Nội dung
Thép Corten: Các loại, Tính chất, Công dụng và Quy trình
- John
Thép Corten, nổi tiếng với lớp gỉ tự nhiên và độ bền, kết hợp giữa chức năng, tính thẩm mỹ và tính bền vững, khiến nó trở thành vật liệu quan trọng trong kiến trúc và kỹ thuật hiện đại.
Bài viết này đi sâu vào bản chất của thép Corten, khám phá định nghĩa, tính chất, cấp độ và ứng dụng của nó. Chúng tôi cũng cung cấp tổng quan về lịch sử và kỹ thuật xử lý của nó để giúp bạn tìm hiểu thêm về nó.
Thép Corten là gì?
Thép Corten, hay thép chịu thời tiết, là thép hợp kim thấp tạo thành lớp gỉ bảo vệ, đảm bảo khả năng chống ăn mòn tự nhiên. Được đặt tên theo “Chống ăn mòn” và “Độ bền kéo”, thép này đã được US Steel đăng ký nhãn hiệu vào những năm 1930. Các tiêu chuẩn chính bao gồm ASTM A242 (Corten A, dùng cho mục đích kiến trúc), ASTM A588 (Corten B, dùng cho các ứng dụng kết cấu) và ASTM A606.
Đặc điểm chính của nó là lớp gỉ ổn định từ các nguyên tố hợp kim như đồng và crom, ngăn chặn quá trình rỉ sét tiếp theo. Bền và bắt mắt, nó được ứng dụng rộng rãi trong mặt tiền, cầu, tác phẩm điêu khắc và các dự án công nghiệp.
Kết cấu thép Corten
Thép Corten phát triển một kết cấu thô, hữu cơ vì lớp gỉ sét của nó hình thành theo thời gian. Bề mặt ban đầu nhẵn nhưng trở nên thô và mờ khi lớp oxit bảo vệ ổn định, tạo ra vẻ ngoài công nghiệp riêng biệt cũng ngăn ngừa ăn mòn thêm.
Kết cấu thay đổi tùy theo điều kiện môi trường. Trong chu kỳ ướt-khô, lớp gỉ đồng đều và mịn, trong khi các khu vực ẩm ướt hoặc ô nhiễm tạo ra bề mặt gồ ghề, không đều.
Ngoài ra, các phương pháp xử lý bề mặt như phun cát tạo ra kết cấu đồng đều hơn, trong khi bề mặt chưa xử lý sẽ tạo ra các hoa văn tự nhiên.
Thép Corten có đắt không?
Thép Corten đắt hơn thép mềm do đặc tính chịu thời tiết và độ bền. Tuy nhiên, chi phí bảo dưỡng thấp và tuổi thọ cao thường bù đắp cho chi phí ban đầu cao hơn, đặc biệt là trong các ứng dụng ngoài trời.
Giá cả cũng phụ thuộc vào độ dày, cấp độ và nhà cung cấp, trong đó các tấm mỏng hơn như ASTM A606 thường có giá cả phải chăng hơn so với các cấp độ kết cấu như ASTM A588.
Lịch sử của thép Corten
- Những năm 1930
Thép Corten được US Steel phát triển như một vật liệu có độ bền cao, chống ăn mòn để sử dụng trong công nghiệp, ban đầu được gọi là “Corten” để làm nổi bật khả năng chống ăn mòn Và sức bền kéo.
- Những năm 1940-1950
Ban đầu được sử dụng trong toa xe lửa và toa chở than do độ bền và chi phí bảo trì thấp hơn so với thép sơn.
- Những năm 1960
Được công nhận trong lĩnh vực kiến trúc, với các dự án tiên phong như Trụ sở chính John Deere của kiến trúc sư Eero Saarinen, thể hiện khả năng kết cấu và lớp gỉ đồng độc đáo.
- Những năm 1970
Được sử dụng rộng rãi cho cầu và cơ sở hạ tầng công cộng, đặc biệt là ở Hoa Kỳ, do khả năng chịu được thời tiết mà không cần lớp phủ bảo vệ.
- Những năm 1980-1990
Mở rộng ra thị trường toàn cầu, đặc biệt là ở Châu Âu và Châu Á, trở nên phổ biến trong các thiết kế kiến trúc hiện đại vì tính thẩm mỹ thô sơ, công nghiệp.
- Những năm 2000-Hiện tại
Thép Corten vẫn là lựa chọn ưa thích cho thiết kế bền vững, được sử dụng trong mặt tiền, tác phẩm điêu khắc và cảnh quan, được đánh giá cao vì lớp gỉ đồng bền vững và tác động thấp đến môi trường.
Thép Corten là loại thép nào?
Bảng dưới đây cung cấp các cấp thép Corten tương ứng theo tiêu chuẩn ASTM, EN và GB/T, cùng với các danh mục sản phẩm cụ thể của chúng.
| Tiêu chuẩn | Cấp | Danh mục sản phẩm |
| Tiêu chuẩn ASTMA242 | Corten A | Trang trí/Phi cấu trúc |
| Tiêu chuẩn ASTMA588 | Corten B | Cấu trúc/Chịu tải |
| Tiêu chuẩn ASTMA606 | A606 | Kiến trúc nhẹ |
| EN 10025-5 | S355J0WP | Trang trí/Cấu trúc |
| S355J2W | ||
| GB/T4171 | Q235NH | Linh hoạt Trang trí/Công nghiệp |
| Q355GNH | ||
| Q450NQR1 |
Tính chất thép Corten
Thành phần hóa học của thép Corten
| Yếu tố | C | Mn | Si | P | S | Cu | Cr | Ni |
| Corten A | ≤ 0,12 | 0.20 – 0.50 | 0.25 – 0.75 | 0.07 – 0.15 | ≤ 0,03 | 0.25 – 0.55 | 0.50 – 1.25 | ≤ 0,65 |
| Corten B | ≤ 0,19 | 0.30 – 0.65 | 0.15 – 0.50 | ≤ 0,04 | ≤ 0,03 | 0.20 – 0.40 | 0.40 – 0.65 | ≤ 0,45 |
Tính chất vật lý Của thép Corten
| Tài sản | Hệ mét | Đế quốc |
| Tỉ trọng | ~7,85 g/cm³ | ~0,284 lb/in³ |
| Điểm nóng chảy | ~1.500°C | ~2.732°F |
| Độ dẫn nhiệt | ~40 W/m·K | ~23 BTU/giờ·ft·°F |
| Sự giãn nở vì nhiệt | ~12 x 10⁻⁶ /°C | ~6,7 x 10⁻⁶ /°F |
| Độ dẫn điện | ~6-7% IACS | ~6-7% IACS |
| Tính chất từ tính | Sắt từ | Sắt từ |
Tính chất cơ học Của thép Corten
| Tài sản | Hệ mét | Đế quốc |
| Độ bền kéo | 480–630MPa | 69,6–91,4 ksi |
| Sức chịu lực | ≥ 345MPa | ≥ 50 ksi |
| Độ cứng Brinell (HB) | ~160–180 | ~160–180 |
| Độ cứng Rockwell (HRC) | ~10–15 | ~10–15 |
| Độ cứng Vickers (HV) | ~170–190 | ~170–190 |
| Độ giãn dài | ≥ 20% (độ dày ≤ 3mm) | ≥ 20% (độ dày ≤ 0,12 in) |
| Mô đun đàn hồi | ~200 GPa | ~29.000 kilôgam |
Đặc điểm của thép Corten
Khả năng chống chịu thời tiết vượt trội
Thép Corten chứa đồng, giúp tạo thành lớp gỉ bảo vệ dày đặc được gọi là lớp gỉ đồng. Lớp này làm chậm đáng kể quá trình oxy hóa, tạo ra lớp rào cản mạnh mẽ chống lại sự ăn mòn tiếp theo. Crom và niken tăng cường khả năng chống gỉ của thép, giúp thép bền hơn trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Corten cũng có khả năng tự phục hồi. Nếu lớp gỉ bảo vệ bị hư hại, việc tiếp xúc với không khí và độ ẩm cho phép thép tự nhiên tái tạo lớp gỉ đồng, ngăn ngừa rỉ sét thêm và đảm bảo khả năng bảo vệ lâu dài.
Yêu cầu bảo trì thấp
Tính chất tự phục hồi cho phép nó tái tạo lớp oxit bảo vệ, ngăn ngừa ăn mòn thêm mà không cần bảo dưỡng thường xuyên. Kết hợp với độ bền lâu dài, khả năng này lý tưởng để sử dụng trong các môi trường đầy thách thức như cầu, mặt tiền và các công trình công nghiệp.
Độ bền và sức mạnh cao
Thép Corten có độ bền cao và cấu trúc vi mô cứng cáp, cho phép nó hoạt động tốt dưới tải trọng tuần hoàn (ứng suất lặp lại). Nó có thể chịu được tải trọng lớn, chống mỏi và chịu được sự mài mòn của môi trường, khiến nó trở nên lý tưởng cho cơ sở hạ tầng tiếp xúc với giao thông, gió và các ứng suất môi trường khác.
Thép Corten có độ bền bao lâu?
Thép Corten có thể sử dụng ngoài trời trong hơn 50 năm do có lớp gỉ tự phục hồi, tùy thuộc vào mức độ tiếp xúc với môi trường.
Sự hấp dẫn thẩm mỹ đặc biệt
Bề mặt của nó không chỉ có tính thẩm mỹ độc đáo mà còn tăng khả năng phục hồi theo thời gian, nhờ vào sự hình thành lớp oxit bảo vệ. Khi vật liệu tiếp tục chịu tác động của thời tiết, lớp gỉ sẽ ổn định và chuyển sang tông màu nâu đỏ sẫm hoặc đồng thau đồng nhất hơn. Vẻ ngoài đặc trưng này thường được mong muốn trong các thiết kế kiến trúc, tác phẩm điêu khắc và các yếu tố cảnh quan.
Tính bền vững và lợi ích về môi trường
Thép Corten là lựa chọn bền vững do tuổi thọ kéo dài và khả năng tái chế. Quá trình phong hóa làm giảm nhu cầu về lớp phủ và vật liệu có thể được tái chế khi hết vòng đời. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn tác động thấp cho các dự án xây dựng xanh.
Nhược điểm của thép Corten là gì?
Yêu cầu xử lý phức tạp
Thép Corten nhạy nhiệt do hàm lượng đồng cao. Trong các quá trình như hàn hoặc cắt, nhiệt độ quá cao có thể khiến lớp giàu đồng bị hư hỏng, làm giảm tính toàn vẹn của lớp gỉ bảo vệ.
Do đó, điều quan trọng là phải sử dụng đúng phương pháp cắt và thực hiện xử lý cạnh thích hợp. Hàn đòi hỏi phải gia nhiệt trước và xử lý sau khi hàn để ngăn ngừa các vấn đề như nứt và đảm bảo rỉ sét đồng đều. Ngoài ra, nếu vật liệu độn được sử dụng trong hàn không phù hợp với tốc độ phong hóa, các khoảng trống có thể hình thành trong lớp đồng bảo vệ.
Sự hình thành Patina chậm
Thép Corten cần thời gian để phát triển lớp gỉ đồng xanh bảo vệ, và tốc độ hình thành phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như độ ẩm, oxy và chất ô nhiễm. Trong giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa, lớp gỉ có thể xuất hiện không đồng đều, mang lại khả năng bảo vệ hạn chế.
Ở những khu vực ít ô nhiễm hoặc không đủ độ ẩm, nếu quá trình hình thành lớp gỉ chậm hơn đáng kể so với dự kiến, có thể cần phải gia cố kết cấu hoặc mạ kẽm khẩn cấp.
Làm thế nào để làm gỉ thép Corten?
Để thép Corten tiếp xúc với hơi ẩm và oxy. Để thép bị rỉ sét nhanh hơn, hãy xịt nước hoặc dung dịch nước muối.
SteelPro Group cung cấp các giải pháp xử lý bề mặt cho các sản phẩm thép corten, giúp bạn nhanh chóng đạt được hiệu ứng rỉ sét mong muốn cho các dự án của mình.
Không phù hợp với một số môi trường nhất định
Mặc dù thép Corten có ưu điểm vượt trội trong nhiều ứng dụng ngoài trời, nhưng nó không được khuyến khích sử dụng trong các môi trường sau:
- Độ ẩm quá mức và liên tục
Thép Corten không có khả năng chống gỉ bẩm sinh. Độ ẩm liên tục có thể ngăn lớp gỉ bảo vệ hình thành, dẫn đến ăn mòn liên tục. Trong điều kiện khí hậu cận nhiệt đới ẩm, thép Corten có thể gây ra sự xuống cấp bề mặt và rỉ sét.
- Môi trường có hàm lượng muối cao
Muối, chẳng hạn như muối từ nước biển hoặc muối chống đóng băng, có thể thấm vào lớp gỉ, gây ra rỗ và ăn mòn nhanh hơn. Môi trường biển hoặc khu vực thường xuyên tiếp xúc với muối phù hợp hơn với thép không gỉ hoặc các vật liệu chống ăn mòn khác.
Chi phí ban đầu cao
Thép Corten thường đắt hơn thép cacbon tiêu chuẩn do các thành phần hợp kim (đồng, crom, niken) và quy trình sản xuất chuyên biệt. Chi phí trả trước cao hơn này có thể là một nhược điểm đối với các dự án có ngân sách eo hẹp.
Nhuộm màu và tác động môi trường
Trong giai đoạn đầu tiếp xúc, thép Corten có thể bị chảy máu, gây ra các vết ố xung quanh bề mặt, như bê tông hoặc gỗ, với các vệt gỉ sét. Ngoài ra, dòng chảy từ thép Corten có thể gây ra vết ố trên các bề mặt gần đó, đặc biệt là ở những khu vực có lượng mưa lớn.
Thép Corten được sử dụng để làm gì?
Về bản chất, thép Corten được sử dụng cho các dự án đòi hỏi sự kết hợp giữa độ bền lâu dài, sức hấp dẫn thị giác đặc biệt và ít bảo trì. Nó nổi trội trong các ứng dụng kiến trúc, kết cấu và nghệ thuật.
| Ngành công nghiệp | Ứng dụng cụ thể |
| Ngành kiến trúc | Mặt tiền, lớp phủ, mái che, kết cấu che nắng và cổng trang trí. |
| Cơ sở hạ tầng | Cầu, đường cao tốc và các thành phần kết cấu đều phải chịu áp lực từ môi trường. |
| Nghệ thuật & Điêu khắc | Tác phẩm điêu khắc ngoài trời và nghệ thuật phong cảnh. |
| Thiết kế cảnh quan và đô thị | Tường chắn, đặc điểm của khu vườn và hàng rào. |
| Không gian công cộng và thương mại | Lan can, biển báo và các yếu tố bên ngoài ở không gian công cộng. |
Quy trình sản xuất thép Corten
Đúc và cán
Thép Corten được sản xuất tại các nhà máy thép lớn. Hợp kim được đúc thành phôi, sau đó được cán nóng thành tấm, lá hoặc cuộn, tùy thuộc vào hình dạng yêu cầu.
Hàn và chế tạo
Thép Corten được cắt, hàn và chế tạo bằng các kỹ thuật tương thích với thép chịu thời tiết để duy trì khả năng chống ăn mòn.
- Việc gia nhiệt trước và xử lý sau khi hàn là điều cần thiết để giảm thiểu nguy cơ nứt thép Corten. Ngoài ra, việc sử dụng vật liệu độn đúng cách đảm bảo mối hàn duy trì thành phần hợp kim và khả năng chống ăn mòn.
- Để cắt, các kỹ thuật như cắt oxy-axetilen, cắt plasma và cắt laser được sử dụng, sau đó là hoàn thiện cạnh để đảm bảo bề mặt nhẵn mịn, thúc đẩy sự phát triển đồng đều của lớp gỉ bảo vệ.
Sự hình thành Patina
Tiếp xúc với độ ẩm và oxy sẽ kích hoạt quá trình hình thành lớp oxit bảo vệ màu nâu đỏ, ngăn ngừa sự ăn mòn thêm.
Để đẩy nhanh quá trình rỉ sét, có thể sử dụng các phương pháp xử lý bề mặt như rửa axit, phun nước muối hoặc buồng ẩm. Các kỹ thuật này có thể giúp đạt được lớp gỉ hoàn chỉnh trong thời gian ngắn hơn.
Xử lý bề mặt và kiểm tra
Sau khi hình thành lớp gỉ, sẽ tiến hành kiểm tra lần cuối và có thể phủ thêm lớp phủ bảo vệ tùy chọn để tăng độ bền trong môi trường khắc nghiệt.
Giao hàng và lắp đặt
Thép được giao, lắp đặt và tiếp tục phát triển lớp gỉ, mang lại vẻ ngoài độc đáo và bền lâu.
Bạn có cần thép Corten cho dự án tiếp theo của mình không?
SteelPro Group cung cấp các sản phẩm thép corten như Tiêu chuẩn ASTMA242, Tiêu chuẩn ASTMA588và ASTM A606. Phạm vi của chúng tôi bao gồm các tấm thép chịu thời tiết, cuộn, góc, dầm và nhiều loại khác. Chúng tôi cũng có thể cung cấp các dịch vụ tùy chỉnh như:
- Tùy chọn xử lý gỉ nhanh hoặc thép Corten đã rỉ sét trước
- Cắt và định cỡ theo yêu cầu
- Giao hàng JIT (Just-in-Time)
- Vận chuyển toàn cầu
Là nhà cung cấp thép Corten giàu kinh nghiệm, SteelPro Group đảm bảo rằng các sản phẩm bạn nhận được có chất lượng đồng đều và dung sai tối thiểu. Nếu bạn có bất kỳ yêu cầu hoặc thắc mắc nào, hãy liên hệ với chúng tôi để được báo giá hoặc thảo luận về các giải pháp của bạn!
