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!
Mặc dù cả hai đều là hợp kim của sắt, nhưng khi đi sâu vào so sánh gang và thép, chúng ta sẽ khám phá ra những khác biệt lớn về thành phần hóa học, độ cứng, và cả 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
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) và 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
* 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 và 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):
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):
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.
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 🗨️
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