Cầu thép
Thép là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe), với carbon (C), từ 0,02% đến 2,14% theo trọng lượng, và một số nguyên tố hóa học khác. Chúng làm tăng độ cứng, hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể dưới tác động của nhiều nguyên nhân khác nhau. Số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép nhằm mục đích kiểm soát các mục tiêu chất lượng như độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, và sức bền kéo đứt. Thép với tỷ lệ carbon cao có thể tăng cường độ cứng và cường lực kéo đứt so với sắt, nhưng lại giòn và dễ gãy hơn. Tỷ lệ hòa tan tối đa của carbon trong sắt là 2,14% theo trọng lượng (ở trạng thái Austenit) xảy ra ở 1.147 độ C; nếu lượng carbon cao hơn hay nhiệt độ hòa tan thấp hơn trong quá trình sản xuất, sản phẩm sẽ là xementit có cường lực kém hơn. Pha trộn với carbon cao hơn 2,06% sẽ được gang. Thép cũng được phân biệt với sắt rèn, vì sắt rèn có rất ít hay không có carbon, thường là ít hơn 0,035%. Ngày nay người ta gọi ngành công nghiệp thép (không gọi là ngành công nghiệp sắt và thép), nhưng trong lịch sử, đó là 2 sản phẩm khác nhau.
Ngày nay có một vài loại thép mà trong đó carbon được thay thế bằng các hỗn hợp vật liệu khác, và carbon nếu có, chỉ là không được ưa chuộng.
Trước thời kì Phục Hưng người ta đã sản xuất thép với nhiều chiêu thức kém hiệu suất cao, nhưng đến thế kỉ 17 sau tìm ra những chiêu thức có hiệu suất cao hơn thì việc sử dụng thép trở nên phổ cập hơn. Với việc ý tưởng ra tiến trình Bessemer vào giữa thế kỉ 19, thép đã trở thành một loại hàng hoá được sản xuất hàng loạt ít tốn kém. Trong quy trình sản xuất càng tinh luyện tốt hơn như giải pháp thổi oxy, thì giá tiền sản xuất càng thấp đồng thời tăng chất lượng của sắt kẽm kim loại. Ngày nay thép là một trong những vật tư thông dụng nhất trên quốc tế và là thành phần chính trong thiết kế xây dựng, vật dụng, công nghiệp cơ khí. Thông thường thép được phân thành nhiều loại tùy theo thành phần hóa học, mục tiêu sử dụng và cấp bậc và được những tổ chức triển khai nhìn nhận xác nhận theo chuẩn riêng .
Cũng như hầu hết các kim loại, về cơ bản, sắt không tồn tại ở vỏ Trái Đất dưới dạng nguyên tố, nó chỉ tồn tại khi kết hợp với oxy hoặc lưu huỳnh. Sắt ở dạng khoáng vật bao gồm Fe2O3-một dạng của oxide sắt có trong khoáng vật hematit, và FeS2 – quặng sunfit sắt. Sắt được lấy từ quặng bằng cách khử oxy hoặc kết hợp sắt với một nguyên tố hoá học như carbon. Quá trình này được gọi là luyện kim, được áp dụng lần đầu tiên cho kim loại với điểm nóng chảy thấp hơn. Đồng nóng chảy ở nhiệt độ hơn 1.080 °C, trong khi thiếc nóng chảy ở 250 °C. Pha trộn với carbon trong sắt cao hơn 2,14% sẽ được gang, nóng chảy ở 1.392 °C. Tất cả nhiệt độ này có thể đạt được với các phương pháp cũ đã được sử dụng ít nhất 6.000 năm trước. Khi tỉ lệ oxy hóa tăng nhanh khoảng 800 °C thì việc luyện kim phải diễn ra trong môi trường có oxy thấp.
Trong quy trình luyện thép việc trộn lẫn carbon và sắt hoàn toàn có thể hình thành nên rất nhiều cấu trúc khác nhau với những đặc tính khác nhau. Hiểu được điều này là rất quan trọng để luyện thép có chất lượng. Ở nhiệt độ thông thường, dạng không thay đổi nhất của sắt là sắt ferrit có cấu trúc lập phương tâm khối ( BCC ) hay sắt, một vật liệu sắt kẽm kim loại mềm, hoàn toàn có thể phân huỷ một lượng nhỏ carbon ( không quá 0,02 % ở nhiệt độ 911 °C ). Nếu trên 911 °C thì ferrit sẽ chuyển từ tâm khối ( BCC ) sang tâm mặt ( FCC ), được gọi là austenit, loại này cũng là một vật liệu sắt kẽm kim loại mềm nhưng nó hoàn toàn có thể phân huỷ nhiều carbon hơn ( 2,14 % carbon nhiệt độ 1.147 °C ). Một cách để vô hiệu carbon ra khỏi austenit là loại xementit ra khỏi hỗn hợp đó, đồng thời để sắt nguyên chất ở dạng ferit và tạo ra hỗn hợp xementit-ferrit. Xementit là một hợp chất hoá học có công thức là Fe3C .
Thép văn minh[sửa|sửa mã nguồn]
Thép tân tiến được sản xuất bằng nhiều những nhóm kim loại tổng hợp khác nhau, tùy theo thành phần hóa học của những nguyên tố cho vào mà cho ta những mẫu sản phẩm tương thích với tác dụng riêng rẽ của chúng. Thép carbon gồm có hai nguyên tố chính là sắt và carbon, chiếm 90 % tỷ trọng những loại sản phẩm thép làm ra. Thép hợp kim thấp có độ bền cao được bổ trợ thêm một vài nguyên tố khác ( luôn Phân loại thép.
Có nhiều tiêu chuẩn để phân loại thép tuy nhiên thép thường được phân loại dựa trên thành phần hóa học của thép .Theo hàm lượng những bon chia ra :- Thép những bon thấp : hàm lượng những bon ≤ 0,25 % .- Thép những bon trung bình : hàm lượng những bon 0,25 – 0,6 % .- Thép những bon cao : hàm lượng những bon 0,6 – 2 % .Khi tăng hàm lượng những bon, đặc thù của thép cũng biến hóa : độ dẻo giảm, cường độ chịu lực và độ giòn tăng. Để tăng cường những đặc thù kỹ thuật của thép hoàn toàn có thể cho thêm những nguyên tố sắt kẽm kim loại khác như : mangan, crôm, niken, nhôm, đồng …Theo tổng hàm lượng những nguyên tố sắt kẽm kim loại thêm vào chia ra :- Thép hợp kim thấp : tổng hàm lượng những nguyên tố sắt kẽm kim loại khác ≤ 2,5 % .
– Thép hợp kim vừa: tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác 2,5-10%.
– Thép hợp kim cao : tổng hàm lượng những nguyên tố sắt kẽm kim loại khác > 10 % .Trong kiến thiết xây dựng thường dùng thép hợp kim thấp. Thành phần những nguyên tố khác trong thép khoảng chừng 1 %. Thép là vật tư sắt kẽm kim loại nên có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt mạnh .. Ở nhiệt độ 500 oC – 600 oC thép trở lên dẻo, cường độ giảm. Ở nhiệt độ – 10 oC tính dẻo giảm. Ở nhiệt độ – 45 oC thép giòn, dễ nứt. Khối lượng riêng của thép từ 7,8 đến 7,85 g / cm3
Kết cấu thép
Những loại cấu trúc thép hầu hết là nhà công nghiệp, khung và trần khẩu độ lớn của nhà công cộng, cầu vượt, tháp, trụ, trần treo, khuôn của sổ và cửa đi … Những mẫu sản phẩm thép dùng để sản xuất cấu trúc thép thiết kế xây dựng là :
Thép lá: là loại thép cán nóng (dày 4–160 mm, dài 6-12m, rộng 0,5-3,8m) chế tạo ở dạng tấm và cuộn, thép cán nóng và cán nguội mỏng (dày đến 4mm) ở dạng cuộn; thép cán nóng rộng bản được gia công phẳng (dày 6-60mm).
Thép hình: là thép được tạo hình U, I, T, thép ống… bằng các phương pháp gia công như: gia công nhiệt (Ủ, Thường hóa, Tôi, Ram), gia công cơ học nóng (Cán nóng, rèn), gia công cơ học nguội (Cán nguội, kéo, rèn dập, vuốt, tổ hợp..)
Gia công cơ học thép nhằm mục đích cải tổ cấu trúc và đặc thù của thép để khắc phục những điểm yếu kém khi luyện và tạo hình dạng mới .
Các dạng chủ yếu của thép hình:
– Thép góc- Thép chữ U- Thép chữ I
– Thép chữ U và I thành mỏng
– Các loại ống thépNgoài những loại thép kể trên còn có những loại thép có hiệu quả khác để làm khung cửa sổ, cửa đi, cửa mái, đường ray cần trục, cáp và sợi thép cường độ cao dùng cho trần và cầu treo, cho giằng, trụ và cấu trúc trần, bể chứa ứng suất trước. Từ những loại loại sản phẩm sản xuất thép nêu trên, người ta sản xuất ra những đoạn cột, dầm cầu, cần trục, dàn, vòm, vỏ trụ và những cấu trúc khác, sau đó chúng được link thành những blôc tại xí nghiệp sản xuất rồi được lắp ghép tại công trường thi công. Tùy thuộc vào tác dụng và điều kiện kèm theo sử dụng cấu trúc sắt kẽm kim loại, mức độ quan trọng của nhà và khu công trình người ta sử dụng những loại thép khác nhau để chịu được nhiệt độ khác nhau của không khí ngoài trời .
Sản lượng thép ( nguồn : WSA )[sửa|sửa mã nguồn]
x
Năm
Sản lượng sản xuất (triệu tấn)
Sản lượng tiêu thụ (triệu tấn)
1
1950
189
9542
2
1960
270
3215
3
1970
347
3456
4
1980
456
3875
5
1990
595
3468
6
2002
644
2114
7
2003
717
1234
8
2004
719
6748
9
2005
770
954
10
2006
753
1,145
11
2007
751
1,224
12
2008
800
1,228
13
2009
779
1,150
14
2010
790
1,310
15
2011
850
1,415
16
2012
852
1,443
17
2013
905
1,535
18
2014
1,670
1,545
19
2015
1,621
1,500
