Thép – Công thức hóa học và ứng dụng

Thép, vật liệu xây dựng cốt lõi của nền kinh tế hiện đại, được tạo thành từ sự kết hợp của nhiều nguyên tố hóa học khác nhau. Cùng tìm hiểu công thức hóa học của thép và vai trò quan trọng mà các nguyên tố này đóng góp.

Carbon – Lõi cứng của thép

Carbon là nguyên tố quan trọng nhất khi tạo ra độ cứng và độ bền cho thép. Khi nồng độ carbon tăng lên khoảng 0.85%, độ cứng và độ bền của thép tăng theo tỉ lệ thuận. Tuy nhiên, carbon cũng có ảnh hưởng tiêu cực đến tính dẻo, tính hàn và độ dai của thép. Hàm lượng carbon trong thép ULC thường là từ 0.002% – 0.007%. Thép carbon thường có nồng độ carbon lên đến 0.95%, trong khi thép HSLA có nồng độ carbon lên đến 0.13%.

Bạn đang xem: Thép – Công thức hóa học và ứng dụng

Mangan – Đóng góp quan trọng vào độ bền và độ cứng của thép

Mangan có mặt trong tất cả các loại thép thương mại như một chất bổ sung và đóng góp quan trọng vào độ bền và độ cứng của thép, tuy nhiên ở mức độ thấp hơn so với carbon. Mangan cải thiện khả năng chống va đập ở nhiệt độ thấp, nhưng khi tăng hàm lượng mangan, tính dẻo và tính hàn của thép sẽ giảm. Hàm lượng mangan điển hình trong thép là từ 0.20% – 2.00%.

Phốt pho – Đóng vai trò tăng độ cứng và độ bền kéo

Phốt pho thường được coi là chất dư trong thép, tuy nhiên nó cũng có thể được sử dụng như một chất bổ sung. Ngoài việc tăng độ cứng và độ bền kéo, phốt pho cũng có tác động tiêu cực đến tính dẻo, tính hàn và độ dai của thép. Thép cường độ cao thường chứa phốt pho để tạo ra các tấm thép sử dụng cho ô tô. Hàm lượng phốt pho thông thường nhỏ hơn 0.020%.

Lưu huỳnh – Một tạp chất không lợi trong thép

Xem thêm : Cấu trúc câu trong Tiếng Anh – Bí quyết để viết và dịch câu đúng ngữ pháp

Lưu huỳnh có mặt trong nguyên liệu thô được sử dụng cho quá trình sản xuất thép, tuy nhiên quá trình sản xuất được thiết kế nhằm loại bỏ nó vì nó thường là một tạp chất không lợi. Mức lưu huỳnh thường có trong thép thương mại là 0.012%, trong khi trong thép HSLA là 0.005%.

Silicon – Tăng sức mạnh của thép

Silicon có thể là chất bổ sung hoặc chất dư trong thép. Nó có tác dụng tăng sức mạnh, nhưng ở mức độ thấp hơn so với mangan. Mức bổ sung điển hình của silicon là 0.10%. Sau quá trình mạ kẽm, mức dư tối đa mong muốn của silicon là 0.04%.

Các nguyên tố khác

Đồng, Niken, Crom, Molypden và Thiếc thường được tìm thấy trong thép, và lượng chúng được kiểm soát trong quá trình sản xuất thép. Số lượng tối đa phụ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm, và thông thường là 0.20% cho đồng và niken, 0.15% cho crom, và 0.06% cho molypden. Lượng thiếc trong thép thường không được quy định, nhưng hàm lượng thường được giữ ở mức 0.03% hoặc ít hơn.

Vanadi, Columbium và Titanium là những nguyên tố tăng cường được thêm vào thép để cải thiện đặc tính. Một lượng rất nhỏ của chúng có thể có tác dụng đáng kể, vì vậy chúng được gọi là hợp kim vi mô. Mức bổ sung điển hình của chúng là từ 0.01% đến 0.10%.

Xem thêm : TỔNG HỢP SINH HỌC 10: CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC VÀ NƯỚC

Nhôm được sử dụng chủ yếu như một chất khử oxy trong quá trình sản xuất thép. Hàm lượng nhôm thông thường là 0.01%. Nhôm cũng có tác dụng tinh chế ngũ cốc trong quá trình cán nóng, tạo ra kết tủa nhôm-nitrua. Trong quá trình xử lý, kết tủa nhôm-nitrua có thể được kiểm soát để ảnh hưởng đến các đặc tính của cuộn thép.

Nitơ và Boron có thể có mặt trong thép dưới dạng tạp chất hoặc như các chất bổ sung. Nitơ thường có mức dư dưới 0.0100 (100 ppm), trong khi boron thường được thêm vào thép để tăng độ cứng. Hàm lượng boron thường nhỏ hơn 0.0005%.

Canxi có vai trò kiểm soát hình dạng các hợp chất lưỡi phẳng để cải thiện khả năng định hình của thép. Hàm lượng canxi thường là 0.003%.

Với công thức hóa học phức tạp và những ứng dụng đa dạng, thép chắc chắn là vật liệu không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Nguồn: https://thuysi.edu.vn
Danh mục: Giáo Dục