Tìm Hiểu Sự Khác Biết Giữa Gang Và Thép đúc

Mặc dù gang và thép có thể trông giống nhau trên bề mặt, nhưng mỗi loại đều có những ưu và nhược điểm riêng biệt từ sản xuất đến ứng dụng. 

Hàm lượng carbon là sự khác biệt chính

Sắt và thép đều là kim loại đen bao gồm chủ yếu là các nguyên tử sắt. Tuy nhiên, trong sản xuất, nó không đơn giản như vậy – có rất nhiều hợp kim và cấp độ khác nhau. Để hiểu chúng, điều quan trọng là phải phân biệt giữa sắt được sử dụng trong các sản phẩm hàng ngày và nguyên tố khoa học là sắt (Fe). Sắt nguyên tố là thứ được tìm thấy trong tự nhiên, thường ở dạng oxy hóa đòi hỏi quá trình xử lý chuyên sâu được gọi là nấu chảy, để chiết xuất.

Sắt nguyên tố tinh khiết quá mềm nên không hữu ích trong hầu hết các ứng dụng. Nó trở nên cứng hơn, và do đó hữu ích hơn, khi nó được hợp kim hoặc trộn lẫn với carbon. Trên thực tế, thành phần cacbon là điểm phân biệt chính giữa gang và thép. Gang thường chứa hơn 2 phần trăm carbon, trong khi thép đúc thường chứa từ 0,1–0,5 phần trăm carbon.

Nét đặc trưng

Bảng sau đây cung cấp một cái nhìn tổng quát về chất lượng của từng loại vật liệu. Trong khi có nhiều loại sắt và thép khác nhau để xem xét, bảng này tập trung vào sắt xám và thép cacbon — hai dạng phổ biến nhất của mỗi kim loại.

CHẤT LƯỢNG	GANG THÉP	THÉP ĐÚC
Khả năng thiến	✔
Dễ gia công	✔
Giảm rung chấn	✔
Cường độ nén	✔
Chống va đập	✔
Chống ăn mòn	✔	✔ (hợp kim không gỉ)
Hao mòn điện trở	✔ (tùy ứng dụng)	✔ (tùy ứng dụng)
Giá cả	✔

Hầu hết mọi người không gặp sắt hoặc thép ở trạng thái nóng chảy — điều này có thể hiểu được, vì sắt nóng chảy ở khoảng 2300 ° F và thép nóng chảy ở 2600 ° F, và cả hai đều được đổ vào khuôn ở nhiệt độ thậm chí còn nóng hơn. Những người làm việc với sắt và thép lỏng nhanh chóng phát hiện ra rằng chúng khác nhau đáng kể về khả năng đổ và tỷ lệ co ngót.

Gang tương đối dễ đúc, vì nó dễ đổ và không bị co lại nhiều như thép. Điều này có nghĩa là nó sẽ dễ dàng lấp đầy các khoảng trống phức tạp trong khuôn và cần ít vật liệu nóng chảy hơn để làm như vậy. Tính dễ chảy này làm cho gang trở thành kim loại lý tưởng cho các công trình kiến ​​trúc hoặc đồ sắt trang trí công phu như hàng rào và băng ghế.

Đổ thép khó hơn nhiều. Nó ít chất lỏng hơn sắt nóng chảy và dễ phản ứng hơn với vật liệu làm khuôn. Nó cũng co lại nhiều hơn khi nguội đi, có nghĩa là vật liệu nóng chảy cần được đổ nhiều hơn — thường vào một bể chứa dư thừa, được gọi là riser, nơi mà vật đúc rút ra từ khi nó nguội đi.

Vì những lý do này, thép đúc đòi hỏi sự chú ý và kiểm tra nhiều hơn trong suốt quá trình đúc, làm cho việc sản xuất trở nên tiêu tốn nhiều tài nguyên hơn.

Khả năng gia công

Tùy thuộc vào ứng dụng cuối cùng, các bộ phận đúc có thể cần được gia công để đạt được dung sai cụ thể hoặc để tạo ra một lớp hoàn thiện mong muốn. Ở mức tối thiểu, các vật thể như cổng và đường chạy cần phải được cắt bỏ và hạ xuống đất.

Độ bền không có độ dẻo có nghĩa là vật liệu sẽ rất giòn và dễ bị gãy

Khả năng gia công là thước đo mức độ dễ dàng của một vật liệu nhất định để cắt hoặc mài; một số vật liệu khó gia công hơn những vật liệu khác. Theo quy luật chung, kim loại có bổ sung hợp kim cao để cải thiện hiệu suất cơ học có khả năng gia công thấp hơn.

Gang thường dễ gia công hơn nhiều so với thép. Cấu trúc graphit trong gang bị phá vỡ dễ dàng hơn và đồng nhất hơn. Bàn là cứng hơn, chẳng hạn như bàn là trắng, khó gia công hơn nhiều do tính giòn của chúng.

Thép không dễ cắt với độ đồng nhất như nhau, và nó gây ra mài mòn dụng cụ nhiều hơn, dẫn đến chi phí sản xuất cao hơn. Thép tôi cứng, hoặc những loại thép có hàm lượng carbon cao hơn, cũng làm tăng độ mài mòn của dụng cụ. Tuy nhiên, thép mềm hơn không nhất thiết phải tốt hơn – thép cacbon thấp, mặc dù mềm hơn, có thể bị nhão và khó gia công.

Giảm rung chấn

Đặc tính giảm chấn cần được xem xét khi lựa chọn vật liệu đúc, vì thiếu khả năng giảm chấn có thể dẫn đến rung động và tiếng ồn quá mức, chẳng hạn như kêu hoặc kêu. Tùy thuộc vào nơi sử dụng vật liệu, giảm xóc hiệu quả có thể mang lại hiệu suất bền hơn, đáng tin cậy hơn.

Các cấu trúc graphit trong gang, đặc biệt là các kết cấu dạng vảy trong gang xám, đặc biệt tốt để hấp thụ rung động. Điều này làm cho gang trở nên lý tưởng cho các khối động cơ, vỏ xi lanh, và giường máy, và các ứng dụng khác mà độ bền và độ chính xác là quan trọng. Giảm rung động có thể giảm thiểu căng thẳng và ngăn ngừa mài mòn các bộ phận chuyển động.

Cường độ nén

Độ bền nén là khả năng vật liệu chịu được các lực có thể làm giảm kích thước của vật thể. Điều này trái ngược với các lực hướng vào việc kéo một vật liệu ra xa nhau. Cường độ nén có lợi trong các ứng dụng cơ học, nơi áp lực và ngăn chặn là các yếu tố. Thông thường, gang có độ bền nén tốt hơn thép.

Chống va đập

Cho đến nay, có vẻ như sử dụng gang có nhiều ưu điểm hơn thép, nhưng thép có một ưu điểm đáng kể: khả năng chống va đập. Thép rất tốt trong việc chịu các tác động đột ngột mà không bị uốn cong, biến dạng hoặc gãy. Điều này là do tính dẻo dai của nó: khả năng chịu lực căng và lực căng cao.

Sức bền mà không có độ dẻo dẫn đến một vật liệu giòn và rất dễ bị gãy – và gang là đứa con áp phích cho sức mạnh mà không có độ dẻo. Vì tính giòn của nó, gang có một số ứng dụng hạn chế.

Đồng thời, độ dẻo cao, hoặc khả năng biến dạng mà không bị hỏng, không được sử dụng nhiều nếu không có độ bền để chịu va đập đáng kể. Ví dụ, một sợi dây cao su có thể bị biến dạng đáng kể mà không bị đứt, nhưng lực mà nó có thể chịu rất hạn chế.

Mặc dù sắt có thể dễ gia công hơn trong hầu hết các ứng dụng đúc, nhưng thép có sự kết hợp tối ưu của cả độ bền và độ dẻo, khiến nó trở nên cực kỳ cứng rắn. Các chất lượng chống va đập và bản chất chịu tải toàn diện của thép khiến nó trở nên mong muốn cho nhiều ứng dụng cơ khí và kết cấu — đó là lý do tại sao thép là kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới.

Chống ăn mòn

Sắt có khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép. Cả hai kim loại sẽ bị ôxy hóa khi có hơi ẩm, nhưng sắt sẽ tạo ra lớp gỉ để ngăn chặn sự ăn mòn sâu cho tính toàn vẹn của kim loại. 

Một cách khác để ngăn chặn sự ăn mòn là  sơn hoặc sơn tĩnh điện . Bất kỳ phoi hoặc vết nứt nào làm lộ lớp kim loại bên dưới đều có thể dẫn đến ăn mòn, vì vậy việc bảo dưỡng thường xuyên là rất quan trọng đối với kim loại được phủ. 

Nếu khả năng chống ăn mòn trong khi duy trì vẻ ngoài của kim loại thô có tông màu bạc là một yếu tố quan trọng, thì thép hợp kim có thể là một lựa chọn tốt hơn — cụ thể là  thép không gỉ , có thêm crom và các hợp kim khác để ngăn chặn quá trình oxy hóa.

Hao mòn điện trở

Gang thường có khả năng chống mài mòn cơ học tốt hơn thép, đặc biệt là trong các tình huống mài mòn do ma sát. Hàm lượng graphit cao hơn trong gang tạo ra chất bôi trơn khô graphit cho phép các bề mặt rắn trượt vào nhau mà không làm giảm chất lượng bề mặt.

Thép dễ mài mòn hơn sắt, nhưng vẫn có thể chống lại một số loại mài mòn. Một số chất bổ sung hợp kim nhất định cũng có thể cải thiện chất lượng mài mòn của thép.

Giá cả

Gang thường rẻ hơn thép đúc vì chi phí vật liệu, năng lượng và nhân công thấp hơn cần thiết để tạo ra sản phẩm cuối cùng. Thép thô đắt hơn để mua, và nó đòi hỏi nhiều thời gian và sự chú ý để đúc. Tuy nhiên, khi thiết kế các sản phẩm đúc, cần cân nhắc đến việc sử dụng lâu dài và chi phí thay thế. Các bộ phận đắt hơn để sản xuất có thể có giá thành thấp hơn về lâu dài.

Thép cũng có sẵn ở nhiều dạng đúc sẵn — chẳng hạn như tấm, thanh, thanh, ống và dầm — và thường có thể được gia công hoặc lắp ráp để phù hợp với một ứng dụng cụ thể. Tùy thuộc vào sản phẩm và số lượng yêu cầu, chế tạo các sản phẩm thép hiện có có thể là một lựa chọn hiệu quả về chi phí.

Các loại gang và thép đúc khác nhau

Chúng tôi đã so sánh chất lượng của các dạng cơ bản nhất của gang (gang xám) và thép đúc (thép nhẹ hoặc thép cacbon), nhưng thành phần cụ thể và cấu trúc pha của sắt và thép có thể ảnh hưởng rất nhiều đến các tính chất cơ học. Ví dụ, cacbon trong sắt xám tiêu chuẩn có dạng vảy graphit sắc nét, trong khi sắt dẻo có cấu trúc graphit hình cầu hơn. Graphit vảy là thứ làm cho sắt xám trở nên giòn, trong khi các hạt graphit tròn trong gang dẻo cải thiện độ dẻo dai — làm cho nó phù hợp hơn cho các ứng dụng chống va đập.

Hợp kim có thể được thêm vào cả sắt và thép để tạo ra các đặc tính mong muốn. Mangan, ví dụ, làm tăng độ dẻo dai, trong khi crom cải thiện khả năng chống ăn mòn. Hàm lượng carbon thay đổi cũng là yếu tố phân biệt giữa thép carbon thấp, tiêu chuẩn và cao — lượng cao hơn tạo ra các vật liệu cứng hơn nhiều.

Cuối cùng, sự lựa chọn giữa gang và thép đúc sẽ phụ thuộc vào loại và ứng dụng của lắp đặt cuối cùng.

Để biết thêm thông tin về sắt thép, hoặc yêu cầu báo giá cho một dự án tùy chỉnh, vui lòng liên hệ với chúng tôi .

Potensmedel apoteket