Thép hợp kim là gì? Phân biệt với thép không gỉ & thép carbon

Trong thời gian gần đây, Thép Sáng Chinh Steel nhận được rất nhiều câu hỏi cần tư vấn về thép hợp kim là gì? Để giúp quý khách hàng có được giải đáp chi tiết nhất về vật liệu này và cách phân biệt chính xác các loại thép khác nhau, chúng tôi xin gửi đến bạn những thông tin cơ bản và quan trọng nhất trong bài viết sau đây.

Thông tin về thép hợp kim

Thép hợp kim là loại thép được tạo thành từ việc kết hợp chủ yếu giữa sắt và cacbon, kèm theo một loạt các nguyên tố hóa học khác như đồng, mangan, niken… với tỷ lệ từ dưới 5% đến trên 10% tùy thuộc vào loại thép hợp kim thấp hay cao. Sự kết hợp này nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm thép (khả năng chịu lực, độ cứng, độ đàn hồi, dẻo, chống oxy hóa…). Tuy nhiên, điều này còn tùy thuộc vào tỷ lệ và số lượng các nguyên tố hợp kim.

Một số nguyên tố hợp kim thông dụng bao gồm:

• Nguyên tố Mangan: Tinh chỉnh quá trình nhiệt luyện, giúp tăng tốc độ làm nguội và hạn chế nguy cơ nứt nẻ sắt thép.
• Nguyên tố Chromium (Crôm): Làm tăng độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn. Thép chứa trên 11% nguyên tố Crôm được gọi là thép không gỉ.
• Nguyên tố Molypden và Vanadium: Tăng độ cứng, chống mài mòn và chống va đập, đồng thời cải thiện khả năng gia công và chống ăn mòn.

Đặc điểm & tính chất

• Khả năng chịu lực: So với thép cacbon, thép hợp kim có độ bền vượt trội.
• Khả năng chịu nhiệt: Thép hợp kim duy trì được khả năng chịu lực tốt ở nhiệt độ trên 200 độ C.
• Đặc tính vật lý và hóa học: Bằng việc thêm một số nguyên tố khác nhau theo lượng cần thiết, thép hợp kim sẽ sở hữu một số tính chất đặc biệt như: (1) Sự giãn nở nhiệt đặc thù, (2) Tính từ đặc biệt hoặc không từ tính, (3) Khả năng chống gỉ và chống mòn ấn tượng.

Thép hợp kim là loại thép được kết hợp từ sắt, cacbon và các nguyên tố khác giúp tăng độ bền, khả năng chịu lực, chống mài mòn, chịu nhiệt tốt hơn… so với thép thông thường

Phân loại theo công dụng

Thép hợp kim ngày nay được chia thành hai phân loại chính:

• Thép hợp kim cao: Đây là dạng thép có lượng nguyên tố hợp kim được cung cấp vào vượt quá 5% khối lượng tổng cộng của thép.
• Thép hợp kim thấp: Thường chứa các nguyên tố như Crôm, Silic, Mangan, v.v., được thêm vào để tạo ra thép hợp kim thấp. Các nguyên tố này thường không vượt quá 5% tổng khối lượng. Thép hợp kim thấp hiện đang được sử dụng phổ biến nhất trên thị trường.

Thép hợp kim cũng được phân loại theo ứng dụng:

• Thép kết cấu: Loại thép này được sử dụng để chế tạo chi tiết máy và cấu trúc kim loại. Yêu cầu đối với loại thép này là độ dẻo và độ bền cao. Thông thường, chúng có hàm lượng cacbon thấp đến trung bình và là thép hợp kim thấp.
• Thép dụng cụ hợp kim: Đây là loại thép chất lượng cao dùng để chế tạo dao cắt, khuôn dập và các dụng cụ đo. Yêu cầu đối với loại thép này là độ cứng và khả năng chống mòn cao. Thông thường, chúng có hàm lượng cacbon trung bình đến cao. Ví dụ về các loại thép phổ biến như SKD61 và SKD11.
• Thép hợp kim đặc biệt: Đây là loại thép có tính chất đặc biệt về hóa học và vật lý và có tổng lượng hợp kim rất cao trong thành phần.

Ký hiệu tiêu chuẩn của thép hợp kim

Thép hợp kim theo tiêu chuẩn Việt Nam được định danh theo một quy tắc cố định. Dưới đây là một số ví dụ cụ thể:

• Thép chứa Carbon 0.36 – 0.44% và Crôm 0.8 – 1% được đánh dấu là 40Cr.
• Thép với hàm lượng Carbon 0.09 – 0.16%, Crôm 0.6 – 0.9% và Niken 2.75 – 3.75% được biểu diễn bằng ký hiệu 12CrNi3.
• Thép có Carbon 0.85 – 0.95%, Silic 1.2 – 1.6% và Crôm 0.95 – 1.25% được ký hiệu là 90CrSi.
• Thép bao gồm Carbon 1.25 – 1.5%, Crôm 0.4 – 0.7% và Wolfram 4.5 – 5.5% được gọi là 140CrW5 hoặc CrW5.

Ứng dụng phổ biến

Nhờ vào các đặc điểm ưu việt, thép hợp kim thường được chọn làm vật liệu chế tạo cho nhiều sản phẩm phục vụ đời sống hàng ngày như:

• Được ứng dụng trong các dự án, công trình xây dựng từ nhỏ đến lớn;
• Phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo máy, như các linh kiện, phụ tùng ô tô, xe máy…
• Sử dụng trong việc chế tạo các loại trục cơ khí như trục động cơ, cán rèn…
• Bánh răng chuyển động và trục bánh răng cũng được chế tạo từ thép hợp kim.

Phân biệt thép hợp kim với những loại thép khác trên thị trường

Sau khi đã hiểu rõ thép hợp kim là gì, mời quý khách hàng tiếp tục tìm hiểu sự khác biệt giữa thép hợp kim và các loại thép khác trên thị trường.

1. Thép carbon là gì? Có điểm gì giống và khác so với thép hợp kim?

Thép carbon, bao gồm Sắt (Fe) và Carbon (C), cũng chứa các nguyên tố khác nhưng với tỷ lệ rất thấp, không đủ để ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cơ học của thép. Dựa trên hàm lượng carbon, thép carbon được chia thành:

• Thép carbon thấp (0.05 – 0.29% carbon): Thích hợp cho ứng dụng yêu cầu chống ăn mòn nhưng không cần bề mặt cứng.
• Thép carbon trung bình (0.3 – 0.59% carbon): Thường dùng với các hợp kim như Crôm, Niken và Molypden để tăng độ bền, chống mài mòn và độ dẻo dai. Các ứng dụng bao gồm bánh răng, trục, đinh tán và các thành phần máy khác.
• Thép carbon cao (0.6 – 0.99% carbon): Cứng hơn, độ dẻo thấp hơn, dùng trong thép lò xo, dây thừng, búa, tua vít và cờ lê.
• Thép carbon siêu cao (1.0 – 2.0% carbon): Có độ cứng lớn, dùng trong các sản phẩm thép cứng như lò xo xe tải, dụng cụ cắt kim loại và dao, trục.

2. Phân biệt sự khác biệt giữa thép hợp kim và thép không gỉ

Thép không gỉ (inox) có hợp kim chủ yếu là sắt, kết hợp với các kim loại khác như Crôm (ít nhất 10,5%), Niken, Molypden, Niobium… Khi Crôm tiếp xúc với không khí, nó tạo ra một lớp màng mỏng, không thể nhìn thấy bằng mắt thường, giúp bảo vệ bề mặt thép không gỉ khỏi bị ăn mòn.

Sự khác biệt rõ rệt nhất giữa thép hợp kim và thép không gỉ là khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ tốt hơn so với thép hợp kim. Tuy nhiên, giá thép không gỉ cũng vì thế mà cao hơn so với thép hợp kim.

Thép hợp kim có tính chất cơ học tốt hơn thép carbon về độ bền và khả năng chịu lực, nhưng khả năng chống ăn mòn lại kém hơn so với thép không gỉ

Trên đây là toàn bộ thông tin giải đáp về thép hợp kim và hướng dẫn phân biệt giữa các loại thép khác nhau. Hy vọng bài viết từ Thép Sáng Chinh Steel đã giúp quý khách hàng hiểu rõ hơn về một số sản phẩm sắt thép. Nếu có thắc mắc cần giải đáp, hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay.

Xem thêm: Thép y tế: Yêu cầu, vai trò và ứng dụng thép không gỉ