Đường dây trợ giúp khách hàng
Hotline: 0987 382 388

So Sánh Gang và Thép: Cuộc Chiến Về Độ Cứng, Độ Bền và Ứng Dụng

08/10/2024 - 08:00 AM - 1.344 lượt xem

So Sánh Gang và Thép

So sánh gang và thép, từ thành phần cấu tạo đến độ cứng, độ bền và giá trị kinh tế, mỗi loại đều sở hữu những điểm mạnh riêng biệt. Liệu gang với độ cứng vượt trội hay thép dẻo dai bền bỉ sẽ là lựa chọn tối ưu cho bạn? Hãy cùng GOAT khám phá những điểm khác biệt thú vị khi so sánh gang và thép ngay sau đây!

⭐ Có thể bạn quan tâm: 


GANG VÀ THÉP - HAI VẬT LIỆU TƯỞNG QUEN THUỘC NHƯNG LẠI ĐẦY BÍ ẨN!

Gang và thép giống nhau là cả hai đều là hợp kim của sắt và cacbon. Nhưng khi đi sâu vào so sánh gang và thép, chúng ta sẽ khám phá ra những khác biệt lớn. Từ thành phần hóa học, độ cứng cho đến khả năng ứng dụng trong thực tế.

Từ những sản phẩm đúc có độ bền cao đến những cấu trúc chịu lực, mỗi loại đều có những đặc tính độc đáo và ưu điểm riêng. Vậy điều gì đã khiến gang trở nên cứng rắn và đắt giá trong các vật dụng đúc. Và thép lại nổi bật với độ dẻo dai và bền bỉ đáng kinh ngạc như vậy? Bài viết này, GOAT sẽ cùng bạn so sánh từ tổng quan đến chi tiết về gang và thép.


BẢNG TỔNG HỢP SO SÁNH GANG VÀ THÉP

Để có cái nhìn tổng quan, chúng ta hãy cùng so sánh điểm giống và khác nhau giữa Gang và Thép.

______

Bảng so sánh điểm giống và khác nhau của Gang và Thép

Tiêu chí Điểm giống nhau Gang (Cast Iron) Thép (Steel)
Thành phần chính - Cả hai đều là hợp kim của sắt và carbon - Sắt (Fe) từ 94% đến 96%
- Carbon (C) từ 2% đến 4%
- Sắt (Fe) từ 98% đến 99%
- Carbon (C) từ 0,02% đến 2%
Thành phần phụ - Cả hai có thể hợp kim hóa để cải thiện tính chất cơ lý tính. - Thường có thêm silicon, mangan - Có thể chứa các hợp kim như Cr, Ni, Mo, V
Độ cứng Brinell (HB) - Độ cứng có thể thay đổi tùy vào tỷ lệ carbon và hợp kim - Gang cứng hơn - Thép không cứng bằng gang
Độ bền kéo (MPa) - Độ bền kéo phụ thuộc vào thành phần hợp kim và xử lý nhiệt - Gang có độ bền kéo thấp hơn - Thép có độ bền kéo cao hơn
Độ giòn - Độ giòn liên quan đến cấu trúc tinh thể và hàm lượng carbon - Gang giòn, dễ nứt gãy - Thép ít giòn, chịu va đập tốt hơn
Chống ăn mòn - Cả hai đều có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn khi hợp kim hóa - Gang tự nhiên chống ăn mòn tốt hơn thép - Chống ăn mòn tốt khi thêm Cr (thép không gỉ)
Khả năng gia công - Cả hai có thể được gia công và chế tạo thành nhiều hình dạng khác nhau - Dễ đúc và tạo hình, ít co ngót - Khó đúc hơn nhưng dễ rèn và định hình

______

So sánh tính ứng dụng của gang và thép trong các lĩnh vực

Ứng dụng Điểm giống nhau Gang (Cast Iron) Thép (Steel)
Ngành xây dựng - Cả hai đều được dùng rộng rãi trong xây dựng - Sản xuất nắp cống (hay nắp hố ga); ống thoát nước... - Dầm, cột thép, khung nhà thép
Cơ khí chế tạo - Cả hai đều tham gia vào sản xuất chi tiết máy - Bộ phận máy móc cần độ cứng cao, ít chịu lực - Các chi tiết máy chịu lực cao như bánh răng, trục
Sản phẩm đúc - Cả hai đều được sử dụng trong ngành đúc - Bệ máy, khung đúc, động cơ - Dụng cụ cắt, khuôn mẫu
Ngành công nghiệp - Cả hai đều có thể dùng trong công nghiệp - Ứng dụng trong các sản phẩm cần chống mài mòn - Thép không gỉ dùng trong công nghiệp hóa dầu, y tế
Dụng cụ gia đình - Được sử dụng để sản xuất các vật dụng gia đình - Nồi, chảo gang, đồ nội thất - Dụng cụ nấu ăn, đồ gia dụng bằng thép không gỉ

______

Tổng hợp so sánh giữa gang và thép

So sánh gang và thép về tính ứng dụng

Hình ảnh nắp hố ga gang cầu và ống thép các loại (Nguồn ảnh: naphoga.vn, Tổng hợp)

  • Gang: Phù hợp với các ứng dụng cần độ cứng và độ bền cao, chống mài mòn tốt nhưng không yêu cầu chịu lực mạnh. Chúng không có khả năng chịu kéo tốt, nhưng lại có khả năng chịu tải trọng tĩnh cao.
  • Thép: Linh hoạt, bền bỉ và có thể điều chỉnh độ cứng để phù hợp với các ứng dụng chịu lực cao mà không bị nứt gãy.

Chính vì thế, khi mua các sản phẩm từ gang, điều quan trọng là phải kiểm tra khả năng chịu tải trọng của chúng.

Trong khi đối với thép, người ta thường chú trọng đến việc thí nghiệm độ bền kéo.


SO SÁNH CHI TIẾT VỀ THÀNH PHẦN, ĐỘ CỨNG, ĐỘ BỀN KÉO CỦA GANG VÀ THÉP


Sự khác biệt giữa gang và thép chủ yếu nằm ở thành phần cấu tạo. Từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng và độ bền kéo của từng loại vật liệu.

Việc hiểu rõ những đặc tính này khi so sánh gang và thép sẽ giúp chúng ta tận dụng tối đa điểm mạnh của chúng trong các ứng dụng khác nhau. Qua đó, đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật riêng biệt. Hãy cùng Goat khám phá sâu hơn về thành phần và các chỉ số khi so sánh gang và thép ngay sau đây!

______

So sánh thành phần của Gang và Thép

Tiêu chí Gang (Cast Iron) Thép (Steel)
Thành phần chính - Sắt (Fe): khoảng 94% - 96% - Sắt (Fe): khoảng 98% - 99%
- Carbon (C): 2% - 4% - Carbon (C): 0,02% - 2%
- Silicon (Si): 1% - 3% - Silicon (Si): thường dưới 0,5%
- Mangan (Mn): 0,1% - 1% - Mangan (Mn): 0,3% - 1%
- Lưu huỳnh (S): 0,02% - 0,25% - Lưu huỳnh (S): dưới 0,05%
- Phosphor (P): 0,1% - 0,9% - Phosphor (P): dưới 0,04%
Hợp kim hóa (tùy chọn) - Crôm (Cr) Thường có tỷ lệ thấp hơn, dưới 1% - Crôm (Cr): từ 0,5% - 18% (tạo ra lớp oxit bảo vệ trên bề mặt vật liệu. Crôm, cực quan trọng trong Thép không gỉ với hàm lượng crôm thường trên 10,5%)
- Niken (Ni) Ít được thêm vào, nếu có chỉ khoảng 0,5% - Niken (Ni): từ 0,1% - 5% (để tăng độ bền và chống ăn mòn)
- Magiê (Mg) Thường từ 0,03% đến 0,05% trong gang cầu. (Để biến đổi cấu trúc graphit từ dạng vảy thành dạng hình cầu)
- Magiê (Mg)Cerium (Ce) Hiếm khi được thêm vào thép
- Cerium (Ce) Chủ yếu sử dụng trong gang cầu với tỷ lệ rất nhỏ. (Giúp ổn định và cải thiện cấu trúc của graphit)
Molybden (Mo), Vanadi (V) ít được sử dụng do chi phí cao và tính chất của gang không yêu cầu những đặc điểm nâng cao này Molybden (Mo) (Phổ biến trong thép hợp kim, từ 0,1% đến 5%), Vanadi (V) (Thường từ 0,1% đến 2% trong thép công cụ và thép hợp kim): để tăng cường độ bền, độ cứng và khả năng chịu nhiệt

Giải thích chi tiết về thành phần

  • Gang: Hàm lượng carbon cao (2% - 4%) là yếu tố quan trọng giúp gang có tính cứng và giòn. Tỷ lệ này làm cho vật liệu gang dễ dàng đúc thành hình dạng mong muốn. Tuy nhiên, lại kém dẻo và chịu va đập kém.

* Silicon (Silic - Si) cũng đóng vai trò trong việc tạo ra cấu trúc graphit. Silic giúp cải thiện tính chống ăn mòn tự nhiên của gang.

  • Thép: Hàm lượng carbon thấp hơn (0,02% - 2%) cho phép thép có độ dẻo tốt và khả năng chịu lực tốt hơn gang. Ngoài ra, các nguyên tố như crôm niken thường được thêm vào thép để tạo ra các loại thép hợp kim có tính năng đặc biệt. Chẳng hạn như thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn vượt trội hoặc thép công cụ có độ bền cao.

So sánh chi tiết về thành phần của Gang và Thép

  • Carbon (C): Gang có hàm lượng carbon cao hơn, từ 2% - 4%, trong khi thép có hàm lượng carbon thấp hơn từ 0,02% - 2%. Điều này giúp gang có độ cứng cao nhưng lại giòn. Trong khi thép dẻo hơn và có khả năng chịu va đập tốt hơn.
  • Silicon (Si): Silicon trong gang giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn và tạo cấu trúc graphit. Trong khi thép thường chứa lượng silicon rất thấp để duy trì độ dẻo.
  • Mangan (Mn): Mangan có mặt trong cả gang và thép để cải thiện tính chất cơ học. Nhưng thép thường có tỷ lệ mangan cao hơn để tăng độ cứng và độ bền.
  • Lưu huỳnh (S) và Phosphor (P): Cả hai nguyên tố này đều có mặt trong tỷ lệ thấp trong gang và thép. Tuy nhiên thép có xu hướng kiểm soát chặt chẽ hàm lượng này để tránh giảm độ bền và tính dẻo.

______

So sánh Độ cứng của Gang và Thép

Dưới đây là chi tiết về độ cứng Brinell (HB) của gang và thép, kèm theo các giá trị tiêu chuẩn tương ứng để so sánh:

Tiêu chí Gang (Cast Iron) Thép (Steel)

Độ cứng

Brinell Hardness (HB)

- Gang xám (Gray Cast Iron): 150 - 300 HB - Thép carbon thấp: 120 - 180 HB
- Gang cầu (Ductile Iron): 160 - 300 HB - Thép carbon trung bình: 160 - 280 HB
- Gang trắng (White Cast Iron): 350 - 550 HB - Thép carbon cao: 200 - 500 HB

Giải thích chi tiết về so sánh độ cứng Brinell (HB) của Gang và Thép

1. Gang (Cast Iron):

Thí nghiệm tải trọng cho nắp hố ga gang cầu GOAT

Thực hiện thí nghiệm tải trọng theo tiêu chuẩn BS EN 124 với nắp hố ga gang cầu GOAT (Nguồn ảnh: naphoga.vn)

  • Gang xám (Gray Cast Iron): Thường có độ cứng trong khoảng từ 150 đến 300 HB. Gang xám chứa các mảnh graphit dạng tấm, giúp gia công dễ dàng nhưng độ bền kéo kém hơn so với các loại gang khác.
  • Gang cầu (Ductile Iron): Có độ cứng từ 160 đến 300 HB. Sự hiện diện của graphit hình cầu (thay vì dạng vảy, tấm) làm cho gang cầu có độ bền kéo cao hơn và dẻo dai hơn so với gang xám.
  • Gang trắng (White Cast Iron): Là loại gang có độ cứng cao nhất, dao động từ 350 đến 550 HB. Độ cứng cao này đến từ cấu trúc cementit (Fe₃C), khiến gang trắng rất giòn và khó gia công nhưng chịu mài mòn tốt.
 
2. Thép (Steel):

Đo độ cứng Brinell hardness HB của gang và thép

Thực hiện đo độ cứng của thép (Nguồn ảnh: sưu tầm)

  • Thép carbon thấp (Low Carbon Steel): Độ cứng từ 120 đến 180 HB. Thép carbon thấp mềm hơn, dễ uốn và dễ gia công, thường được sử dụng cho các ứng dụng không yêu cầu độ bền quá cao.
  • Thép carbon trung bình (Medium Carbon Steel): Độ cứng từ 160 đến 280 HB. Thép này có sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo dai, được sử dụng phổ biến trong sản xuất các bộ phận cơ khí như bánh răng, trục và lò xo.
  • Thép carbon cao (High Carbon Steel): Độ cứng từ 200 đến 500 HB. Thép carbon cao rất cứng, ít dẻo và chủ yếu được sử dụng cho các công cụ cắt, dao và lưỡi cưa, nơi yêu cầu khả năng chịu mài mòn cao.

Tổng kết về độ cứng của gang và thép


Gang thường nổi bật với độ cứng cao hơn thép nhờ hàm lượng carbon lớn và cấu trúc tinh thể đặc trưng, đặc biệt là ở gang trắng.

Khi so sánh gang và thép, độ cứng giúp gang chống mài mòn tốt, thích hợp cho các sản phẩm đúc cần độ bền bề mặt cao. Tuy nhiên, cái giá của độ cứng đó là tính giòn, khiến gang dễ nứt gãy khi chịu lực va đập mạnh.

Ngược lại, thép lại linh hoạt hơn với khả năng điều chỉnh độ cứng thông qua việc thay đổi hàm lượng carbon và các nguyên tố hợp kim như Molybden (Mo) hay Vanadi (V). Như vậy, thép có thể vừa cứng chắc lại vừa dẻo dai, phù hợp cho những ứng dụng yêu cầu khả năng chịu lực mạnh mẽ và bền bỉ. Chính điều này đã giúp thép trở thành lựa chọn lý tưởng trong các công trình xây dựng và sản xuất cơ khí, nơi độ bền và độ linh hoạt đóng vai trò quyết định.

______

So sánh Độ bền kéo của Gang và Thép

Dưới đây là chi tiết về độ cứng Brinell (HB) của gang và thép, kèm theo các giá trị tiêu chuẩn tương ứng để so sánh:

Tiêu chí Gang (Cast Iron) Thép (Steel)

Độ bền kéo

(Tensile Strength)

Gang xám (Gray Cast Iron): 150 - 400 MPa Thép carbon thấp: 400 - 550 MPa 
Gang cầu (Ductile Iron): 400 - 900 MPa Thép carbon trung bình: 550 - 700 MPa
Gang trắng (White Cast Iron): 200 - 800 MPa Thép carbon cao: 700 - 1200 MPa
  • Gang: Gang cầu có độ bền kéo cao nhất trong các loại gang, từ 400 - 900 MPa, nhờ vào cấu trúc graphit hình cầu giúp tăng cường tính dẻo dai. Tuy nhiên, gang xám có độ bền kéo thấp hơn, chỉ từ 150 - 400 MPa, phù hợp cho các ứng dụng cần độ bền bề mặt cao.
  • Thép: Thép carbon cao có độ bền kéo vượt trội, lên đến 1200 MPa, giúp nó chịu được lực tác động mạnh mà không bị biến dạng.

Kiểm tra độ bền kéo của thép

Thực hiện thí nghiệm kiểm tra độ bền kéo của thép (Nguồn ảnh: sưu tầm)


KẾT LUẬN VỀ GANG VÀ THÉP

Như vậy, qua các phân tích trên ta có thể tổng hợp lại như sau:

  • Gang: Cứng hơn nhưng giòn, có độ bền kéo thấp hơn so với thép. Phù hợp với các ứng dụng chịu mài mòn nhưng không cần chịu lực lớn.
  • Thép: Linh hoạt và bền bỉ hơn với độ bền kéo cao, vừa có thể chịu lực tốt vừa giữ được độ dẻo dai. Là vật liệu lý tưởng cho các công trình xây dựng và sản xuất cơ khí.
Gang và thép không chỉ là những vật liệu kim loại quen thuộc mà còn là nền tảng cho vô số ứng dụng trong cuộc sống và công nghiệp. Khi so sánh gang và thép, chúng ta thấy rõ rằng mỗi loại đều sở hữu sức mạnh riêng, một chiến binh bền bỉ trên hành trình chinh phục những thách thức kỹ thuật khắc nghiệt.

Hiểu rõ sự khác biệt này không chỉ giúp bạn lựa chọn vật liệu phù hợp mà còn mở ra cánh cửa khám phá về tiềm năng của chúng. GOAT mong rằng, các thông tin trên sẽ giúp bạn khai phá sức mạnh của gang và thép, giúp mọi công trình đạt đến đỉnh cao chất lượng!

GOAT chuyên cung cấp các loại Nắp hố ga và các loại nắp đậy bằng Gang cầu theo Tiêu chuẩn BS EN 124.

Liên hệ Hotline: 📞 0987.382.388

Hoặc nhận tư vấn qua Zalo 🗨️

Liên hệ tư vấn với GOAT

GOAT - Kiến Tạo Giá Trị Tốt Nhất

Thương hiệu Uy tín - Đồng hành suốt vòng đời sản phẩm

BTV Thanh Thủy - Nắp Hố Ga GOAT


Bình luận Facebook
Các bài viết khác
Gang graphit là gì?
23 10-2024

Gang graphit là gì?

Gang graphit là gì? Đây là một thuật ngữ bạn có thể sẽ gặp đâu đó khi tìm hiểu về gang. Hãy cùng GOAT đến với sự giải...
Thành phần nào quan trọng nhất để gang không hóa trắng?
18 10-2024

Thành phần nào quan trọng nhất để gang không hóa trắng?

Gang "hóa trắng", tức là gang trở nên cứng, giòn và cực kỳ dễ vỡ. Khó gia công cắt gọt, và không hàn được. Đối một số ứng dụng, điều này...
Bí Mật Về Những Nguyên Tố Tạo Nên Grafit Trong Gang
05 10-2024

Bí Mật Về Những Nguyên Tố Tạo Nên Grafit Trong Gang

Nguyên tố quan trọng tạo nên Grafit của gang là gì? Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao có một số loại gang lại mềm dẻo, dễ gia công trong khi một số khác lại rất cứng và giòn chưa?
Gang Cầu và Quá Trình Cầu Hóa: Từ Nguyên Liệu Thô Đến Sản Phẩm Chất Lượng Cao
26 06-2024

Gang Cầu và Quá Trình Cầu Hóa: Từ Nguyên Liệu Thô Đến Sản Phẩm Chất Lượng Cao

Gang cầu, nổi bật với độ bền và độ dẻo vượt trội, là lựa chọn hàng đầu trong nhiều ngành công nghiệp. Bạn có bao giờ tự hỏi làm thế nào gang cầu từ nguyên liệu thô trở thành sản phẩm chất lượng cao?
Vật liệu làm khuôn cát có thành phần là gì?
04 06-2022

Vật liệu làm khuôn cát có thành phần là gì?

Vật liệu làm khuôn cát có thành phần là gì? Chi tiết các thành phần ra sao? Cùng GOAT tìm câu trả lời trong bài viết dưới đây....
Gang Trắng và Gang Xám khác nhau như thế nào?
02 06-2022

Gang Trắng và Gang Xám khác nhau như thế nào?

Gang Trắng và Gang Xám khác nhau như thế nào? Gang Trắng và Gang xám có thành phần, tính chất ra sao? Tại sao chúng lại khác nhau?...
11 Bước Mô Tả Chi Tiết Quá Trình Đúc Gang Tạo Khuôn Bằng Cát
06 05-2022

11 Bước Mô Tả Chi Tiết Quá Trình Đúc Gang Tạo Khuôn Bằng Cát

Đúc gang bằng khuôn cát là quy trình đúc được sử dụng rộng rãi nhất, sử dụng khuôn cát có thể sử dụng để tạo thành các bộ phận gang...
 Các dạng khuyết tật của vật đúc khi đúc gang trong khuôn cát
04 03-2022

Các dạng khuyết tật của vật đúc khi đúc gang trong khuôn cát

Các dạng khuyết tật của vật đúc thường gặp khi đúc gang bằng khuôn cát. Các khuyết tật này đến từ những nguyên nhân khác nhau. Cần phân tích...
Gang Xám Có Độ Cứng Nằm Trong Khoảng Nào?
30 01-2022

Gang Xám Có Độ Cứng Nằm Trong Khoảng Nào?

Gang xám có độ cứng nằm trong khoảng nào? Độ cứng cụ thể của từng mác gang xám làm như thế nào? Cùng GOAT tìm hiểu...
#1 Gang cầu được chế tạo từ gì? | TRẢ LỜI ✅
27 01-2022

#1 Gang cầu được chế tạo từ gì? | TRẢ LỜI ✅

Gang cầu được chế tạo từ các thành phần gì? Chi tiết tỷ lệ của chúng ra sao? Ký hiệu gang cầu là gì? Các mác gang cầu được đặt theo tiêu chuẩn nào?...
Khối lượng riêng của Gang là bao nhiêu?
15 01-2022

Khối lượng riêng của Gang là bao nhiêu?

Khối lượng riêng của gang, gang xám, gang cầu là bao nhiêu? Hãy nhớ rằng, khối lượng riêng của gang khác với trọng lượng riêng của gang. Khối lượng riêng của gang liên quan và áp dụng...
So sánh Gang cầu và Gang xám khác nhau như thế nào?
28 12-2021

So sánh Gang cầu và Gang xám khác nhau như thế nào?

So sánh gang cầu và gang xám sẽ giúp chúng ta lựa chọn được chất liệu phù hợp với tính toán và yêu cầu của công trình...
Trợ giúp & Lời khuyên
Hướng dẫn sử dụng sản phẩm và dự án để giúp bạn hoàn thành công việc
Đăng ký nhận Báo Giá
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI & DỊCH VỤ GOAT
Bản đồ GoogleMaps
Copyright © 2021 - Bản quyền thuộc CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ DỊCH VỤ G.O.A.T