Thép Cacbon là gì?
Thép Cacbon (Carbon Steel) là một hợp kim sắt – cacbon, trong đó lượng Cacbon có thể lên tới 2.1% tổng khối lượng. Ngoài ra, có thể có những hợp kim khác và thường có nhất là Mangan (Mn).
Đối với thép Cacbon thì không có hàm lượng tối thiểu cho những hợp kim nguyên tố khác thêm vào.
Phân loại thép Carbon
Được phân làm 3 loại dựa vào hàm lượng Cacbon của nó :
- Cacbon thấp hay Cacbon nhẹ. (Low-carbon steel or mild-carbon steel).
- Cacbon trung bình. (Medium-carbon steel). Vị dụ : Thép C45
- Cacbon cao. (High-carbon steel).
Bảng so sánh 3 loại thép Cacbon
| Thép Cacbon | Hàm lượng Cacbon (%) | Đặc tính | Điển hình |
|---|---|---|---|
| Thép Cacbon thấp | <0.25 | - Rất mềm. - Giá thành thấp. - Độ dẻo, độ dẻo dai cao. - Khả năng gia công tốt. - Khả năng hàn tốt. | - AISI 304 (inox 304). - ASTM A815. - AISI 316L (inox 316L). |
| Thép Cacbon trung bình | 0.25 - 0.60 | - Độ cứng thấp. - Độ bền trung bình. - Độ dẻo dai tốt. | - ASTM A29 - AISI 1045 |
| Thép Cacbon cao | 0.60 - 1.25 | - Độ cứng cao. - Độ bền tốt. - Độ dẻo kém (khó uốn). | - AISI 440C. (SUS440C) - EN 10088-3 |
Thép Cacbon thấp
Được sử dụng rộng rãi nhất. Những loại thép này thường có hàm lượng C<0.25 %. Do vậy, chúng không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt.
- Mềm và có độ bền thấp.
- Độ dẻo cao, dễ uốn.
- Khả năng gia công tuyệt vời.
- Khả năng hàn tốt.
- Giá thành thấp.
Thép cường độ cao, hợp kim thấp (HSLA) cũng thường được phân loại là thép carbon thấp. Tuy nhiên, cũng chứa các yếu tố khác như đồng, niken, vanadi và molypden. Kết hợp lại, chúng chiếm tới 10% tổng khối lượng thép.
Thép cường độ cao, hợp kim thấp, như tên gọi của nó, có cường độ cao hơn, đạt được bằng cách xử lý nhiệt. Chúng cũng giữ được độ dẻo, làm cho chúng dễ dàng định hình và gia công. HSLA có khả năng chống ăn mòn cao hơn thép cacbon thấp.
Thép Cacbon trung bình
Thép carbon trung bình có hàm lượng carbon 0,25 – 0,60% và hàm lượng mangan là 0,60 – 1,65% . Các tính chất cơ học của loại thép này được cải thiện thông qua xử lý nhiệt hoặc thấm Nitơ.
Thép carbon trung bình cứng và có độ bền lớn hơn thép carbon thấp. Tuy nhiên, đánh đổi là độ dẻo và độ dẻo dai bị giảm đi nhiều.
- Độ dẻo, độ dẻo dai nhất định.
- Độ bền và khả năng gia công tốt.
- Khả năng hàn kém.
Loại thép này có tính chất cơ học toàn diện tốt nên được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích khác nhau ở điều kiện độ bền trung bình.
Ứng dụng phổ biến như : máy nén khí, pít-tông của máy bơm, cánh quạt của tua bin hơi, trục của máy móc hạng nặng, bánh răng giun, bánh răng và các bộ phận có bề mặt chống mài mòn, chẳng hạn như: trục khuỷu, trục máy công cụ, con lăn, dụng cụ fitter, v.v.
Thép Cacbon cao
Thép carbon cao có hàm lượng carbon lớn là 0,60, 1,25% và hàm lượng mangan là 0,30 – 0,90.
Nó có độ cứng và độ dẻo dai cao nhất của thép carbon và độ dẻo thấp nhất. Có khả năng chống mài mòn do thực tế là chúng hầu như luôn được làm cứng và tôi luyện.
Thép công cụ là loại thép có hàm lượng carbon cao, có chứa các nguyên tố hợp kim bổ sung bao gồm crom, vanadi, molypden và vonfram. Việc bổ sung các yếu tố này dẫn đến thép chịu mài mòn rất mạnh, là kết quả của sự hình thành các hợp chất cacbua như cacbua vonfram (WC).
Sản xuất và chế tạo
Ứng dụng
Thép hàm lượng cacbon thấp :
Thường được sử dụng trong các thành phần thân xe ô tô, đường ống, các thành phần xây dựng và bộ phần cầu đường, và lon thực phẩm. Đặc biệt, các dụng cụ nhà bếp hay dụng cụ chứa đựng thực phẩm.
Thép hàm lượng carbon trung bình
Do cường độ cao, khả năng chống mài mòn và độ bền, thép carbon trung bình thường được sử dụng cho đường ray xe lửa, bánh xe lửa, trục khuỷu, và bánh răng và các bộ phận máy móc cần sự kết hợp các tính chất này.
Thép với hàm lượng các bon cao
Do khả năng chịu mài mòn và độ cứng cao, thép carbon cao được sử dụng trong các công cụ cắt,thép lò xo cường độ cao.
