Sắt được biết đến là kim loại được sử dụng phổ biến hiện nay. Với những công dụng tuyệt vời mà nó đem lại thì có thể đánh giá đây là kim loại quan trọng trong công nghiệp và các ngành khác. Tuy nhiên không phải vì thế mà nó luôn được chào đón. Lấy VD như các sản phẩm thu nước, chịu lực như nắp hố ga, song chắn rác khồng hề sử dụng sắt để tạo ra chúng. Vậy sắt là gì? Và tại sao sắt lại không phù hợp cho nhiều công việc khác.
Kim loại sắt là gì?
Sắt là gì? Sắt là kim loại có ký hiệu hóa học là Fe, từ viết tắt của Ferrum. Trong tiếng Latinh nó được gọi là sắt. Kim loại sắt có nguyên tử khối là 26. Với tình chất cứng nhưng lại dễ uốn dẻo sắt là kim loại được ứng dụng nhiều trong đời sống hiện nay.
Tính chất và đặc điểm của sắt
Sắt có nhiệt độ nóng chảy cao ở 1538oC. Có màu trắng xám, ánh kim. Có tính dẻo, dai, rất dễ rèn, dễ cắt nhưng khó đúc. Sắt có tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt. Dạng kim loại nguyên chất, sắt nhanh chóng bị ăn mòn và gỉ sét khi tiếp xúc lâu với không khí.
Trong tự nhiên, sắt có bốn dạng thù hình được phân loại là alpha, beta, gamma và omega. Dạng alpha của sắt có từ tính hay còn gọi là sắt từ. Tuy nhiên, khi biến đổi sang dạng beta, nó tự mất đi từ tính ấy.
Các hợp kim của sắt là gì?
Từ sắt nguyên chất có thể tạo ra nhiều loại hợp kim khác nhau. Nhưng phổ biến nhất và được sử dụng nhiều nhất là gang, thép cacbon và thép không gỉ (hay còn gọi là inox).
- Thép carbon: Là hợp kim của sắt và 0.5% – 1.5% carbon cùng các chất phụ trợ khác như phốt pho, lưu huỳnh, mangan, silic. So với sắt nguyên chất, thép carbon cứng hơn và giòn hơn. Đây là hợp kim của sắt được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất và lĩnh vực gia công cơ khí.
- Gang: Được thêm vào từ 2% – 5% lượng carbon cùng một số nguyên tố khác silic, lưu huỳnh. Gang được dùng khá nhiều trong ngành công nghiệp gia công đúc và khuôn mẫu. So với các đặc điểm của sắt, hợp kim này rất cứng và có nhiệt độ nóng chảy cao hơn. Tuy nhiên, lại không dẻo như sắt nên gang rất dễ vỡ dưới tác động của ngoại lực.
- Thép không gỉ: Hay còn có tên gọi khác là inox. Đây là một hợp kim của sắt, chứa tối thiểu 10,5% Crôm và các nguyên tố khác. Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn, chống oxi hóa tốt. Lớp Crôm càng dày thì khả năng chống oxi hóa của thép càng cao. Nhìn chung, hợp kim này hơn các đặc điểm của sắt nguyên chất là khả năng chống ăn mòn, không dễ bị oxy hóa với môi trường.
Ngoài ra còn nhiều loại hợp kim khác cũng khá phổ biến như sắt non, sắt silic …
Tại sao nói không nên lựa chọn sắt để sản xuất nắp hố ga ?
Từ những dẫn chứng trên có thể thấy sắt có rất nhiều ưu điểm đáng kể và luôn được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên không vì thế mà sắt có thể chiếm vị thế hoàn toàn.
Ngoài ra, các sản phẩm chịu lực dành cho các ứng dụng hạ tầng như nắp hố ga, song chắn rác, nắp bể cáp thông tin, ghi bảo vệ gốc cây,… Hầu như được sản xuất từ các loại hợp kim nhẹ hơn từ sắt, hoặc vật liệu nhựa nhiệt dẻo tổng hợp Composite.
Đánh giá sự khác biệt giữa kim loại sắt và phi kim của nó là gang và thép
Trên thực tế, một số vật liệu chịu lực từ kim loại ví dụ như gang, thép lại có tính năng chịu lực và độ bền cũng như độ dẻo dai tốt hơn nhiều so với sắt. Vậy nguyên nhân do đâu. Mời bạn tham khảo phần so sánh tính chất cơ lý tính hóa học của kim loại sắt so với các hợp kim của chúng như gang và thép nhé!!
- Trong quá trình chế tạo, hợp kim của sắt như gang và thép sẽ dễ chế tạo hơn và có thể dễ dàng khử bỏ các tạp chất hơn so với kim loại. Quy trình chế tạo kim loại riêng biệt lại có những phức tạp riêng.
- Kim loại sắt nguyên chất thường sở hữu ưu điểm có tính dẻo hơn so với những chất liệu hợp kim khác, dễ gia công và chế tạo, tuy nhiên lại có đúc vài khuôn và chế tạo hình dạng cụ thể so với hợp kim, chính vì vậy mà quy trình chế tạo cũng bị hạn chế và tốn thời gian hơn rất nhiều.
- Bên cạnh đó hợp kim có tính công nghệ và có thể phù hợp với nhiều điều kiện chế tạo khác nhau. Có thể kết hợp gia công áp lực ở cả hai trạng thái nóng và nguội theo mong muốn. Giúp đảm bảo cho việc chế tạo các loại sản phẩm từ hợp kim được đạt năng suất cao nhất có thể.
- Không giống như các loại kim loại nguyên chất đơn thuần, các hợp kim không sở hữu một điểm nóng chảy cố định. Thay vào đó chúng mở rộng thành các miền nóng chảy khác nhau trên các vị trí khác nhau của bộ phận hợp kim và được hòa lẫn cùng với các khối chất lỏng khác đồng thời làm giản đồ các trạng thái của hợp kim.
- Giá thành của hợp kim cũng rẻ hơn so với những chất liệu kim loại nguyên chất thông thường do không phải mất quá nhiều thời gian và chi phí để loại bỏ những tạp chất độc hại.
- Đối với các ngành vật liệu xây dựng sử dụng chất liệu hợp kim cũng có độ bền cao hơn so với kim loại nguyên chất. Bởi hợp kim có độ cứng, độ bền cao hơn, trong đó vẫn giữ nguyên được độ dẻo để dễ dàng trong việc thi công và chế tạo khuôn.
Điều gì có thể khiến nắp hố ga bằng sắt nguyên chất không an toàn? Có hai vấn đề thiết kế quan trọng liên quan đến việc sử dụng an toàn nắp hố ga bằng sắt trong các ứng dụng xây dựng cơ sở hạ tầng:
1. Độ bền: Ứng suất do tải trọng xe cộ không được vượt quá cường độ cuối cùng của độ dày lớp vỏ sắt tại đường kính đang được thử nghiệm.
2. Độ phẳng: Mỗi khi trọng lượng tải của xe vượt quá sức bền của vỏ bọc, vật liệu sắt sẽ xuồng cấp rất nhanh. Điều này làm cho tâm của nắp hố ga trở nên suy yếu hơn bao giờ hết. Mọi trường hợp quá tải đều dẫn đến việc lớp vỏ ngày càng trở nên kém phẳng hơn.