Thép St 35: Tổng quan về tính chất và ứng dụng chính

Thép St 35, được phân loại là thép mềm ít cacbon, chủ yếu được sử dụng trong sản xuất ống và ống, đặc biệt là trong lĩnh vực kỹ thuật của Đức. Loại thép này được đặc trưng bởi khả năng hàn tuyệt vời, độ bền vừa phải và độ dẻo tốt, khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau mà những đặc tính này là cần thiết. Nguyên tố hợp kim chính trong St 35 là cacbon, với hàm lượng cacbon điển hình khoảng 0,05% đến 0,15%. Hàm lượng cacbon thấp này góp phần tạo nên tính dễ uốn và dễ chế tạo, đồng thời cũng cung cấp đủ độ bền cho các ứng dụng kết cấu.

Tổng quan toàn diện

Thép St 35 được công nhận rộng rãi vì sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng đòi hỏi cả độ bền và khả năng chịu biến dạng. Hàm lượng carbon thấp của nó tạo ra vật liệu dễ hàn và tạo hình, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên trong xây dựng đường ống và các thành phần kết cấu.

Thuận lợi:
- Khả năng hàn: St 35 có thể dễ dàng hàn bằng các phương pháp thông thường, đây là một ưu điểm đáng kể trong sản xuất ống.
- Độ dẻo: Thép có tính chất kéo dài tốt, cho phép tạo thành nhiều hình dạng phức tạp mà không bị nứt.
- Hiệu quả về mặt chi phí: Là loại thép có hàm lượng carbon thấp, nhìn chung giá cả phải chăng hơn so với các loại thép hợp kim cao hơn.

Hạn chế:
- Độ bền: Mặc dù phù hợp với nhiều ứng dụng, St 35 không có đặc tính độ bền cao như thép có hàm lượng cacbon trung bình hoặc cao.
- Khả năng chống ăn mòn: Thép không gỉ dễ bị ăn mòn hơn so với thép không gỉ hoặc thép hợp kim, do đó cần có lớp phủ bảo vệ trong một số môi trường nhất định.

Trong lịch sử, St 35 có ý nghĩa quan trọng trong sự phát triển của ngành công nghiệp thép Đức, đặc biệt là trong sản xuất ống và ống liền mạch cho nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau. Vị thế thị trường của nó vẫn vững mạnh nhờ tính linh hoạt và độ tin cậy trong các ứng dụng kết cấu.

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
ĐẠI HỌC	Thánh 35	Đức	Tương đương gần nhất với AISI 1020
VI	S235JR	Châu Âu	Tính chất tương tự nhưng cường độ chịu kéo cao hơn
Liên Hiệp Quốc	G10350	Hoa Kỳ	Sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn ASTM	A106 Lớp B	Hoa Kỳ	Được sử dụng cho dịch vụ nhiệt độ cao
Tiêu chuẩn Nhật Bản	STK 400	Nhật Bản	Có thể so sánh về tính chất cơ học

Bảng trên nêu bật một số tiêu chuẩn và tương đương cho thép St 35. Đáng chú ý, trong khi S235JR cung cấp độ bền kéo cao hơn, hàm lượng carbon thấp hơn của St 35 cung cấp độ dẻo tốt hơn, khiến nó phù hợp hơn cho các ứng dụng đòi hỏi tạo hình rộng rãi.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,05 - 0,15
Mn (Mangan)	0,30 - 0,60
Si (Silic)	0,10 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,035
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,025

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép St 35 bao gồm carbon, mangan và silicon. Carbon rất quan trọng để tăng cường độ bền và độ cứng, trong khi mangan cải thiện khả năng tôi và độ bền kéo. Silic đóng vai trò là chất khử oxy trong quá trình sản xuất thép và góp phần tạo nên độ bền tổng thể.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị mét - SI)	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị Anh)	Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Độ bền kéo	Ủ	350 - 450MPa	51 - 65 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	200 - 250MPa	29 - 36 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Ủ	20-25%	20-25%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Brinell)	Ủ	120 - 160 HB	120 - 160 HB	Tiêu chuẩn ASTM E10
Sức mạnh tác động	-40°C (-40°F)	27 tháng 1	20 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Tính chất cơ học của thép St 35 cho thấy tính phù hợp của nó đối với các ứng dụng đòi hỏi độ bền vừa phải và độ dẻo tốt. Sự kết hợp giữa độ bền kéo và độ bền chảy làm cho nó trở nên lý tưởng cho các thành phần cấu trúc chịu tải trọng động.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị mét - SI)	Giá trị (Đơn vị 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	34,5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Nhiệt dung riêng	Nhiệt độ phòng	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Hệ số giãn nở nhiệt	Nhiệt độ phòng	11,5 x 10⁻⁶ /K	6,4 x 10⁻⁶ /°F

Mật độ và điểm nóng chảy của thép St 35 cho biết độ bền của nó, trong khi độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng của nó có liên quan đến các ứng dụng liên quan đến xử lý nhiệt. Hệ số giãn nở nhiệt rất quan trọng trong các ứng dụng có sự dao động nhiệt độ.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C/°F)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-5%	20-60°C (68-140°F)	Hội chợ	Nguy cơ rỗ
Axit	10%	20-40°C (68-104°F)	Nghèo	Dễ bị ăn mòn nói chung
Dung dịch kiềm	5-10%	20-60°C (68-140°F)	Hội chợ	Nguy cơ nứt do ăn mòn ứng suất

Thép St 35 có khả năng chống ăn mòn vừa phải, đặc biệt là trong môi trường có clorua và dung dịch kiềm. Thép này dễ bị rỗ và nứt do ăn mòn ứng suất, đặc biệt là trong các ứng dụng chịu ứng suất cao. So với thép không gỉ, chẳng hạn như AISI 304, có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, St 35 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	Thích hợp cho nhiệt độ vừa phải
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 vượt quá nhiệt độ này

Thép St 35 duy trì các đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao, nhưng tiếp xúc kéo dài trên 400 °C có thể dẫn đến quá trình oxy hóa và đóng cặn. Điều cần thiết là phải xem xét các giới hạn này 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
MIG	ER70S-6	Hỗn hợp Argon + CO2	Độ xuyên thấu tốt
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Mối hàn sạch, độ biến dạng thấp
SÚNG BẮN TỪ	E7018	-	Thích hợp cho các phần dày hơn

Thép St 35 có khả năng hàn cao, 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 của vùng hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Thép St 35	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	70	100	Khả năng gia công tốt, nhưng cần cẩn thận để tránh làm cứng khi gia công
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	80 m/phút	120 m/phút	Sử dụng các công cụ sắc bén để có kết quả tốt nhất

Thép St 35 có khả năng gia công tốt, mặc dù có thể bị cứng lại nếu không được xử lý đúng cách. Tốc độ cắt tối ưu và lựa chọn dụng cụ là rất quan trọng để đạt được bề mặt hoàn thiện mong muốn.

Khả năng định hình

Thép St 35 phù hợp cho cả quá trình tạo hình nguội và nóng. Hàm lượng carbon thấp cho phép biến dạng đáng kể mà không bị nứt, lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi hình dạng phức tạp. Tuy nhiên, cần cẩn thận để tránh làm cứng quá mức trong quá trình tạo hình nguội.

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	Tinh chỉnh cấu trúc hạt
Làm nguội	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 phút	Dầu hoặc nước	Tăng độ cứng

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ và chuẩn hóa là cần thiết để tăng cường các tính chất cơ học của thép St 35. Các phương pháp xử lý này tinh chỉnh cấu trúc vi mô, cải thiện độ dẻo dai và độ dẻo.

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)
Dầu khí	Xây dựng đường ống	Khả năng hàn tốt, độ bền vừa phải	Cần thiết cho việc vận chuyển an toàn
Ô tô	Các thành phần khung gầm	Độ dẻo, khả năng tạo hình	Cho phép các hình dạng phức tạp
Sự thi công	Dầm kết cấu	Sức mạnh, hiệu quả chi phí	Tiết kiệm và đáng tin cậy

Thép St 35 được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm dầu khí, ô tô và xây dựng. Sự kết hợp các đặc tính của nó làm cho nó trở thành lựa chọn linh hoạt cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền, độ dẻo và dễ chế tạo.

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

Tính năng/Thuộc tính	Thép St 35	S235JR	AISI 1020	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Sức mạnh vừa phải	Sức chịu lực cao hơn	Sức mạnh thấp hơn	S235JR cung cấp khả năng chịu tải tốt hơn
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Tốt	Nghèo	S235JR có khả năng chống ăn mòn tốt hơn
Khả năng hàn	Xuất sắc	Tốt	Tốt	Tất cả các loại đều có thể hàn được, nhưng St 35 được ưa chuộng hơn vì dễ hàn
Khả năng gia công	Tốt	Hội chợ	Xuất sắc	AISI 1020 dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Xuất sắc	Tốt	Hội chợ	St 35 là tốt hơn cho việc hình thành
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Vừa phải	Thấp	Chi phí thay đổi theo điều kiện thị trường
Khả năng cung cấp điển hình	Cao	Cao	Cao	Tất cả các lớp đều có sẵn

Khi lựa chọn thép St 35, cần cân nhắc đến các đặc tính cơ học, khả năng chống ăn mòn và đặc điểm chế tạo. Mặc dù tiết kiệm chi phí và có sẵn rộng rãi, nhưng những hạn chế về độ bền và khả năng chống ăn mòn của nó so với các loại thép thay thế nên được đánh giá dựa trên các yêu cầu ứng dụng cụ thể.

Tóm lại, thép St 35 là lựa chọn đáng tin cậy cho nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau, đặc biệt là khi cần độ bền vừa phải và khả năng hàn tuyệt vời. Ý nghĩa lịch sử và sự liên quan liên tục trong sản xuất hiện đại nhấn mạnh giá trị của nó trong bối cảnh khoa học vật liệu.