. Các nguyên tố có thể được thêm vào bao gồm crom (Cr), coban (Co), phốt pho (P), lưu huỳnh (S) và mangan (Mn), trong số các nguyên tố khác.
Ví dụ, crom truyền đạt đặc tính chống ăn mòn và tăng độ cứng của thép nhẹ. Ở dạng nguyên chất, thép nhẹ sẽ dễ bị gỉ do quá trình oxy hóa. Không giống như oxit sắt, kim loại crom khi tiếp xúc với khí quyển sẽ tạo thành một lớp oxit crom dày đặc không rơi ra và cuối cùng bảo vệ kim loại bên dưới khỏi các cuộc tấn công ăn mòn tiếp theo.
Đồng với số lượng hạn chế cũng hoạt động như crom oxit. Các ống thép nhẹ có thể được mạ kẽm để bảo vệ tốt hơn khỏi khí quyển.
Các yếu tố khác có thể được thêm vào để cải thiện khả năng chống mài mòn, độ bền kéo cuối cùng và khả năng chịu nhiệt.
Tính chất vật lý của thép nhẹ
Các đặc tính ấn tượng của nó giúp tăng cường sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Một số tính chất vật lý của thép nhẹ như sau :
- độ bền kéo cao
- cường độ tác động cao
- Độ dẻo và khả năng hàn tốt
- Một kim loại từ tính do hàm lượng ferrite của nó
- Tính dẻo tốt với khả năng tạo hình nguội
- Không thích hợp để xử lý nhiệt để cải thiện tính chất
Ứng dụng và trường hợp sử dụng
Sẽ không ngoa khi nói rằng nếu bạn nhìn ra ngoài cửa sổ, bạn sẽ thấy thứ gì đó được làm từ thép nhẹ. Nó là loại kim loại phổ biến nhất được sử dụng xung quanh chúng ta.
Từ các tòa nhà cho đến những con tàu khổng lồ đi biển đều có liên quan đến thép nhẹ. Một số ứng dụng như sau.
Xây dựng
Trong xây dựng, cần có những vật liệu dễ liên kết và chịu được tải trọng thay đổi. Do đó, thép nhẹ là vật liệu hoàn hảo để sử dụng rộng rãi. Một số loại thép nhẹ thực sự được gọi là thép kết cấu vì lý do đó.
Nó cũng đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về địa chấn và gió, không thể bị côn trùng phá hoại và có khả năng chống mục nát hoặc cháy.
Thực tế là nó tương đối rẻ hơn so với các loại thép khác cũng không ảnh hưởng gì. Do đó, thép nhẹ được sử dụng trong các công trình lớn hay nhỏ, từ cầu đến các tòa nhà.
ứng dụng máy móc
Thép nhẹ được sử dụng rộng rãi trong sản xuất máy móc và ô tô. Nó rẻ, phù hợp với các phương pháp cắt và phủ khác nhau, đồng thời có khả năng hàn tốt đồng thời cung cấp các tính chất vật lý đủ tốt. Các thuộc tính này làm cho nó hữu ích để tạo khung, bảng, v.v.
Đường ống và cực
Độ dẻo tuyệt vời của thép nhẹ đã khiến nó trở thành ứng cử viên hoàn hảo cho việc sản xuất đường ống và cột điện cần chịu được khí quyển khắc nghiệt.
Trong khi các ống thép nhẹ có thể dễ dàng hàn với nhau, chúng cũng giữ được một mức độ linh hoạt nhất định. Vì các đường ống có thể co lại trong thời tiết lạnh hoặc mở rộng vào những ngày nóng, đây là một tính năng cần thiết cho kim loại.
Dao kéo và dụng cụ nấu ăn
Mặc dù trước đây là lĩnh vực độc quyền của thép không gỉ , nhưng các đầu bếp thời hiện đại đang dần yêu thích dụng cụ nấu nướng bằng thép nhẹ vì những ưu điểm của nó.
Thiết bị cắt sắc bén trong thời gian dài hơn, có giới hạn nhiệt độ cao hơn và có thể được sửa đổi để trở thành vật liệu chống dính.
Thép nhẹ có thể được định hình thành những hình dạng cực kỳ cụ thể khiến nó trở nên hoàn hảo để sử dụng làm hàng rào. Nó cũng có một sức hấp dẫn thị giác đáng kinh ngạc, vì vậy nó trông cũng rất đẹp.
Thép nhẹ cũng có thể được mạ kẽm hoặc phủ bằng sơn phù hợp để làm cho nó bền lâu và chống gỉ.
Điểm chung
Sau đây là một số mác thép phổ biến. Một mẫu số chung cho tất cả chúng và các kim loại tương tự khác là bản chất phổ quát của chúng. Thuộc tính của chúng làm cho chúng trở thành một lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng.
EN 1.0301
Các hạng tương đương: AISI 1008; C10; DC01
Thép carbon EN 1.0301 chứa 0,1% carbon, 0,4% mangan và 0,4% silicon. Nó cũng chứa một lượng nhỏ đồng (Cu), niken (Ni), crom (Cr), nhôm (Al) và molypden (Mo).
Lớp này có khả năng hàn tuyệt vời và thường được sử dụng cho các bộ phận và hình thức ép đùn, rèn, cán nguội và ép nguội. Nó chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị ô tô, đồ nội thất và các thiết bị gia dụng.
VI 1.1121
Điểm tương đương: AISI 1010
Thép carbon EN 1.1121 chứa carbon trong khoảng từ 0,08% đến 0,13%. Mangan hiện diện trong khoảng 0,3% đến 0,6%. Nó được sử dụng trong sản xuất ốc vít và bu lông đầu nguội .
Loại này cũng có khả năng tạo hình và độ dẻo tốt và có thể được tạo hình bằng các phương pháp truyền thống. Nó cũng hỗ trợ nối bằng tất cả các kỹ thuật hàn . Sức mạnh của nó có thể được cải thiện bằng cách xử lý nhiệt, làm nguội và ủ nhưng chi phí thực hiện các quy trình này cao.
Nó là một loại thép có mục đích chung chủ yếu hiện diện trong các cấu trúc khác nhau và ngành công nghiệp ô tô.
EN 1.0402
Các hạng tương đương: AISI 1020; C22
Loại thép này có khả năng hàn tuyệt vời. EN 1.0402 đặc biệt phù hợp với các bộ phận được thấm cacbon. Nó cũng có sự cân bằng tốt giữa độ dẻo, độ bền và độ dẻo dai.
Nó có hàm lượng carbon từ 0,18% đến 0,23% với hàm lượng mangan từ 0,3% đến 0,6%. So với EN 1.1121, nó không được sử dụng nhiều nhưng nó có khả năng gia công lớn trong điều kiện được rèn.
Loại này được sử dụng trong máy móc dưới dạng các bộ phận thủy lực và trục cam.
