Thép có thể đợc phân loại theo các cách khác nhau: căn cứ vào thành phần hoá học, vào phơng pháp luyện thép, vào cờng độ, v.v.
- Phân loại theo thành phần hoá học
Thép và gang là hợp chất của sắt (Fe) và cacbon (C). Tuỳ theo hàm l- ợng cacbon nhiều hay ít mà phân biệt thép và gang, hàm lợng cacbon càng nhiều thì kim loại càng cứng đồng thời càng giòn. Gang có hàm lợng cacbon trên 1,7%, nên rất cứng và giòn, không thể dùng làm kết cấu xây dựng. Thép có hàm lợng cacbon dới 1,7%. Thép này gọi là thép cacbon vì thành phần hoá học chính chỉ có sắt và cacbon. Thép cacbon lại đợc chia thành : thép cacbon thấp có hàm l- ợng cacbon dới 0,22% ; thép cacbon vừa có hàm lợng cacbon dới 0,3% và thép cacbon cao có hàm lợng cacbon từ 0,3% trở lên. Thép cacbon cao quá cứng và giòn nên hầu nh không đợc dùng trong kết cấu xây dựng. Kết cấu xây dựng dùng chủ yếu thép cacbon thấp và với mức độ ít hơn cũng dùng thép cacbon vừa,
Để tăng cờng độ chịu lực của thép mà không làm thép kém dẻo, ng- ời ta thêm vào thành phần của thép một số lợng nhỏ các kim loại khác
nh Si, Mn, Cr, Ni, v.v. Các loại thép này gọi chung là thép hợp kim. So với thép cacbon, thép hợp kim có cờng độ cao hơn, chống gỉ tốt hơn mà không giòn. Kết cấu xây dựng chỉ dùng thép hợp kim thấp là thép có lợng hợp kim dới 3%.
- Phân loại theo phơng pháp luyện thép
Từ quặng sắt, ngời ta luyện trong lò cao ra gang. Gang đợc luyện tiếp trong lò luyện thép để khử bớt cacbon thành thép. Cùng với nguyên liệu gang, thép vụn cũng đợc luyện trong lò luyện để khử tạp chất. Có nhiều loại lò luyện thép, phổ biến nhất hiện nay là các loại sau :
Lò quay thổi ôxy: kim loại nóng chảy trong lò đợc thổi ôxy từ trên xuống để đốt cacbon và các tạp chất, sau đó lò quay đợc quay quanh một trục nằm ngang để rót thép ra ngoài. Phơng pháp này nhanh và rẻ, ngày càng đợc dùng nhiều tại các nớc Lò bằng: còn gọi là lò Martin, là phơng pháp cổ điển cho sản l-
ợng lớn. Thép đợc luyện trong lò nằm ngang, nấu chảy bằng khí đốt. Thời gian luyện một mẻ dài hàng chục giờ nên có thể điều chỉnh thành phần hoá học để nâng cao chất lợng thép. Lò điện : loại lò dung tích nhỏ, trong đó kim loại đợc làm chảy
bằng hồ quang điện. Phơng pháp lò điện là phơng pháp luyện thép duy nhất ở nớc ta hiện nay.
- Phân loại theo mức độ khử oxy
Thép rót từ lò luyện vào máng khuôn để kết tinh thành thỏi, có chứa nhiều khí ôxy. Tuỳ theo mức độ khử ôxy mà phân biệt :
Thép sôi : thép khi nguội bốc ra nhiều bọt khí ôxy, cacbon oxyt nên trông nh sôi, đợc gọi là thép sôi. Thép sôi có lẫn nhiều bọt khí nên cấu trúc kém đồng nhất, thép có chất lợng không tốt, dễ bị phá hoại giòn và lão hoá ;
Thép lặng (hay là tĩnh): trong quá trình nguội không có bốc hơi ra cuồn cuộn, do đã đợc thêm những chất khử oxy nh silic, nhôm, măngan, v.v hoặc dùng phơng pháp khử khác. Thép đợc khử hết oxy có hại và những tạp chất phi kim loại khác tạo nên xỉ nổi trên mặt. Loại bỏ phần xỉ đi thì thép còn lại trở nên đồng nhất, chịu lực tốt, khó bị phá hoại giòn. Thép lặng đắt hơn thép sôi, đợc dùng trong những công trình quan trọng hoặc chịu tải trọng động lực ;
Thép nửa lặng: là loại trung gian giữa thép lặng và sôi, oxy không đợc khử hoàn toàn. Về chất lợng thép cũng nh về giá thành thì thép nửa lặng là trung gian giữa thép sôi và thép lặng.
- Phân loại theo cờng độ
Để tiện việc sử dụng thép làm kết cấu xây dựng, ngời ta thờng quy ớc về việc phân loại thép theo cờng độ chịu lực. Việc phân loại này hoàn toàn là quy ớc, có thể có nhiều cách khác nhau. Chuyên đề này dùng cách phân loại sau, đã đợc áp dụng trong nhiều tiêu chuẩn. Tính chất cơ học cơ bản của thép là giới hạn chảy fy và giới hạn bền fu đợc dùng để đánh giá cờng độ chịu lực của thép. Thép đợc chia làm:
Thép cờng độ thờng : có giới hạn chảy fy 290MPa đợc lấy theo TCVN 1765 : 1976, gồm hai loại chính : loại thép cacbon thông thờng với hàm lợng cacbon từ 0,14% đến 0,22% và thép cacbon thông thờng có thêm hàm lợng mangan từ 0,8% đến 1,1%. Loại thép này có miền chảy rõ ràng, độ dãn lớn nhất là 20 đến 25% hoặc trên nữa.
Thép cờng độ khá cao : là các loại thép cacbon thấp có nhiệt luyện và thép hợp kim thấp, có giới hạn chảy : fy = 310 MPa đến 400 MPa và giới hạn bền : fu = 450 MPa đến 540 MPa. Loại thép này có miền chảy rõ ràng tuy không dài bằng thép cờng độ thờng, độ dãn lớn nhất là 15 đến 20%.
Thép cờng độ cao : là các loại thép hợp kim có nhiệt luyện, có giới hạn chảy và giới hạn bền lớn hơn hẳn hai loại thép trên. Loại thép này hầu nh không có miền chảy rõ ràng, giới hạn chảy chỉ đợc chọn một cách quy ớc.
Thép cờng độ rất cao : là thép hợp kim có giới hạn chảy và giới hạn bền rất cao, ví dụ các loại thép A852, A514 theo Tiêu chuẩn ASTM có giới hạn chảy 620690MPa, giới hạn bền 690895MPa.
Kết cấu thép sử dụng chủ yếu loại cờng độ thờng, cờng độ khá cao và cờng độ cao. Thép cờng độ rất cao chỉ dùng trong những trờng hợp riêng ví dụ làm bulông cho liên kết ma sát, làm dây cáp của kết cấu treo.