Thép St 44: Tính chất và ứng dụng chính

Thép St 44, còn được gọi là S275JR theo tiêu chuẩn Châu Âu, là loại thép kết cấu thuộc loại thép mềm cacbon thấp. Loại thép này chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng và kỹ thuật do khả năng hàn, khả năng gia công và các đặc tính cơ học tổng thể tuyệt vời. Thép St 44 được đặc trưng bởi thành phần cân bằng, thường bao gồm sắt làm thành phần cơ bản, với một tỷ lệ nhỏ cacbon và các thành phần hợp kim khác giúp tăng cường hiệu suất của thép.

Tổng quan toàn diện

Thép St 44 được phân loại là thép kết cấu cacbon thấp, có nghĩa là nó chứa hàm lượng cacbon khoảng 0,2% hoặc ít hơn. Các nguyên tố hợp kim chính trong St 44 bao gồm mangan, giúp cải thiện độ cứng và độ bền kéo, và silic, giúp tăng cường độ bền và khả năng khử oxy trong quá trình luyện thép. Sự hiện diện của các nguyên tố này góp phần vào độ dẻo, độ dai và khả năng hàn tổng thể của thép.

Các đặc điểm quan trọng của thép St 44 bao gồm:

• Khả năng hàn tốt : Thích hợp cho nhiều quy trình hàn khác nhau mà không cần phải gia nhiệt trước.
• Tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao : Đảm bảo tính toàn vẹn về mặt cấu trúc đồng thời giảm thiểu trọng lượng.
• Khả năng gia công tuyệt vời : Có thể dễ dàng định hình và tạo thành các hình dạng phức tạp.

Thuận lợi :
- Hiệu quả về mặt chi phí cho các ứng dụng kết cấu.
- Có sẵn ở nhiều dạng khác nhau (tấm, dầm, v.v.).
- Hiệu suất tốt trong môi trường trung bình.

Hạn chế :
- Khả năng chống ăn mòn hạn chế so với thép hợp kim cao hơn.
- Không thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao mà không qua xử lý.

Theo truyền thống, St 44 đã được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu trong xây dựng và sản xuất, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các kỹ sư và kiến ​​trúc sư. Vị thế thị trường của nó vẫn vững mạnh nhờ tính linh hoạt và độ tin cậy trong nhiều ứng dụng khác nhau.

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	S275JR	Châu Âu	Tương đương gần nhất với St 44
ĐẠI HỌC	Thánh 44	Đức	Sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn ASTM	A36	Hoa Kỳ	Tính chất cơ học tương tự nhưng thành phần hóa học khác nhau
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SS400	Nhật Bản	Có thể so sánh được, nhưng có độ bền kéo khác nhau
Tiêu chuẩn ISO	S275	Quốc tế	Tương đương chung với các ứng dụng tương tự

Sự khác biệt giữa các cấp độ tương đương này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể. Ví dụ, trong khi thép A36 có độ bền tương tự, hàm lượng carbon cao hơn có thể dẫn đến độ dẻo giảm so với St 44.

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)	0,60 - 0,90
Si (Silic)	0,10 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,045
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,045
Fe (Sắt)	Sự cân bằng

Vai trò chính của các nguyên tố hợp kim quan trọng trong thép St 44 bao gồm:
- Carbon : Tăng cường độ bền và độ cứng nhưng có thể làm giảm độ dẻo.
- Mangan : Cải thiện khả năng làm cứng và độ bền kéo, góp phần tạo nên độ dẻo dai tổng thể của thép.
- Silic : Hoạt động như chất khử oxy trong quá trình sản xuất thép và tăng cường độ bền.

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	275 - 355MPa	40 - 51 ksi	EN 10002-1
Độ bền kéo	cán nóng	Nhiệt độ phòng	430 - 550MPa	62 - 80 ksi	EN 10002-1
Độ giãn dài	cán nóng	Nhiệt độ phòng	≥ 20%	≥ 20%	EN 10002-1
Giảm Diện Tích	cán nóng	Nhiệt độ phòng	≥ 50%	≥ 50%	EN 10002-1
Độ cứng (Brinell)	cán nóng	Nhiệt độ phòng	≤ 170 HB	≤ 170 HB	EN 10003-1
Sức mạnh tác động (Charpy)	cán nóng	-20°C (-4°F)	≥ 27J	≥ 20 ft-lbf	EN 10045-1

Sự kết hợp của các tính chất cơ học này làm cho thép St 44 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 của nó cho phép nó chịu được tải trọng đáng kể, trong khi độ giãn dài và giảm diện tích cho thấy độ dẻo tốt, làm cho nó lý tưởng cho các quy trình tạo hình.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị đo lường)	Giá trị (Anh)
Tỉ trọng	Nhiệt độ phòng	7850 kg/m³	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/h·ft²·°F
Nhiệt dung riêng	Nhiệt độ phòng	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Điện trở suất	Nhiệt độ phòng	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·trong
Hệ số giãn nở nhiệt	Nhiệt độ phòng	11,0 x 10⁻⁶ /K	6,1 x 10⁻⁶ /°F

Các đặc tính vật lý chính như mật độ và độ dẫn nhiệt có ý nghĩa quan trọng đối với các ứng dụng mà trọng lượng và truyền nhiệt là yếu tố quan trọng. Mật độ tương đối cao của thép St 44 góp phần tạo nên độ bền của nó, trong khi độ dẫn nhiệt của nó đủ cho các ứng dụng kết cấu cần tản nhiệt.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C)	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 ăn mòn 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
Dung môi hữu cơ	Thay đổi	Môi trường xung quanh	Tốt	Nói chung là kháng cự

Thép St 44 có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình, đặc biệt là trong điều kiện khí quyển. Tuy nhiên, nó dễ bị rỉ sét và rỗ trong môi trường clorua, khiến nó ít phù hợp hơn cho các ứng dụng hàng hải không có lớp phủ bảo vệ. So với thép không gỉ như AISI 304, có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, St 44 kém thuận lợi hơn 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 đóng băng	600 °C	1112 °F	Nguy cơ oxy hóa

Ở nhiệt độ cao, thép St 44 duy trì các đặc tính cơ học của nó ở một giới hạn nhất định. Vượt quá nhiệt độ sử dụng liên tục tối đa, vật liệu có thể bắt đầu mất độ bền và bị oxy hóa, có thể làm giảm tính toàn vẹn của cấu trúc. Do đó, điều cần thiết là phải xem xét các giới hạn này trong các ứng dụng liên quan đến tiếp xúc với 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	Argon + CO₂	Tốt cho các phần mỏng
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Tuyệt vời cho độ chính xác
Dán	E7018	Không có	Thích hợp cho công việc ngoài trời

Thép St 44 có khả năng hàn cao, phù hợp với nhiều quy trình hàn khác nhau. Nhìn chung không cần gia nhiệt trước, nhưng xử lý nhiệt sau khi hàn có thể có lợi để giảm ứng suất. Các khuyết tật thường gặp bao gồm vết nứt và độ xốp, có thể giảm thiểu bằng kỹ thuật phù hợp.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Thép St 44	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	70	100	Khả năng gia công tốt
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	80 m/phút	120 m/phút	Sử dụng công cụ thép tốc độ cao

Thép St 44 có khả năng gia công tốt, cho phép xử lý hiệu quả. Các điều kiện tối ưu bao gồm sử dụng các công cụ sắc bén và tốc độ cắt phù hợp để giảm thiểu hao mòn công cụ và đạt được bề mặt hoàn thiện mong muốn.

Khả năng định hình

Thép St 44 có khả năng định hình tuyệt vời, cho phép thực hiện cả quá trình định hình nguội và nóng. Nó có thể dễ dàng uốn cong, cán và định hình thành nhiều cấu hình khác nhau. Độ dẻo của vật liệu cho phép nó chịu được biến dạng đáng kể mà không bị nứt, làm cho nó phù hợp với các hình dạng phức tạp.

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	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 - 850 °C / 1472 - 1562 °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 St 44, tăng cường các tính chất cơ học của nó. Ủ cải thiện độ dẻo, trong khi chuẩn hóa tinh chỉnh cấu trúc hạt, dẫn đến độ dẻo dai được cải thiện.

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
Sự thi công	Dầm kết cấu	Độ bền kéo cao, khả năng hàn tốt	Cần thiết cho các kết cấu chịu lực
Ô tô	Các thành phần khung gầm	Khả năng gia công, tạo hình tuyệt vời	Các thành phần nhẹ và mạnh mẽ
Chế tạo	Khung máy móc	Độ dẻo dai, độ dai tốt	Độ bền và độ tin cậy khi vận hành
Đóng tàu	Cấu trúc thân tàu	Khả năng chống ăn mòn vừa phải, khả năng hàn	Vật liệu bền và tiết kiệm chi phí

Các ứng dụng khác bao gồm:
- Cầu và cầu vượt
- Thiết bị công nghiệp
- Bể chứa

Thép St 44 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 thành lựa chọn linh hoạt cho nhiều nhu cầu kết cấu khác nhau.

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

Tính năng/Thuộc tính	Thép St 44	Thép A36	Thép S235	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Giới hạn chảy: 275-355 MPa	Giới hạn chảy: 250 MPa	Giới hạn chảy: 235 MPa	St 44 có độ bền cao hơn A36 và S235
Góc nhìn ăn mòn chính	Sức đề kháng công bằng	Sức đề kháng kém	Sức đề kháng công bằng	St 44 phù hợp hơn với môi trường vừa phải
Khả năng hàn	Xuất sắc	Tốt	Tốt	Tất cả các loại đều có thể hàn được, nhưng St 44 có cạnh sắc hơn
Khả năng gia công	Tốt	Hội chợ	Tốt	St 44 dễ gia công hơn A36
Khả năng định hình	Xuất sắc	Tốt	Tốt	St 44 cung cấp khả năng định hình vượt trội
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Thấp	Vừa phải	Hiệu quả về mặt chi phí cho các ứng dụng kết cấu
Khả năng cung cấp điển hình	Cao	Rất cao	Cao	Tất cả các lớp đều có sẵn rộng rãi

Khi lựa chọn thép St 44, cần cân nhắc đến các đặc tính cơ học, tính khả dụng và hiệu quả về mặt chi phí. Thép này đặc biệt phù hợp với các ứng dụng kết cấu đòi hỏi độ bền vừa phải và độ dẻo tốt. Khả năng hàn và khả năng gia công của thép này càng làm tăng thêm sức hấp dẫn của thép này trong nhiều bối cảnh kỹ thuật khác nhau.

Tóm lại, thép St 44 vẫn là sự lựa chọn đáng tin cậy cho các ứng dụng kết cấu, cân bằng giữa hiệu suất và chi phí, khiến nó trở thành sản phẩm chủ lực trong ngành kỹ thuật và xây dựng.