Thép St 50: Tổng quan về tính chất và ứng dụng chính

Thép St 50, được phân loại là thép kết cấu cacbon thấp, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau do tính chất cơ học và tính linh hoạt thuận lợi của nó. Loại thép này chủ yếu bao gồm sắt, với hàm lượng cacbon thường dao động từ 0,10% đến 0,20%. Hàm lượng cacbon thấp làm tăng khả năng hàn và độ dẻo của nó, khiến nó phù hợp với các ứng dụng kết cấu đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai.

Tổng quan toàn diện

Thép St 50 được đặc trưng bởi sự cân bằng tuyệt vời giữa độ bền, độ dẻo và khả năng hàn. Thép này chủ yếu được sử dụng trong xây dựng và sản xuất, nơi tính toàn vẹn của cấu trúc là tối quan trọng. Hàm lượng carbon thấp của thép góp phần tạo nên khả năng định hình tốt và khả năng hàn dễ dàng, trong khi các nguyên tố hợp kim của thép, chẳng hạn như mangan và silic, làm tăng các tính chất cơ học của thép.

Đặc điểm chính:
- Độ bền: St 50 có độ bền kéo và độ bền chảy tốt, thích hợp cho các ứng dụng chịu tải.
- Độ dẻo: Khả năng biến dạng mà không bị gãy của thép cho phép thực hiện các quá trình định hình và tạo hình hiệu quả.
- Khả năng hàn: Hàm lượng carbon thấp giúp hàn dễ dàng hơn, giảm nguy cơ nứt trong quá trình chế tạo.

Thuận lợi:
- Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao
- Khả năng hàn và tạo hình tuyệt vời
- Hiệu quả về mặt chi phí cho các ứng dụng quy mô lớn

Hạn chế:
- Khả năng chống ăn mòn thấp hơn so với thép hợp kim cao hơn
- Hiệu suất nhiệt độ cao hạn chế

Theo truyền thống, St 50 là lựa chọn phổ biến trong xây dựng ở châu Âu, đặc biệt là trong sản xuất dầm, cột và các thành phần kết cấu khác. Việc sử dụng rộng rãi của nó là do các đặc tính cơ học thuận lợi và hiệu quả về mặt 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
ĐẠI HỌC	Thánh 50	Đức	Cấp thép kết cấu thông dụng
VI	S235JR	Châu Âu	Tính chất tương đương gần nhất, tương tự
Tiêu chuẩn ASTM	A36	Hoa Kỳ	Sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SS400	Nhật Bản	Có thể so sánh được, nhưng có độ bền kéo khác nhau
Tiêu chuẩn ISO	S235	Quốc tế	Tương đương chung với các ứng dụng tương tự

Bảng trên nêu bật nhiều tiêu chuẩn và cấp độ tương đương với St 50. Mặc dù S235JR thường được coi là tương đương gần đúng, nhưng nó có thể có giới hạn chảy và độ bền va đập hơi khác nhau, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,10 - 0,20
Mn (Mangan)	0,60 - 1,20
Si (Silic)	0,10 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,045
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,045

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép St 50 bao gồm mangan, giúp tăng cường độ cứng và độ bền, và silic, giúp cải thiện quá trình khử oxy trong quá trình luyện thép. Hàm lượng cacbon thấp đảm bảo độ dẻo và khả năng hàn tốt, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng kết cấu.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	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	360 - 510MPa	52 - 74 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	235 - 355MPa	34 - 51 kilômét	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	27 tháng 1	20 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Các tính chất cơ học của thép St 50 làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng kết cấu khác nhau, đặc biệt là khi độ bền kéo và độ bền chảy là rất quan trọng. Độ dẻo của nó cho phép nó chịu được biến dạng đáng kể trước khi hỏng, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các điều kiện tải động.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị đo lường)	Giá trị (Anh)
Tỉ trọng	-	7,85g/cm³	0,284 lb/in³
Điểm nóng chảy	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Độ dẫn nhiệt	20°C	50 W/m·K	34,5 BTU·in/h·ft²·°F
Nhiệt dung riêng	-	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Hệ số giãn nở nhiệt	20 - 100 °C	11,5 x 10⁻⁶ /°C	6,4 x 10⁻⁶ /°F

Mật độ và điểm nóng chảy của thép St 50 cho thấy nó phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao, trong khi độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng cho thấy khả năng tản nhiệt hiệu quả trong các thành phần kết cấu.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Khí quyển	-	-	Hội chợ	Dễ bị rỉ sét
Clorua	-	20 - 60	Nghèo	Nguy cơ ăn mòn rỗ
Axit	-	20 - 60	Không khuyến khích	Độ nhạy cảm cao
kiềm	-	20 - 60	Hội chợ	Sức đề kháng vừa phải

Thép St 50 có khả năng chống ăn mòn trong khí quyển khá tốt nhưng dễ bị rỗ trong môi trường clorua và có hiệu suất kém trong điều kiện axit. So với thép không gỉ, chẳng hạn như AISI 304, có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, St 50 ít phù hợp hơn cho các ứng dụng tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	300 °C	572 °F	Khả năng chống oxy hóa hạn chế
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	400 °C	752 °F	Nguy cơ mở rộng vượt quá nhiệt độ này
Cân nhắc về sức bền kéo dài bắt đầu từ khoảng	200 °C	392 °F	Dự kiến ​​sự suy giảm hiệu suất

Thép St 50 duy trì các đặc tính cơ học của nó lên đến khoảng 300 °C, vượt quá nhiệt độ này có thể xảy ra hiện tượng oxy hóa và đóng cặn. Điều này hạn chế việc sử dụng nó trong các ứng dụng nhiệt độ cao, nơi có thể ưu tiên các vật liệu thay thế.

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	Mối hàn sạch, độ biến dạng thấp
SÚNG BẮN TỪ	E7018	-	Thích hợp cho hàn tại hiện trường

Thép St 50 có khả năng hàn cao, với nhiều quy trình phù hợp để ghép nối. 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 50]	[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)	40 m/phút	60 m/phút	Điều chỉnh độ mòn của dụng cụ

Thép St 50 có khả năng gia công vừa phải, phù hợp với nhiều hoạt động gia công khác nhau. Sử dụng các công cụ sắc bén và tốc độ cắt phù hợp có thể nâng cao hiệu suất.

Khả năng định hình

Thép St 50 thể hiện khả năng định hình tuyệt vời, cho phép thực hiện các quy trình định hình nguội và nóng. Hàm lượng carbon thấp của nó tạo điều kiện cho việc uốn cong và định hình mà không có nguy cơ nứt đáng kể. Bán kính uốn tối thiểu được khuyến nghị thường là 1,5 lần độ dày vật liệu.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị	Phạm vi nhiệt độ (°C)	Thời gian ngâm điển hình	Phương pháp làm mát	Mục đích chính / Kết quả mong đợi
Ủ	600 - 700	1 - 2 giờ	Không khí	Làm mềm, cải thiện độ dẻo
Chuẩn hóa	850 - 900	1 - 2 giờ	Không khí	Cấu trúc hạt tinh chế
Làm nguội	800 - 850	30 phút	Nước/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 50, 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 cải thiện độ bền.

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	Hiệu quả về chi phí, mạnh mẽ
Ô tô	Các thành phần khung gầm	Độ dẻo, khả năng tạo hình	Nhẹ, mạnh mẽ
Máy móc	Khung và giá đỡ	Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng tốt	Tính toàn vẹn của cấu trúc

Các ứng dụng khác bao gồm:
- Cầu và cầu vượt
- Thiết bị công nghiệp
- Máy móc nông nghiệp

Thép St 50 được lựa chọn cho các ứng dụng này do các đặc tính cơ học thuận lợi của nó, mang lại độ bền và độ chắc cần thiết trong khi vẫn tiết kiệm chi phí.

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

Tính năng/Thuộc tính	Thép St 50	S235JR	A36	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Tốt	Tương tự	Tương tự	Sức mạnh tương đương
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Hội chợ	Nghèo	St 50 có hiệu suất tốt hơn
Khả năng hàn	Xuất sắc	Xuất sắc	Tốt	Tất cả đều phù hợp để hàn
Khả năng gia công	Vừa phải	Vừa phải	Tốt	A36 dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Xuất sắc	Xuất sắc	Tốt	Tất cả đều thích hợp để hình thành
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Vừa phải	Thấp	A36 thường rẻ hơn
Khả năng cung cấp điển hình	Tốt	Tốt	Xuất sắc	A36 có sẵn rộng rãi

Khi lựa chọn thép St 50, cần cân nhắc đến hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Sự cân bằng các đặc tính của nó khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng kết cấu, mặc dù các lựa chọn thay thế có thể được ưu tiên trong các môi trường đòi hỏi khả năng chống ăn mòn cao hơn hoặc các đặc tính cơ học cụ thể.

Tóm lại, thép St 50 là loại thép kết cấu đa năng và được sử dụng rộng rãi, mang lại sự cân bằng tốt giữa độ bền, độ dẻo và khả năng hàn. Ứng dụng của nó trải dài trên nhiều ngành công nghiệp, khiến nó trở thành lựa chọn đáng tin cậy cho cả kỹ sư và nhà sản xuất.