Trong ngành xây dựng và cơ khí hiện đại, thép đóng vai trò là vật liệu cốt lõi, không thể thiếu trong mọi công trình từ quy mô nhỏ đến những dự án hạ tầng trọng điểm. Vậy thép là gì? Có bao nhiêu loại thép hiện nay và được phân loại như thế nào? Chúng được ứng dụng như thế nào trong cuộc sống? Theo dõi bài viết của Inox Kim Vĩnh Phú để tìm hiểu chi tiết về vật liệu này nhé!

Nội dung bài viết [Hiện]

Thép là gì?

Thép (tên tiếng Anh là Steel) là hợp kim được tạo thành chủ yếu từ sắt (Fe) và cacbon (C) cùng một số nguyên tố hóa học khác như mangan (Mn), silic (Si), phốt pho (P), lưu huỳnh (S), crom (Cr), niken (Ni), molypden (Mo), đồng (Cu),… Thành phần chính quyết định độ cứng và độ bền của thép là cacbon, thông thường chiếm tỷ lệ dưới 2% trong hợp kim.

Thép là hợp kim được tạo thành chủ yếu từ sắt (Fe) và cacbon (C) cùng một số nguyên tố hóa học khác

Ngoài ra, các nguyên tố phụ gia khác có trong thép sẽ đóng vai trò cải thiện tính chất vật lý và cơ học của vật liệu. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, tỷ lệ các nguyên tố này sẽ được điều chỉnh phù hợp để đáp ứng các yêu cầu như:

Tăng độ cứng và khả năng chịu lực.
Cải thiện tính dẻo và độ đàn hồi.
Tăng khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn.
Gia tăng độ bền kéo, độ bền va đập trong các môi trường làm việc khắc nghiệt.

Vì vậy, thép có thể được sản xuất dưới nhiều dạng khác nhau, phù hợp với từng lĩnh vực cụ thể như xây dựng, cơ khí, đóng tàu, sản xuất ô tô, chế tạo máy móc và nhiều ngành công nghiệp khác. Trên thế giới hiện nay, có đến hơn 3.000 loại thép với tính năng và ứng dụng khác nhau.

Xem thêm: Sắt thép là gì? Sự khác nhau giữa sắt và thép

Tính chất của thép

Trong ngành xây dựng và sản xuất công nghiệp, thép luôn giữ vai trò cốt lõi nhờ vào các đặc tính cơ học vượt trội, cũng như khả năng ứng dụng đa dạng trong mọi loại công trình. Vậy tính chất chung của thép là gì?

Độ bền kéo cao: Thép nổi bật với khả năng chịu lực kéo vượt trội, giúp đảm bảo an toàn cho kết cấu trong điều kiện chịu tải nặng, và các lực tác động mạnh mà không xảy ra hiện tượng đứt gãy hoặc cong vênh.
Độ cứng: Thép có độ cứng cao, đặc biệt đối với các loại thép chứa hàm lượng cacbon lớn. Nhờ đó, thép có thể chịu được các tác động lực lớn từ môi trường mà không dễ dàng bị biến dạng, phù hợp cho các công trình cần chịu lực lâu dài như nhà xưởng, cầu đường, bệ đỡ công nghiệp.
Độ dẻo: Mặc dù có độ cứng cao, thép vẫn giữ được khả năng dẻo nhất định, cho phép dễ dàng uốn cong, gia công theo nhiều hình dạng phức tạp mà không gây nứt gãy vật liệu.
Dễ gia công: Thép có khả năng định hình, có thể dễ dàng cắt, uốn, hàn, khoan, đột, dập… theo nhu cầu.
Khả năng chịu mài mòn: Thép có khả năng chống mài mòn hiệu quả trong các môi trường chịu ma sát hoặc tác động của hóa chất nhẹ.
Chịu nhiệt độ cao: Thép có thể duy trì các đặc tính cơ học ổn định ở môi trường có nhiệt độ cao, thường được ứng dụng trong các lò công nghiệp, thiết bị nhiệt luyện, các công trình chịu nhiệt như nhà máy luyện kim, nhà máy xi măng.

Tham khảo: Thép và inox cái nào cứng hơn?

Phân loại thép

Thép được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm thành phần hóa học, hình dạng sản phẩm, phương pháp sản xuất và ứng dụng trong thực tế. Dưới đây là các phân nhóm chi tiết.

Phân loại thép theo thành phần hóa học

Theo thành phần hóa học

Để biết chi tiết phân loại thép là gì theo thành phần hóa học, thì thông thường sẽ xét theo hàm lượng % C và đặc tính vật liệu.

Thép carbon

Thép carbon thấp (≤ 0,25% C): Có độ dẻo tốt, dễ gia công, thường sử dụng cho các chi tiết không yêu cầu độ cứng cao như ống nước, vỏ máy.
Thép carbon trung bình (0,25% – 0,6% C): Sử dụng trong ngành cơ khí chế tạo chi tiết máy, dầm thép.
Thép carbon cao (> 0,6% C): Có độ cứng và độ bền vượt trội, ứng dụng trong sản xuất lò xo, dao cắt công nghiệp.

Thép hợp kim cao: Là loại thép được bổ sung các nguyên tố hợp kim như crom (Cr), niken (Ni), molypden (Mo), vanadi (V), vonfram (W),… với tổng hàm lượng chiếm trên 10% khối lượng thép. Đây là loại thép có cấu trúc tinh thể đặc biệt, phổ biến là mactenxit hoặc austenit, mang lại các đặc tính cơ lý vượt trội so với thép thông thường.

Thép hợp kim thấp: Thép hợp kim thấp là loại thép có tổng hàm lượng các nguyên tố hợp kim dưới 10% khối lượng, chủ yếu bao gồm crom (Cr), mangan (Mn), silic (Si), bo (B), molypden (Mo),… Đây là loại thép được ứng dụng phổ biến nhất hiện nay nhờ tính kinh tế cao, dễ gia công và phù hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau.

Thép dụng cụ: Thép dụng cụ là dòng thép chuyên dùng để chế tạo các loại dụng cụ cơ khí như dao cắt, khuôn dập, dụng cụ đo và các chi tiết cần độ cứng, độ bền và khả năng chịu mài mòn vượt trội.

Thép silic: Thép silic, còn được biết đến với các tên gọi khác như tôn silic, thép kỹ thuật điện hay thép điện từ, là loại thép hợp kim có hàm lượng cacbon rất thấp (chỉ từ 0,01% đến 0,1%) và hàm lượng silic cao (thường từ 1,5% đến 4%).

Theo hình dạng

Thép ống tròn: Là loại thép có tiết diện tròn, rỗng ruột, được sử dụng làm ống dẫn chất lỏng, khí hoặc làm kết cấu chịu lực như cột trụ, giàn giáo.
Thép hình (I, H, U, V, L…): Thép hình với các dạng chữ I, H, U, V… là lựa chọn hàng đầu cho các kết cấu thép nhà xưởng, cầu đường, khung sườn chịu tải lớn nhờ độ cứng và khả năng chịu uốn vượt trội.
Thép hộp: Bao gồm thép hộp vuông và thép hộp chữ nhật, thường dùng trong kết cấu hạ tầng, cơ khí chế tạo và các công trình nội thất nhờ thiết kế rỗng ruột giúp giảm trọng lượng mà vẫn đảm bảo độ bền.
Thép tấm: Dạng thép phẳng, thường dùng để gia công bồn chứa, tường chắn, vỏ tàu và các kết cấu cần bề mặt phẳng lớn.
Thép thanh vằn: Loại thép có gân dập nổi trên bề mặt, giúp tăng liên kết cơ học với bê tông, thường được sử dụng làm cốt thép trong bê tông cốt thép.
Thép tròn trơn: Bề mặt nhẵn, dùng nhiều trong cơ khí chế tạo các chi tiết máy, bulong, ốc vít.
Thép cuộn: Thép dạng dây được cuộn tròn, bề mặt có gân hoặc trơn, thường sử dụng cho các kết cấu yêu cầu khả năng uốn cong linh hoạt như gia công lưới thép, sườn bê tông.

Xem ngay: Cách tính trọng lượng thép tấm

Theo phương pháp sản xuất

Thép cán nóng: Sản xuất ở nhiệt độ cao, giúp vật liệu mềm hơn và dễ gia công định hình. Thép cán nóng có bề mặt nhám, độ chính xác vừa phải, dùng phổ biến trong xây dựng và cơ khí.
Thép cán nguội: Sản xuất ở nhiệt độ thường với công nghệ cán nguội, cho bề mặt mịn, độ chính xác cao, thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu thẩm mỹ và độ chính xác như gia công chi tiết máy, thiết bị gia dụng.

Theo ứng dụng

Thép kết cấu: Dùng làm khung chịu lực trong các công trình nhà ở, nhà xưởng, cầu đường nhờ độ bền và độ cứng vượt trội.
Thép cốt bê tông: Ứng dụng trong bê tông cốt thép, giúp tăng cường khả năng chịu tải trọng nén và uốn cho các công trình dân dụng và công nghiệp.
Thép chế tạo: Dùng trong ngành cơ khí để sản xuất các chi tiết máy, phụ kiện, khuôn mẫu nhờ tính gia công linh hoạt và độ cứng ổn định.

Các loại thép phổ biến trên thị trường hiện nay

Dựa vào những thông tin về phân loại như trên, hiện nay trên thị trường có 4 loại thép được ứng dụng phổ biến.

Thép cacbon

Thép cacbon là loại thép có thành phần chính bao gồm sắt (Fe) và cacbon (C). Bên cạnh hai nguyên tố chính này, thép cacbon có thể chứa một lượng rất nhỏ các tạp chất khác như mangan (Mn), silic (Si), lưu huỳnh (S) và phốt pho (P), nhưng hàm lượng các nguyên tố này thường không đáng kể.

Điểm nổi bật của thép cacbon là dễ dàng điều chỉnh tính chất cơ học thông qua việc thay đổi hàm lượng cacbon, tùy vào mục đích sử dụng trong từng ngành nghề cụ thể.

Thép không gỉ

Thép không gỉ hay còn gọi là inox, là loại thép hợp kim có chứa tối thiểu 10,5% crom (Cr) – yếu tố cốt lõi giúp tạo nên khả năng chống oxy hóa vượt trội cho vật liệu này. Khi crom tiếp xúc với không khí, nó hình thành một lớp màng crom oxit siêu mỏng bao phủ bề mặt thép, lớp màng này vô cùng bền vững và ngăn chặn quá trình oxy hóa, ăn mòn từ môi trường bên ngoài.

Thép không gỉ nổi bật nhờ độ bền cao, khả năng chịu ăn mòn và chịu nhiệt tốt, ít bị biến màu hay bong tróc như các kim loại thông thường khác.

Thép không gỉ phổ biến trên thị trường hiện nay

Thép hợp kim

Thép hợp kim là loại thép được pha thêm các nguyên tố kim loại khác ngoài sắt và cacbon, với hàm lượng các nguyên tố hợp kim dao động từ 1% đến 50% tùy vào từng loại. Việc bổ sung các nguyên tố này nhằm cải thiện và điều chỉnh các đặc tính cơ lý như độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn, chịu nhiệt và chống oxy hóa.

Thép hợp kim thấp: Hàm lượng nguyên tố hợp kim ≤ 2,5%.
Thép hợp kim vừa: Hàm lượng nguyên tố hợp kim từ 2,5% đến 10%.
Thép hợp kim cao: Hàm lượng nguyên tố hợp kim > 10%.

Trong ngành xây dựng và cơ khí, thép hợp kim thấp được sử dụng phổ biến nhất do giá thành hợp lý và dễ gia công. Các nguyên tố hợp kim phổ biến được bổ sung vào thép bao gồm:

Crom (Cr): Là yếu tố chính giúp tạo ra thép không gỉ với tỉ lệ crom từ 10,5% đến 26%. Crom làm tăng khả năng chống ăn mòn, chống oxy hóa và tăng độ cứng bề mặt.
Niken (Ni): Giúp thép tăng độ bền, tính dẻo dai và khả năng chịu nhiệt. Niken thường có mặt trong các loại thép hợp kim cao cấp và thép không gỉ.
Mangan (Mn): Đóng vai trò khử oxy trong quá trình luyện thép, giúp ngăn chặn hiện tượng nứt do sunfua sắt (FeS). Hàm lượng mangan phổ biến từ 0,5% đến 0,8%, giúp tăng cường độ bền và khả năng chịu va đập cho thép.
Silic (Si) và Đồng (Cu): Được thêm vào để tăng khả năng chống ăn mòn, đặc biệt chống lại sự tấn công của axit sunfuric (H₂SO₄) trong các ứng dụng hóa chất và môi trường axit.
Nitơ (N): Được bổ sung để tăng cường độ bền kéo, độ cứng và khả năng chịu mài mòn cho thép, đặc biệt hiệu quả trong các dòng thép không gỉ hiện đại.
Molypden (Mo): Giúp thép chống lại hiện tượng ăn mòn lỗ chỗ và nứt nẻ trong môi trường khắc nghiệt. Molypden thường xuất hiện trong các loại thép chịu nhiệt và chịu áp suất cao.
Lưu huỳnh (S): Dù là tạp chất không mong muốn nhưng với lượng nhỏ kiểm soát được (ở mức giới hạn cho phép), lưu huỳnh giúp cải thiện khả năng gia công cơ khí như tiện, phay, khoan,… Tuy nhiên, nếu vượt ngưỡng an toàn, lưu huỳnh sẽ làm thép trở nên giòn và dễ gãy.

Xem thêm nội dung: Phôi thép là gì? Đặc điểm và phân loại phôi thép

Ứng dụng phổ biến của thép

Ứng dụng trong đời sống của thép là gì? Dưới đây là chi tiết một số ứng dụng phổ biến của thép trong đời sống:

Trong ngành xây dựng: Tạo nên các kết cấu chịu lực các công trình hạ tầng kỹ thuật, hệ kết cấu khung thép, khung sườn, cột trụ và dầm cho các công trình nhà cao tầng,…
Trong ngành sản xuất ô tô: Chế tạo khung gầm xe, thân xe, cơ cấu treo, bộ phận truyền động, hệ thống bánh xe, ống xả,…
Trong ngành điện tử: Sản xuất linh kiện cho các thiết bị điện tử như vỏ điện thoại di động, linh kiện máy tính, bo mạch chủ, tản nhiệt và các chi tiết máy móc điện tử khác.
Chế tạo thiết bị gia dụng: Nồi, chảo, xoong, dao kéo, bàn ghế inox, bồn rửa, máy lọc nước, máy hút mùi,…
Trong ngành Y tế: Dụng cụ y tế như dao mổ, kẹp phẫu thuật, nhíp y khoa, thiết bị hỗ trợ chăm sóc bệnh nhân,…
Trong ngành năng lượng: Sản xuất và lắp đặt kết cấu thép cho nhà máy điện, trạm biến áp, hệ thống cột điện cao thế, ống dẫn dầu, ống dẫn khí đốt,…

Ứng dụng phổ biến của thép

Ảnh hưởng khi sử dụng thép kém chất lượng

Trong xây dựng và sản xuất, việc sử dụng thép kém chất lượng không chỉ làm giảm hiệu quả kinh tế mà còn tiềm ẩn nhiều rủi ro nghiêm trọng về an toàn công trình.

Suy giảm khả năng chịu lực dẫn đến nứt gãy kết cấu, đặc biệt tại các điểm chịu lực lớn hay gây biến dạng, cong vênh khung sườn công trình, ảnh hưởng đến độ ổn định tổng thể.
Rút ngắn tuổi thọ công trình gây suy yếu dần các bộ phận kết cấu bên trong, đẩy nhanh quá trình xuống cấp của công trình.
Gây thiệt hại lớn về kinh tế, tiềm ẩn rủi ro phát sinh các khoản bồi thường lớn nếu xảy ra tai nạn lao động, hoặc thiệt hại tài sản do công trình bị sự cố. Tốn chi phí bảo trì, sửa chữa do phải xử lý các hư hỏng và gia cố lại kết cấu.

Vì thế, sử dụng thép chất lượng cao, đạt tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế chính là giải pháp quan trọng để đảm bảo tính an toàn, độ bền và tối ưu hóa chi phí đầu tư cho các công trình.

Xem thêm: Phân biệt thép mạ kẽm và thép không gỉ?

Với các thông tin tổng hợp về thép là gì cũng như tính chất và phân loại như trên cho thấy thép không chỉ là vật liệu chủ đạo trong xây dựng mà còn là nền tảng cho sự phát triển của ngành công nghiệp hiện đại. Việc lựa chọn đúng loại thép phù hợp sẽ góp phần đảm bảo độ bền, hiệu suất và tuổi thọ cho từng hạng mục công trình.

Hãy tiếp tục theo dõi bản tin của Inox Kim Vĩnh Phú để cập nhật thêm những thông tin hữu ích về các loại vật liệu ngành cơ khí như inox, thép, các lọa hợp kim,…