Trong những bài viết trước chúng tôi đã đề cập tới những khác niệm cơ bản về gang và thép. Và rất nhiều bài chuyên sâu liên quan tới gang cầu, gang crom cao...Hầu như tất cả các mác thép thông dụng, nhiệt luyện các mác thép đã được đề cập trong trang web của chúng tôi. Bên cạnh cung cấp những kiến thức chuyên sâu, chúng tôi luôn cố gắng chia sẻ những thông tin chung, những kiến thức hữu ích cho đông đảo bạn đọc hơn.
Trong bài viết này chúng tôi sẽ chia sẻ phân biệt gang và thép. Một trong những câu hỏi mà nhiều bạn đọc thắc mắc gửi đến chúng tôi là “Gang là gì?” và “Thép là gì?” hay “Phân biệt gang và thép?”. Do đó trong bài viết này chúng tôi sẽ trả lời theo góc nhìn cơ bản nhất, có thể đâu đó còn những phản biên. Chúng tôi vui lòng được giải đáp và ghi nhận ý kiến của các chuyên gia, quý Thầy cô và các em học sinh, sinh viên.
Gng và thép đều là hợp kim với sắt có nguyên tố hợp kim chính là cacbon. Bạn cần lưu ý, cacbon là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất quyết định tính chất của gang và thép. Từ tính chất của vật liệu (gang thép) như độ cứng, khả năng chịu mài mòn, ăn mòn sẽ quyết định ứng dụng mong muốn. Trong đó tính chất quan trọng nhất là độ cứng, quyết định đến ứng dụng chịu mài mòn của bề mặt chi tiết. Nguyên nhân sự hiện diện của cacbon sẽ quyết định tổ chức tế vi của thép (gang) ở trạng thái ủ và xa hơn là nhiệt luyện (sau tôi hoặc ram thép). Ở trạng thái cung cấp, thành phần cacbon sẽ quyết định đến tổ chức của gang và thép như thế nào?. Trong gang, cacbon tồn tại ở dạng cacbit như trong gang crom, hoặc tồn tại ở dạng graphit như gang xám, gang cầu. Trong khi đó ở thép sự tồn tại của cacbon dưới dạng pha như F hoặc Xementit. Để hiểu tổ chức tế vi của gang và thép, cũng như phân loạt gang thép thông dụng nhất cần hiểu về giản đồ trạng thái của chúng. Đây là giản đồ cho biết mối quan hệ giữa sắt và pha và nhiệt độ. Ở một nhiệt độ và thành phần %Fe và %C nhất định sẽ có tổ chức pha tương ứng.
Nội dung chính
1.Tổng quan về sự khác biệt giữa Gang và thép
2. Thép là gì?
3. Gang là gì?
4. Từng bước so sánh gang và thép
5. Tổng kết
Thép là gì?
Trong thép, thành phần nguyên tố hợp kim chính là cacbon, và thành phần nguyên tố khác là Mangan, silic và đồng. Trong thực tế, thép có thể chứa nguyên tố chính đến 2% khối lượng cacbon, 1,65% Mangan, 0,6% Si và 0,6%Cu theo khôi lượng. Thép thông thường được chia thành:
- Thép cacbon thấp
- Thép cacbon trung bình
- Thép cacbon cao
- Thép dụng cụ
Ngoài ra còn có cách phân biệt khác như thép sôi, hay thép lặng.
Trong thép, sự hiện diện của cacbon với thành phần thấp ở dạng xem kẽ trong F, khi tăng hàm lượng cabon lên sẽ hình thành cabit hay trong các sách của ta nói là XeI (trước cùng tích) và XeII sau cùng tích. Về thành phần pha, thép gồm hai pha chính là F +Xe. Lưu ý P là tổ chức không phải là pha. Khái niệm về pha khá hay, nhưng chuyên sâu nên tôi không đề cập tới trong bài viết này. Thép thông thường nóng chảy ở nhiệt độ 1325-1530oC.
Gang là gì ?
Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó bao gồm 2-4% C về khối lượng. Trong gang Si chiến cao hơn thép (1-3% khối lượng) và chứa nhiều tạp chất hơn (P, S) hơn thép. Như kết quả, chúng ta có thể tham khảo gang như hệ hợp kim của Fe-C-Si.
So sánh với thép thì gang gòn hơn (độ dẻo dai thấp), nhưng ưu điểm của gang là có khả năng chảy loãng cao. Do đó dễ dàng đúc ra các chi tiết với hình dạng khác nhau. Trong quá trình đúc, ảnh hưởng nhiều yếu tốc như tốc độ đóng rắn, ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim và quá trình xử lý nhiệt. Nhiệt độ chảy của gang trong khoảng 1130- 1250oC. Xa hơn, chúng ta có thể phân loại gang thành các nhóm phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của chúng.
- Gang trắng
- Gang xám
- Gang dẻo
- Gang cầu
- Gang crom cao
Sự khác nhau giữa gang và thép?
Từ những phân tích trên có thể cụ thể so sánh gang và thép. Cả gang và thép đều là hợp kim của sắt, theo đó Fe là nguyên chất có số hiệu nguyên tử 26 và khối lượng nguyên tử 56 trong bảo hóa học. Thực tế, hầu như không tồn tại sắt nguyên chất. Gang rẻ hơn hầu hết các loại thép. Đồng thời, nhiệt độ nóng chảy của gang thấp hơn khi so sánh với thép, nhưng độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn thấp hơn. Do đó, chìa khóa so sánh tính chất của gang và thép là thép có độ dẻo, khả năng uấn cao hơn trong khi đó gang cứng và có độ bền nén cao hơn. Thêm nữa, gang có tính chảy loãng tốt hơn thép.
Tổng kết so sánh giữa Gang và thép
Cả gang và thép là hợp chất của sắt với cacbon. Tuy nhiên, có một số đặc điểm khác nhau giữa chúng. Và do đó ứng dụng của Gang và thép trong thực tế cũng khác nhau. Sự khác biệt này đến từ thành phần Cacbon khác nhau trong gang và thép. Thành phần của gang cao hơn nên cứng hơn, trong khi đó thép không nhiệt luyện có độ cứng thấp hơn
Tài liệu tham khảo:
1. Wondris, E.F., et al. “Steel.” Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 14 Dec. 2017. Available here
2. Britannica, The Editors of Encyclopaedia. “Cast Iron.” Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 4 Aug. 2016. Available here
