Thép là một trong những vật liệu quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong xây dựng và gia công cơ khí. Trong đó, thép cacbon và thép không gỉ (inox) là hai loại thép phổ biến nhất, mỗi loại có những đặc tính và ứng dụng riêng biệt. Vậy thép cacbon là gì, đặc điểm của nó ra sao và sự khác biệt giữa thép cacbon với inox như thế nào? Hãy cùng Inox Kim Vĩnh Phú tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây!
Nội dung bài viết
Thép cacbon là gì?
Thép cacbon, còn được gọi là thép không hợp kim, là một loại thép có thành phần chính gồm sắt (Fe) và cacbon (C), với hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%. Tỷ lệ cacbon trong thép quyết định các đặc tính cơ học như độ bền, độ cứng và độ dẻo của vật liệu.
Thép carbon là thép không hợp kim
Thép cacbon có cấu trúc tinh thể đơn giản, dễ gia công và thích hợp cho nhiều mục đích sử dụng trong ngành xây dựng, chế tạo cơ khí, sản xuất ô tô, đóng tàu và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.
Có những loại thép cacbon nào?
Dưới đây là những cách phân loại phổ biến nhất, giúp bạn hiểu rõ hơn về đặc tính và ứng dụng của từng loại thép cacbon.
Phân loại theo hàm lượng cacbon
Dựa vào tỷ lệ cacbon trong thành phần hóa học, thép cacbon được chia thành ba nhóm chính: thép cacbon thấp, thép cacbon trung bình và thép cacbon cao.
Thép cacbon thấp
%C dưới 0.25%, có đặc tính dẻo, dai nhưng độ bền và độ cứng thấp. Tên gọi khác của loại này là thép nhẹ. Thép cacbon thấp thường không được xử lý nhiệt trước khi sử dụng, mà được cán thành thép góc, thép kênh, ống thép, thép tấm,…
Loại thép này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất thép tấm, thép ống, thép hình (thép góc, thép kênh), chế tạo linh kiện ô tô, kết cấu xây dựng, đường ống dẫn…
Một số mác thép phổ biến theo tiêu chuẩn quốc tế:
- ASTM (Mỹ): A36, SAE AISI 1008, 1015, 1018.
- EN (Châu Âu): S185, S235, S275.
- GB (Trung Quốc): Q195, Q235, Q275.
- JIS (Nhật Bản): SS400.
Phân loại thép carbon theo hàm lượng
Thép cacbon trung bình
Thép cacbon trung bình có hàm lượng cacbon trong khoảng 0.25% – 0.6%. Loại thép này có độ bền và độ cứng cao hơn thép cacbon thấp nhưng khả năng gia công và hàn kém hơn.
Thép được sử dụng trong ngành cơ khí chế tạo, sản xuất trục máy, bánh răng, khung xe và làm vật liệu trong kết cấu xây dựng chịu tải trọng lớn.
Một số mác thép phổ biến theo tiêu chuẩn quốc tế:
- ASTM (Mỹ): SAE AISI 1030, 1035, 1040.
- EN (Châu Âu): C35, C40, C45, C55.
- GB (Trung Quốc): 35#, 40#, 45#.
Thép cacbon cao
Thép cacbon cao chứa hàm lượng cacbon từ 0.6% – 1.7% (tối đa 2%). Đây là loại thép có độ cứng và độ bền cao nhất trong các loại thép cacbon, nhưng khả năng hàn và độ dẻo thấp.
Ứng dụng sản xuất dao, kéo, dụng cụ cắt gọt, lò xo, trục khuỷu hay chế tạo các bộ phận máy chịu mài mòn cao.
Một số mác thép phổ biến theo tiêu chuẩn quốc tế:
- ASTM (Mỹ): SAE AISI 1060, 1070, 1075.
- EN (Châu Âu): C62D, C70D, C80D.
- GB (Trung Quốc): 65#, 70Mn.
Phân loại theo công dụng
Bên cạnh phân loại theo hàm lượng cacbon, thép cacbon cũng được chia thành ba nhóm chính theo công dụng: thép thường, thép kết cấu và thép dụng cụ. Vậy cụ thể các phân loại theo công dụng thép cacbon là gì?
Thép cacbon thường
Thép cacbon thường là loại thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và chế tạo máy. Nó được chia thành các nhóm A, B, C dựa trên độ bền cơ tính và thành phần hóa học.
Đặc điểm loại thép này là dễ gia công, có độ bền phù hợp cho các kết cấu không chịu tải trọng quá lớn. Đặc biệt có giá thành thấp, dễ tìm kiếm trên thị trường.
Phân loại thép Carbon theo công dụng
Mác thép theo tiêu chuẩn:
- Việt Nam (TCVN): CT38, BCT31, CCT31.
- Nga: CT0 – CT6.
- Mỹ (ASTM): 42, 50, 60.
- Nhật Bản (JIS): SS400, SM490.
Thép cacbon kết cấu
Đây là loại thép có chất lượng cao hơn thép cacbon thường, với thành phần cacbon được kiểm soát chính xác để đảm bảo tính chất cơ học. Dòng thép có độ bền cao, độ cứng tốt hơn thép cacbon thường và được sử dụng nhiều trong các công trình yêu cầu khả năng chịu lực cao.
Thép cacbon kết cấu được tiêu chuẩn hóa theo từng quốc gia và khu vực, với cách ký hiệu đặc trưng như sau:
Theo tiêu chuẩn của Việt Nam (TCVN)
- Ký hiệu: Chữ C kèm theo số chỉ phần vạn hàm lượng cacbon.
- Ví dụ: C45 (chứa 0,45% C).
Theo tiêu chuẩn Nga (ГОСТ – GOST)
- Ký hiệu: xx, trong đó xx là phần vạn cacbon.
- Ví dụ: 40 (chứa 0,4% C).
Theo tiêu chuẩn Mỹ (AISI, SAE)
- Ký hiệu: 10xx, trong đó xx là phần vạn cacbon.
- Ví dụ: 1045 (chứa 0,45% C).
Theo tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS)
- Ký hiệu: SxxC, trong đó xx là phần vạn cacbon.
- Ví dụ: S45C (chứa 0,45% C).
Thép cacbon dụng cụ
Thép cacbon dụng cụ có hàm lượng cacbon cao từ 0,7% – 1,45%, với hàm lượng tạp chất lưu huỳnh (S) và photpho (P) thấp (< 0,025%). Do có độ cứng cao sau khi nhiệt luyện, thép này được sử dụng trong chế tạo các công cụ, dụng cụ cắt gọt, khuôn dập và các bộ phận máy chịu tải trọng lớn.
Giống như thép cacbon kết cấu, thép dụng cụ cũng có hệ thống ký hiệu riêng theo từng quốc gia:
Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN)
- Ký hiệu: CD + số chỉ hàm lượng cacbon theo phần vạn.
- Ví dụ: CD70, CD80.
Theo tiêu chuẩn Nga (ГОСТ – GOST)
- Ký hiệu: Yxx, trong đó xx là phần nghìn hàm lượng cacbon.
- Ví dụ: Y12 (chứa 1,2% C).
Theo tiêu chuẩn Mỹ (AISI, SAE)
- Ký hiệu: Wxxx, trong đó xxx là số thứ tự.
- Ví dụ: W110.
Theo tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS)
- Ký hiệu: SKx, trong đó x là số thứ tự từ 1 đến 7.
- Ví dụ: SK5, SK7.
So sánh thép cacbon và inox (thép không gỉ)
Điểm khác nhau giữa inox và thép cacbon là gì? Cùng theo dõi chi tiết dưới đây:
| Tiêu chí | Thép cacbon | Inox |
| Thành phần hợp kim | Gồm sắt (Fe) và cacbon (C) là thành phần chính, ngoài ra còn chứa một số nguyên tố khác như mangan (Mn), silic (Si), đồng (Cu)… | Thành phần chính là sắt (Fe) và crom (Cr), ngoài ra có thêm các nguyên tố như niken (Ni), molypden (Mo), niobi (Nb)… |
| Khả năng chống oxy hóa | Khả năng chống gỉ sét thấp, dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với môi trường có độ ẩm cao hoặc hóa chất ăn mòn. | Nhờ hàm lượng crom cao, inox có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa vượt trội, đặc biệt trong môi trường ẩm ướt, hóa chất hoặc nước biển. |
| Cơ tính (tính chất cơ học) | Độ cứng và độ dẻo phụ thuộc vào hàm lượng cacbon. Hàm lượng cacbon cao làm tăng độ cứng nhưng giảm độ dẻo và dễ gãy. | Thép không gỉ có độ dẻo cao hơn so với thép cacbon, dễ uốn cong và gia công hơn. Một số loại inox Martensitic có độ giòn cao hơn. |
| Thẩm mỹ bề mặt | Bề mặt dễ bị gỉ sét và trầy xước theo thời gian, cần sơn phủ hoặc mạ để cải thiện tính thẩm mỹ. | Bề mặt sáng bóng, không bị gỉ sét, có tính thẩm mỹ cao và ít cần bảo dưỡng hơn so với thép cacbon. |
| Giá thành | Giá thành thấp hơn do thành phần đơn giản và quy trình sản xuất ít tốn kém. | Giá thành cao hơn do chứa các nguyên tố hợp kim đắt đỏ và công nghệ sản xuất tiên tiến hơn. |
| Ứng dụng trong thực tế | Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất cơ khí, xây dựng, chế tạo máy, sản xuất linh kiện ô tô, đồ gia dụng và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác. | Inox được ứng dụng trong nhiều ngành như cơ khí chính xác, y tế, thực phẩm, trang trí nội thất, hàng không, đóng tàu… nhờ độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và tính thẩm mỹ tốt. |
Ứng dụng thực tế của thép cacbon
Thông qua những thông tin nêu trên thì tính ứng dụng của thép cacbon là gì? Thực tế, loại thép này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, từ chế tạo máy móc, kết cấu xây dựng đến sản xuất linh kiện và công cụ cơ khí.
Ứng dụng thực tế của thép cacbon
- Ứng dụng trong ngành cơ khí chế tạo: Chế tạo linh kiện máy móc, sản xuất thiết bị cơ khí chính xác, chế tạo piston, cánh quạt và các bộ phận chịu tải trọng lớn…
- Ứng dụng trong ngành xây dựng: Kết cấu công trình, sản xuất vật liệu xây dựng, gia công chi tiết kết cấu như lan can, cầu thang, giàn giáo, kết cấu khung thép nhà tiền chế…
- Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất và gia công kim loại: Chế tạo thùng chứa và bồn áp lực, sản xuất ống thép và phụ kiện đường ống, gia công kim loại và sản xuất linh kiện…
Thép cacbon là một vật liệu quan trọng trong ngành xây dựng và cơ khí chế tạo. Việc lựa chọn loại thép phù hợp phụ thuộc vào mục đích sử dụng và yêu cầu kỹ thuật của từng công trình. Qua những thông tin chi tiết trong bài, hy vọng sẽ giúp bạn hiểu hơn về thép cacbon là gì và phân biệt các loại cũng như tính ứng dụng của loại vật liệu này.
