Thép A36: Tính chất và ứng dụng chính được giải thích

Thép A36 là loại thép kết cấu có hàm lượng cacbon thấp được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và sản xuất. Được phân loại là thép mềm , thép này chủ yếu chứa sắt với hàm lượng cacbon tối đa khoảng 0,26%, khiến thép này dễ uốn và dễ kéo. Các nguyên tố hợp kim chính trong thép A36 bao gồm mangan, phốt pho và lưu huỳnh, giúp tăng cường các đặc tính cơ học và hiệu suất tổng thể của thép.

Tổng quan toàn diện

Thép A36 chủ yếu được công nhận vì khả năng hàn, khả năng gia công và khả năng xử lý nhiệt để làm cứng bề mặt tuyệt vời. Hàm lượng carbon thấp góp phần tạo nên độ dẻo dai và độ bền tốt, khiến thép này phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong các thành phần kết cấu. Thép này có giới hạn chảy khoảng 250 MPa (36.000 psi) và độ bền kéo khoảng 400-550 MPa (58.000-80.000 psi), đủ cho nhiều ứng dụng kết cấu.

Ưu điểm và hạn chế

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 có hàm lượng cacbon cao
Tiết kiệm chi phí	Không phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao
Có sẵn	Dễ bị rỉ sét nếu không có lớp phủ thích hợp

Thép A36 giữ vị trí quan trọng trên thị trường do được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, sản xuất và nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau. Ý nghĩa lịch sử của nó có từ đầu thế kỷ 20, khi nó được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cầu, tòa nhà và các dự án cơ sở hạ tầng khác.

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
Liên Hiệp Quốc	K02600	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với S235JR
Tiêu chuẩn ASTM	A36	Hoa Kỳ	Được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng kết cấu
AISI/SAE	A36	Hoa Kỳ	Thường được tham chiếu trong kỹ thuật
VI	S235JR	Châu Âu	Sự khác biệt nhỏ về thành phần
ĐẠI HỌC	St37-2	Đức	Tính chất tương tự nhưng tiêu chuẩn khác nhau
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SS400	Nhật Bản	Có thể so sánh về sức mạnh và ứng dụng
Anh	Câu hỏi 235	Trung Quốc	Tương đương với sự khác biệt nhỏ về độ bền kéo

Cấp thép A36 thường được so sánh với các loại thép kết cấu khác như S235JR và SS400. Mặc dù các cấp này có thể có các đặc tính cơ học tương tự nhau, nhưng sự khác biệt nhỏ về thành phần hóa học có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng trong các ứng dụng cụ thể, đặc biệt là về khả năng hàn và khả năng chống ăn mòn.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,26 tối đa
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
P (Phốt pho)	0,04 tối đa
S (Lưu huỳnh)	0,05 tối đa
Si (Silic)	0,40 tối đa

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép A36 đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các tính chất của thép:
- Cacbon (C) : Tăng cường độ bền và độ cứng nhưng có thể làm giảm độ dẻo.
- Mangan (Mn) : Cải thiện khả năng làm cứng và độ bền kéo đồng thời hỗ trợ quá trình khử oxy trong quá trình luyện thép.
- Phốt pho (P) : Với hàm lượng nhỏ, nó có thể cải thiện khả năng gia công nhưng hàm lượng quá cao có thể dẫn đến giòn.
- Lưu huỳnh (S) : Cũng cải thiện khả năng gia công nhưng nên giữ ở mức thấp để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến độ dẻo.

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
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	cán nóng	Nhiệt độ phòng	250MPa	36 kilômét	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ bền kéo	cán nóng	Nhiệt độ phòng	400 - 550MPa	58 - 80 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	cán nóng	Nhiệt độ phòng	20%	20%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Giảm Diện Tích	cán nóng	Nhiệt độ phòng	40%	40%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Brinell)	cán nóng	Nhiệt độ phòng	119 HB	119 HB	Tiêu chuẩn ASTM E10
Sức mạnh tác động	cán nóng	-20 °C	27 tháng 1	20 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Các tính chất cơ học của thép A36 làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng kết cấu khác nhau, đặc biệt là khi cần độ bền vừa phải và độ dẻo tốt. Độ bền chảy và độ bền kéo của nó đủ để chịu tải trong dầm, cột và các thành phần kết cấu khác.

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	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Độ dẫn nhiệt	Nhiệt độ phòng	50 W/m·K	29 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	1,68 x 10^-8 Ω·m	1,68 x 10^-8 Ω·in
Hệ số giãn nở nhiệt	Nhiệt độ phòng	11,7 x 10^-6 /K	6,5 x 10^-6 /°F

Mật độ của thép A36 góp phần vào tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của nó, trong khi độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng của nó rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến truyền nhiệt. Hệ số giãn nở nhiệt rất quan trọng trong các ứng dụng có sự dao động nhiệt độ, vì nó ảnh hưởng đến độ ổn định về kích thước.

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 nếu không có lớp phủ
Clorua	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Nghèo	Nguy cơ ăn mòn rỗ
Axit	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Nghèo	Không khuyến khích sử dụng trong môi trường có tính axit
Kiềm	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Hội chợ	Sức đề kháng vừa phải
Dung môi hữu cơ	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Tốt	Nói chung là kháng cự

Thép A36 có khả năng chống ăn mòn hạn chế, đặc biệt là trong môi trường có độ ẩm cao hoặc tiếp xúc với clorua, có thể dẫn đến rỗ. Điều cần thiết là phải áp dụng lớp phủ bảo vệ hoặc mạ kẽm để tăng độ bền trong môi trường ăn mòn. So với thép không gỉ, A36 có khả năng chống ăn mòn kém hơn đáng kể, khiến nó ít phù hợp hơn cho các ứng dụng trong môi trường biển hoặc hóa chất.

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	Ngoài ra, sức mạnh có thể suy giảm
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	500 °C	932 °F	Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ thang đo	600 °C	1112 °F	Nguy cơ oxy hóa ở nhiệt độ cao
Cân nhắc về sức bền biến dạng	300 °C	572 °F	Bắt đầu mất sức

Thép A36 hoạt động tốt ở nhiệt độ cao, nhưng tiếp xúc lâu dài có thể làm giảm tính chất cơ học. Khả năng chống oxy hóa của nó giảm ở nhiệt độ cao, đòi hỏi phải cân nhắc cẩn thận trong các ứng dụng liên quan đến 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
SÚNG BẮN TỪ	E7018	Argon/CO2	Tốt cho các ứng dụng kết cấu
GMAW	ER70S-6	Argon/CO2	Tuyệt vời cho các phần mỏng
FCAW	E71T-1	CO2	Thích hợp cho điều kiện ngoài trời

Thép A36 được biết đến với khả năng hàn tuyệt vời, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng hàn kết cấu. 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 của vùng hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	[Thép A36]	[AISI 1212]	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	70	100	A36 khó gia công hơn 1212
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	30-50 m/phút	60-80 m/phút	Sử dụng công cụ thép tốc độ cao

Thép A36 có khả năng gia công hợp lý, mặc dù không dễ gia công như một số loại thép hợp kim cao hơn. Sử dụng tốc độ cắt và dụng cụ thích hợp có thể tối ưu hóa hiệu quả gia công.

Khả năng định hình

Thép A36 có khả năng định hình tốt, cho phép thực hiện các quy trình định hình nguội và nóng. Thép có thể uốn cong và định hình mà không bị nứt, phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi hình học phức tạp. Tuy nhiên, cần phải cẩn thận với bán kính uốn cong để tránh làm cứng khi gia công.

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	650 - 700 °C / 1202 - 1292 °F	1-2 giờ	Không khí hoặc nước	Cải thiện độ dẻo và giảm độ cứng
Chuẩn hóa	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1-2 giờ	Không khí	Tinh chỉnh cấu trúc hạt
Làm nguội	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 phút	Nước hoặc dầu	Tăng độ cứng

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ và chuẩn hóa có thể thay đổi đáng kể cấu trúc vi mô của thép A36, tăng cường các tính chất cơ học của nó. Các phương pháp xử lý này có thể tinh chỉnh cấu trúc hạt, cải thiện độ dẻo và tăng độ cứng.

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 cao, khả năng hàn tốt	Cần thiết cho các kết cấu chịu lực
Chế tạo	Khung máy móc	Độ dẻo, khả năng gia công	Cho phép thiết kế và hình dạng phức tạp
Ô tô	Các thành phần khung gầm	Sức mạnh, khả năng định hình	Cung cấp tính toàn vẹn về cấu trúc
Đóng tàu	Cấu trúc thân tàu	Chống ăn mòn (có lớp phủ)	Cần thiết cho độ bền trong môi trường biển

Các ứng dụng khác của thép A36 bao gồm:
- Cầu
- Bể chứa
- Thiết bị công nghiệp
- Máy móc nông nghiệp

Thép A36 được lựa chọn cho các ứng dụng này vì độ bền, độ dẻo và hiệu quả về mặt chi phí, khiến nó trở thành vật liệu đa năng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

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

Tính năng/Thuộc tính	[Thép A36]	[S235JR]	[SS400]	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Sức chịu lực	250MPa	235MPa	245MPa	A36 có độ bền kéo cao hơn một chút
Chống ăn mòn	Hội chợ	Tốt	Hội chợ	S235JR có khả năng chống ăn mòn tốt hơn
Khả năng hàn	Xuất sắc	Tốt	Tốt	A36 được ưa chuộng cho các ứng dụng hàn
Khả năng gia công	Vừa phải	Tốt	Vừa phải	S235JR dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Tốt	Tốt	Tốt	Tất cả các loại đều thích hợp để hình thành
Chi phí tương đối xấp xỉ	Thấp	Thấp	Thấp	Chi phí tương đương giữa các lớp
Khả năng cung cấp điển hình	Cao	Cao	Cao	Tất cả các lớp đều có sẵn

Khi lựa chọn thép A36, cần cân nhắc đến hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và các đặc tính cơ học cụ thể cần thiết cho ứng dụng. Các đặc tính từ tính của thép làm cho thép phù hợp với các ứng dụng mà nhiễu từ là mối quan tâm. Ngoài ra, thép A36 thường được sử dụng trong các ứng dụng mà sự an toàn là tối quan trọng, chẳng hạn như trong các thành phần kết cấu của tòa nhà và cầu.

Tóm lại, thép A36 là vật liệu đa năng và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, mang lại sự cân bằng giữa độ bền, độ dẻo và hiệu quả về mặt chi phí. Các đặc tính của nó làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng, mặc dù các cân nhắc về khả năng chống ăn mòn và các yêu cầu cơ học cụ thể nên hướng dẫn việc lựa chọn nó.