Nhìn lại một chút về lịch sử. Nhiều người nghĩ thép xuất hiện như một khởi đầu của cuộc cách mạng công nghiệp, nhưng nó đã xuất hiện cách đây từ rất lâu. Thép luôn là kẻ dẫn đầu cuộc chơi, luôn là người tiên phong thay đổi, từ việc sáng chế vào thế kỷ 13 trước Công nguyên đến “cuộc chiến thương mại” ngày nay.
Câu chuyện về thép …
“Không thể phủ nhận tầm quan trọng và ý nghĩa của thép trong đời sống hằng ngày, thành tựu của thép được khẳng định bằng những con số thực tế, sản lượng sản xuất 750 triệu tấn hàng năm, đứng sau sản lượng sản xuất của xi măng ” theo thống kê của Liên đoàn thép
Lịch sử của ngành thép
1) Vào thế kỷ 13 trước Công nguyên: Các thợ rèn phát hiện ra sắt trở nên cứng và mạnh hơn khi được nung trong lửa nhiệt độ cao.
2) Việc sản xuất thép được biết đến sớm nhất bằng những mảnh sắt được khai quật ở Anatolia (Kaman-Kalehoyuk), có niên đại từ năm 1800 TCN.
3) 1400 trước Công nguyên: Người Haya ở Đông Phi đã phát minh ra một loại lò để sản xuất thép carbon ở 1.802 ° C (3.276 ° F).
4) Thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên: Các địa điểm sản xuất kim loại tại Sri Lanka sử dụng lò gió, nhờ tận dụng gió mùa để sản xuất thép cacbon cao.
5) Vào thế kỷ thứ 6 trước công nguyên, ở Tamilakam sản xuất thép Wootz quy mô lớn bằng cách sử dụng nồi nấu và nguồn carbon từ cây Avāram, và đây là tiền thân tiên phong trong sản xuất và luyện kim thép hiện đại.
.jpg)
6) Thế kỷ thứ 3 trước công nguyên: Nam Ấn Độ và Địa Trung Hải, kể cả Alexander Đại Đế (thứ 3 TCN) kể lại rằng đã xuất khẩu 100 Wootz thép cho người Hy Lạp.
7) Kỷ nguyên La mã: Quân đội Hoàng gia, bao gồm cả Trung Quốc, Hy Lạp, Ba Tư và Rôma, đều mong muốn sử dụng vũ khí bền vững. Người La Mã đã học được cách làm cho thép cứng hơn giúp giảm độ mềm dẻo và cứng của thép.
8) Thế kỷ thứ 4 sau Công nguyên: tạo ra cột sắt nghìn năm không gỉ ở Ấn Độ. Minh chứng lâu đời nhất về thép chống ăn mòn.
9) Thế kỷ thứ 11: Một loại thép siêu đặc biệt đã bị thất lạc ngày nay có tên là Damascus phát triển ở Trung Đông. Thép Damascus là thuật ngữ được sử dụng trong văn hoá phương Tây từ thời Medieval để mô tả một loại thép được tạo ra ở Ấn Độ và được sử dụng trong việc chế tác kiếm từ khoảng 300 TCN đến 1700 SC. Loại thép này độc đáo với đặc trưng các vân kim loại nổi bật với các vết lốm đống như nước chảy. Các thanh kiếm được làm từ loại thép này nổi tiếng với việc rất chắc chắn, rất khó vỡ, lưỡi đàn hồi tốt và có thể mài rất bén.
10) Thế kỷ 12: Vùng đất của Serendib (Sri Lanka) được xem là nhà cung cấp thép chính của thế giới.
11) Thế kỷ 16: Năm 1540, Vannoccio Biringuccio xuất bản cuốn sách chi tiết đầu tiên về ngành luyện kim.
12) Thế kỷ 18 Sau Công Nguyên: Thép được công nhận như một loại vật liệu có giá trị. Thụy Điển dẫn đầu trong kỹ thuật sản xuất cũng như cải thiện chất lượng và tính nhất quán của sản phẩm.
13) 1709: Than đá hoặc than cốc, lần đầu tiên được sử dụng để nấu chảy quặng sắt thay thế cho việc sử dụng than củi.
14) 1712: Một thợ sắt người Anh tên là Thomas Newcomen đã chế tạo động cơ hơi nước thành công với sự có mặt của thép trong động cơ.
15) 1740: Kỹ thuật đúc thép được phát minh bởi nhà phát minh người Anh Benjamin Huntsman.
16) 1769: Nhà phát minh người Scotland James Watt hoàn thiện thiết bị Newcomen và sáng chế động cơ hơi nước hiệu quả đầu tiên, thúc đẩy cuộc cách mạng công nghiệp ở Anh và phần còn lại của thế giới.
17) Năm 1779: Các nhà máy đầu tiên đã thành công trong việc sử dụng động cơ hơi nước, nhà máy có thể được đặt ở bất cứ đâu, không nhất thiết phải gần nguồn nước.
18) 1783: Một người Anh, Henry Cort phát minh ra con lăn thép để sản xuất thép.
19) 1794: Nhà phân tích cao cấp của Welsh Philip Vaughan đã sáng chế ra các vòng bi thép để hỗ trợ trục của một chiếc xe ngựa.
20) Năm 1837: John Deere là một thợ rèn và là một nhà chế tạo ở Lllinois. Ông đã thiết kế một máy cày giúp người nông dân làm việc hiệu quả hơn. Đây là một sự thay đổi lớn ở Châu Âu và Mỹ, nền nông nghiệp dần dần trở nên cơ giới hóa, sử dụng các máy móc dựa vào sức mạnh của thép.
21) Năm 1855: quá trình Bessemer được phát minh, đây là quy trình sản xuất thép hàng loạt từ gang lỏng đầu tiên.
22) Năm 1865: Sir Carl Wilhelm Siemens phát triển lò tái tạo vào những năm 1850, năm 1857 tuyên bố loại lò này có khả năng phục hồi nhiệt giúp tiết kiệm 70-80% lượng nhiên liệu. Lò nung mở đảm bảo cho việc sản xuất thép năng suất hơn bao giờ hết.
23) Những năm 1860: Cuộc nội chiến ở Mỹ là một trong những cuộc chiến tranh công nghiệp sớm nhất. Đường sắt, điện báo, thuyền chạy bằng hơi nước, vũ khí được sản xuất hàng loạt. Trong những năm sau cuộc nội chiến, ngành công nghiệp thép của Hoa Kỳ đã tăng trưởng với tốc độ kinh ngạc, Hoa Kỳ trở thành nước có nền kinh tế phát triển nhất trên thế giới.
24) 1868: Thép vonfram được phát minh bởi Robert Mushet.
25) 1873: Hàng rào ở Tây Mỹ! Dây thép gai đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ chủ quyền lãnh thổ ở Hoa Kỳ.
26) 1883: Tòa nhà chọc trời đầu tiên ở Chicago và cầu Brooklyn ở thành phố New York (cầu treo bằng dây thép) được xây dựng. Việc sử dụng thép trong các tòa nhà và các cây cầu là một cuộc cách mạng hóa quy hoạch của thành phố.
27) 1901: Trong suốt thế kỷ 20, ngành sản xuất thép đã vươn lên đáng kể từ khi các cuộc chiến tranh thế giới nổ ra. Nhu cầu quân sự lớn, thép trở thành nguyên liệu cần thiết để sản xuất vũ khí lợi hại cho chiến tranh.
28) 1901: US Steel thành lập.
29) Năm 1912: Sự phát minh ra thép không gỉ của Harry Brearley. Thép không gỉ mang lại lợi ích lớn lao cho cả ngành công nghiệp và hàng tiêu dùng.
30) 1914-1918: Công nghệ quân sự đạt được một tầm cao mới trong Thế chiến thứ nhất vì thép tạo nên những bước đột phá quan trọng trong vũ khí, lựu đạn, khí độc và pháo binh, tàu ngầm, máy bay chiến đấu và xe tăng.
31) Năm 1920 và 30: Thép không gỉ được sử dụng thịnh hành trong phong cách nghệ thuật Art Deco.
32) 1939-45: Thế chiến II. Thế chiến thứ hai của thế kỷ 20 đã khẳng định vai trò quan trọng của thép. Thép tham gia vào ngành đường sắt, tàu quân sự, điều này khiến thép được sản xuất nhiều hơn và được sử dụng ngày càng phổ biến.
33) 1950s-60s: “Thời đại của thép” bắt đầu. Trong những năm 1950 và 60, ngành chế tạo thép là một ngành công nghiệp lớn và khoa học ngày càng mở ra nhiều bí ẩn về thép. Thép không những phục vụ cho ngành quân đội mà còn tham gia vào ngành sản xuất và chế tạo ô tô, đồ gia dụng. Phạm vi ứng dụng của thép trong cuộc sống ngày càng rộng rãi. Lưu ý thêm là sự đổi mới của công nghệ sản xuất thép bằng phương pháp lò điện hồ quang EAF trong thời gian này cho phép tái chế thép phế liệu một cách hiệu quả và mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế.
34) 1951: Cộng đồng Thép và Hợp kim Châu Âu (ECSC) được hình thành theo Hiệp ước Paris bởi ‘các nước thành viên liên minh Châu Âu’: Pháp, Ý, các nước Benelux (Bỉ, Hà Lan và Luxembourg) và Tây Đức.
35) 1967: Hiệp hội Thép Thế giới thành lập là Viện sắt và thép Quốc tế (IISI) tại Brussels – Bỉ vào ngày 19 tháng 10 năm 1967.
36) 1969: Việc chuyển đổi các nhà máy mini. Sử dụng sắt hoàn nguyên trực tiếp (DRI) hoặc gang thỏi làm vật liệu đầu vào, các nhà máy nhỏ và đơn giản vận hành sản xuất. Nucor – một trong những nhà sản xuất thép lớn nhất Hoa Kỳ – đã quyết định tham gia vào thị trường thép dài vào năm 1969, họ bắt đầu bằng một nhà máy mini, lò hồ quang điện là vai trò chính để sản xuất thép. Sau sự khởi xướng này là các nhà sản xuất tương tự khác bắt đầu xuất hiện trong những năm 1970.
37) Những năm 1970: Sự đổi mới về ngành thép ở phía Đông. Nhật Bản và Hàn Quốc sử dụng các thiết bị hiện đại nhất trong sản xuất.
38) Những năm 1990: Ngành thép đã chuyển sang tập trung vào các thị trường mới nổi, bởi các nền kinh tế này cần một lượng lớn thép tham gia vào quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa.
39) Những năm 2000: Trung Quốc mạnh tay đầu tư vào cuộc chơi ngành thép, và đến cuối năm 2011 là nước sản xuất thép lớn nhất thế giới.
40) Năm 2006: ArcelorMittal trở thành công ty thép lớn nhất trên thế giới do việc sát nhập hai nhà máy lớn Arcelor và Mittal Steel.
41) Ngành thép thế giới đạt đỉnh điểm vào năm 2007.
42) Năm 2011: Nippon Steel sáp nhập với Sumitomo Metal để trở thành Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation.
43) Vào năm 2016, một bước đột phá mới trong việc tạo ra một loại hợp kim nhôm siêu nhẹ, góp phần quan trọng vào ngành sản xuất và chế tạo máy bay, ứng dụng này được các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang công bố. Thêm một lượng nhỏ niken được tìm thấy là kết quả của sự kết tủa thành các hạt nano của các hợp chất liên kết interferon B2 có tính dòn, là một “yếu điểm” của thép. Nghiên cứu này tạo ra một loại thép siêu nhẹ và siêu bền với chi phí chỉ bằng 10% so với kim loại titanium.
44) ArcelorMittal S.A. là nhà sản xuất thép lớn nhất thế giới, chiếm hơn 6% sản lượng thép toàn cầu.
45) Các nhà sản xuất thép hàng đầu thế giới là: ArcelorMittal SA, Baosteel, POSCO, Nippon Steel Corp, JFE Holdings, Tập đoàn Jiangsu Shagang, Tata Steel, Mỹ Steel, Ansteel, Gerdau và Nucor.
Hợp kim thép và ứng dụng
46) Tổ chức “ Quy định về mức tiêu hao nhiên liệu trung bình của Hoa Kỳ (CAFE)” đã phát minh ra một loại thép mới được gọi là thép cường độ cao (AHSS).
47) Danh từ thép bắt nguồn từ “stakhlijan” tính từ Proto-Germanic (làm bằng thép), có liên quan đến stakhla.
48) Cacbon trong các hợp kim thép đóng góp 2,1% trọng lượng của nó.
49) Các nguyên tố có trong hợp kim của thép thông thường gồm: mangan, niken, crom, molybden, boron, titan, vanadium, vonfram, coban và niobi.
50) Có nhiều loại quy trình xử lý nhiệt cho thép. Phổ biến nhất là ủ, làm nguội.
51) Thép là một trong những vật liệu được tái chế nhiều nhất trên thế giới, với tỷ lệ tái chế hơn 60% trên toàn cầu.
52) Tại Hoa Kỳ, tỷ lệ tái chế thép khoảng 83%.
53) Thép được tái chế 100% mà không làm giảm chất lượng, làm cho thép trở thành vật liệu tái chế nhiều nhất trên thế giới.
54) Khoảng 96% thép được đúc liên tục, trong khi chỉ có 4% được sản xuất dưới dạng thỏi.
55) Thép carbon, chỉ gồm sắt và cacbon, chiếm 90% sản lượng thép.
56) Thép không gỉ chứa ít nhất 11% hàm lượng crom, thường kết hợp với niken, để chống ăn mòn. Một số thép không gỉ, chẳng hạn như thép không gỉ ferritic có đặc tính từ tính, trong khi một số khác, chẳng hạn như austenit, có đặc tính không từ tính. Thép chống ăn mòn được viết tắt là CRES.
57) Một số loại thép hiện đại hơn bao gồm các loại thép công cụ, là loại hợp kim được kết hợp bởi một lượng lớn vonfram và coban hoặc các nguyên tố khác để tối đa khả năng cứng của thép và cải thiện độ bền của hợp kim nhờ sự kết lắng.
58) Các loại thép đặc biệt khác “thép chịu thời tiết” ( weathering steels) như Cor-ten, loại thép này có tính chất độc đáo ức chế sự phát triển ăn mòn bởi một lớp gỉ tốt mịn được hình thành trên bề mặt thép, lớp gỉ này sẽ có tác dụng ngăn chặn sự tiến triển tiếp theo vào sâu hơn của quá trình gỉ.
59) Thép mactensit hóa già (Maraging steel): loại thép này khác biệt với các loại thép khác đó là chứa ít carbon (0,01%). Điều này tạo ra một thép một loại thép chắc chắn, bền vững, không giòn, dễ uốn.
60) Thép Eglin được tạo thành bằng cách kết hợp nhiều loại thép khác nhau để tạo ra một loại thép giá rẻ, loại thép này dược ứng dụng trong sản xuất vũ khí hạng nặng
61) Thép Hadfield (Sir Robert Hadfield) hoặc thép mangan chứa 12-14% mangan. Đối với các chi tiết bị mài mòn rất mạnh trong điều kiện ma sát dưới áp lực cao và va đập [như xích máy xúc, xe tăng, hàm nghiền đập, răng gàu xúc (đất, đá), thanh gạt, ghi (nơi giao nhau) đường sắt… không thể dùng cách thấm cacbon hay tôi bề mặt vì chúng không đủ tính chống mài mòn, lớp thấm mỏng nên thời gian làm việc quá ngắn. Lúc này phải dùng loại thép hợp kim đặc biệt có độ dai cao nhưng có khả năng tự tăng mạnh độ cứng bề mặt khi làm việc, nhờ đó tăng mạnh tính chống mài mòn, hơn nữa lớp chống mài mòn đó không bao giờ mất đi vì một khi bị mòn đi lớp tự biến cứng khác tiếp theo lại hình thành, điều này ưu việt hơn hẳn tôi bề mặt và hóa – nhiệt luyện. Thép Hadfield được sử dụng trong trường hợp này.
62) Hầu hết các hợp kim thép được sử dụng phổ biến đều được phân loại theo các tiêu chuẩn khác nhau. Ví dụ, Hiệp hội kỹ sư ô tô có một loạt các mác thép khác nhau để xác định và phân loại từng loại thép. Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Mỹ có một bộ tiêu chuẩn riêng gọi là ASTM, xác định các hợp kim như thép A36, thép kết cấu thông dụng nhất ở Hoa Kỳ. JIS cũng xác định hàng loạt các loại thép đang được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản.
