Tổng quan về tính chất và ứng dụng chính của thép St 37

Thép St 37, còn được gọi là S235JR, là loại thép kết cấu có hàm lượng cacbon thấp được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng xây dựng và kỹ thuật. Được phân loại là thép kết cấu không hợp kim, chủ yếu bao gồm sắt với một tỷ lệ nhỏ cacbon, thường là khoảng 0,17% đến 0,20%. Hàm lượng cacbon thấp góp phần tạo nên khả năng hàn và gia công tuyệt vời, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho nhiều thành phần kết cấu khác nhau.

Tổng quan toàn diện

Thép St 37 được đặc trưng bởi các tính chất cơ học tốt, bao gồm độ bền kéo và độ bền kéo vừa phải, giúp thép phù hợp với nhiều ứng dụng kết cấu khác nhau. Các nguyên tố hợp kim chính trong thép St 37 bao gồm mangan, giúp tăng cường độ cứng và độ bền, và silic, giúp cải thiện khả năng chống oxy hóa. Các tính chất vốn có của thép bao gồm độ dẻo, độ dai và khả năng hàn tốt, cho phép thép dễ dàng được định hình thành nhiều thành phần kết cấu khác nhau.

Ưu điểm (Pros)	Hạn chế (Nhược điểm)
Khả năng hàn tuyệt vời	Khả năng chống ăn mòn hạn chế
Khả năng gia công tốt	Độ bền thấp hơn so với thép cấp cao hơn
Tiết kiệm chi phí	Không phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao
Ứng dụng đa dạng	Dễ bị rỗ trong môi trường ăn mòn

Theo truyền thống, thép St 37 là mặt hàng chủ lực trong ngành xây dựng, đặc biệt là ở Châu Âu, do sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo. Ứng dụng phổ biến của nó bao gồm từ dầm và cột trong các tòa nhà đến khung cho máy móc và xe cộ. Vị thế thị trường của thép vẫn vững chắc do tính sẵn có rộng rãi và hiệu quả về chi phí.

Tên thay thế, Tiêu chuẩn và Tương đương

Tổ chức tiêu chuẩn	Chỉ định/Cấp bậc	Quốc gia/Khu vực xuất xứ	Ghi chú/Nhận xét
VI	S235JR	Châu Âu	Tương đương gần nhất với St 37
ĐẠI HỌC	Thánh 37	Đức	Chỉ định lịch sử
Tiêu chuẩn ASTM	A36	Hoa Kỳ	Tính chất tương tự, nhưng thành phần hóa học khác nhau
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SS400	Nhật Bản	Có thể so sánh được, nhưng có thể có độ bền kéo khác nhau
Tiêu chuẩn ISO	S235	Quốc tế	Tương đương chung, ứng dụng tương tự

Trong khi St 37 và các loại tương đương như S235JR và A36 thường được coi là có thể hoán đổi cho nhau, sự khác biệt nhỏ về thành phần hóa học và tính chất cơ học có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể. Ví dụ, A36 có thể có độ bền kéo cao hơn một chút, khiến nó phù hợp hơn với một số ứng dụng kết cấu nhất định.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,12 - 0,20
Mn (Mangan)	0,30 - 0,60
Si (Silic)	0,10 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,045
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,045

Vai trò chính của carbon trong thép St 37 là tăng cường độ bền và độ cứng. Mangan cải thiện khả năng làm cứng và độ dẻo dai, trong khi silic góp phần chống oxy hóa. Hàm lượng phốt pho và lưu huỳnh thấp giúp duy trì độ dẻo và khả năng hàn.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	Nhiệt độ thử nghiệm	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị đo lường)	Giá trị/Phạm vi điển hình (Anh)	Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Độ bền kéo	Ủ	Nhiệt độ phòng	370 - 510MPa	54 - 74 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	Nhiệt độ phòng	235MPa	34 km	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Ủ	Nhiệt độ phòng	20%	20%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Brinell)	Ủ	Nhiệt độ phòng	120 - 160 HB	120 - 160 HB	Tiêu chuẩn ASTM E10
Sức mạnh tác động	Charpy V-notch	-20°C (-4°F)	≥ 27J	≥ 20 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Sự kết hợp giữa độ bền kéo và độ bền chảy vừa phải, cùng với độ dẻo tốt, làm cho thép St 37 phù hợp với các ứng dụng kết cấu đòi hỏi khả năng chịu tải và tính linh hoạt. Độ bền va đập ở nhiệt độ thấp đảm bảo hiệu suất trong môi trường lạnh hơn.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị đo lường)	Giá trị (Anh)
Tỉ trọng	Nhiệt độ phòng	7,85g/cm³	0,284 lb/in³
Điểm nóng chảy	-	1420 - 1540 °C	2590 - 2810 °F
Độ dẫn nhiệt	Nhiệt độ phòng	50 W/m·K	34,5 BTU·in/h·ft²·°F
Nhiệt dung riêng	Nhiệt độ phòng	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Điện trở suất	Nhiệt độ phòng	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·trong

Mật độ của thép St 37 cho biết trọng lượng của nó, điều này rất quan trọng đối với các tính toán về cấu trúc. Độ dẫn nhiệt cho thấy đặc tính tản nhiệt tốt, trong khi nhiệt dung riêng cho biết cần bao nhiêu năng lượng để tăng nhiệt độ của nó, có liên quan trong các ứng dụng liên quan đến biến động nhiệt độ.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C/°F)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Khí quyển	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Hội chợ	Dễ bị rỉ sét
Clorua	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Nghèo	Nguy cơ rỗ
Axit	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Nghèo	Không khuyến khích
Kiềm	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Hội chợ	Sức đề kháng vừa phải

Thép St 37 có khả năng chống ăn mòn hạn chế, đặc biệt là trong môi trường giàu clorua, nơi có thể xảy ra hiện tượng rỗ. So với thép không gỉ như AISI 304, có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, St 37 ít phù hợp hơn cho các ứng dụng tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt. So với các loại thép cacbon khác, nó hoạt động tốt nhưng cần lớp phủ bảo vệ hoặc xử lý trong môi trường ăn mòn.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	400 °C	752 °F	Khả năng chống oxy hóa hạn chế
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	450 °C	842 °F	Rủi ro về quy mô
Nhiệt độ thang đo	600 °C	1112 °F	Bắt đầu mất sức

Ở nhiệt độ cao, thép St 37 có thể bị oxy hóa và đóng cặn, có thể làm giảm tính toàn vẹn của cấu trúc. Hiệu suất của nó giảm xuống khi nhiệt độ vượt quá 400 °C, khiến nó không phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao như bình chịu áp suất hoặc bộ trao đổi nhiệt.

Tính chất chế tạo

Khả năng hàn

Quy trình hàn	Kim loại phụ gia được đề xuất (Phân loại AWS)	Khí/Nhiệt che chắn điển hình	Ghi chú
MIG	ER70S-6	Hỗn hợp Argon + CO2	Kết quả tốt với kỹ thuật phù hợp
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Tuyệt vời cho các phần mỏng
SÚNG BẮN TỪ	E7018	-	Yêu cầu làm nóng trước cho các phần dày

Thép St 37 được biết đến với khả năng hàn tuyệt vời, khiến nó phù hợp với nhiều quy trình hàn khác nhau. Có thể cần phải gia nhiệt trước cho các phần dày hơn để tránh nứt. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể tăng cường các đặc tính cơ học của mối hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Thép St 37	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	70%	100%	Tốt cho gia công nói chung
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	80 m/phút	120 m/phút	Điều chỉnh độ mòn của dụng cụ

Thép St 37 có khả năng gia công tốt, mặc dù không dễ gia công như một số loại thép có hàm lượng cacbon cao hơn. Cần sử dụng tốc độ cắt và dụng cụ tối ưu để đạt được kết quả tốt nhất.

Khả năng định hình

Thép St 37 có khả năng định hình tốt, cho phép thực hiện các quy trình định hình nguội và nóng. Nó có thể được uốn cong, dập và định hình mà không có nguy cơ nứt đáng kể. Hiệu ứng làm cứng khi gia công nên được xem xét trong các hoạt động định hình mở rộng.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị	Phạm vi nhiệt độ (°C/°F)	Thời gian ngâm điển hình	Phương pháp làm mát	Mục đích chính / Kết quả mong đợi
Ủ	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 giờ	Không khí hoặc nước	Làm mềm, cải thiện độ dẻo
Chuẩn hóa	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1 - 2 giờ	Không khí	Cấu trúc hạt tinh chế
Làm nguội	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 phút	Nước hoặc dầu	Độ cứng tăng lên

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ và chuẩn hóa có thể thay đổi đáng kể cấu trúc vi mô của thép St 37, tăng cường các tính chất cơ học của nó. Ủ làm mềm thép, trong khi chuẩn hóa tinh chỉnh cấu trúc hạt, cải thiện độ bền và độ dẻo dai.

Ứng dụng điển hình và mục đích sử dụng cuối cùng

Ngành/Lĩnh vực	Ví dụ ứng dụng cụ thể	Các tính chất chính của thép được sử dụng trong ứng dụng này	Lý do lựa chọn (Tóm tắt)
Sự thi công	Dầm kết cấu	Độ bền tốt, khả năng hàn	Tiết kiệm chi phí và đa năng
Ô tô	Các thành phần khung gầm	Độ dẻo, khả năng gia công	Nhẹ và mạnh mẽ
Máy móc	Khung và giá đỡ	Độ dẻo dai, khả năng tạo hình	Dễ chế tạo
Đóng tàu	Cấu trúc thân tàu	Chống ăn mòn (có lớp phủ)	Bền bỉ và đáng tin cậy

Các ứng dụng khác bao gồm:

• • Cầu và cầu vượt
• • Khung thiết bị công nghiệp
• • Máy móc nông nghiệp

Thép St 37 được lựa chọn cho các ứng dụng này vì nó có sự cân bằng giữa độ bền, độ dẻo và hiệu quả về mặt chi phí, khiến nó trở nên lý tưởng cho các thành phần kết cấu đòi hỏi hiệu suất đáng tin cậy.

Những cân nhắc quan trọng, Tiêu chí lựa chọn và những hiểu biết sâu sắc hơn

Tính năng/Thuộc tính	Thép St 37	Thép A36	Thép S235JR	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Vừa phải	Vừa phải	Vừa phải	Hiệu suất tương tự giữa các lớp
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Hội chợ	Hội chợ	Tất cả đều cần biện pháp bảo vệ
Khả năng hàn	Xuất sắc	Tốt	Xuất sắc	St 37 và S235JR nổi trội trong hàn
Khả năng gia công	Tốt	Xuất sắc	Tốt	A36 dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Tốt	Tốt	Tốt	Tất cả các lớp đều có thể định hình được
Chi phí tương đối xấp xỉ	Thấp	Thấp	Thấp	Các lựa chọn tiết kiệm chi phí
Khả năng cung cấp điển hình	Cao	Cao	Cao	Có sẵn rộng rãi

Khi lựa chọn thép St 37, cần cân nhắc đến tính hiệu quả về mặt chi phí, tính khả dụng và tính phù hợp cho các ứng dụng cụ thể. Mặc dù thép này có các đặc tính cơ học tốt, nhưng khả năng chống ăn mòn hạn chế của nó có thể đòi hỏi phải có lớp phủ bảo vệ trong một số môi trường nhất định. Ngoài ra, khả năng hàn và khả năng gia công của nó khiến nó trở thành lựa chọn linh hoạt cho nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau.

Tóm lại, thép St 37 là loại thép kết cấu đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi, mang lại sự cân bằng giữa độ bền, độ dẻo và hiệu quả về chi phí. Ứng dụng của nó trải dài trên nhiều ngành công nghiệp, khiến nó trở thành vật liệu cơ bản trong kỹ thuật và xây dựng hiện đại.