Từ quặng thép Fe₂O₃ và Fe₃O₄ nhiệt luyện trong lò dưới tác dụng của nhiệt độ được gang (%C>1,7%), tiếp tục luyện và khử bớt C trong gang sẽ được thép (%C<1,7%). Căn cứ vào hàm lượng Cacbon để phân biệt gang hay thép. Vật liệu chủ yếu để làm kết cấu thép là thép cacbon và thép hợp kim thấp, ngoài ra đôi khi còn dùng gang đúc làm gối tựa hoặc hợp kim nhôm.

1. Phân loại thép xây dựng

1.1. Phân loại theo thành phần hóa học

Dựa vào hàm lượng cacbon trong thép và các thành phần khác, thép C được chia làm 3 loại:

- Thép C thấp (%C<0,22%): Dẻo, mềm và dễ hàn. Thép xây dựng là thép C thấp.

- Thép C vừa (0,22%<C<0,6%): Cường độ cao hơn nhưng giòn.

- Thép C cao (0,6%<%C<1,7%).

Thép hợp kim có thêm các thành phần kim loại khác: Cr, Ni, Mn… để cải thiện tính chất tthép. Thép hợp kim thấp có hàm lượng các kim loại <2,5%.

1.2. Phân loại thép theo phương pháp luyện

Dựa theo phương pháp luyện thép xây dựng được chia làm 2 loại:

- Thép lò quay (Lò Bessmer, Thomas ): Dung tích lớn 50 - 60 tấn/ mẻ, thời gian luyện nhanh 10 - 20 phút/lò. Khó khống chế và điều chỉnh thành phần, không loại hết tạp chất có hại, cấu trúc không thuần nhất nên chất lượng kém, không làm kết cấu tải trọng nặng, tải trọng động.

- Thép lò bằng (Lò Martin ): Dung tích nhỏ hơn 30 - 35 tấn/ mẻ, thời gian luyện lâu 8 - 12 giờ/lò. Có thể khống chế và điều chỉnh thành phần, đủ thời gian khử hết tạp chất, cấu trúc thuần nhất nên chất lượng cao, dùng làm kết cấu chịu lực. Tuy nhiên năng suất thấp, giá thành cao.

Khắc phục: Luyện bằng lò thổi oxy chất lượng tương đương luyện lò bằng, giá thành thấp hơn do năng suất cao, thời gian luyện nhanh hơn 40 - 50 phút/mẻ.

1.3. Phân loại theo phương pháp khử oxy

Phân loại thep phương pháp khử oxy có 3 loại chính:

- Thép tĩnh: thép lỏng ra lò được khử oxy và tạp chất, tránh được bọt khí trong thép nên cấu trúc thuần nhất, chất lượng cao nên được dùng làm kết cấu chịu tải trọng nặng, tải trọng động.

- Thép sôi: Thép lỏng ra lò đổ vào khuôn, bọt khí O₂, CO₂… chưa ra hết đã nguội, tạo những chổ khuyết tật, dễ sinh ứng suất tập trung khi chịu lực và bị lão hóa, dẫn đén phá hoại giòn, không nên dùng làm kết cấu chịu lực chính.

- Thép nửa tĩnh: Chất lượng và giá thành trung gian giữa hai loại trên.

2. Cấu trúc và thành phần hóa học của thép xây dựng

2.1. Cấu trúc tinh thể

Cấu trúc thép xây dựng được tạo bởi:

- Ferit: Fe nguyên chất chiếm 99% thể tích, dẻo và mềm.

- Ximentic: Hợp chất Fe₃C, cứng và giòn do thành phần C.

- Màng Peclit: Hỗn hợp Fe và Fe₃C, là màng đàn hồi bao quanh ferit. Màng càng dày, thép càng cứng và kém dẻo.

2.2.Thành phần hóa học

- Fe chiếm 99%

- C: Có hàm lượng nhỏ hơn 1,7%. Lượng C càng cao, thép có cường độ lớn nhưng giòn nên khó hàn và khó gia công. Yêu cầu xây dựng có: %C<0,22%.

- Các thành phần có lợi

 + P: Giảm tính dẻo và độ dai va chạm, thép giòn ở nhiệt độ thấp.

 + S: Làm thép giòn ở nhiệt độ cao, dễ nứt khi rèn và hàn.

+ O₂N₂: Làm thép giòn, cấu trúc không thuần nhất

Ngoài ra trong thép hợp kim còn có thêm một số thành phần Ni, Cr, Cu… để cải thiện tính chất thép.

3. Số hiệu của thép xây dựng

3.1. Thép cacbon

Theo ký hiệu của Liên Xô cũ từ CT0 → CT7. Chỉ số càng cao hàm lượng C càng lớn, thép có cường độ cao nhưng kém dẻo và khó gia công.

- CT0: Dẻo, dùng làm kết cấu không chịu lực: Bulong thường, đinh tán, chi tiết…

- CT1, CT2: Mềm cường độ thấp dùng trong kết cấu vỏ.

- CT3: Phổ biến nhất trong xây dựng, thường là thép lò bằng, hoặc thép nửa tĩnh. Kết cấu chịu tải trọng nặng, động.

- CT4: Cườn độ cao, dùng trong công nghiệp đóng tàu.

- CT5: Khó gia công chế tạo, khó hàn chỉ dùng cho kết cấu đinh tán.

- CT6, CT7: Quá cứng, giòn, không dùng được trong xây dựng, chỉ dùng làm máy công cụ…

3.2. Thép hợp kim thấp

Thép hợp kim thấp ngày càng phổ biến trong xây dựng nhờ cường độ cao, bền và chống gỉ tốt. Theo kí hiệu của Liên Xô cũ, các chỉ số chỉ thành phần hóa học và hàm lượng C.

Trên đây là một số tính chất cơ bàn của thép xây dựng, hy vọng bài viết cung cấp một số thông tin hữu ích cho quý bạn đọc về thép xây dựng.

VLXD.org (TH)