Thép Hợp Kim Là Gì? Khái Niệm, Đặc Tính, Ứng Dụng

Thép hợp kim là một trong những vật liệu được quan tâm rộng rãi. Tôn Thép Mạnh Tiến Phát tổng hợp thông tin chi tiết về khái niệm, đặc tính, ứng dụng và cách phân biệt thép hợp kim với thép carbon và thép không gỉ (inox) để giải đáp các thắc mắc của quý khách hàng.

Khái niệm thép hợp kim

Thép hợp kim là loại thép được bổ sung các nguyên tố hợp kim ngoài sắt và cacbon để cải thiện các đặc tính cơ học và lý hóa như độ bền, độ cứng, khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt và độ dẻo. Các nguyên tố hợp kim phổ biến bao gồm:

• Crôm (Cr), niken (Ni), molypden (Mo), mangan (Mn), silic (Si), vanadi (V), titan (Ti)...

Tùy tỷ lệ các nguyên tố, thép hợp kim có đặc tính phù hợp cho nhiều ứng dụng kỹ thuật.

Phân loại theo khu vực

Tại Nga, Trung Quốc và một số nước phương Đông: Thép hợp kim được chia thành ba nhóm:

• Hợp kim thấp: Tổng lượng hợp kim < 2.5%.
• Hợp kim trung bình: Tổng lượng hợp kim từ 2.5% - 10%.
• Hợp kim cao: Tổng lượng hợp kim > 10%. Phổ biến nhất là thép hợp kim thấp.

Phương Tây: Chỉ phân loại thành hợp kim thấp và hợp kim cao, không có ranh giới rõ ràng.

Đặc tính nổi bật của thép hợp kim

Đặc tính vật lý và hóa học

• Chống rỉ và chống ăn mòn: Thép hợp kim có khả năng chống ăn mòn mạnh.
• Tính chất tùy chỉnh: Thêm các nguyên tố theo tỷ lệ phù hợp giúp thép có tính chất như giãn nở nhiệt, từ tính hoặc không từ tính.

Khả năng chịu lực

• Độ bền và khả năng chịu lực cao, vượt trội hơn thép carbon.

Khả năng chịu nhiệt

• Chịu nhiệt tốt (>200°C), duy trì độ bền và khả năng chịu lực trong môi trường nhiệt độ cao.

Các nguyên tố hợp kim chính

• Mangan: Tinh chỉnh trong quá trình nhiệt luyện, giúp làm nguội nhanh, giảm nguy cơ nứt thép.
• Crôm (Cr): Tăng độ cứng, độ bền, khả năng chống mài mòn, tạo bề mặt bóng. Thép không gỉ chứa >11% Cr.
• Molypden & Vanadi: Tăng độ cứng, độ bền, khả năng chống ăn mòn và dễ gia công.

Phân loại thép hợp kim

Theo hàm lượng hợp kim

• Hợp kim thấp: <5% nguyên tố hợp kim, chi phí sản xuất thấp (VD: 20Cr, 30CrMo).
• Hợp kim trung bình: 5% - 10% nguyên tố hợp kim, cải thiện độ bền và chống mài mòn (VD: 40CrNiMo).
• Hợp kim cao: >10% nguyên tố hợp kim, dùng trong môi trường đặc biệt (VD: inox 304, 316).

Theo mục đích sử dụng

• Hợp kim kết cấu: Dùng cho chi tiết máy, dầm, khung, yêu cầu độ bền, độ dẻo (VD: 20Mn2, 40Cr).
• Hợp kim dụng cụ: Chế tạo dụng cụ cắt, khuôn mẫu, yêu cầu độ cứng cao (VD: SKD11, SKH51).
• Hợp kim chịu nhiệt: Chịu nhiệt độ cao, dùng cho lò, động cơ tuabin (VD: 304, 310S).
• Thép không gỉ (Inox): Hàm lượng Cr >10.5%, chống ăn mòn tốt, dùng trong thực phẩm, dược phẩm, trang trí.

Ký hiệu thép hợp kim theo tiêu chuẩn

1. Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN)

Dựa vào thành phần hóa học và mục đích sử dụng.

Ví dụ:

• 20Cr: Thép chứa 0.2% cacbon và crôm.
• 40CrNiMo: Thép chứa 0.4% cacbon, crôm, niken, molypden.

2. Tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS)

Bắt đầu bằng chữ S (Steel), tiếp theo là ứng dụng và thành phần hóa học.

Ví dụ:

• SCM440: Thép Cr-Mo, ~0.4% cacbon.
• SKD11: Thép dụng cụ chứa crôm, dùng cho khuôn mẫu, dao cắt.

3. Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ASTM, AISI, SAE)

Sử dụng chữ số để chỉ thành phần và nhóm thép.

Ví dụ:

• 4140: Thép hợp kim trung bình, ~0.4% cacbon, chứa Cr và Mo.
• 4340: Thép chứa ~0.4% cacbon, Cr, Ni, Mo.
• Inox 304: Chứa Cr và Ni, chống ăn mòn tốt.
• Inox 316: Chứa Cr, Ni, Mo, chống ăn mòn trong môi trường clo.

4. Tiêu chuẩn Châu Âu (EN)

Sử dụng mã số dựa trên hàm lượng hợp kim.

Ví dụ:

• 42CrMo4: Thép chứa ~0.42% cacbon, Cr, Mo.
• X5CrNi18-10: Thép không gỉ, ~18% Cr, 10% Ni (tương đương inox 304).

5. Tiêu chuẩn Nga (GOST)

Ký hiệu bằng tên nguyên tố và hàm lượng.

Ví dụ:

• 30ХГСА: Thép chứa 0.3% cacbon, Cr (Х), Mn (Г), Si (С).
• 12Х18Н10Т: Thép không gỉ, 18% Cr, 10% Ni, titan (Т).

Ý nghĩa ký hiệu

• Số đầu: Hàm lượng cacbon (%). Ví dụ: “20” trong “20Cr” là 0.2% cacbon.
• Nguyên tố hợp kim: Cr, Ni, Mo... kèm hàm lượng nếu cao.
• X hoặc S: Chỉ thép không gỉ có hàm lượng Cr cao.

Ứng dụng của thép hợp kim

Thép hợp kim có độ bền cao, chống mài mòn, chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực:

1. Công nghiệp cơ khí và chế tạo máy

• Sản xuất máy móc, thiết bị công nghiệp, trục, bánh răng, vòng bi, trục cam.
• Chế tạo dụng cụ cắt gọt: dao, mũi khoan, lưỡi cưa.

2. Ngành ô tô

• Bộ phận động cơ, khung xe, trục cam, trục khuỷu, bánh răng hộp số.
• Lò xo, bu-lông, chi tiết nhỏ yêu cầu độ dẻo dai, chịu va đập.

3. Ngành hàng không vũ trụ

• Cấu trúc máy bay: thân, cánh, động cơ phản lực.
• Bộ phận chịu nhiệt, áp suất cao trong động cơ phản lực.

4. Ngành dầu khí

• Ống dẫn dầu, khí, thiết bị khoan chịu áp lực, môi trường khắc nghiệt.
• Van, máy nén, bơm trong khai thác và xử lý dầu khí.

5. Ngành năng lượng

• Tua-bin, lò hơi, máy phát điện trong nhà máy nhiệt điện, thủy điện.
• Bộ phận lò phản ứng hạt nhân chịu bức xạ và nhiệt độ cao.

6. Ngành xây dựng

• Kết cấu thép chịu lực: cầu, nhà cao tầng, công trình công nghiệp.
• Cột, decret, móng chịu tải trọng lớn, chống mài mòn.

7. Ngành quân sự

• Vũ khí, xe tăng, tàu chiến, giáp bảo vệ, lô cốt.
• Đạn dược, bộ phận tên lửa chịu nhiệt, chống nứt gãy.

8. Ngành đóng tàu

• Thân tàu, kết cấu dưới nước, giàn khoan, cầu cảng chống ăn mòn muối biển.

Phân biệt thép hợp kim với thép carbon và thép không gỉ

Thép carbon

Thành phần chính: Sắt và cacbon, tỷ lệ nguyên tố hợp kim rất thấp.

Phân loại theo hàm lượng cacbon:

• Thép carbon thấp: 0.05-0.29%.
• Thép carbon trung bình: 0.3-0.59%.
• Thép carbon cao: 0.6-0.99%.
• Thép carbon siêu cao: 1-2%.

So sánh: Thép carbon có độ cứng, độ bền, khả năng chịu lực và chống ăn mòn thấp hơn thép hợp kim. Giá thép carbon thấp hơn do ít nguyên tố hợp kim.

Thép không gỉ (Inox)

• Thành phần: Sắt, Cr (>10.5%), Ni, Mo, niobium...
• Đặc điểm: Lớp màng Cr tạo khả năng chống ăn mòn vượt trội.
• So sánh: Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn cao hơn thép hợp kim nhờ hàm lượng Cr lớn, giá thành cũng cao hơn.

Lưu ý: Phân biệt bằng mắt thường khó, cần dựa vào chứng chỉ xuất xứ hoặc phân tích thành phần hóa học.

Thép hợp kim là vật liệu quan trọng với độ bền, khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt vượt trội, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Tôn Thép Mạnh Tiến Phát hy vọng bài viết này giúp bạn hiểu rõ hơn về thép hợp kim, đặc tính, ký hiệu và cách phân biệt với thép carbon, thép không gỉ, từ đó lựa chọn vật liệu phù hợp với nhu cầu.

Thông tin liên hệ CÔNG TY TNHH SẢN XUẤT THƯƠNG MẠI TÔN THÉP MẠNH TIẾN PHÁT

Địa chỉ văn phòng và chi nhánh

• Địa chỉ 1: 550 Đường Cộng Hòa – Phường 13 – Quận Tân Bình – TP. Hồ Chí Minh
• Địa chỉ 2: 54 Đường Bà Điểm 12 – Ấp Nam Lân – Xã Bà Điểm – Hóc Môn – TP. HCM
• Địa chỉ 3: 30 Quốc Lộ 22 (Ngã tư Trung Chánh) – Xã Bà Điểm – Hóc Môn – TP. HCM
• Địa chỉ 4: 561 Điện Biên Phủ – Phường 25 – Quận Bình Thạnh – TP. HCM
• Địa chỉ 5: 121 Phan Văn Hớn – Xã Bà Điểm – Huyện Hóc Môn – TP. HCM
• Địa chỉ 6: 131 ĐT 743 – KCN Sóng Thần 1 – Thuận An – Bình Dương
• Địa chỉ 7: Lô 2 Đường Song Hành – KCN Tân Tạo – Quận Bình Tân – TP. HCM
• Địa chỉ 8: 39A Nguyễn Văn Bứa – Xuân Thới Sơn – Hóc Môn – TP. HCM

Liên hệ Phòng Kinh Doanh Miền Nam

• Hotline 1: 0932.010.345 (Ms Lan)
• Hotline 2: 0932.055.123 (Ms Loan)
• Hotline 3: 0902.505.234 (Ms Thúy)
• Hotline 4: 0917.02.03.03 (Mr Châu)
• Hotline 5: 0909.077.234 (Ms Yến)
• Hotline 6: 0917.63.63.67 (Ms Hai)
• Hotline 7: 0936.600.600 (Mr Dinh)
• Hotline 8: 0909.601.456 (Mr Nhung)

Phòng Kinh Doanh MTP và hệ thống 50 kho bãi ký gửi hàng hóa trên khắp TP.HCM và các tỉnh lân cận, tiện phục vụ quý khách khi có nhu cầu.

Thông tin công ty

MST: 0316942078

Email: thepmtp@gmail.com

Website: https://tongkhovattu.net/