So sánh gang và thép những điểm giống nhau, sự khác biệt

Gang và thép là hai loại vật liệu quen thuộc, tưởng chừng như giống nhau nhưng lại sở hữu những đặc tính hoàn toàn khác biệt. Cùng được tạo thành từ sắt và cacbon, nhưng thành phần cũng như tỷ lệ các nguyên tố hợp kim đã tạo nên tính chất riêng biệt, phù hợp với nhiều ứng dụng. Bạn hãy cùng Sắt Thép Minh Quân so sánh gang và thép để lựa chọn được loại vật liệu phù hợp với mục đích sử dụng.

Khái niệm về gang và thép

Trước khi so sánh sự giống nhau và khác nhau giữa gang và thép, bạn cần hiểu rõ khái niệm về hai loại vật liệu này. 

Gang là gì?

Gang là hợp kim của sắt và cacbon (hàm lượng cacbon > 2,14%). Sự hiện diện của các nguyên tố như silic, photpho, lưu huỳnh và mangan góp phần định hình tính chất đặc trưng của từng loại gang.

• Gang xám: Với cấu trúc graphite dạng vảy, gang xám được ưu tiên nhờ khả năng đúc tốt và chống mài mòn ở mức vừa phải. Tuy nhiên, độ giòn và bền uốn kém hạn chế ứng dụng của nó trong các sản phẩm yêu cầu độ dẻo dai cao.
• Gang trắng: Khác biệt với gang xám, gang trắng có cấu trúc cementit cứng, mang đến khả năng chống mài mòn vượt trội. Tuy nhiên, độ giòn cao khiến gang trắng khó gia công nên được sử dụng làm lớp phủ bảo vệ hoặc trong các chi tiết chịu ma sát.

Thép là gì?

Thép là hợp kim của sắt và cacbon với hàm lượng cacbon dưới 2%, có tính ứng dụng cao nhờ khả năng điều chỉnh cấu trúc vi mô. Sự khác biệt về tỷ lệ cacbon và các nguyên tố hợp kim bổ sung khác ( crom, niken, mangan…) đã tạo ra vô số loại thép. Mỗi loại mang đến những tính chất cơ học, vật lý và hóa học riêng biệt, đáp ứng đa dạng nhu cầu của các ngành công nghiệp.

Gang và thép giống nhau ở điểm nào?

Gang và thép có nhiều điểm giống nhau, bao gồm:

• Thành phần chính: Được sản xuất chủ yếu từ sắt (Fe) và cacbon (C). 
• Hợp kim: Cả hai đều là hợp kim được tạo thành từ sự kết hợp của nhiều nguyên tố khác nhau. Ngoài cacbon, gang và thép còn có thể chứa các nguyên tố khác như Mn, Si, P, S để cải thiện tính chất cơ học cũng như hóa học.
• Ứng dụng trong xây dựng: Được sử dụng trong ngành xây dựng và sản xuất, từ các cấu trúc chịu lực cho đến sản phẩm gia dụng. Cả hai đều có vai trò quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm và công trình bền vững.
• Độ bền: Độ bền cao, giúp chúng chịu được tải trọng lớn và có khả năng chống chịu tốt trong nhiều điều kiện môi trường.
• Chịu nhiệt: Có khả năng chịu nhiệt cao, mặc dù nhiệt độ nóng chảy của gang thấp hơn. Tuy nhiên, cả hai vẫn được sử dụng trong các ứng dụng cần độ bền nhiệt.
• Xử lý nhiệt: Đều có thể được gia công và xử lý nhiệt để cải thiện các đặc tính cơ học, như độ cứng, độ bền.

So sánh gang và thép về những điểm khác biệt

Mặc dù có nhiều điểm chung nhưng gang và thép vẫn sở hữu những đặc điểm riêng biệt. Bạn hãy tìm hiểu những điểm khác biệt cơ bản giữa hai loại vật liệu này dưới đây.

Bảng so sánh tổng quan về gang và thép:

Tiêu chí	Gang	Thép
Hàm lượng cacbon	> 2.14%	< 2,14%
Độ cứng	Cao	Thấp
Độ giòn	Cao	Thấp
Độ dẻo	Thấp	Cao
Độ bền	Thấp	Cao
Độ chống uốn	Thấp	Cao
Độ chống mài mòn	Cao (gang trắng)	Thấp
Khả năng rèn	Không thể rèn	Có thể rèn
Khả năng gia công	Khó gia công	Dễ gia công
Khả năng chống gỉ	Không chống gỉ	Có loại chống gỉ
Nhiệt độ nóng chảy	1150 – 1200°C	1400 – 1500°C
Giá cả	Rẻ hơn	Đắt hơn

So sánh sự khác nhau giữa gang và thép về tỉ lệ thành phần

Một trong những yếu tố được nhiều người quan tâm khi so sánh giữa gang và thép chính là tỷ lệ cacbon trong thành phần cấu tạo:

• Gang

Gang chứa hàm lượng cacbon lớn hơn 2,14%, cùng với các nguyên tố khác như Si, Mn, P và S. Cụ thể, thành phần hóa học của gang thường dao động từ 2,0% – 4,0% cacbon, 0,2% – 1,5% mangan, 0,04% – 0,65% photpho và 0,02% – 0,05% lưu huỳnh. Trong gang, sắt chiếm khoảng 95% và cacbon cùng silic là các nguyên tố hợp kim chủ yếu.

Gang có nhiệt độ nóng chảy dao động từ 1150 – 1200°C, thấp hơn khoảng 300°C so với sắt nguyên chất. Loại hợp kim này được biết đến với tính giòn, khi bị gãy, bề mặt sẽ có màu xám. Đặc điểm này là do các khối cacbon phân bố tự do với hình dạng tấm trong quá trình đông đặc của hợp kim.

• Thép

Thép lại là hợp chất phức tạp hơn, bao gồm sắt, cacbon và nhiều nguyên tố hóa học khác. Cụ thể, hàm lượng cacbon trong thép từ 0,02% – 1,7% theo trọng lượng. Sự hiện diện của cacbon không chỉ làm tăng độ cứng và độ chắc chắn của thép mà còn hạn chế sự di chuyển của các nguyên tử sắt, tạo ra cấu trúc bền vững hơn.

Trong quá trình gia công, nhà sản xuất sẽ điều chỉnh tỷ lệ các nguyên tố trong thép dựa trên mục đích và tính chất mong muốn. Việc này cho phép tạo ra đặc tính khác nhau như độ dễ uốn, độ đàn hồi, độ cứng và độ bền. Thép với tỷ lệ cacbon lớn sẽ có độ cứng và cường độ kéo cao, nhưng đồng thời cũng trở nên khó uốn, dễ bị gãy do tính giòn.

So sánh tính chất cơ học gang và thép

Do sự khác biệt về tỷ lệ giữa các thành phần nên tính chất của gang và thép cũng có nhiều điều khác biệt:

• Gang

Với cấu trúc graphite đặc trưng, gang có độ bền nén cao, khả năng chống mài mòn tốt và hấp thụ sốc hiệu quả. Tuy nhiên, tính giòn khiến gang dễ vỡ khi chịu lực va đập mạnh. Nhờ tính chất dễ đúc và giá thành hợp lý, gang thường được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như ống nước, bệ máy, nắp cống,…

• Thép

Nhờ hàm lượng carbon thấp và sự đa dạng của các nguyên tố hợp kim, thép có nhiều tính chất khác nhau, từ mềm dẻo đến cứng chắc. Thép được sử dụng để sản xuất các sản phẩm yêu cầu độ bền cao, độ dẻo và khả năng chịu lực tốt như kết cấu xây dựng, ô tô, tàu thủy,…

So sánh giữa gang và thép về độ dễ đúc

Gang được đánh giá cao về khả năng đúc nhờ tính chất lỏng chảy tốt và ít co ngót khi nguội. Điều này giúp cho việc tạo hình các sản phẩm phức tạp trở nên dễ dàng và tiết kiệm thời gian. Thợ đúc có thể dễ dàng kiểm soát quá trình đổ khuôn, đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao.

Ngược lại, thép lại khó đúc hơn nhiều, do độ nhớt cao và khả năng co ngót lớn, quá trình đúc thép yêu cầu kỹ thuật cao, thời gian lâu hơn. Thợ đúc cần phải tính toán lượng thép đổ khuôn một cách chính xác để tránh tình trạng thiếu hụt hoặc thừa thãi vật liệu. 

Khả năng gia công của gang và thép  

Gang nổi bật với tính chất dễ gia công, điểm nóng chảy thấp, độ chảy loãng cao giúp gang dễ dàng đổ khuôn, tạo hình các sản phẩm phức tạp. Quá trình gia công gang diễn ra nhanh chóng, ít tốn kém công sức và chi phí.

Thép lại khó gia công hơn nhiều, độ cứng và điểm nóng chảy cao hơn khiến thép khó cắt, khó uốn. Quá trình gia công thép cần các thiết bị chuyên dụng, công cụ cắt gọt sắc bén và kỹ thuật cao. Ngoài ra, thép còn mài mòn nhanh chóng các dụng cụ cắt gọt, làm tăng chi phí sản xuất.

Gang và thép cái nào cứng hơn?

Thép nổi bật với khả năng chịu va đập tốt, khi chịu tác động mạnh sẽ có xu hướng biến dạng dẻo, giúp giảm thiểu nguy cơ gãy vỡ. Điều này khiến thép trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao và khả năng chịu lực tốt.

Gang lại có tính giòn, khi chịu lực va đập dễ bị nứt vỡ hơn là biến dạng. Tính chất này hạn chế việc sử dụng gang trong các ứng dụng yêu cầu độ dai va đập cao.

Lời kết

Bài viết so sánh gang và thép này đã giúp bạn hiểu rõ những điểm giống cũng như khác biệt cơ bản giữa hai loại vật liệu này. Từ đó đưa ra quyết định chính xác khi lựa chọn vật liệu cho các dự án. Nếu bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về các loại vật liệu khác hay mua sắt thép chất lượng cao, đừng ngần ngại liên hệ với Sắt Thép Minh Quân để được tư vấn.

Thông tin liên hệ công ty TNHH Sắt Thép Minh Quân:

• Website: satthepminhquan.com.vn
• Địa chỉ: 131/12/4A đường Tân Chánh Hiệp 18, khu phố 8, phường Tân chánh Hiệp, Quận 12, TP.HCM, Việt Nam
• Điện thoại: 0968.973.689
• Hotline: 0949.267.789 (Mr. Bình)
• Email: hoadon.satthepminhquan@gmail.com