2.1.5.1. Nhóm thép cán nóng thông dụng
Hiện chúng vẫn chiếm tới 80% khối lượng thép dùng trong thực tế, thường được cung cấpở dạng qua cán nóng (tấm, thanh, dây,ống, thép hình: chữ U, I, thép góc,…) từcác nhà máy liên hợp luyện kim, với mục đích chủ yếu đểlàm các kết cấu trong xây dựng như nhà, xưởng, cầu, cống, cốt thép của bêtông,…(cũng có thểsửdụng trong chế tạo máy đểlàm các chi tiết máy không quan trọng).
Bảng 2.1. Cơ tính quy định của các mác thép cacbon chất lượng thường
Mác thép σb,MPa σ0,2,MPa δ5, % CT31 CT33 CT34 CT38 CT42 CT51 CT61 ≥ 310 320-420 340-440 380-490 420-540 500-640 ≥ 600 - - 200 210 240 260 300 20 31 29 23 21 17 12
Nếu là thép sôi thì thêm chữs, nếu là thép nửa lặng thì thêm chữnởphía sau. Ví dụ: CT33s, CT42n,…Ngoài ra cần lưuý thép xuất xưởng có tiết diện (đường kính, chiều dày) càng nhỏ có cơ tính càng cao hơn (so với sốliệu trong bảng).
a. Theo TCVN
Theo TCVN 1765-75 nhóm thép này được ký hiệu bằng chữCT (C là cacbon, T là thép), với con số tiếp theo chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu (kG/mm2), muốn đổi ra MPa chỉ việc nhân với 9,81 (thường lấy tròn bằng 10). Nhóm thép này lại được phân chia thành ba phân nhóm nhỏ.
Phân nhóm A chỉ quy định về cơ tính, mà không quy định vềthành phần hóa học. Phân nhóm B chỉ quy định vềthành phần hóa học mà không quy định về cơ tính. Thép thuộc phân nhóm này ký hiệu thêm chữBở phía trước chữCT.
Phân nhóm C được quy định cả về cơ tính và thành phần hóa học, cơ tính giống nhóm A, còn thành phần hóa học thì giống nhóm B. Ký hiệu thêm chữCở phía trước chữ CT. Ví dụ mác thép CCT34s có cơ tính tương tựCT34s và thành phần tương tựBCT34s.
Các mác phân nhóm A được dùng làm các chi tiết, kết cấu mà chế tạo chúng không phải gia công nóng (như hàn, biến dạng dẻo, nhiệt luyện), do đó chúng bảo tồn
tổchức và cơ tính ban đầu theo tiêu chuẩn.
Các mác phân nhóm B được dùng làm các chi tiết, kết cấu mà chế tạo chúng không phải qua gia công nóng (như hàn, biến dạng dẻo, nhiệt luyện), do đó tổ chức và cơ tính ban đầu không tồn tại. Muốn vậy cần biết thành phần hóa học (đặc biệt là cacbon) để xác định chế độgia công nóng.
Các mác phân nhóm C được chuyên dùng làm các kết cấu hàn. Trong trường hợp này phải biết cả cơ tính ban đầu của thép bởi vì chúngđược bảo tồn (không thay đổi)ởcác phần không bịnung nóng. So với hai phân nhóm trên, phân nhóm C có chất lượng cao hơn.
Cả ba phân nhóm được dùng làm các kết cấu kim loại và chi tiết chịu tải nhẹ, tức là cóứng dụng rất rộng rãi trong xây dựng. Trong nhóm này còn có những phân nhóm đặc biệt như làm kết cấu xây dựng, đóng tàu, làm cầu,…
TCVN 5709-93 quy định các mác chuyên làm các kết cấu thép trong xây dựng có mối liên kết bằng phương pháp hàn và các phương pháp khác, gồm có XCT34, XCT38, XCT42, XCT52 với con sốchỉ giới hạn bền kéo tối thiểu (kG/mm2) với thành phần quy định:C<0,22%; Mn<0,85%, Si=0,15-0,30%; Al<0,02%; P<0,05%; S<0,05%.
b. Tiêu chuẩn Nga ΓOCT 380
Ký hiệu bằng chữ CTx với các số từ 0 đến 6 chỉ cấp độ bền (số càng to độ bền càng cao tương ứng với ký hiệu theo mác thép Việt Nam)ở đâycũng được chia ra làm ba phân nhóm giống với tiêu chuẩn Việt Nam.
2.1.5.2. Nhóm thép kết cấu
Đây là nhóm thép cacbon chất lượng tốt, lượng P, S thấp hơn, cụthể: S≤ 0,04%, P≤ 0,035% và được quy định cảvềthành phần hóa học và cơ tính, được dùng chủyếu để làm chi tiết máy. Theo TCVN 1766-75, nhóm thép này được ký hiệu bằng chữ C (thép cacbon) với con số chỉ lượng cacbon trung bình theo phần vạn. Nếu là thép sôi thì thêm chữs, nếu là thép nửa lặng thì thêm chữnởphía sau. Ví dụ, C10s là thép sôi, với lượng cacbon trung bình là 0,10%.
Theo tiêu chuẩn Nga chỉ có con số chỉ hàm lượng cacbon trung bình tính theo phần vạn.
2.1.5.3. Nhóm thép dụng cụ
Đây là nhóm thép có thành phần cacbon cao (≥ 0,70% C), thuộc loại thép chất lượng tốt, được quy định khá chặt vềthành phần hóa học, nhất là lượng chứa của P và S, được dùng đểlàm các dụng cụ với năng suất thấp và trung bình. Theo TCVN 1822- 76, nhóm thép này được ký hiệu bằng chữCD (C là cacbon, D là dụng cụ), với con số chỉ lượng cacbon trung bình theo phần vạn.Các mác đều chứa hàm lượng S≤ 0,030%, P≤ 0,035%. Nếu lượng chứa P, S thấp hơn 0,025% sẽthêm chữAởcuối, biểu thịthép chất lượng cao. Ngoài ra, chúng còn có thể chứa một lượng nhỏ các nguyên tố, như ≤ 0,20% Cr;≤ 0,25% Ni,…
Theo tiêu chuẩn Nga nhóm thép được ký hiệu bằng chữ Y đằng sau là con sốchỉ hàm lượng cacbon tính theo phần nghìn.
2.1.5.4. Nhóm thép cacbon có công dụng riêng a.Thép đường ray
Đường ray xe lửa yêu cầu có độ bền và tính chống mài mòn cao, dùng với khối lượng lớn, thường có nhà máy chế tạo riêng. Đó là loại thép cacbon chất lượng cao, với lượng chứa cacbon và mangan tương đối cao: 0,50 -0,80% C; 0,60 – 1,0% Mn. Còn lượng photpho và lưu huỳnh thấp S < 0,05%, P < 0,04%. Ray hỏng có thể tận dụng để chếtạo các chi tiết và dụng cụ như đục, dao, nhíp, dụng cụgia công gỗ,…
b. Dây thép các loại
Dây thép được sản xuất từcác nhà máy luyện kim bằng cách kéo nguội. Cơ tính của dây thép phụthuộc vào thành phần cacbon và mức độbiến dạng.
Dây thép cacbon cao và được biến dạng lớn khi kéo nguội (đường kính dây rất nhỏ khoảng 0,1 mm), giới hạn bền kéo có thể đạt đến giá trị rất cao: 4000-4500 MPa, (nhưng nếu đem ủthìđộ bền lại giảm đi và cơ tính lại giống thép ủ). Dây thép cacbon thấp thường được mạ tráng kẽm hoặc thiếc (để chống ăn mòn trong khí quyển), dùng làm dây điện thoại và trong sinh hoạt. Dây thép có thành phần 0,50-0,70% C dùng để cuốn thành các lò xo tròn.
Trong kỹthuật còn dùng các loại dây cáp có độ bền rất cao, chính là do các sợi thép nhỏ được kéo nguội, có độbền cao, bện lại.
c.Thép lá để dập nguội
Thép để dập nguội thường ở dạng tấm mỏng (lá), đòi hỏi phải có tính dẻo cao, đặc biệt với chi tiết dập sâu. Muốn vậy, lượng cacbon phải rất thấp, thường chỉ 0,05 - 0,20% C. Tổ chức chủ yếu là ferit. Lượng silic cũng phải thấp (0,07-0,17% Si, vì Si làm giảm mạnh độ dẻo của ferit, do vậy thép lá để dập sâu thường là thép sôi, ví dụ C5s, C8s, C10s, C15s, …
Để tăng khả năng chống ăn mòn trong khí quyển, các tấm thép lá mỏng có thể được tráng Sn (gọi là sắt tây), hoặc tráng Zn (gọi là tôn tráng kẽm).