Cán nóng và cán nguội khác nhau ở chỗ kim loại bị biến dạng trên hay dưới nhiệt độ kết tinh lại. Cán nguội giữ lại biến cứng và ứng suất dư, đổi lại cho bề mặt sạch và kích thước bám sát khe cán. Cán nóng cho phôi đã kết tinh lại, kèm vảy ôxit và co ngót.
Kết luận trên đúng khi nói về thép cacbon dạng tấm, dải và thép hình, so ở trạng thái vừa ra khỏi dây chuyền cán, chưa qua nhiệt luyện hay xử lý bề mặt. Phạm vi nguồn: một trang kiến thức kết cấu thép của Anh, một hiệp hội mạ kẽm của Mỹ, tờ dữ liệu của một hãng cán châu Âu và hai bài báo truy cập mở. Chỗ nguồn không nói: mức tăng giới hạn chảy theo phần trăm biến dạng cán nguội, và trị số dung sai chiều dày tính bằng mm.
Bảng đối chiếu thép cán nóng và thép cán nguội
| Tiêu chí | Thép cán nóng | Thép cán nguội |
|---|---|---|
| Nhiệt độ lúc biến dạng | Phôi nung lại trước khi cán; một thí nghiệm cán nóng thép hợp kim thấp nung phôi dày 130 mm ở 1170 °C trong 3 giờ [7] | Theo định nghĩa của [6], là cán tấm kim loại có nhiệt độ dưới nhiệt độ kết tinh lại của vật liệu |
| Kết tinh lại | Xảy ra trong pha austenit ngay lúc tạo hình nóng, làm nhỏ hạt [7] | Không xảy ra lúc cán; phải ủ sau. Sắt nguyên chất cán nguội 60 %: kết tinh lại bắt đầu ở 823 K, kết thúc ở 873 K khi nung 5 K/s [5] |
| Biến cứng tích lại | Bị xoá bớt nhờ kết tinh lại ngay trong lúc cán [7] | Mật độ lệch mạng tăng theo mức biến dạng; KAM tăng theo mật độ lệch mạng [5] |
| Ứng suất dư | Với thép tấm dày, máy nắn hiện đại cho tấm phẳng có ứng suất dư được kiểm soát [1] | Mô phỏng một ca cán đối xứng: vùng giữa chịu nén dọc, vùng ngoài chịu kéo dọc [6] |
| Hệ quả lên tính kết cấu | Với thép hộp, quy trình cán ảnh hưởng ứng suất dư trong tiết diện, dẫn tới đường cong mất ổn định khác nhau trong BS EN 1993-1-1 [1] | Cùng lý do; [1] khuyến cáo không thay tiết diện cán nóng bằng tiết diện cán nguội mà chưa kiểm lại phần tính toán |
| Bề mặt sau khi cán | Vảy cán nhiệt độ cao: ba lớp ôxit sắt, sinh sau nguyên công cán ở trên 1070 °F [3] | Cán không sinh vảy nhiệt độ cao; dạng còn gặp là vảy nhiệt độ thấp hai lớp ôxit, sinh khi nung ủ hoặc hoàn thiện dưới 1070 °F [3] |
| Góc lượn của tiết diện hộp | Gọn hơn [1] | Không gọn bằng; [1] ghi đó là dấu phân biệt hai loại bằng mắt |
| Mốc dung sai kích thước | EN 10051 [4] | EN 10131. Nguồn không so hai mốc với nhau |
Nguồn [1]–[7] ghi ở khối "Nguồn và giới hạn", tra ngày 15/09/2026. Nhiệt độ trong bảng là điều kiện của một mẻ thí nghiệm cụ thể, không phải hằng số của cả nhóm thép [5][7].
Vì sao một ngưỡng nhiệt độ lại đổi được cả bề mặt lẫn kích thước
Điểm chia không phải "nóng tay hay nguội tay" mà là nhiệt độ kết tinh lại của chính vật liệu. Bài báo mô phỏng cán nguội định nghĩa quá trình này là cán tấm kim loại có nhiệt độ dưới nhiệt độ kết tinh lại [6]. Dưới ngưỡng đó, biến dạng dẻo đưa vào nằm lại trong kim loại dưới dạng lệch mạng; [5] dẫn kết quả rằng giá trị KAM tăng khi mật độ lệch mạng, tức biến dạng, tăng.
Trên ngưỡng, kim loại tự dọn phần biến dạng đó: nghiên cứu cán nóng kèm tôi trực tiếp ghi trong lúc tạo hình nóng, kết tinh lại xảy ra trong pha austenit và cho hạt nhỏ đi [7]. Đó là lý do gốc khiến thép cán nóng ra khỏi dây chuyền mềm hơn, thép cán nguội thì đã biến cứng. Cách hiểu của bài: muốn đưa thép cán nguội về mức dẻo như trước khi cán thì phải thêm khâu ủ — xem ủ, thường hoá và khử ứng suất.
Ngưỡng đó cũng là ngưỡng ôxi hoá. American Galvanizers Association tách hai loại vảy theo mốc nhiệt: vảy nhiệt độ cao gồm ba lớp ôxit sắt, sinh sau nguyên công cán trên 1070 °F; vảy nhiệt độ thấp chỉ hai lớp, sinh khi thép được nung ở khâu ủ hoặc hoàn thiện dưới 1070 °F [3]. Quy đổi từ số độ F của [3], mốc 1070 °F tương đương khoảng 577 °C. Hai bề mặt khác nhau vì khoảng nhiệt tấm thép đã đi qua.
Ứng suất dư nằm ở đâu và khi nào nó lộ ra
Cán là ép không đều theo chiều dày. Mô phỏng phần tử hữu hạn của [6] cho thấy sau khi ra khỏi khe cán, vùng giữa tiết diện chịu nén dọc còn các vùng ngoài chịu kéo dọc; cùng bài báo nêu các dao động ứng suất trong khe cán góp phần hình thành ứng suất dư và giúp dự đoán độ cong của tấm cán bất đối xứng [6]. Đây là kết quả mô phỏng, bài chỉ lấy hình thái phân bố.
Hệ quả tại xưởng: cắt một dải hẹp ra khỏi tấm thì dải đó cong. Ứng suất đang tự cân bằng trong tiết diện bị cắt mất một phần, phần còn lại phải biến dạng để cân bằng lại. Cùng họ với biến dạng sau khi hàn, xem trình tự hàn chống biến dạng.
Ở tầm kết cấu, hệ quả được viết thẳng vào quy chuẩn thiết kế. SteelConstruction.info ghi quy trình cán ảnh hưởng ứng suất dư trong tiết diện, dẫn tới yêu cầu dùng các đường cong mất ổn định khác nhau trong BS EN 1993-1-1 [1]. Với thép tấm dày thì hướng ngược lại: cùng nguồn ghi máy nắn hiện đại cho ra tấm phẳng có ứng suất dư được kiểm soát [1].
Vảy cán: khâu mà cả hai vế đều phải xử
Vảy cán không phải bụi. SteelConstruction.info xếp bề mặt thép mới cán vào thang cấp gỉ của BS EN ISO 8501-1, cấp A là bề mặt phủ phần lớn bởi vảy cán bám chắc, gần như chưa gỉ [2]. Nguồn này nói rõ vảy cán còn sót là nền không đạt để phủ lớp bảo vệ hiệu năng cao, phải bóc bằng phun hạt mài [2].
Mức khó của việc bóc vảy hay bị đánh giá nhẹ. Theo [2], dụng cụ tay như dao cạo và bàn chải sắt là cách kém hiệu quả với vảy cán hoặc gỉ bám chắc; dụng cụ máy khá hơn một chút, đạt khoảng 30 đến 50 %, nhưng không dùng cho kết cấu thép mới; phun hạt mài mới đạt tới 100 % [2]. Cách làm sạch theo cấp Sa xem ở phun bi, phun cát và cấp Sa 2½.
Đường hoá chất có ranh riêng. American Galvanizers Association mô tả tẩy axit là bước bóc ôxit sắt khỏi bề mặt thép để lộ nền kim loại, nhờ đó lớp kẽm hình thành được khi nhúng vào bể kẽm nóng chảy [3]; nhưng tẩy quá mức thì axit ăn vào nền thép trần, làm nhám bề mặt, đổi màu thép và giảm cả kích thước lẫn khối lượng chi tiết [3]. Xem thêm quy trình mạ kẽm nhúng nóng và các phương pháp xử lý bề mặt kim loại.
Ba mẹo sai về cặp này
Mẹo sai 1: "Cán nóng là cán trên nhiệt độ kết tinh lại, cán nguội là cán dưới — ranh giới chỉ có thế." Nửa sau đúng theo [6], nửa đầu không khớp với thực tế dây chuyền. Trong thí nghiệm cán nóng của [7], nhiệt độ cán tinh đặt ở 850 đến 870 °C và bài báo ghi dải này thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại tính theo phương trình Boratto. Một mẻ cán nóng vẫn kết thúc dưới ngưỡng kết tinh lại một cách có chủ ý, để hạt austenit bị kéo dẹt.
Mẹo sai 2: "Thép cán nóng thì dung sai chiều dày rộng, muốn chính xác phải lấy hàng cán nguội." Tờ dữ liệu của voestalpine công bố ba lớp dung sai chiều dày cho thép dải cán nóng, mốc quy chiếu là EN 10051:2024: lớp rộng nhất bằng 50 % dung sai mốc cho dải dày 2,0 đến 20,0 mm, lớp giữa tới 1/4 mốc trên cùng dải dày, lớp hẹp nhất tới 1/6 mốc cho dải đã tẩy axit dày 2,5 đến 6,0 mm, và cam kết áp cho 100 % bề mặt dải [4]. Đây là cam kết của một hãng cho dải sản phẩm của hãng, không phải mức chung của thép cán nóng.
Mẹo sai 3: "Vảy cán chà bàn chải sắt là xong." Theo [2], dụng cụ tay là cách kém hiệu quả để bóc vảy cán, dụng cụ máy chỉ đạt khoảng 30 đến 50 %, còn phun hạt mài mới đạt tới 100 %. Chọn đường hoá chất thì phải canh thời gian, vì [3] ghi tẩy quá mức làm nhám bề mặt và giảm kích thước chi tiết.
Bảng quyết định: thấy gì tại xưởng thì làm gì
| Thấy hoặc đo được tại xưởng | Làm gì | Căn cứ |
|---|---|---|
| Tấm thép phủ lớp vảy xám bám chắc, gần như chưa gỉ | Xếp vào cấp gỉ A rồi làm sạch bằng phun hạt mài trước khi sơn | [2] |
| Đã chà bàn chải sắt và máy mài tay mà sơn vẫn bong mảng | Dụng cụ tay và dụng cụ máy không bóc hết vảy cán; chuyển sang phun hạt mài hoặc tẩy axit | [2][3] |
| Chi tiết ra khỏi bể kẽm bị lốm đốm, có chỗ không bám kẽm | Kiểm lại khâu tẩy axit trước khi kết tội bể kẽm | [3] |
| Sau khi tẩy axit, bề mặt nhám hẳn ra, chi tiết đổi màu và nhẹ đi | Rút ngắn thời gian ngâm: dấu hiệu tẩy quá mức | [3] |
| Cắt một dải hẹp dọc tấm, dải bị cong ra khỏi mặt phẳng | Ghi nhận ứng suất dư dọc; cắt đối xứng hoặc khử ứng suất trước khi gia công tinh | [6] |
| Bản vẽ yêu cầu dung sai chiều dày hẹp hơn mức hàng đang có | Đọc chứng chỉ vật liệu và điều khoản dung sai, không suy từ chữ trên nhãn | [4] |
| Định thay tiết diện hộp cán nóng bằng tiết diện hộp cán nguội cùng kích thước bao | Kiểm lại phần tính mất ổn định trước khi thay | [1] |
Nguồn và giới hạn
Tra ngày 15/09/2026. Các câu dẫn đã đối chiếu nguyên văn trên bản tải trực tiếp từ trang gốc.
- [1] SteelConstruction.info, Steel construction products: https://steelconstruction.info/topics/design/steel-construction-products/ — hai họ sản phẩm, ứng suất dư và đường cong mất ổn định, máy nắn tấm.
- [2] SteelConstruction.info, Surface preparation: https://steelconstruction.info/topics/corrosion-protection/surface-preparation/ — thang cấp gỉ và hiệu quả của từng cách làm sạch.
- [3] American Galvanizers Association, Chemical Cleaning Steel: https://galvanizeit.org/knowledgebase/article/pickling-steel — hai loại vảy cán theo mốc nhiệt, tẩy axit.
- [4] voestalpine Steel Division, Fact sheet, thickness tolerances, hot-rolled steel strip: https://www.voestalpine.com/ultralights/en/content/download/32076/file/Thickness-tolerances-hot-rolled-strip-voestalpine-EN.pdf — ba lớp dung sai chiều dày.
- [5] Metals (MDPI, truy cập mở trên PMC), Effect of Cold-Rolling Directions on Recrystallization Texture Evolution of Pure Iron: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9099914/ — mật độ lệch mạng, mốc kết tinh lại.
- [6] arXiv, Careful finite element simulations of cold rolling ... and prediction of residual stress: https://arxiv.org/pdf/2408.03242 — định nghĩa cán nguội, phân bố ứng suất dư.
- [7] Metals (MDPI, truy cập mở trên PMC), Hot-Rolling and a Subsequent Direct-Quenching Process ...: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7603187/ — nhiệt độ nung phôi và nhiệt độ cán tinh.
- Tiêu chuẩn, chỉ dẫn tên và số hiệu, tài liệu trả phí nên bài không trích trị số: EN 10051:2024, EN 10131, BS EN 1993-1-1, BS EN ISO 8501-1, BS EN 10210-2, BS EN 10219-2.
- Ghi thẳng: bảy mục chỉ thuộc năm nơi xuất bản, [1] và [2] cùng một trang, [5] và [7] cùng một tạp chí. Phần vảy cán dựa vào hai nguồn về sơn phủ và mạ kẽm, tức nhìn vảy cán bằng con mắt người đi sơn. Trị số dung sai là của một hãng, không có nguồn thứ hai đối chiếu.
Bảng này không dùng cho:
- Thép không gỉ, nhôm, đồng: nguồn đã kiểm chỉ nói về thép cacbon và thép hợp kim thấp.
- Dung sai tính bằng mm của từng chiều dày: bài không nêu, vì trị số nằm trong tiêu chuẩn trả phí.
- Mức tăng giới hạn chảy hay độ cứng theo phần trăm biến dạng cán nguội: nguồn đã kiểm không cho con số.
- Chọn mua, so giá, xếp hạng nhà cung cấp: bài không nêu.
- Hồ sơ theo TCVN hay JIS: chưa đối chiếu.
Không xác định được từ bài này: trạng thái cán thực của tấm thép trong kho — phải đọc chứng chỉ vật liệu hoặc nhìn bề mặt tại chỗ; và mức ứng suất dư tính bằng MPa của một tấm cụ thể, vì [6] là mô phỏng chứ không phải phép đo.
Cần chính xác hơn: đọc ký hiệu trên nhãn và chứng chỉ ở ký hiệu mác thép; cấp dung sai kích thước chung ở cấp chính xác IT01 đến IT18.
Câu hỏi thường gặp
Thép cán nguội là gì? Là thép được cán khi nhiệt độ tấm nằm dưới nhiệt độ kết tinh lại của vật liệu, theo định nghĩa [6] dùng. Vì không kết tinh lại lúc cán, biến dạng đưa vào nằm lại dưới dạng lệch mạng [5].
Vảy cán trên thép cán nóng là gì? Là lớp ôxit sắt sinh ra trong và sau khi cán nóng; [3] mô tả lớp vảy nhiệt độ cao gồm ba lớp ôxit sắt. SteelConstruction.info ghi vảy cán còn sót là nền không đạt cho lớp phủ bảo vệ hiệu năng cao và phải bóc bằng phun hạt mài [2].
Chà bàn chải sắt có bóc được vảy cán không? Theo [2], dụng cụ tay là cách kém hiệu quả với vảy cán và gỉ bám chắc; dụng cụ máy đạt khoảng 30 đến 50 %, còn phun hạt mài đạt tới 100 %.
Ứng suất dư trong thép cán nguội nằm ở đâu? Trong mô phỏng cán đối xứng của [6], vùng giữa tiết diện chịu nén dọc còn các vùng ngoài chịu kéo dọc. Mức ứng suất thật của một tấm cụ thể phải đo, bài không cho con số.
Thay thép hộp cán nóng bằng thép hộp cán nguội cùng kích thước có được không? SteelConstruction.info ghi quy trình cán ảnh hưởng ứng suất dư trong tiết diện, dẫn tới đường cong mất ổn định khác nhau trong BS EN 1993-1-1, và khuyến cáo không thay mà chưa kiểm lại phần tính toán [1].
Cán nguội xong muốn thép mềm lại thì làm gì? Phải ủ để kết tinh lại. Nguồn đã kiểm chỉ cho mốc của sắt nguyên chất cán nguội 60 %: bắt đầu ở 823 K, kết thúc ở 873 K khi nung 5 K/s [5]. Mốc của thép cacbon phải tra riêng.