Thép hợp kim là gì? Phân biệt thép hợp kim và thép carbon

Dây thép carbon là hợp kim của sắt và carbon là chính, nhưng thuật ngữ thép hợp kim thường chỉ dùng để chỉ các loại thép có chứa thêm các nguyên tố khác - như vanadium, molypden, chromium, mangan và niken,… - với số lượng đủ để thay đổi tính chất của thép cơ bản. Nói chung, thép hợp kim là thép được hợp kim hóa với nhiều nguyên tố với tổng lượng từ 1,0% đến 50% trọng lượng để cải thiện tính chất cơ học của nó.

Vậy sự khác biệt giữa thép carbon và thép hợp kim là gì? 

1.    Thép carbon

Nói thép carbon gồm 2 thành phần chính là Sắt (FE) và Carbon (C) không có nghĩa là thép carbon chỉ gồm Sắt và carbon nguyên chất, chúng còn chứa thêm các nguyên tố khác nhưng chiếm phần nhỏ, và không đủ để thay đổi tính chất cơ học của thép. Dựa theo hàm lượng carbon, ta có:

Hình ảnh dây thép carbon

• Thép carbon thấp : Hàm lượng carbon trong loại thép này thường dao động trong khoảng 0,05 – 0,29%, hàm lượng mangan tối đa là 0,4% thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu mức độ chống ăn mòn cao nhưng không yêu cầu bề mặt cứng
• Thép carbon trung bình: Bao gồm các loại có hàm lượng cacbon nằm trong khoảng từ 0,3% đến 0,59% khối lượng thép. Các loại cacbon trung bình thường được sử dụng cùng với các hợp kim như crom, niken và molypden để tạo ra độ bền cao, chống mài mòn và độ dẻo dai. Các sản phẩm sử dụng thép cacbon cấp trung bình bao gồm bánh răng , trục, đinh tán và các thành phần máy khác đòi hỏi sự kết hợp tối ưu giữa độ chịu lực và độ dẻo dai.
• Thép cacbon cao (thép high carbon hay dây thép cứng): Hàm lượng cacbon xấp xỉ 0,60% đến 0.99%. Độ cứng cao hơn các loại khác nhưng độ dẻo giảm. Thép cacbon cao có thể được sử dụng thép lò xo, dây thừng, búa, tua vít và cờ lê.
• Thép carbon siêu cao: Hàm lượng cacbon xấp xỉ 1,0–2,0%. Thép có thể được tôi luyện đến độ cứng lớn. Loại thép này có thể được sử dụng cho các sản phẩm thép cứng, chẳng hạn như lò xo xe tải, dụng cụ cắt kim loại và các mục đích đặc biệt khác như dao, trục…

2. Thép hợp kim là gì?

Thép hợp kim là thép với thành phần chính là sắt và cacbon được nấu pha trộn với các nguyên tố hóa học khác (đồng, mangan, niken,…) với tổng hợp nguyên tố thêm vào khoảng từ 1,0% đến 50% tổng khối lượng hỗn hợp để cải thiện chất lượng thép thành phẩm như độ đàn hồi, tính dễ uốn, sức bền và khả năng chống oxy hóa.

Hình ảnh thép hợp kim

Các nguyên tố hợp kim phổ biến

• Mangan: Lý do chính để thêm mangan là để tinh chỉnh các yêu cầu xử lý nhiệt. Thông thường, thép sẽ cần được làm nguội nhanh từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ rất thấp để cứng lại. Điều khó khăn là thời gian dập tắt càng nhanh thì càng có nhiều nguy cơ bị nứt. Trong khi đó, Mangan cho phép tốc độ làm lạnh chậm hơn, giảm nguy cơ bị nứt.
• Chromium: Thép với hàm lượng crom trên 11% gọi là thép không gỉ. Việc thêm crom vào làm tăng tính chống mài mòn của thép. Nó cũng ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính khác của kim loại như độ bền, độ cứng và nhiệt luyện.
• Molypden : Giúp tăng độ cứng, độ dẻo ở nhiệt độ cao, cải thiện khả năng gia công và khả năng chống ăn mòn, tăng cường ảnh hưởng của các yếu tố hợp kim khác.
• Vanadium: Tăng độ cứng, chống mài mòn, chống va đập. Kìm hãm sự phát triển các hạt kim loại, cho phép nhiệt độ dập tắt cao hơn.

Phân loại

Thép hợp kim dạng ống

Hiện nay, thép hợp kim được phân chia thành hai loại:

• Thép hợp kim cao : Loại thép có các nguyên tố hợp kim đưa vào lớn hơn 10% khối lượng thép tạo ra
• Thép hợp kim thấp: Thông thường bao gồm các nguyên tố crom, silic,mangan,… được thêm vào để tạo ra thép hợp kim thấp. Hàm lượng của các nguyên tố này không vượt quá 10%. Thép hợp kim thấp chính là loại thép thông dụng được sử dụng nhiều nhất trên thị trường hiện nay.

-Phân loại  theo công dụng:

• Thép kết cấu là thép để chế tạo chi tiết máy và kết cấu kim loại. Yêu cầu nhóm thép này là tính dẻo, độ bền cao. Nhóm này thường có hàm lượng cacbon thấp và trung bình và là thép hợp kim thấp.
• Thép dụng cụ hợp kim: là nhóm thép tốt được chế tạo dao cắt, khuôn dập, dụng cụ đo. Yêu cầu đối với các mác thép này là độ cứng và tính chất chông mài mòn cao. Thông thường nhóm này có cacbon trung bình và cao. Trong thực tế những mác thông dụng như thép SKD61 và SKD11…
• Thép hợp kim đặc biệt: là nhóm thép có tính chất đặc biệt về hóa, lý…trong nhóm thép này có tổng lượng hợp kim rất cao.

Đặc tính thép hợp kim

• Về cơ tính: Thép hợp kim nói chung có độ bền cao hơn hẳn so với thép carbon. Điều này thệ hiện đặc biệt rõ ràng sau khi nhiệt luyện tôi và ram
• Về tính chịu nhiệt : Thép hợp kim giữ được cơ tính cao của trạng thái tôi ở nhiệt độ hơn 200 độ C. Muốn đạt được điều này thì thép phải được hợp kim hóa bởi một số nguyên tố với hàm lượng tương đối cao.
• Các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt như từ tính, tính giãn nở nhiệt, tính chống ăn mòn…

Ứng dụng

Do có nhiều đặc tính tốt nên người ta thường ưu tiên sử dụng thép hợp kim để chế tạo các dản phẩm phục vụ nhu cầu trong cuộc sống như

• Sử dụng cho các công trình cây dựng
• Sử dụng rộng rãi trong cơ khí chế tạo máy, linh kiện ô tô,…
• Các loại trục : Trục động cơ, trục cán rèn,…
• Bánh răng chuyển động, trục bánh răng…

Bảng tóm tắt sự khác biệt giữa thép carbon và thép hợp kim  

Các sản phẩm liên quan

-  Dây thép lò xo đàn hồi

- Thép lò xo sản xuất lưới sàng

- Quy trình sản xuất lò xo công nghiệp

Công ty TNHH Vạn Đạt là đơn vị chuyên xuất nhập khẩu có hơn 20 năm kinh nghiệm trên thị trường, đi tiên phong trong 1 số lĩnh vực sản xuất và phân phối mang thương hiệu Masuka, Osina,...