Thép carbon (carbon steel) là gì? Thành phần, các loại & ứng dụng 

thep-carbon-carbon-steel-la-gi

Thép carbon (carbon steel) là loại vật liệu thông dụng, có mặt hầu hết trong lĩnh vực cuộc sống chúng ta. Xây dựng, máy móc hay thậm chí dụng cụ trong gia đình cũng có sự xuất hiện của vật liệu này. Vậy cụ thể thép carbon là gì? Chúng có đặc điểm gì nổi bật? Thành phần chúng có gì? 

Cùng Vĩnh Tân Steel tìm hiểu ngay sau đây! 

Thép cacbon là gì? 

Thép carbon hay còn gọi là carbon steel là một loại thép hợp kim có thành phần chính là sắt và carbon, ngoài ra còn có một số nguyên tố khác nhưng hàm lượng không đáng kể.  

thep-carbon-carbon-steel-la-gi

Thành phần và đặc tính của thép carbon 

Thép cacbon có hàm lượng cacbon sẽ dao động từ 0.05%-12% tuỳ theo tính chất của thép mà nhà sản xuất mong muốn khi tạo ra. Hàm lượng cacbon càng lớn, thép càng cứng và giòn. Ngược lại, hàm lượng cacbon càng thấp, thép sẽ càng mềm, dẻo và dễ uốn. 

Ngoài ra, các thành phần phụ gia thường thấy trong thép cacbon bao gồm: đồng (hàm lượng cao nhất là 0.6%), silic (hàm lượng cao nhất là 0.6%), mangan (hàm lượng cao nhất là 1.65%),… 

Những nguyên tố phụ gia được thêm vào trong thép sẽ tạo ra những đặc tính sau cho loại vật liệu này: 

  • Mangan giúp tăng độ chống gỉ, độ dẻo và khả năng chống va đập của thép. 
  • Silic giúp tăng độ cứng và độ chống oxy hoá của thép. 
  • Đồng giúp tăng cường khả năng chống mài mòn của thép. 
  • Photpho giúp tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn của thép. 
  • Lưu huỳnh giúp tăng khả năng cắt, gia công của thép. 

Có những loại thép carbon nào? 

Thép carbon có thể được phân loại theo hai tiêu chí: theo hàm lượng carbon và theo công dụng. 

thep-carbon-carbon-steel-la-gi

Phân loại theo hàm lượng carbon 

Dựa theo hàm lượng cacbon, carbon steel được chia thành 4 loại chính, bao gồm: 

  • Thép mềm (low-carbon steel): Là loại thép có hàm lượng carbon từ 0.05% đến 0.29%. Thép mềm có độ bền kéo vừa phải, dễ gia công và có giá thành rẻ. Thép mềm được sử dụng nhiều trong xây dựng, cán tấm, rèn phôi… Ví dụ: thép 1018, thép A36… 
  • Thép carbon trung bình (medium-carbon steel): Là loại thép có hàm lượng carbon từ 0.3% đến 0.59%. Thép carbon trung bình có sự cân bằng giữa độ mềm và độ bền và có khả năng chống mài mòn tốt. Thép carbon trung bình được sử dụng rộng rãi trong các chi tiết máy, cơ khí, định hình… Ví dụ: thép 1040, thép 4140… 
  • Thép carbon cao (high-carbon steel): Là loại thép có hàm lượng carbon từ 0.6% đến 0.99%. Thép carbon cao có độ cứng và độ bền rất cao nhưng lại khó gia công và hàn. Thép carbon cao được sử dụng để sản xuất nhíp, lò xo, dao cắt, dây thép chịu lực… Ví dụ: thép 1095, thép W1… 
  • Thép carbon đặc biệt cao: Là loại thép có hàm lượng cacbon từ 1.0% đến 12%, do đó có độ cứng rất lớn. Loại thép này được sử dụng để sản xuất các chi tiết yêu cầu tính chịu lực cao như đầu búa, dao cắt, rìu, trục xe,… 

Phân loại theo công dụng 

Theo công dụng trên thực tế, thép cacbon sẽ được chia làm ba nhóm chính: gồm thép cacbon thông dụng, thép cacbon kết cấu và thép cacbon dụng cụ.

Thép cacbon thông dụng 

Thép cacbon thông dụng có đặc tính cơ học trung bình, thường được sử dụng để chế tạo các chi tiết máy và kết cấu nhỏ. Trong ngành xây dựng và giao thông, chúng thường được dùng cho các công trình như cầu, nhà, khung, và tháp.  

Thép cacbon thông dụng được chia thành ba nhóm A, B và C: 

  • Nhóm A đánh giá chủ yếu dựa trên độ bền, độ dẻo, và độ cứng.  
  • Nhóm B tập trung vào thành phần hóa học 
  • Nhóm C kết hợp cả cơ tính và thành phần hóa học.  

Ký hiệu chuẩn cho thép cacbon thông dụng thường là “CT”, sau đó là chỉ số bền tối thiểu theo đơn vị N/mm2. Ví dụ: CT38, CT38n, CT38s đều có đặc tính σb ≥ 38kG/mm2 hay 380MPa. 

Thép cacbon kết cấu 

Thép cacbon kết cấu có chất lượng cao hơn so với thép thông dụng, do giảm hàm lượng tạp chất có hại như S và P (tiêu chuẩn S ≤ 0,04%, P ≤ 0,035%), hàm lượng cacbon chính xác và chỉ tiêu cơ tính rõ ràng. Như cái tên của nó, thép cacbon kết cấu thường được dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu lực cao như bánh răng, trục vít, cam, lò xo.  

Ký hiệu chuẩn cho thép cacbon kết cấu thường là “C”, theo sau là chỉ số hàm lượng cacbon như C20, C45, C65. Ví dụ: C45 có hàm lượng cacbon trung bình 0,45%. 

Thép cacbon dụng cụ 

Đây là loại thép có hàm lượng cacbon cao (0,7 – 1,4%) và hàm lượng tạp chất thấp (< 0,025%). Mặc dù có độ cứng cao khi nhiệt luyện nhưng chúng lại không chịu nhiệt tốt, vì vậy thường chỉ được sử dụng cho các dụng cụ như đục, dũa, dụng cụ đo hoặc các loại khuôn dập.  

Ký hiệu chuẩn cho thép cacbon dụng cụ thường là “CD”, theo sau là chỉ số hàm lượng cacbon như CD70, CD80, CD100. Ví dụ: CD100 có hàm lượng cacbon trung bình 1%. 

Ứng dụng thực tế của thép carbon 

Thép carbon là một loại vật liệu có nhiều ứng dụng trong thực tế do có tính linh hoạt và đa dạng. Dưới đây là một số ví dụ về ứng dụng trên thực tiễn của carbon steel: 

  • Sản xuất các chi tiết máy móc như trục, bánh răng, piston, biến áp… 
  • Xây dựng các kết cấu như khung nhà xưởng, cột chống, giàn giáo… 
  • Tạo ra các chi tiết để sản xuất các phương tiện giao thông như xe máy, xe ô tô, xe tải… 
  • Sản xuất các vật dụng gia đình như đinh đóng tường, dao chặt củi, móc treo… 
  • Sản xuất các vũ khí quân dụng như kiếm, dao găm, súng… 

So sánh thép carbon và thép hợp kim 

Thép hợp kim là loại thép có thành phần chính là sắt và carbon, nhưng còn có thêm một số nguyên tố hợp kim khác như niken, crôm, molypden, titan… để gia tăng đặc tính cơ lý cho vật liệu Thép hợp kim có nhiều loại khác nhau như thép không gỉ, thép niken, thép crôm molypden… 

Do đó, thép carbon và thép hợp kim có một số điểm khác biệt cơ bản như sau: 

  • Thép hợp kim có độ bền cao hơn thép carbon do các nguyên tố hợp kim giúp tăng cường liên kết giữa các phân tử sắt và carbon. 
  • Thép hợp kim có khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép carbon do các nguyên tố hợp kim tạo ra một lớp phủ bảo vệ trên bề mặt thép. 
  • Thép hợp kim có khả năng chịu nhiệt cao hơn thép carbon do các nguyên tố hợp kim có nhiệt độ nóng chảy tốt hơn giúp giảm sự biến dạng của thép khi nhiệt độ tăng cao. 
  • Thép hợp kim có giá thành cao hơn thép carbon do quá trình sản xuất phức tạp và yêu cầu nguyên liệu đắt tiền. 

So sánh thép carbon và thép không gỉ 

Thép không gỉ là một loại thép hợp kim có thành phần chính là sắt, carbon và ít nhất 10.5% crôm và hàm lượng carbon tối đa là 1.2% theo khối lượng. Thép không gỉ có đặc tính chống ăn mòn vượt trội và ít biến màu nếu so với các vật liệu kim loại khác. Thép không gỉ có nhiều loại khác nhau như thép không gỉ austenit, ferrit, martensit… 

Thép carbon và thép không gỉ có một số điểm khác biệt cơ bản như sau: 

  • Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn, chống gỉ sét cao hơn thép carbon do crôm tạo ra một lớp oxit bảo vệ trên bề mặt thép. Thép không gỉ có thể chịu được các môi trường axit, kiềm, muối…  
  • Thép không gỉ có độ bóng cao và thẩm mỹ cao hơn thép carbon do bề mặt thép được đánh bóng. Thép không gỉ được sử dụng nhiều trong trang trí, đồ gia dụng,… 
  • Thép không gỉ có giá thành rất cao hơn thép cacbon do quá trình sản xuất tốn nhiều chi phí do nguyên liệu đắt tiền. 
  • Thép không gỉ có phản ứng từ thấp hơn so với thép cacbon do có hàm lượng sắt thấp hơn. 

Thép carbon là một loại vật liệu quan trọng, có mặt phổ biến trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Thép carbon có nhiều ưu điểm như độ bền, độ cứng, độ dẻo cao, giá thành rẻ… nhưng cũng có một số nhược điểm như khả năng chống ăn mòn kém, khó hàn và khó gia công. Hy vọng qua bài viết Thép carbon là gì? Thành phần, các loại & ứng dụng” của Vĩnh Tân Steel, chúng đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về thép carbon và cho bạn những tư vấn hữu ích trong quá trình lựa chọn vật liệu phù hợp với nhu cầu của mình.  

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.