Gang và thép có gì khác nhau? Nên chọn vật liệu nào để sử dụng?

Gang và thép là hai vật liệu kim loại phổ biến được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, giữa hai loại vật liệu này có những điểm khác biệt đáng kể về thành phần hóa học, tính chất cơ lý, ứng dụng, giá cả và phân loại.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về sự khác biệt giữa gang và thép, từ đó giúp bạn có thể lựa chọn loại vật liệu phù hợp với nhu cầu của mình.

Giới thiệu về gang và thép

Gang là hợp kim của sắt và cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2,11% đến 6,67%. Ngoài ra, gang còn có thể chứa các nguyên tố hợp kim khác như silic, mangan, phốt pho và lưu huỳnh.

Thép cũng là hợp kim của sắt và cacbon, nhưng hàm lượng cacbon thấp hơn gang, chỉ từ 0,03% đến 2,11%. Thép thường được thêm các nguyên tố hợp kim khác để cải thiện các tính chất như độ bền, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn.

Thành phần hóa học của gang và thép

Thành phần hóa học của gang

• Cacbon là thành phần chính của gang, quyết định tính chất cơ lý của gang. Khi hàm lượng cacbon tăng lên, độ cứng, độ bền nén và khả năng chống mài mòn của gang cũng tăng lên. Tuy nhiên, độ dẻo và độ bền kéo của gang lại giảm xuống.
• Silic là nguyên tố hợp kim phổ biến nhất trong gang, thường chiếm từ 1% đến 3%. Silic giúp tăng độ cứng, độ bền nén và khả năng chống mài mòn của gang.
• Mangan cũng là một nguyên tố hợp kim phổ biến trong gang, thường chiếm từ 0,5% đến 1%. Mangan giúp tăng độ cứng, độ bền nén và khả năng chống ăn mòn của gang.
• Photpho là một nguyên tố hợp kim gây hại trong gang, thường chiếm dưới 0,08%. Photpho làm giảm độ dẻo và độ bền kéo của gang.
• Lưu huỳnh là một nguyên tố hợp kim gây hại trong gang, thường chiếm dưới 0,03%. Lưu huỳnh làm giảm độ dẻo và độ bền kéo của gang, đồng thời làm tăng khả năng ăn mòn của gang.

Thành phần hóa học của thép

• Cacbon là thành phần chính của thép, quyết định tính chất cơ lý của thép. Khi hàm lượng cacbon tăng lên, độ cứng, độ bền nén và khả năng chống mài mòn của thép cũng tăng lên. Tuy nhiên, độ dẻo và độ bền kéo của thép lại giảm xuống.
• Các nguyên tố hợp kim khác trong thép có thể là silic, mangan, crom, niken, đồng, molypden, vanadi, titan,… Các nguyên tố này giúp cải thiện các tính chất cơ lý của thép như độ bền, độ dẻo, khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt,…

Tính chất cơ lý của gang và thép

Gang và thép là hai vật liệu kim loại phổ biến được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, giữa hai loại vật liệu này có những điểm khác biệt đáng kể về tính chất cơ lý, ứng dụng và giá cả.

Tính chất cơ lý của gang

Gang có độ cứng cao, độ bền nén tốt, nhưng độ dẻo và độ bền kéo thấp. Gang có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn thép, nên dễ dàng đúc thành các chi tiết phức tạp.

Các tính chất cơ lý cụ thể của gang bao gồm:

• Độ cứng

Gang có độ cứng cao hơn thép, do hàm lượng cacbon cao hơn của gang. Độ cứng của gang thường được đo bằng thang Vickers, với giá trị từ 150 đến 250 HV.

• Độ bền nén

Gang có độ bền nén cao hơn thép, do cấu trúc vi mô của gang gồm các hạt graphit phân tán trong nền sắt ferit hoặc perlit. Độ bền nén của gang thường được đo bằng đơn vị MPa, với giá trị từ 200 đến 500 MPa.

• Độ bền kéo

Gang có độ bền kéo thấp hơn thép, do cấu trúc vi mô của gang gồm các hạt graphit phân tán trong nền sắt ferit hoặc perlit. Độ bền kéo của gang thường được đo bằng đơn vị MPa, với giá trị từ 150 đến 300 MPa.

• Độ dẻo

Gang có độ dẻo thấp hơn thép, do cấu trúc vi mô của gang gồm các hạt graphit phân tán trong nền sắt ferit hoặc perlit. Độ dẻo của gang thường được đo bằng phần trăm biến dạng, với giá trị từ 10% đến 20%.

• Nhiệt độ nóng chảy

Gang có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn thép, do hàm lượng cacbon cao hơn của gang. Nhiệt độ nóng chảy của gang thường từ 1150 đến 1300 độ C.

Tính chất cơ lý của thép

Thép có độ bền kéo cao, độ dẻo tốt, khả năng chống mài mòn tốt, nhưng độ cứng và độ bền nén thấp hơn gang. Thép có nhiệt độ nóng chảy cao hơn gang, nên khó đúc thành các chi tiết phức tạp.

Các tính chất cơ lý cụ thể của thép bao gồm:

• Độ bền kéo

Thép có độ bền kéo cao hơn gang, do hàm lượng cacbon thấp hơn của thép. Độ bền kéo của thép thường được đo bằng đơn vị MPa, với giá trị từ 300 đến 1000 MPa.

• Độ dẻo

Thép có độ dẻo tốt hơn gang, do hàm lượng cacbon thấp hơn của thép. Độ dẻo của thép thường được đo bằng phần trăm biến dạng, với giá trị từ 20% đến 40%.

• Khả năng chống mài mòn

Thép có khả năng chống mài mòn tốt hơn gang, do hàm lượng cacbon thấp hơn của thép.

• Nhiệt độ nóng chảy

Thép có nhiệt độ nóng chảy cao hơn gang, do hàm lượng cacbon thấp hơn của thép. Nhiệt độ nóng chảy của thép thường từ 1400 đến 1600 độ C.

Phân loại gang và thép

Gang và thép là hai vật liệu kim loại phổ biến được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, giữa hai loại vật liệu này có sự khác biệt đáng kể về thành phần hóa học, tính chất cơ lý, ứng dụng và giá cả.

Phân loại gang

Gang được phân loại dựa trên hàm lượng cacbon và cấu trúc vi mô. Theo hàm lượng cacbon, gang được phân loại thành:

• Gang xám: Hàm lượng cacbon từ 2,5% đến 4%, cấu trúc vi mô gồm các hạt graphit và ferit.
• Gang trắng: Hàm lượng cacbon từ 2,11% đến 3,5%, cấu trúc vi mô gồm các hạt cementit và ledeburit.
• Gang dẻo: Hàm lượng cacbon từ 2,5% đến 3,5%, cấu trúc vi mô gồm các hạt ferit và graphit dạng cầu.
• Gang hợp kim: Hàm lượng cacbon từ 2,5% đến 4%, ngoài cacbon còn chứa các nguyên tố hợp kim khác như silic, mangan, crom, niken…

Theo cấu trúc vi mô, gang được phân loại thành:

• Gang grafit cầu: Cấu trúc vi mô gồm các hạt graphit dạng cầu.
• Gang grafit tấm: Cấu trúc vi mô gồm các hạt graphit dạng tấm.
• Gang grafit hạt: Cấu trúc vi mô gồm các hạt graphit dạng hạt.

Phân loại thép

Thép được phân loại dựa trên hàm lượng cacbon và thành phần hợp kim. Theo hàm lượng cacbon, thép được phân loại thành:

• Thép cacbon: Hàm lượng cacbon từ 0,03% đến 2,11%.
• Thép hợp kim: Hàm lượng cacbon từ 0,03% đến 2,11%, ngoài cacbon còn chứa các nguyên tố hợp kim khác như silic, mangan, crom, niken…

Theo thành phần hợp kim, thép được phân loại thành:

• Thép không hợp kim: Thép không chứa các nguyên tố hợp kim ngoài cacbon.
• Thép hợp kim thấp: Thép chứa các nguyên tố hợp kim với hàm lượng thấp, thường dưới 5%.
• Thép hợp kim trung bình: Thép chứa các nguyên tố hợp kim với hàm lượng trung bình, thường từ 5% đến 15%.
• Thép hợp kim cao: Thép chứa các nguyên tố hợp kim với hàm lượng cao, thường trên 15%.

So sánh phân loại gang và thép

Đặc điểm	Gang	Thép
Thành phần hóa học	Hàm lượng cacbon cao hơn	Hàm lượng cacbon thấp hơn
Cấu trúc vi mô	Có thể chứa các dạng graphit khác nhau	Chủ yếu là ferit và perlit
Tính chất cơ lý	Độ cứng cao, độ bền nén tốt, độ dẻo và độ bền kéo thấp	Độ bền kéo cao, độ dẻo tốt, khả năng chống mài mòn tốt
Ứng dụng	Chế tạo các chi tiết máy móc chịu tải trọng lớn, các chi tiết có hình dạng phức tạp, các vật dụng gia đình	Chế tạo các kết cấu chịu lực, các chi tiết máy móc, các dụng cụ, các sản phẩm công nghiệp
Giá cả	Thấp hơn	Cao hơn

Ưu điểm và nhược điểm của gang và thép

Ưu điểm của gang

• Độ cứng cao: Gang có độ cứng cao hơn thép, do hàm lượng cacbon cao hơn của gang. Độ cứng của gang thường được đo bằng thang Vickers, với giá trị từ 150 đến 250 HV.
• Độ bền nén cao: Gang có độ bền nén cao hơn thép, do cấu trúc vi mô của gang gồm các hạt graphit phân tán trong nền sắt ferit hoặc perlit. Độ bền nén của gang thường được đo bằng đơn vị MPa, với giá trị từ 200 đến 500 MPa.
• Khả năng đúc tốt: Gang có thể được đúc thành các chi tiết có hình dạng phức tạp, nên thích hợp để chế tạo các chi tiết máy móc, khuôn đúc,…
• Giá thành rẻ hơn thép: Gang có giá thành rẻ hơn thép, do hàm lượng cacbon cao hơn của gang, nên dễ dàng sản xuất hơn.

Nhược điểm của gang

• Độ dẻo và độ bền kéo thấp: Gang có độ dẻo và độ bền kéo thấp hơn thép, do cấu trúc vi mô của gang gồm các hạt graphit phân tán trong nền sắt ferit hoặc perlit.
• Khả năng chống ăn mòn kém: Gang có khả năng chống ăn mòn kém, nên cần được bảo vệ bằng các lớp phủ chống ăn mòn.

Ưu điểm của thép

• Độ bền kéo cao: Thép có độ bền kéo cao hơn gang, do hàm lượng cacbon thấp hơn của thép. Độ bền kéo của thép thường được đo bằng đơn vị MPa, với giá trị từ 300 đến 1000 MPa.
• Độ dẻo tốt: Thép có độ dẻo tốt hơn gang, do hàm lượng cacbon thấp hơn của thép. Độ dẻo của thép thường được đo bằng phần trăm biến dạng, với giá trị từ 20% đến 40%.
• Khả năng chống mài mòn tốt: Thép có khả năng chống mài mòn tốt hơn gang, do hàm lượng cacbon thấp hơn của thép.
• Có thể gia công được bằng nhiều phương pháp: Thép có thể gia công được bằng nhiều phương pháp như rèn, dập, cắt, hàn,…

Nhược điểm của thép

• Giá thành cao hơn gang: Thép có giá thành cao hơn gang, do hàm lượng cacbon thấp hơn của thép, nên khó sản xuất hơn.
• Nhiệt độ nóng chảy cao hơn gang: Thép có nhiệt độ nóng chảy cao hơn gang, nên khó đúc thành các chi tiết có hình dạng phức tạp.

Giá cả của gang và thép

Gang và thép là hai vật liệu kim loại phổ biến được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, giữa hai loại vật liệu này có những điểm khác biệt đáng kể về giá cả.

Giá cả của gang

Giá cả của gang thường thấp hơn thép. Nguyên nhân là do gang có hàm lượng cacbon cao hơn thép, nên dễ dàng sản xuất hơn. Ngoài ra, gang cũng có thể đúc thành các chi tiết có hình dạng phức tạp, nên không cần phải gia công nhiều, giúp giảm chi phí sản xuất.

Giá cả của thép

Giá cả của thép thường cao hơn gang. Nguyên nhân là do thép có hàm lượng cacbon thấp hơn gang, nên khó sản xuất hơn. Ngoài ra, thép cũng có thể gia công được bằng nhiều phương pháp, nên cần nhiều công sức và thời gian gia công, giúp tăng chi phí sản xuất.

Giá cả của gang và thép phụ thuộc vào nhiều yếu tố

Giá cả của gang và thép phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:

• Hàm lượng cacbon: Gang có hàm lượng cacbon cao hơn thép, nên giá cả của gang thường cao hơn thép.
• Loại gang: Có nhiều loại gang khác nhau, mỗi loại có giá cả khác nhau. Ví dụ, gang xám có giá thấp hơn gang dẻo.
• Kích thước và hình dạng: Gang có thể đúc thành các chi tiết có hình dạng phức tạp, nên giá cả của gang thường cao hơn thép.
• Độ tinh khiết: Gang tinh khiết có giá cao hơn gang thông thường.
• Địa điểm sản xuất: Giá cả của gang và thép có thể khác nhau tùy theo địa điểm sản xuất.

So sánh giá cả của gang và thép

Thông thường, giá thành của gang dao động từ 10.000 đồng đến 20.000 đồng/kg, trong khi giá thành của thép dao động từ 20.000 đồng đến 50.000 đồng/kg.

Ví dụ, giá của thép hình chữ U 60x60x6mm có giá khoảng 25.000 đồng/kg, trong khi giá của gang chữ U 60x60x6mm có giá khoảng 15.000 đồng/kg.

Ứng dụng của gang và thép

Ứng dụng của gang

Các ứng dụng cụ thể của gang bao gồm:

• Trong cơ khí chế tạo: Gang được sử dụng để chế tạo các chi tiết máy móc chịu tải trọng lớn như trục, bánh răng, bánh đà,… Gang cũng được sử dụng để chế tạo các chi tiết có hình dạng phức tạp như khuôn đúc, hộp số,…
• Trong xây dựng: Gang được sử dụng để chế tạo các chi tiết xây dựng như cống, cầu, nắp cống,… Gang cũng được sử dụng để làm cốt thép trong bê tông.
• Trong sản xuất vật dụng gia đình: Gang được sử dụng để sản xuất các vật dụng gia đình như nồi, chảo, ống nước,…

Ứng dụng của thép

Các ứng dụng cụ thể của thép bao gồm:

• Trong xây dựng: Thép được sử dụng để chế tạo các kết cấu chịu lực chính của công trình như khung nhà, dầm, cột, sàn nhà,… Thép cũng được sử dụng để làm cốt thép trong bê tông, giúp tăng cường khả năng chịu lực của bê tông.
• Trong cơ khí chế tạo: Thép được sử dụng để chế tạo các chi tiết máy móc như trục, bánh răng, bánh đà,… Thép cũng được sử dụng để chế tạo các dụng cụ như dao, kéo, búa,…
• Giao thông vận tải: Thép được sử dụng để chế tạo khung xe ô tô, tàu hỏa, máy bay,… Thép cũng được sử dụng để làm lốp xe, khung xe đạp,…
• Công nghiệp đóng tàu: Thép được sử dụng để đóng tàu thuyền, giàn khoan,…
• Xây dựng đường xá: Thép được sử dụng để làm cốt thép trong bê tông, giúp tăng cường khả năng chịu lực của bê tông.

Gang và thép là hai vật liệu kim loại phổ biến được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Cả hai vật liệu này đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Hy vọng bài viết này của Thu mua phế liệu Thịnh Phát đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về gang và thép.