Cách phân tích thành phần gang thép nhanh chóng và hiệu quả

Phân tích phân loại mác thép là công việc hết sức quan trọng trong việc sản xuất thép nhằm tạo ra mác thép tiêu chuẩn, cũng như trong gia công chế tạo nhằm xác định đúng loại thép theo thiết kế, tránh các hư hỏng ngoài mong muốn do sai sót trong việc chọn mác thép. Vì vậy, trong bài viết này chúng tôi sẽ giúp bạn khám phá hai vấn đề cốt lõi sau:

Thép được phân loại theo các tiêu chí như thế nào?
Làm thế nào để phân tích, phân loại mác thép nhanh chóng chỉ trong 30 giây?
Chúng ta hãy bắt đầu!

thanh phan mac thep

Phần 1: Thép được phân loại như thế nào?
Chúng ta đã biết rằng thép chính là hợp kim giữa sắt Fe và các bon C với thành phần các bon không vượt quá 2,14%, ngoài ra trong thành phần của thép còn có các nguyên tố khác như Mn, Si, P, S, Zn, Cr, Ni, Zn, Cu,… Thép được phân loại theo nhiều kí hiệu khác nhau, chúng ta cùng xem xét các cách phân loại thép như sau :

Phân loại mác thép theo thành phần hóa học
Trong sự phụ thuộc vào thành phần hóa học thì thép được phân loại thành thép cacbon . Theo đó ta có các loại thép sau:

Thép cacbon: Đây là loại thép chiếm tỉ trọng lớn nhất trong tổng sản lượng thép khoảng 80%-90%. Đối với thép cacbon thì theo thứ tự có thế phân thành:

Thép cacbon thấp: đối với thép này thì thành phần cacbon trong thép không vượt quá 0,25 %, đặc trưng của thép này là dẻo dai cao, nhưng độ cứng thấp.
Thép cacbon trung bình: thành phần cacbon trong thép chiếm 0,25%-0,6%. Thép này thì độ cứng cao, dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và chịu va đập cao.
Thép Cacbon cao: thành phần các bon trong thép cao hơn 0,6% nhưng không vượt quá 2,14%. Thép này dùng để chế tạo dụng cụ cắt, khuôn dập, dụng cụ đo lường .
Thép hợp kim: Đây là loại thép có độ bền cao hơn hẳn thép cacbon, nhất là sau khi tôi và ram. Đối với thép hợp kim thì có thể phân loại thành :

Thép Hợp kim thấp: thành phần các nguyên tố hợp kim trong thép ko vượt quá 2,5%.
Thép Hợp kim trung bình: thành phần các nguyên tố hợp kim trong thép chiếm từ 2,5% đến 10%.
Thép Hợp kim cao: thành phần các nguyên tố hợp kim trong thép cao hơn 10%.
Ở phần sau của bài viết này chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn tuyệt chiêu phân tích phân loại mác thép một cách nhanh chóng, chính xác và tin cậy nhất bằng máy phân tích quang phổ.

Phân loại mác thép theo mục đích sử dụng
Theo mục đích thì thép được phân thành các nhóm sau:

Thép kết cấu: sản lượng lớn nhất, dùng để sản xuất, chế tạo các sản phẩm dùng trong ngành xây dựng và cơ khí chế tạo máy.
Thép dụng cụ: đặc điểm là cứng và chống mài mòn, vì vậy thép dụng cụ dùng để sản xuất các dụng cụ cắt, gọt, dụng cụ đo lường, chế tạo khuôn dập…
Theo tính chất hóa học đặt biệt: chẳng hạn như phân thành thép chịu nóng hay thép bền nóng , thép không gỉ …
Phân loại theo chất lượng thép
Từ sự có mặt của các tạp chất có hại như lưu huỳnh (S) và phốt pho (P) trong thành phần của hỗn hợp thép ta có thể phân loại mác thép thành các nhóm sau :

Thép chất lượng bình thường: Thành phần thép chứa khoảng 0,06 % lưu huỳnh và 0,07 % phốt pho, thép được luyện từ lò thổi ôxy, năng suất thép cao và giá thành rẻ.
Thép chất lượng tốt: Thành phần thép chứa khoảng 0,035 % lưu hùynh và 0,035 % phốt pho, được luyên ở lò mactanh và lò điện hồ quang.
Thép chất lượng cao: Thành phần thép chứa khoảng 0,025% lưu hùynh và 0,025% photpho, được luyện ở lò điện hồ quang dùng nguyên liệu chất lượng cao.
Thép chất lượng cao đặt biệt: Thành phần thép chứa khoảng 0,025 % phốt pho và 0,015 % lưu huỳnh, được luyên ở lò điện hồ quang sau đó được tinh luỵện tiếp tục bằng đúc chân không hay bằng điện xỉ.
Phân loại theo mức oxi hóa:
Dựa vào mức oxy từ thép chúng ta phân tích phân loai mác thép ra các nhóm sau :

Thép lặng : là thép oxi hóa hoàn toàn ,thép này cứng bền ,khó dập nguội,ko bị rỗ khí khi đúc,nhưng co lõm lớn,ko được đẹp lắm,dùng cho các kết cấu hàn,thấm cacbon
Thép sôi : là thép oxi hóa kém ,thép này mềm,dẻo ,dễ dập nguội,không dùng thép sôi để đúc định hình vì sẽ sinh bọt khí làm giảm chất lượng,ngoài ra cũng ko đựoc dùng thép sôi để làm chi tiết thấm cacbon vì bản chất hạt lớn
Thép bán lặng : là thép chiếm vị trí trung gian của 2 loại thép trên ( thép lặng và thép sôi ), dùng để thay thế cho thép sôi
Đối với thép phân loại theo số oxy hóa thì kí hiệu được viết sau cùng của mác thép: thép lặng thường kí hiệu bằng chữ ( l ), tuy nhiên đối với thép lặng thì người ta bỏ qua kí hiệu này, thép sôi kí hiệu là chữ cái s, còn thép bán lặng kí hiệu bằng chữ n ( theo kí hiệu Việt Nam).

Thép chất lượng bình thường còn đựơc chia ra thành 3 nhóm nhỏ hơn đó là :

Thép nhóm A : Dựa theo tính chất cơ học
Thép nhóm B : Dựa theo tính chất hóa học
Thép nhóm C : Bảo đảm cả tính chất hóa học và tính chất cơ học
Dựa vào sự phụ thuộc của các chỉ tiêu tiêu chuẩn (giới hạn bền σ, độ giãn dài tương đối δ%, giới hạn lưu thông δт, độ bền uốn) thép trong mỗi nhóm được chia thành nhiều loại và được kí hiệu bằng các chữ cái La tinh.

Phân loại mác thép theo Tiêu chuẩn Việt Nam
Theo TCVN 1765 – 75: Thép được kí hiệu bằng chữ cái CT gồm 3 phân nhóm A, B, C trong đó A là chủ yếu.

Phân nhóm A: CTxx, bỏ chữ A ở đầu mác thép chẳng hạn CT38, CT38n, CT38s là 3 mác có cùng σ > 38kG/mm2 hay 380MPa, song ứng với 3 mức khử ôxy khác nhau: lặng, bán lặng và sôi ứng với CT38, CT38n, CT38s
Phân nhóm B: Qui định thành phần ( tra sổ tay mác thép) có BCT38 gồm 0,14-0,22%C; 0,3-0,65%Mn
Phân nhóm C: Qui định cả hai tính chất là cơ tính và thành phần hóa học,
Theo TCVN 1766-75: Qui định các mác thép kết cấu cacbon chất lượng tốt để chế tạo máy là Cxx. Ví dụ: C40 là mác có khoảng 0,40%C (0,38 -0,45%), chất lượng tốt nên lượng P <0.04% và và S < 0,040%, C40A, là mác có chất lượng cao P và S < 0,030%. Theo TCVN 1822-76: Thép dụng cụ cacbon bằng CD (C là cacbon, D là dụng cụ) với số tiép theo chỉ lượng cacbon trung bình tính theo phần vạn – CDxx hoặc CDxxx. Ví dụ : CD80 va CD80A là hai mác thép có khoảng 0,80%C (0,75-0,84%) nhưng với chất lượng tốt và cao. Phân loại mác thép theo Tiêu chuẩn của Nga Thép chất lượng bình thường : được kí hiệu bằng chữ cái CT và số hiệu mác thép từ 0-6 phụ thuộc vào tính chất hóa học và tính chất cơ học. Thành phần các bon trong hỗn hợp càng lớn và độ bền của thép càng cao thì số kí hiệu mác thép sẽ càng lớn. Để phân cấp bậc thép người ta còn ghi ở sau cùng mác thép các số tương ứng với bậc của thép,thường thì cấp bậc 1 chúng ta ko ghi, phía trước của mác thép ghi nhóm cúa thép tương ứng ( A,B,C ), thép nhóm A sẽ không được ghi. Ví dụ để bạn hình dung dễ dàng: CT1n2 là thép cacbon chất lượng bình thuờng, thép sôi, số kí hiệu mác thép là 1, bậc 2, thép thuộc nhóm A. Trong khi đó BCT5 là thép các bon chất lượng bình thường, kí hiệu mác thép 5, thép lặng, thép nhóm B. Thép chất lượng tốt : Ở đầu tiên của mác thép sẽ được kí hiệu bằng các chứ số chỉ thành phần của cacbon tong thép, đó là giá trị phần trăm trung bình của cacbon. + Phần trăm thép tính theo hàng trăm : chứa không quá 0,65 % cacbon. Ví dụ : – 0,5n là thép các bon chất lượng tốt, thép sôi, thành phần cacbon là 0,05 %. Còn – 60n : thép cacbon chất lượng tốt, thép lặng, chứa 0,6 % các bon trong hỗn hợp thép. + Phần trăm tính theo hàng chục: đối với thép dụng cụ thêm vào chữ cái Y. Vid dụ: Y7 là Thép dụng cụ, thép chất lượng chứa 0,7 % cacbon, thép lặng (tất cả các thép dụng cụ đều khử rất tốt oxi). Thép chất lượng cao và chất lượng cao đặc biệt : Mác thép kí hiệu tương tự như thép chất lượng tốt nhưng kết thúc mác thép chất lượng cao chúng ta thêm chữ cái A nữa, và sau cùng mác thép chất lượng cao đặc biệt chúng ta ghi thêm chữ cái “Ш”. ( theo kí hiệu Nga). Ví dụ : У8А là Thép dụng cụ chất lượng cao, chứa 0,8 % cacbon trong thành phần trong khi đó mác 30ХГС-III là mác thép chất lượng cao đặt biệt, chứa 0,3%C và từ 0,8%-1,5 %Cr… Phần 2: Phân tích phân loại mác thép nhanh chóng trong 30 giây Đây sẽ là phần được bạn mong đợi nhất và tôi sẽ không để bạn đợi lâu nữa. Hẳn bạn đã đọc phần trên và bạn biết rằng phân tích phân loại mác thép dựa trên thành phần hóa học là cách thông dụng nhất để xác định được tên mác thép. Có thể bạn chẳng còn lạ lẫm gì với phương pháp này nhưng thực tế cho thấy nó hoàn toàn mới mẻ với hàng triệu người Việt Nam. Các bước phân tích phân loại mác thép: Bước 1: Lấy mẫu Bạn có thể dùng bất kỳ dụng cụ nào miễn sao cắt được một mẫu thép có kích thước từ 20x20x20mm trở lên ra khỏi cây thép, tấm thép… Nếu mẫu của bạn nhỏ hơn cũng không sao nhưng nó sẽ khó khăn hơn một chút trong bước mài mẫu tiếp theo. Chúng tôi thường dùng máy cắt bằng đĩa cưa, máy cắt cầm tay, mỏ cắt hơi… miễn sao cắt càng phẳng càng tốt để tiết kiệm thời gian của bước 2. Bước 2: Chuẩn bị mẫu Việc chuẩn bị mẫu hết sức đơn giản, bạn chỉ cần mài bằng máy mài hai đá hoặc gia công bằng máy để cho 1 bề mặt của mẫu phẳng là được.Phân tích mác thép như thế nàoBước 3: Phân tích thành phần mẫu bằng máy quang phổ phát xạ hồ quang. Sau khi bạn đã khởi động máy và mẫu đã được chuẩn bị xong, việc của bạn chỉ là đặt mẫu vào máy sao cho bề mặt đã được mài phẳng xuống phía dưới và che kín lỗ điện cực bắn phá mẫu. Bạn kẹp tay giữ mẫu lên mẫu và sau đó ấn nút START trên máy. Công việc còn lại của bạn là chờ xem kết quả trên màn hình máy tính. Để đảm bảo mẫu được phân tích thành phần chính xác và tin cậy, bạn hãy phân tích 3 điểm trên mẫu bằng cách xoay mẫu và phân tích ở vị trí khác. Kết quả phân tích được hiện lên trên màn hình theo 3 hàng, trong đó mỗi hàng tương ứng với một lần phân tích. Ở 3 dòng cuối cùng bạn sẽ nhìn thấy các kết quả thống kê bao gồm: Giá trị trung bình của 3 lần phân tích, sai số tương đối và độ lệch bình quân quân phương. Ở phía trên bạn sẽ nhìn thấy tên của mác thép tương ứng. QMATRIX software