Thep la hop kim voi thanh phan chinh la sat (Fe), voi carbon (C), tu 0,02% đen 2,14% theo trong luong, va mot so nguyen to hoa hoc khac. Chung lam tang đo cung, han che su di chuyen cua nguyen tu sat trong cau truc tinh the duoi tac đong cua nhieu nguyen nhan khac nhau. So luong khac nhau cua cac nguyen to va ty le cua chung trong thep nham muc đich kiem soat cac muc tieu chat luong nhu đo cung, đo đan hoi, tinh de uon, va suc ben keo đut. Thep voi ty le carbon cao co the tang cuong đo cung va cuong luc keo đut so voi sat, nhung lai gion va de gay hon. Ty le hoa tan toi đa cua carbon trong sat la 2,14% theo trong luong (o trang thai Austenit) xay ra o 1.147 đo C; neu luong carbon cao hon hay nhiet đo hoa tan thap hon trong qua trinh san xuat, san pham se la xementit co cuong luc kem hon. Pha tron voi carbon cao hon 2,06% se đuoc gang. Thep cung đuoc phan biet voi sat ren, vi sat ren co rat it hay khong co carbon, thuong la it hon 0,035%. Ngay nay nguoi ta goi nganh cong nghiep thep (khong goi la nganh cong nghiep sat va thep), nhung trong lich su, đo la 2 san pham khac nhau.
Ngay nay co mot vai loai thep ma trong đo carbon đuoc thay the bang cac hon hop vat lieu khac, va carbon neu co, chi la khong đuoc ua chuong.
Truoc thoi ki Phuc Hung nguoi ta đa che tao thep voi nhieu phuong phap kem hieu qua, nhung đen the ki 17 sau tim ra cac phuong phap co hieu qua hon thi viec su dung thep tro nen pho bien hon. Voi viec phat minh ra quy trinh Bessemer vao giua the ki 19, thep đa tro thanh mot loai hang hoa đuoc san xuat hang loat it ton kem. Trong qua trinh san xuat cang tinh luyen tot hon nhu phuong phap thoi oxy, thi gia thanh san xuat cang thap đong thoi tang chat luong cua kim loai. Ngay nay thep la mot trong nhung vat lieu pho bien nhat tren the gioi va la thanh phan chinh trong xay dung, đo dung, cong nghiep co khi. Thong thuong thep đuoc phan thanh nhieu loai tuy theo thanh phan hoa hoc, muc đich su dung va cap bac va đuoc cac to chuc đanh gia xac nhan theo chuan rieng.


Đac tinh Cung nhu hau het cac kim loai, ve co ban, sat khong ton tai o vo Trai Đat duoi dang nguyen to, no chi ton tai khi ket hop voi oxy hoac luu huynh. Sat o dang khoang vat bao gom Fe2O3-mot dang cua oxit sat co trong khoang vat hematit, va FeS2 - quang sunfit sat. Sat đuoc lay tu quang bang cach khu oxy hoac ket hop sat voi mot nguyen to hoa hoc nhu carbon. Qua trinh nay đuoc goi la luyen kim, đuoc ap dung lan đau tien cho kim loai voi điem nong chay thap hon. Đong nong chay o nhiet đo hon 1.080 °C, trong khi thiec nong chay o 250 °C. Pha tron voi carbon trong sat cao hon 2,14% se đuoc gang, nong chay o 1.392 °C. Tat ca nhiet đo nay co the đat đuoc voi cac phuong phap cu đa đuoc su dung it nhat 6.000 nam truoc. Khi ti le oxy hoa tang nhanh khoang 800 °C thi viec luyen kim phai dien ra trong moi truong co oxy thap.
Trong qua trinh luyen thep viec tron lan carbon va sat co the hinh thanh nen rat nhieu cau truc khac nhau voi nhung đac tinh khac nhau. Hieu đuoc đieu nay la rat quan trong đe luyen thep co chat luong. O nhiet đo binh thuong, dang on đinh nhat cua sat la sat ferrit co cau truc lap phuong tam khoi (BCC) hay sat, mot chat lieu kim loai mem, co the phan huy mot luong nho carbon (khong qua 0,02% o nhiet đo 911 °C). Neu tren 911 °C thi ferrit se chuyen tu tam khoi (BCC) sang tam mat (FCC), đuoc goi la austenit, loai nay cung la mot chat lieu kim loai mem nhung no co the phan huy nhieu carbon hon (2,14% carbon nhiet đo 1.147 °C). Mot cach đe loai bo carbon ra khoi austenit la loai xementit ra khoi hon hop đo, đong thoi đe sat nguyen chat o dang ferit va tao ra hon hop xementit-ferrit. Xementit la mot hop chat hoa hoc co cong thuc la Fe3C.


Lich su = Co đai =

Thep đa đuoc biet đen tu thoi co đai va đuoc san xuat thong qua qua trinh luyen kim bloomeries va crucibles.
San xuat thep som nhat đuoc ghi nhan tu nhung manh vo đo sat đuoc khai quat tai mot hoa tang o Anatolia (Kaman-Kalehoyuk) va đa gan 4.000 nam tuoi, co tu nam 1800 TCN. Horace nhan dien cac vu khi thep nhu falcata o ban đao Iberia, trong khi thep Noric đuoc su dung boi quan đoi La Ma co đai.
Danh tieng cua sat Seric cua An Đo (thep wootz) đa tang len đang ke trong pham vi toan cau. Cac khu vuc san xuat kim loai o Sri Lanka đa su dung cac lo gio đuoc thoi boi gio mua, co kha nang san xuat thep cacbon cao. Viec san xuat thep Wootz quy mo lon tai An Đo bang cach su dung noi luyen đa dien ra vao the ky thu sau TCN, la buoc tien pionee cua qua trinh san xuat thep va luyen kim hien đai.
Nhung nguoi Trung Quoc trong thoi ky Chien quoc (403–221 TCN) đa su dung thep đuoc lam cung bang phuong phap "nhanh lanh" (quench-hardened). Trong thoi ky Han (202 TCN–220 CN), nguoi Trung Quoc đa tao ra thep bang cach nau chay sat ren voi sat đuc, tu đo tao ra mot loai thep co chua carbon vao the ky thu nhat sau CN.
Co bang chung cho thay thep cacbon đa đuoc san xuat o phia Tay Tanzania boi to tien cua nguoi dan Haya tu cach đay 2.000 nam thong qua mot qua trinh phuc tap cua "tien nhiet" cho phep nhiet đo ben trong lo đat đen 1300 đen 1400 °C.


= Wootz va Damascus =
Chung cu ve viec san xuat thep carbon cao đau tien tai An Đo đuoc tim thay tai Kodumanal o Tamil Nadu, vung Golconda o Andhra Pradesh va Karnataka, cung nhu cac vung Samanalawewa, Dehigaha Alakanda, cua Sri Lanka. Cong nghe nay sau đo đuoc biet đen voi ten goi la Wootz steel, đuoc san xuat o mien Nam An Đo tu the ky thu sau TCN va xuat khau ra toan cau. Cong nghe thep đa ton tai truoc nam 326 TCN tai khu vuc nay va đuoc đe cap trong van hoc cua nguoi Sangam Tamil, nguoi A Rap va tieng Latinh nhu loai thep tot nhat tren the gioi đuoc xuat khau đen La Ma, Ai Cap, Trung Quoc va the gioi A Rap vao thoi điem đo - đuoc goi la Seric Iron. Mot hoi thuong mai Tamil o Tissamaharama, o Đong Nam Sri Lanka, tu the ky thu ba truoc CN, đa đua đen đao nay mot so hien vat sat va thep co nhat va quy trinh san xuat tu thoi ky co đien. Nguoi Trung Quoc va nguoi đia phuong o Anuradhapura, Sri Lanka, cung đa ap dung phuong phap san xuat thep Wootz tu nguoi Tamil cua trieu đai Chera, mien Nam An Đo tu the ky thu nam sau CN. Tai Sri Lanka, phuong phap san xuat thep som nay su dung lo gio đoc đao, đuoc thoi boi gio mua, co kha nang san xuat thep cacbon cao. Vi cong nghe nay đuoc nhan tu nguoi Tamil cua mien Nam An Đo, nen nguon goc cua cong nghe thep o An Đo co the đuoc uoc tinh than trong vao khoang nam 400–500 TCN.
Qua trinh san xuat thep Wootz, hay con đuoc goi la thep Damascus, noi tieng ve đo ben va kha nang giu luoi sac ben, co the đa đuoc nguoi A Rap lay tu Ba Tu, sau đo lai đuoc Ba Tu lay tu An Đo. Thep Wootz ban đau đuoc tao ra tu nhieu nguyen lieu khac nhau, bao gom cac nguyen to vi luong, ro rang chu yeu tu cac tac pham cua Zosimos of Panopolis. Nam 327 TCN, Alexander the Great đa nhan đuoc phan thuong tu vua Porus, khong phai la vang hay bac ma la 30 pao thep. Mot nghien cuu gan đay đa suy đoan rang carbon nanotubes đa đuoc bao gom trong cau truc cua no, đieu nay co the giai thich mot so đac tinh huyen thoai cua no, tuy nhien, voi cong nghe cua thoi đai đo, nhung đac tinh nay đuoc tao ra tu su tinh co hon la do thiet ke. Cong nghe đa su dung gio tu nhien, noi đat chua sat đuoc đot nong bang cach su dung go. Nguoi Sinhalese co đai đa xu ly đuoc mot tan thep tu moi 2 tan đat, đieu đang kinh ngac vao thoi điem đo. Mot lo nhu vay đa đuoc tim thay tai Samanalawewa va cac nha khao co đa co the san xuat thep nhu nguoi co đai đa lam.
Thep luyen chao, đuoc tao ra bang cach cham chung tu va lam lanh sat tinh khiet va carbon (thuong trong dang than cui) trong mot chao luyen, đa đuoc san xuat o Merv tu the ky 9 đen the ky 10 sau CN. Vao the ky 11, co bang chung ve viec san xuat thep o thoi đai Song cua Trung Quoc bang hai phuong phap: mot phuong phap "berganesque" tao ra thep kem chat luong va khong đong nhat, va mot phuong phap tien đe cho quy trinh Bessemer hien đai, su dung viec tach carbon mot phan thong qua viec ren lai nhieu lan duoi luong gio lanh.


= Hien đai =

Tu the ky 17 tro đi, buoc đau tien trong san xuat thep tai chau Au đa la qua trinh luyen quang sat thanh gang trong mot lo luyen. Ban đau su dung than cui, cac phuong phap hien đai su dung coc, đa đuoc chung minh hieu qua hon.


 Quy trinh bat đau tu thanh sat  Trong nhung quy trinh nay, gang đuoc tinh loc (tinh the) trong mot lo ren đe san xuat thanh sat, sau đo đuoc su dung trong luyen thep.
Quy trinh san xuat thep bang quy trinh cementation đuoc mieu ta trong mot bai luan xuat ban tai Prague vao nam 1574 va đuoc su dung tai Nuremberg tu nam 1601. Mot quy trinh tuong tu cho viec lam cung be mat cho ao giap va dung cu đuoc mieu ta trong mot cuon sach xuat ban tai Naples nam 1589. Quy trinh nay đa đuoc gioi thieu vao nuoc Anh vao khoang nam 1614 va đuoc su dung đe san xuat thep nhu vay boi ong Sir Basil Brooke tai Coalbrookdale trong thap ky 1610.
Nguyen lieu cho quy trinh nay la thanh sat. Trong the ky 17, đa nhan ra rang thep tot nhat đuoc san xuat tu gang mien bac thanh pho Stockholm, Thuy Đien. Đay van la nguon nguyen lieu thuong dung vao the ky 19, gan nhu trong suot thoi gian su dung quy trinh nay.
Thep luyen gieng chay la thep đa đuoc chay trong mot am đun chu khong phai la đuoc ren, ket qua la no đong nhat hon. Hau het cac lo truoc đay khong đat đuoc nhiet đo cao đu đe chay thep. Nganh cong nghiep thep luyen gieng chay hien đai đau tien xuat phat tu phat minh cua Benjamin Huntsman vao nhung nam 1740. Thep vay (đuoc lam nhu đa đe cap o tren) đuoc chay trong mot am đun hoac trong mot lo, va đo (thuong) thanh thanh.


 Cac quy trinh bat đau tu gang  Thoi ky hien đai trong cong nghe luyen thep bat đau voi viec gioi thieu quy trinh cua Henry Bessemer vao nam 1855, nguyen lieu chinh cho quy trinh nay la gang. Phuong phap nay cho phep san xuat thep so luong lon mot cach re tien, vi vay thep nhe (mild steel) đa đuoc su dung thay the cho gang ren trong hau het cac ung dung. Quy trinh Gilchrist-Thomas (hoac quy trinh Bessemer kieu co ban) la mot cai tien cua quy trinh Bessemer, trong đo lot vat lieu kiem vao lo đe loai bo photpho.
Mot quy trinh luyen thep khac vao the ky 19 la quy trinh Siemens-Martin, bo sung cho quy trinh Bessemer. Quy trinh nay bao gom luyen chung gang ren (hoac phe lieu thep) voi gang.
Cac phuong phap san xuat thep nay dan loi thoi sau khi quy trinh luyen thep bang oxy co ban Linz-Donawitz (BOS) đuoc phat trien vao nam 1952, va cac phuong phap luyen thep bang oxy khac. Quy trinh luyen thep bang oxy co ban vuot troi hon cac phuong phap luyen thep truoc đo boi vi oxy đuoc bom vao lo gioi han tap chat, chu yeu la nito, truoc đay đa vao tu khong khi su dung, va do luong thep tu quy trinh BOS đuoc san xuat trong mot phan muoi hai thoi gian so voi quy trinh lo mo. Ngay nay, lo cuc quang đien (EAF) la mot phuong phap pho bien đe tai che phe lieu kim loai thanh thep moi. Chung cung co the đuoc su dung đe chuyen đoi gang thanh thep, nhung chung tieu thu nhieu nang luong đien (khoang 440 kWh cho moi tan), do đo thuong chi kinh te khi co nguon cung cap đien re va doi dao.


Cong nghiep Nganh cong nghiep thep thuong đuoc coi la mot chi so cua tien bo kinh te, boi vi thep đong vai tro quan trong trong ha tang va tong the cua phat trien kinh te. Nam 1980, co hon 500.000 cong nhan thep o Hoa Ky. Đen nam 2000, so luong cong nhan thep đa giam xuong con 224.000.
Con bung no kinh te o Trung Quoc va An Đo đa gay ra mot su tang vot đang ke ve nhu cau thep. Tu nam 2000 đen 2005, nhu cau thep toan cau tang 6%. Ke tu nam 2000, mot so cong ty thep An Đo va Trung Quoc đa noi len, nhu Tata Steel (mua Corus Group nam 2007), Baosteel Group va Shagang Group.Tinh đen  nam 2017, tuy nhien, ArcelorMittal la nha san xuat thep lon nhat the gioi. Nam 2005, British Geological Survey cho biet Trung Quoc la nha san xuat thep hang đau voi khoang mot phan ba thi phan the gioi; tiep theo lan luot la Nhat Ban, Nga va My. Su co san nang luong san xuat thep lon cung lam tang luong khi thai carbon dioxide lien quan đen tuyen san xuat chinh. Nam 2021, uoc tinh khoang 7% luong khi thai khi nha kinh toan cau phat sinh tu nganh cong nghiep thep. Du kien giam khi thai nay se đen tu viec chuyen đoi tuyen san xuat chinh bang cach su dung coks, tai che thep nhieu hon va ap dung cong nghe hung khi thai carbon hoac cong nghe su dung khi thai carbon.
Nam 2008, thep bat đau đuoc giao dich nhu mot hang hoa tren San giao dich Kim loai London. Vao cuoi nam 2008, nganh cong nghiep thep đoi mat voi mot su suy thoai manh me dan đen nhieu cat giam.
Nam 2021, uoc tinh khoang 7% luong khi thai nha kinh toan cau xuat phat tu nganh cong nghiep thep. Viec giam luong khi thai nay du kien ​​se đen tu viec chuyen huong san xuat chinh sang than coc, tai che thep nhieu hon va ap dung cong nghe thu hoi va luu tru carbon.


Đuong đai = Carbon =
Thep hien đai đuoc che tao voi cac ket hop khac nhau cua cac hop kim đe đap ung nhieu muc đich khac nhau. Thep carbon, bao gom chi sat va cacbon, chiem 90% san luong thep. Thep hop kim thap đuoc hop kim voi cac nguyen to khac, thuong la molypden, mangan, crom hoac niken, voi ti le len đen 10% theo trong luong đe cai thien kha nang lam cung cua cac phan day. Thep hop kim cao cuong đo thap co cac phan them nho (thuong la < 2% theo trong luong) cua cac nguyen to khac, thuong la 1.5% mangan, đe cung cap suc manh bo sung voi muc gia tuong đoi hop ly.
Nhung quy đinh ve tieu thu nhien lieu trung binh cua doanh nghiep (CAFE) gan đay đa tao ra mot loai thep moi đuoc goi la Thep Cuong Đo Cao Tien Tien (AHSS). Chat lieu nay vua manh me vua deo dai, giup cau truc xe o to co the duy tri muc đo an toan hien tai trong khi su dung it vat lieu hon. Co mot so loai thep AHSS hien co tren thi truong, chang han nhu thep đoi giai đoan, đuoc xu ly nhiet đe chua cung luc cau truc vi kien truc va vi kien manh đe tao ra mot loai thep co đo ben cao va co the đinh hinh. Thep co kha nang bien đoi tu nhua ky thuat goi la thep Transformation Induced Plasticity (TRIP) dua vao qua trinh hop kim đac biet va xu ly nhiet đe on đinh luong aoxtit tai nhiet đo phong thich hop trong thep thap hop kim ferritic thong thuong khong co aoxtit. Bang cach ap dung bien dang, aoxtit chuyen tu vi kien thanh vi kim ma khong can them nhiet. Thep Twinning Induced Plasticity (TWIP) su dung loai bien dang cu the đe tang cuong hieu qua cua qua trinh cung vien tren hop kim.


= Hop kim =

Thep khong gi chua it nhat 11% crom, thuong đuoc ket hop voi niken, đe chong lai gi set. Mot so thep khong gi, nhu thep khong gi ferritic, co tinh tu, trong khi nhung loai khac, nhu thep khong gi austenitic, khong tu. Thep chong gi đuoc viet tat la CRES.
Thep hop kim la thep carbon đon gian ma đa them vao cac luong nho cac nguyen to hop kim nhu crom va vanadi đe cai thien chat thep. Mot so loai thep hien đai hon bao gom cac loai thep cong cu, chua nhieu luong lon volfram va coban hoac cac nguyen to khac đe toi đa hoa qua trinh lam cung dung dich. Đieu nay cung cho phep su dung cung vien ket tua va nang cao kha nang chiu nhiet cua hop kim. Thep cong cu thuong đuoc su dung trong cac cua, khoan va cac thiet bi khac can luoi cat sac ben va ben lau. Cac hop kim đac thu khac bao gom cac loai thep chong thoi tiet nhu Cor-ten, co kha nang chiu đuoc thoi tiet va co the đuoc su dung khong son. Thep maraging đuoc hop kim voi niken va cac nguyen to khac, nhung khac voi hau het cac loai thep, no chua rat it cacbon (0,01%). Đieu nay tao ra mot loai thep rat chac chan nhung van co kha nang uon deo.
Thep Eglin su dung su ket hop cua hon muoi hai nguyen to khac nhau o cac ti le khac nhau đe tao ra mot loai thep gia re tuong đoi dung trong vu khi đap o noi bit mo. Thep Hadfield (theo ten cua Sir Robert Hadfield) hoac thep mangan chua 12-14% mangan, khi bi mai mon cung hoa đe tao ra mot lop da cung rat chong mai mon. Vi du bao gom banh xe xe tang, canh luoi cua, va luoi cat tren ham cuoc song.


= Tieu chuan =
Hau het cac hop kim thep pho bien hon đuoc phan loai thanh nhieu loai theo cac to chuc tieu chuan. Vi du, Hiep hoi Ky su O to co mot loat cac tieu chuan xac đinh nhieu loai thep. Hoi đong Tieu chuan va Vat lieu My co mot bo tieu chuan rieng, xac đinh cac hop kim nhu A36 steel, loai thep ket cau thong dung nhat tai Hoa Ky. JIS cung đinh nghia mot loat cac loai thep đang đuoc su dung rong rai o Nhat Ban cung nhu o cac nuoc đang phat trien.


Cac tinh chat cua vat lieu = Xuat xu va san xuat =

Sat thuong đuoc tim thay trong vo Trai đat duoi dang khoang san, thuong la oxit sat, chang han nhu nam cham đat hoac huyet tim đat. Sat đuoc trich xuat tu quang sat bang cach loai bo oxy thong qua viec ket hop voi mot chat đoi tac hoa hoc uu tien nhu cacbon, sau đo bi mat vao khong khi duoi dang khi carbonic. Qua trinh nay, đuoc biet đen la nau luyen, đuoc ap dung lan đau tien cho cac kim loai co nhiet đo nau chay thap hon, chang han nhu thiec, no nau chay o khoang 250 °C (482 °F), va đong, no nau chay o khoang 1.100 °C (2.010 °F), va hop kim cua chung, đong thau, co điem nau chay thap hon 1.083 °C (1.981 °F). So voi đo, gang nau chay o khoang 1.375 °C (2.507 °F). Trong thoi ky co xua, mot luong nho sat đa đuoc nau luyen trong trang thai ran bang cach đot no trong lua than hoat tinh va sau đo "han" nhung cum lai voi nhau bang mot cai bua va trong qua trinh đo ep ra cac chat khong mong muon. Voi su can than, luong cacbon co the đuoc kiem soat bang cach di chuyen no trong lua. Khong giong voi đong va thiec, sat long hoac ran hoa tan cacbon kha de dang.
Tat ca cac nhiet đo nay co the đat đuoc voi cac phuong phap co xua đuoc su dung tu thoi ky Đo đong. Ke tu toc đo oxi hoa cua sat tang len nhanh chong vuot qua 800 °C (1.470 °F), viec nau luyen phai dien ra trong moi truong it oxi. Nau luyen, bang cach su dung cacbon đe giam cac oxit sat, dan đen hop kim (gang) giu lai qua nhieu cacbon đe đuoc goi la thep. Luong cacbon du thua va cac tap chat khac đuoc loai bo trong buoc tiep theo.
Thuong co them cac vat lieu khac vao hon hop sat/cacbon đe tao ra thep voi cac tinh chat mong muon. Niken va mangan trong thep gia tang suc cang va lam cho dang austenite cua hon hop sat-cacbon on đinh hon, chrom gia tang đo cung va nhiet đo nau chay, va vanadi cung gia tang đo cung trong khi lam cho no it bi thieu moi kim loai.
Đe ngan chan su an mon, it nhat 11% chromium co the đuoc them vao thep đe tao thanh mot lop oxit cung tren be mat kim loai; đieu nay đuoc goi la thep khong gi. Wolfram lam cham qua trinh hinh thanh cementite, giu carbon trong ma tran sat va cho phep martensit hinh thanh uu tien o toc đo lam nguoi cham hon, dan đen thep toc đo cao. Viec them chi va luu huynh lam giam kich thuoc hat tao nen thep de cat got, nhung cung lam cho thep de vo hon va de bi an mon. Tuy nhien, cac hop kim nhu vay thuong đuoc su dung cho cac bo phan nhu oc vit, bulong va oc vit trong cac ung dung khong yeu cau đo cung va khang an mon quan trong. Du vay, cac yeu to cua nhom p-block nhu luu huynh, nito, phot pho, va chi thuong đuoc coi la tap chat lam cho thep de vo hon va do đo se đuoc loai bo khoi thep trong qua trinh nau chay.


= Tinh chat =

Mat đo cua thep thay đoi dua tren thanh phan hop kim nhung thuong dao đong trong khoang 7.750 đen 8.050 kg/m3 (484 đen 503 lb/cu ft), hoac 7,75 đen 8,05 g/cm3 (4,48 đen 4,65 oz/cu in).
Ngay ca trong mot khoang hep cac nong đo hon hop cua cacbon va sat tao thanh thep, mot so cau truc ky thuat kim loai khac nhau, co tinh chat rat khac nhau, co the hinh thanh. Hieu ro cac tinh chat nay la thiet yeu đe san xuat thep chat luong. O nhiet đo phong, dang on đinh nhat cua sat tinh khiet la cau truc khoi trung tam (BCC) goi la sat alpha hoac α-sat. No la mot kim loai kha mem chi co the hoa tan mot nong đo nho cua cacbon, khong qua 0,005% o 0 °C (32 °F) va 0,021 wt% o 723 °C (1.333 °F). Su chua chat cacbon trong sat alpha đuoc goi la phierrite. O 910 °C, sat tinh khiet chuyen thanh cau truc khoi trung tam lap phuong (FCC), goi la sat gamma hoac γ-sat. Su chua chat cacbon trong sat gamma đuoc goi la giai tenit. Cau truc FCC mo rong hon cua giai tenit co the hoa tan nhieu cacbon hon, len đen 2,1%, Nguon co su khac biet ve gia tri nay nen no đa đuoc lam tron thanh 2,1%, tuy nhien gia tri chinh xac nay kha hoc thuat vi thep khong hop kim đon gian hiem khi đuoc san xuat voi muc carbon nhu vay. Xem:

Smith & Hashemi 2006, tr. 363—2,08%.
Degarmo, Black & Kohser 2003, tr. 75—2,11%.
Ashby & Jones 1992—2,14%. (gap 38 lan cua ferrite) cacbon o nhiet đo 1.148 °C (2.098 °F), đo la muc nong đo cacbon cao nhat cua thep, vuot qua đo la gang xam. Khi cacbon di chuyen ra khoi dung dich voi sat, no tao thanh mot vat lieu rat cung, nhung gion goi la xi mang (Fe3C).
Khi thep chua chinh xac 0,8% carbon (đuoc goi la thep eutectoid), khi đuoc lam lanh, pha austenitic (FCC) cua hon hop co gang chuyen ve pha ferrite (BCC). Carbon khong con vua voi cau truc austenite cua pha FCC, dan đen su du thua cua carbon. Mot cach đe carbon roi khoi austenite la tao thanh ket tua khoi dung dich duoi dang cementite, đe lai mot pha ferrite co mot luong carbon nho trong dung dich. Hai pha ferrite va cementite ket tua đong thoi tao thanh mot cau truc lop goi la pearlite, đuoc đat ten theo su giong nhu nuoc ngoc trai. Trong thanh phan hypereutectoid (cao hon 0,8% carbon), carbon se truoc tien tao thanh cac hat ket tua lon cua cementite tai cac ranh gioi hat austenite cho đen khi ty le carbon trong cac hat giam xuong thanh thanh phan eutectoid (0,8% carbon), luc đo cau truc pearlite hinh thanh. Đoi voi cac loai thep co luong carbon it hon 0,8% (hypoeutectoid), ferrite se hinh thanh truoc trong cac hat cho đen khi thanh phan con lai tang len 0,8% carbon, luc đo cau truc pearlite se hinh thanh. Khong co cac hat ket tua lon cua cementite se hinh thanh o bien gioi trong thep hypoeuctoid. Đieu tren gia đinh rang qua trinh lam lanh dien ra rat cham, đu thoi gian đe carbon di chuyen.
Khi toc đo lam lanh tang, carbon se co it thoi gian hon đe di chuyen va tao thanh carbide tai bien gioi hat, nhung se co ngay cang nhieu pearlite voi cau truc min hon trong cac hat; do đo, carbide đuoc phan tan rong rai hon va ngan ngua viec truot cua cac khuyet tat ben trong cac hat đo, dan đen lam cung thep. Khi toc đo lam lanh rat cao do quenching, carbon khong co thoi gian đe di chuyen ma bi kep trong austenite pha trung tam va tao thanh martensite. Martensite la mot dang cuc ky cang va cang thang, chua nhieu carbon va sat vuot qua nong đo toi đa, cuc ky cung nhung de vo. Tuy thuoc vao nong đo carbon, pha martensitic co cac hinh thai khac nhau. Duoi 0.2% carbon, no co cau truc ferrite BCC, nhung o nong đo carbon cao hon, no co cau truc body-centred tetragonal (BCT). Khong co nang luong kich hoat nhiet cho qua trinh chuyen tu austenite sang martensite. Khong co su thay đoi ve thanh phan vi cac nguyen tu thuong giu nguyen vi tri cua chung.
Martensite co mat đo thap hon (no ra trong qua trinh lam lanh) so voi austenite, dan đen su thay đoi ve the tich khi chuyen đoi giua chung. Trong truong hop nay, su mo rong xay ra. Cac cang thang ben trong tu su mo rong nay thuong co dang nen vat ly tren cac tinh the cua martensite va cang thang tren pha ferrite con lai, cung voi mot luong cat đang ke tren ca hai thanh phan. Neu qua trinh quenching khong thuc hien đung cach, cang thang ben trong co the lam vo chi tiet khi no lam lanh. It nhat, chung gay ra cung vat lieu va cac sai lech vi micro khac. Thuong xuyen xuat hien cac vet nut sau qua trinh quenching khi thep đuoc lam nguoi bang nuoc, mac du chung khong luon luon ro rang thay đuoc.


= Xu ly nhiet =
Co nhieu phuong phap xu ly nhiet co san cho thep. Pho bien nhat la gia nhiet (annealing), nhanh chong lam lanh (quenching) va lam mem (tempering).
Gia nhiet la qua trinh đun nong thep đen nhiet đo đu cao đe giam bot cang thang noi bo. No khong lam cho san pham mem chung ma chi giam cang thang va cang thang cuc bo trong vat lieu. Gia nhiet bao gom ba giai đoan: phuc hoi (recovery), tai tinh the hoa (recrystallization) va moc tinh (grain growth). Nhiet đo yeu cau đe gia nhiet mot loai thep cu the phu thuoc vao loai gia nhiet ma muon đat đuoc va cac thanh phan hop kim.
Lam lanh nhanh bao gom đun nong thep đe tao pha austenite sau đo lam lanh nhanh chong bang nuoc hoac dau. Qua trinh lam lanh nhanh nay dan đen cau truc martensitic cung nhung gion. Sau đo, thep đuoc lam mem, la mot loai gia nhiet đac biet, đe giam đo gion. Trong ung dung nay, qua trinh gia nhiet (tempering) bien mot so martensite thanh cementite hoac spheroidite va do đo lam giam cang thang va cac khuyet tat ben trong. Ket qua la thep deo hon va chong vo hon.


Tham khao = Tai lieu =
Ashby, Michael F.; Jones, David Rayner Hunkin (1992). An introduction to microstructures, processing and design. Butterworth-Heinemann.
Barraclough, K. C. (1984). Steel before Bessemer. Quyen I, Blister Steel: The Birth of an Industry. London: Metals Society.
Barraclough, K. C. (1984). Steel Before Bessemer. Quyen II, Crucible Steel: The Growth of Technology. London: Metals Society.
Bugayev, K.; Konovalov, Y.; Bychkov, Y.; Tretyakov, E.; Savin, Ivan V. (2001). Iron and Steel Production. The Minerva Group, Inc. ISBN 978-0-89499-109-7.
Davidson, H. R. Ellis (1994). The Sword in Anglo-Saxon England: Its Archaeology and Literature. Woodbridge, Suffolk, UK: Boydell Press. ISBN 0-85115-355-0.
Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003). Materials and Processes in Manufacturing (an ban thu 9). Wiley. ISBN 0-471-65653-4.
Fruehan, R. J.; Wakelin, David H. (1998). The Making, Shaping, and Treating of Steel (an ban thu 11). Pittsburgh, PA: AISE Steel Foundation. ISBN 0-930767-03-9.
Verein Deutscher Eisenhuttenleute (Ed.). Steel – A Handbook for Materials Research and Engineering, Volume 1: Fundamentals. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg and Verlag Stahleisen, Dusseldorf 1992, 737 p. ISBN 3-540-52968-3.
Verein Deutscher Eisenhuttenleute (Ed.). Steel – A Handbook for Materials Research and Engineering, Volume 2: Applications. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg and Verlag Stahleisen, Dusseldorf 1993, 839 pages, ISBN 3-540-54075-X.
Smith, William F.; Hashemi, Javad (2006). Foundations of Materials Science and Engineering (an ban thu 4). McGraw-Hill. ISBN 0-07-295358-6.


Đoc them Mark Reutter, Making Steel: Sparrows Point and the Rise and Ruin of American Industrial Might. University of Illinois Press, 2005.
Duncan Burn, The Economic History of Steelmaking, 1867–1939: A Study in Competition Luu tru ngay 26 thang 7 nam 2012 tai Wayback Machine. Cambridge University Press, 1961.
Harukiyu Hasegawa, The Steel Industry in Japan: A Comparison with Britain Luu tru ngay 18 thang 4 nam 2012 tai Wayback Machine. Routledge, 1996.
J.C. Carr and W. Taplin, History of the British Steel Industry Luu tru ngay 29 thang 7 nam 2012 tai Wayback Machine. Harvard University Press, 1962.
H. Lee Scamehorn, Mill & Mine: The Cf&I in the Twentieth Century Luu tru ngay 26 thang 7 nam 2012 tai Wayback Machine. University of Nebraska Press, 1992.
Warren, Kenneth, Big Steel: The First Century of the United States Steel Corporation, 1901–2001 Luu tru ngay 1 thang 5 nam 2010 tai Wayback Machine. University of Pittsburgh Press, 2001.