Sự giống nhau và khác nhau giữa gang và thép

Gang và Thép là hợp kim giữa Sắt và Cacbon cơ bản giống nhau về cấu tạo, khác nhau về tỉ lệ thành phần Cacbon có trong chúng. GANG theo định nghĩa là hợp kim Fe-C với hàm lượng Các bon lớn hơn 2,14%. Thực tế trong gang luôn có Các nguyên tố khác như: Si, Mn, P và S

• Gang và Thép là hợp kim giữa Sắt và Cacbon cơ bản giống nhau về cấu tạo, khác nhau về tỉ lệ thành phần Cacbon có trong chúng.
  
  GANG theo định nghĩa là hợp kim Fe-C với hàm lượng Các bon lớn hơn 2,14%. Thực tế trong gang luôn có Các nguyên tố khác như: Si, Mn, P và S Gang thông dụng thường chứa: 2,0÷4,0% Các bon - 0,2÷1,5% Mn - 0,04÷0,65% P - 0,02÷0,05% S Thành phần hóa học của gang bao gồm chủ yếu là sắt (hơn 95% theo trọng lượng) và các nguyên tố hợp kim chính là carbon và silic. Hàm lượng của carbon trong gang nằm trong miền từ 2,1% đến 4,3% trọng lượng, với miền có hàm lương carbon thấp hơn 2,1% của họ hợp kim của sắt sẽ là thép carbon. Một phần đáng kể silic (1-3%) trong gang tạo thành tổ hợp hợp kim Fe-C-Si. Tuy nhiên, gang được xem tương tự như hợp kim chứa hai nguyên tố là sắt và carbon ở trang thái đông đặc, trên biểu đồ trạng thái sắt - carbon tại điểm austectic (1154°C và 4,3%C).
  
  Gang với thành phần hóa học gần điểm austectic có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng từ 1150 đến 1200°C, thấp hơn 300°C so với sắt nguyên chất. Nhìn chung người ta xem gang như là một loại hợp kim có tính dòn. Màu xám ở mặt gãy thường là đặc điểm nhận dạng của gang: chính là sự phân bổ ở dạng tự do của khối carbon, với hình thù dạng tấm khi hợp kim đông đặc. Với đặc tính: điểm nóng chảy thấp, độ chảy loãng tốt, tính đúc tốt, dễ gia công, có khả năng chịu mài mòn, nên giá thành gia công rất thấp, do đó gang được sử dụng trong rất nhiều chi tiết, lĩnh vực khác nhau như sản xuất nắp ga gang, song thoát nước ....
  
   
  
   

  Phôi gang dùng để   sản xuất nắp hố ga  

  
  
  THÉP là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe), với cacbon (C), từ 0.02% đến 1.7% theo trọng lượng, và một số nguyên tố hóa học khác. Chúng làm tăng độ cứng, hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể dưới tác động của nhiều nguyên nhân khác nhau. . Số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép nhằm mục đích kiểm soát các mục tiêu chất lượng như độ cứng, độ đàn hồi, tính dể uốn, và sức bền kéo đứt. Thép với tỷ lệ carbon cao có thể tăng cường độ cứng và cường lực kéo đứt so với sắt, nhưng lại giòn và dể gãy hơn.
  
  Tỷ lệ hòa tan tối đa của carbon trong sắt là 2.14% theo trọng lượng xảy ra ở 1130 độ C; nếu lượng carbon cao hơn hay nhiệt độ hòa tan thấp hơn trong quá trình sản xuất, sản phẩm sẽ là cementite (xê-men-tít) có cường lực kém hơn. Pha trộn với carbon cao hơn 1.7% sẽ được gang. Thép cũng được phân biệt với sắt rèn, vì sắt rèn có rất ít hay không có carbon, thường là ít hơn 0.035%. Ngày nay người ta gọi ngành công nghiệp thép (không gọi là ngành công nghiệp sắt và thép), nhưng trong lịch sử, đó là 2 sản phẩm khác nhau. Ngày nay có một vài loại thép mà trong đó carbon được thay thế bằng các hổn hợp vật liệu khác, và carbon nếu có, chỉ là không được ưa chuộng.
   
  
   

  Hình ảnh thép dùng để sản xuất tấm sàn grating

  
  Trước thời kì Phục Hưng người ta đã chế tạo thép với nhiều phương pháp kém hiệu quả, nhưng đến thế kỉ 17 sau tìm ra các phương pháp có hiệu quả hơn thì việc sử dụng thép trở nên phổ biến hơn. Với việc phát minh ra quy trình Bessemer vào giữ thế kỉ 19 CN, thép đã trở thành một loại hàng hoá được sản xuất hàng loạt ít tốn kém. Trong quá trình sản xuất càng tinh luyện tốt hơn như phương pháp thổi Oxy, thì giá thành sản xuất càng thấp đồng thời tăng chất lượng của kim loại. Ngày nay thép là một trong những vật liệu phổ biến nhất trên thế giới và là thành phần chính trong xây dựng, đồ dùng, công nghiệp cơ khí. Thông thường thép được phân thành nhiều cấp bậc và được các tổ chức đánh giá xác nhận theo chuẩn riêng.
  
  ĐẶC TÍNH :
  
  Cũng như hầu hết các kim loại, về cơ bản, sắt không tồn tại ở vỏ trái đất, nó chỉ tồn tại khi kết hợp với oxy hoặc lưu huỳnh. Sắt chứa các khoáng bao gồm Fe2O3-một dạng của oxid sắt có trong khoáng Hematite, và FeS2 - quặng sunphit sắt. Sắt được lấy từ quặng bằng cách khử oxy hoặc kết hợp sắt với một nguyên tố hoá học như cacbon. Quá trình này được gọi là luyện kim, được áp dụng lần đầu tiên cho kim loại với điểm nóng chảy thấp hơn. Đồng nóng chảy ở nhiệt độ hơn 10800 °C, trong khi thiếc nóng chảy ở 250 °C. Pha trộn với carbon trong sắt cao hơn 2.14% sẽ được gang, nóng chảy ở 1390 °C. Tất cả nhiệt độ này có thể đạt được với các phương pháp cũ đã được sử dụng ít nhất 6000 năm trước. Khi tỉ lệ oxy hoá tăng nhanh khoảng 800 °C thì việc luyện kim phải diễn ra trong môi trường có oxy thấp. Trong quá trình luyện thép việc trộn lẫn cacbon và sắt có thể hình thành nên rất nhiều cấu trúc khác nhau với những đặc tính khác nhau.
  
  Hiểu được điều này là rất quan trọng để luyện thép có chất lượng. Ở nhiệt độ bình thường, dạng ổn định nhất của sắt là sắt ferrite có cấu trúc body-centered cubic (BCC) hay sắt, một chất liệu kim loại mềm, có thể phân huỷ một lượng nhỏ cacbon (không quá 0.021% ở nhiệt độ 910 °C). Nếu trên 910 °C thì ferrite sẽ chuyển từ BCC sang FCC, được gọi là Austenit, loại này cũng là một chất liệu kim loại mềm nhưng nó có thể phân huỷ nhiều cacbon hơn (khoảng 2.03% cacbon nhiệt độ 1154 °C). Một cách để loại bỏ cacbon ra khỏi astenite là loại xementit ra khỏi hỗn hợp đó, đồng thời để sắt nguyên chất ở dạng ferite và tạo ra hỗn hợp cementit-ferrit. Cementit là một hợp chất hoá học có công thức là Fe3C.
  
  THÉP HIỆN ĐẠI :
  
  Thép hiện đại được chế tạo bằng nhiều các nhóm hợp kim khác nhau, tùy theo thành phần hóa học của các nguyên tố cho vào mà cho ta các sản phẩm phù hợp với công dụng riêng rẽ của chúng. Thép carbon bao gồm hai nguyên tố chính là sắt và cacbon, chiếm 90% tỷ trọng các sản phẩm thép làm ra. Thép hợp kim thấp có độ bền cao được bổ sung thêm một vài nguyên tố khác (luôn <2%), tiêu biểu 1,5% mangan, đồng thời cũng làm giá thành thép tăng thêm. Thép hợp kim thấp được pha trộn với các nguyên tố khác, thông thường mô lip đen, mangan, crom, hoặc niken, trong khoảng tổng cộng không quá 10% trên tổng trọng lượng. Các loại thép không gỉ và thép không gỉ chuyên dùng có ít nhất 10% crom, trong nhiều trường hợp có kết hợp với niken, nhằm mục đích chống lại sự ăn mòn. Một vài loại thép không gỉ có đặc tính không từ tính. Thép hiện đại còn có những loại như thép dụng cụ được hợp kim hóa với số lượng đáng kể bằng các nguyên tố như volfram hay coban cũng như một vài nguyên tố khác đạt đến khả năng bão hoà.
  
  Những cái này là tác nhân kết tủa giúp cải thiện các đặc tính nhiệt luyện của thép. Thép dụng cụ được ứng dung nhiều vào các dụng cụ cắt gọt kim loại, như mũi khoan, dao tiện, dao phay, dao bào và nhiều ứng dụng cho các vật liệu cần độ cứng cao.
  
  
• Bình luận bài viết