Vật liệu kim loại là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong cuộc sống và công nghiệp hàng ngày của chúng ta. Nó chủ yếu được chia thành thép, sắt và kim loại màu-, trong đó thép là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất. Thành phần chính của thép là sắt, phần còn lại là các nguyên tố hợp kim được thêm vào nhân tạo và các tạp chất khác nhau. Chính vì sự đa dạng khác nhau của các nguyên tố hợp kim được thêm vào này nên số lượng khác nhau tạo thành nhiều loại thép khác nhau, chẳng hạn như thép cacbon thông thường, thép không gỉ, thép hợp kim, v.v. Trong số các nguyên tố được bổ sung này, cacbon C đóng vai trò rất quan trọng.
2.1 các nguyên tố hóa học phổ biến trong thép:
Sắt (FE) chiếm phần lớn trong các loại thép. Ngoài ra, nó thường chứa các nguyên tố sau (thường được gọi là nguyên tố hợp kim trong thép): C (carbon) Si (silicon) Mn (mangan) P (phốt pho) s (lưu huỳnh) và Cr (crom) Ni (niken) Mo (molypden) Ti (titan) V (vanadi), v.v. Nói chung, P và s là tạp chất. Hàm lượng càng thấp thì chất lượng thép càng tốt.
2.2 phân loại thép:
Theo sự đa dạng của các nguyên tố hợp kim được thêm vào thép, chúng ta có thể chia thép thành ba loại một cách đơn giản: thép cacbon, thép hợp kim. thép không gỉ.
(1) thép carbon: chỉ có năm loại nguyên tố hợp kim: C, Si, Mn, P và S. Theo hàm lượng tạp chất của P và s, nó được chia thành thép carbon thông thường (P, s nói chung nhỏ hơn hoặc bằng 0,040%) và thép carbon tuyệt vời (P, s nói chung nhỏ hơn hoặc bằng 0,03%)
Các loại thép thông dụng là: thép cacbon trơn: q215a Q235BF. Thép cacbon loại tốt: 20 #. 45 #. 16Mn, v.v. Loại thép này có độ bền, độ dẻo dai trung bình và không có khả năng chống ăn mòn. Nó có thể được sử dụng trong những trường hợp có yêu cầu thấp và chi phí thấp nhất
(2) thép hợp kim: ngoài năm nguyên tố có trong thép cacbon, còn thêm ít hơn 10% Cr, Mo, V và các nguyên tố khác. Các loại thép phổ biến là 15CrMo, 12Cr1MoV, 1Cr5Mo, v.v. So với thép cacbon, thép hợp kim có độ bền cao hơn và khả năng chịu nhiệt độ cao hơn nhưng khả năng chống ăn mòn vẫn kém. Do đó, thép hợp kim thường được sử dụng trong các trường hợp có nhiệt độ và áp suất cao, ít bị ăn mòn, chẳng hạn như thép nồi hơi, truyền hơi nước nóng trong nhà máy điện, v.v. và chi phí sử dụng ở mức trung bình.
(3) thép không gỉ: thường dựa trên thép carbon. Nó được tạo ra bằng cách thêm một tỷ lệ cao Cr, Ni và các hợp kim khác, và tỷ lệ hàm lượng có thể đạt hơn 20%. Các loại thép phổ biến là 304304L, 321316l và 1Cr18Ni9Ti. Một số loại thép đầu tiên được biểu thị bằng số là loại thép của Nhật Bản và Mỹ, và loại cuối cùng (1Cr18Ni9Ti) là loại thép trong nước. Phần sau đây lấy biểu diễn bằng số của loại thép làm ví dụ để minh họa mối quan hệ giữa một số thành phần thép không gỉ: theo cách hiểu chung và để thuận tiện cho trí nhớ của người mới bắt đầu, chúng ta có thể nghĩ như vậy (nhưng không chính xác lắm):
304 ------ loại thép cơ bản, chỉ chứa (C < 0,08%), Cr (~ 18%), Ni (~ 9%)
304L ---- 304 (C < 0,05%) của C có hàm lượng carbon cực thấp- được gọi là 304L
321------- 304 + Ti(~0,5%)
316------- 304 + Tháng (~2,5%)
316L - 316 C cực-cacbon thấp (C < 0,05%) được gọi là 316L
Chỉ số độ bền và độ dẻo dai của thép không gỉ là tốt nhất trong số các loại thép. Ưu điểm đặc biệt nhất của nó là khả năng chống ăn mòn. Thép không gỉ phải được sử dụng trong sản xuất hóa chất, giấy và các dịp ăn mòn khác. Tất nhiên, giá thành của nó cũng là cao nhất.
2.3. Các tính chất của thép được thể hiện như sau:
Hiệu suất của thép phải được phản ánh và thể hiện bằng một số chỉ số. Đối với thép, chúng ta thường sử dụng thành phần hóa học và tính chất cơ học để phản ánh chất lượng và tính chất của nó. Tính chất cơ học thường có ba chỉ số:
Độ bền kéo( σ b. TS): lực kéo bên ngoài tối đa mà vật liệu có thể chịu được khi bị đứt.
Độ bền chảy (σ s. YS): lực kéo bên ngoài tối thiểu mà vật liệu có thể chịu được khi xảy ra biến dạng dẻo.
Độ giãn dài( ψ, EL): phần trăm độ giãn dài của vật liệu theo chiều dài sau khi đứt. Giá trị này càng lớn thì độ dẻo của vật liệu càng tốt. Đôi khi, giá trị độ cứng và giá trị độ bền va đập cũng được sử dụng để phản ánh các đặc tính của vật liệu.
Thép carbon phổ biến nhất của chúng tôi là 20 #, Q235 và SS400, SS41, st37, v.v., tính chất của chúng rất gần nhau hoặc về cơ bản chúng có thể thay thế lẫn nhau. Các thông số liên quan của chúng đại khái như sau:
C:0,18-0,21% Si: 0,30% Mn:0,5% P,S 0,025%
TS: ~550Mpa YS: ~260Mpa EL: ~ 25%
2.4 Kết cấu và sự thay đổi của thép
Sở dĩ thép có những tính chất khác nhau thực chất có liên quan đến kết cấu bên trong của thép. Qua kính hiển vi có thể thấy phần bên trong của thép được hình thành do sự chồng chất của nhiều khối nhỏ khác nhau giống như tế bào. Sau khi quan sát cẩn thận, những khối nhỏ này thực sự thuộc nhiều loại khác nhau. Chúng ta thường gọi cùng loại khối nhỏ là "pha" hoặc "vật thể". Như chúng ta thường nói, austenite và ferrite đề cập đến hai cấu trúc phổ biến nhất trong thép, nghĩa là hai pha. Thép có những pha nào, tỷ lệ của từng pha và hình dạng của pha đó ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của thép. Nói cách khác, nếu loại, tỷ lệ và hình dạng pha trong thép thay đổi thì tính chất của thép cũng sẽ thay đổi tương ứng. Vậy yếu tố nào đã góp phần tạo nên những thay đổi này trong những năm qua? Rõ ràng, sự thay đổi thành phần thép chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến sự thay đổi tính chất của thép. Đối với một số loại thép có thành phần cố định như thép 20# hoặc 304L, khi bị biến dạng và xử lý nhiệt, tính chất của chúng cũng sẽ thay đổi. Tóm lại, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tính chất của thép là thành phần, biến dạng và nhiệt độ.
2.5 Xử lý nhiệt thép:
Để làm cho thép đạt được hiệu suất tốt nhất mà chúng ta mong muốn, cấu trúc bên trong của nó phải được ổn định ở trạng thái kết cấu ổn định.
Trong nhiều trường hợp, chúng ta phải xử lý nhiệt thép. Bởi vì nhiều sản phẩm của chúng tôi đã được gia công và biến dạng. Như đã đề cập ở trên, cấu trúc vi mô của thép bị biến dạng sẽ thay đổi, nghĩa là tính năng của thép sẽ thay đổi và sự thay đổi này thường là không mong muốn. Lúc này, chúng ta phải tiến hành xử lý nhiệt để loại bỏ những thay đổi này và khôi phục lại các đặc tính ban đầu của thép. Tất nhiên, chúng tôi cũng có những cách xử lý nhiệt khác vì những cân nhắc khác.
