Thép là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong ngành cơ khí. Những cơ tính của thép như khả năng biến dạng và độ bền cao, độ bền kéo tốt giúp cho thép có thể ứng dụng tốt trong nhiều sản phẩm. Trong bài viết này, hãy cùng Thép Hình Đức Giang tìm hiểu các loại thép được dùng trong ngành cơ khí và những ứng dụng của chúng.
 

1. Khái niệm chung về thép

Thép là hợp kim có thành phần chính là sắt (Fe), cùng với cacbon (C) có hàm lượng từ 0,02% đến 2,14% theo trọng lượng, và hàm lượng nhỏ một số các nguyên tố khác như Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Mo, Mg, Cu… để tăng độ cứng, hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể dưới tác động của các nguyên nhân khác nhau.

Số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép nhằm kiểm soát các mục tiêu chất lượng như độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn và sức bền kéo đứt. Những tính chất quan trọng nhất của thép là khả năng biến dạng và độ bền cao, độ bền kéo tốt và độ dẫn nhiệt tốt. Đặc tính quan trọng nhất của thép không gỉ (inox) là khả năng chống ăn mòn của nó.

2. Phân loại thép dùng trong cơ khí

Dựa theo thành phần hóa học của các nguyên tố trong thép thì chia thành hai nhóm là thép cacbon và thép hợp kim. 

2.1 Thép cacbon

Thành phần hóa học trong thép cacbon ngoài sắt và cacbon thì còn một số nguyên tố khác gọi là các tạp chất trong thành phần của thép như Mn, Si, P, S… Tùy theo phần trăm cacbon trong thép mà thép cacbon được chia thành 4 nhóm:

• Thép cacbon thấp (hàm lượng C không quá 0,25%): thép có độ dẻo, dai nhất định nhưng độ bền và độ cứng thấp.
• Thép cacbon trung bình (hàm lượng C từ 0,3% đến 0,5%): thép có thể chịu tải trọng tĩnh và chịu sức va đập cao.
• Thép cacbon tương đối (hàm lượng C từ 0,55% đến 0,65%): thép có tính đàn hồi cao, độ bền lớn.
• Thép cacbon cao (hàm lượng C > 0,7%): thép có độ cứng, độ bền cao.

2.2 Thép hợp kim

Đối với loại thép này thì ngoài sắt và cacbon và các tạp chất như trên thì người ta còn đưa thêm vào các nguyên tố đặc biệt (như Cr, Ni, Mn, W, V, Mo, Ti, Cu, Ta, B, N….)  với một hàm lượng nhất định để làm thay đổi tính chất của thép phù hợp với yêu cầu sử dụng.

Dựa vào thành phần các nguyên tố hợp kim trong thép thì thép hợp kim được chia thành 3 loại:

• Thép hợp kim thấp: Nguyên tố hợp kim ≤ 2,5 %
• Thép hợp kim trung bình: Nguyên tố hợp kim chiếm 2,5 – 10%
• Thép hợp kim cao: Nguyên tố hợp kim ≥ 10 %

Phân loại theo các nguyên tố hợp kim chúng ta có các loại như thép có chứa hàm lượng silic gọi là thép silic, thép có hàm lượng phốt pho gọi là thép phốt pho, thép có hàm lượng crom gọi là thép crom,….

Phân loại thép hợp kim theo công dụng thì chúng ta có:

• Thép hợp kim kết cấu: là loại thép có chứa khoảng 0,1 – 0,85% cacbon và hàm lượng nguyên tố hợp kim thấp. Thép có độ cứng cao, khả năng chống mài mòn tốt và khả năng chịu tải trọng lớn. Môt số mác thép C20, C45, C65 …
• Thép hợp kim dụng cụ: có độ chống mài mòn, độ cứng cao sau khi được nhiệt luyện. Hàm lượng cacbon trong thép hợp kim dụng cụ khoảng 0,7 – 1,4%, hàm lượng tạp chất lưu huỳnh và phốt pho không đáng kể (<0,025%). Một số mác thép CD70, CD80, CD100
• Thép gió: loại thép này có các thành phần nguyên tố sắt, cacbon, vonfram, coban,.. có độ cứng, độ bền cao, chống chịu mài mòn tốt và chịu nhiệt lên đến 650O C. Thép gió được ứng dụng nhiều để làm các dụng cụ cắt gọt hay các chi tiết máy phức tạp. Một số mác thép 90W9V2, 75W18V, 140W9V5, 90W18V2.
• Thép không gỉ: hay còn gọi là inox, có khả năng chống ăn mòn cực tốt với hàm lượng crom khá cao (> 12%), thép không gỉ được chia thành 4 loại chính gồm austenit, ferit, austenit-ferit, mactenxit. Một số mác thép 304, 304H, 304L, 316, 201…

3. Các ứng dụng của thép trong ngành cơ khí

Mỗi loại thép có những đặc tính riêng để đáp ứng cho những yêu cầu khác nhau trong thực tế, thông thường các loại thép sẽ được ứng dụng để chế tạo các sản phẩm như sau.

Chế tạo máy