Đúc vs. Rèn

Trước khi giải thích một số điểm khác biệt giữa đúc và rèn, chúng ta hãy cùng xem xét hai vật liệu thường trải qua các quy trình này: gang và thép. Sắt là một vật liệu rất quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày và được sử dụng để chế tạo nhiều loại công cụ cũng như các sản phẩm khác. Sắt cũng là thành phần chính trong hợp kim thép, vậy hai vật liệu này khác nhau như thế nào?

Điều quan trọng đầu tiên cần phân biệt là thuật ngữ “sắt” trong giao tiếp hàng ngày không phải lúc nào cũng chỉ sắt nguyên chất; thường thì nó đề cập đến hợp kim sắt. Sắt nguyên chất có nhiệt độ nóng chảy rất cao và được sử dụng để sản xuất các loại hợp kim sắt-thép khác nhau, sau đó được phân loại dựa trên phương pháp sản xuất và tỷ lệ sắt, carbon cùng các nguyên tố khác trong hợp kim.

Hầu hết mọi người đều biết một số khác biệt cơ bản giữa gang và thép và có thể kể tên một số vật dụng phổ biến làm từ mỗi loại. Các vật dụng như ấm trà truyền thống hoặc nắp hố ga đường phố có thể được làm từ gang, trong khi các sản phẩm như dao nhà bếp hoặc ống thép là ví dụ về ứng dụng của thép. Sự đa dạng của hợp kim gang và thép cung cấp nhiều lựa chọn vật liệu tùy theo tính chất mong muốn. Các yếu tố khác như tiêu chuẩn khu vực do cơ quan chính phủ quy định cũng có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu cho một số thiết bị công nghiệp.

Sự khác biệt giữa Gang và Thép

Khác biệt chính về thành phần giữa thép và gang là hàm lượng carbon trong hợp kim. Gang thường chứa hơn 2,0% carbon theo trọng lượng, trong khi thép có hàm lượng carbon giảm xuống khoảng 0,008–2,0%. Gang có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp (thấp hơn sắt nguyên chất), còn thép nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn gang. Những khác biệt này ảnh hưởng đáng kể đến cách định hình và sử dụng kim loại. Nhiệt độ nóng chảy thấp và khả năng chảy dễ dàng của gang là lý do chính khiến nó thường được sử dụng để đúc nhiều loại sản phẩm.

Tuy nhiên, như tên gọi, gang chỉ phù hợp để đúc chứ không thể rèn. Ngoài ra, mặc dù gang có khả năng đúc tốt và dễ định hình theo khuôn, nhưng nó không thể hàn một cách đáng tin cậy do hàm lượng carbon cao, gây ra mối hàn giòn. Do đó, gang không đáp ứng được độ bền hay khả năng kết nối đường ống cần thiết cho các ứng dụng nhiệt độ và áp suất cao. Trong những trường hợp này, thép là lựa chọn phù hợp.

Mặt khác, thép có thể được đúc hoặc rèn thành hình dạng mong muốn. Nó cũng có thể hàn được và thường bền hơn gang, khiến nó phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ và áp suất cao. Hợp kim thép phổ biến nhất là thép carbon, nhưng tùy vào mục đích sử dụng, vật liệu có thể bao gồm các hợp kim cao cấp hơn như thép không gỉ hoặc thép molypden. Thông thường, các loại thép hợp kim đặc biệt này được chọn nhờ khả năng chống ăn mòn, mài mòn tốt hơn hoặc đáp ứng yêu cầu nhiệt độ cao.

Đặc điểm	Gang	Thép
Hàm lượng carbon	≥ 2%	0,008–2,0%
Phương pháp định hình	Đúc	Đúc hoặc Rèn
Khả năng hàn	Không thể	Có thể

Đúc

Sản phẩm đúc được tạo ra bằng cách nấu chảy hoàn toàn vật liệu thành dạng lỏng, sau đó đổ vào khuôn để đông đặc. Vật liệu sẽ mang hình dạng của khuôn khi nguội và được lấy ra sau khi đông cứng. Một chiếc chảo nấu ăn là ví dụ về vật dụng hàng ngày được đúc từ gang.

Rèn

Rèn là quá trình định hình kim loại (thường ở dạng thỏi hoặc tấm) bằng cách sử dụng áp lực cao, thông qua đập búa hoặc ép khuôn. Vật liệu thường được nung nóng trước để dễ rèn hơn, nhưng vẫn giữ nguyên trạng thái rắn trong suốt quá trình. Dao nhà bếp và các loại lưỡi dao khác là ví dụ điển hình của sản phẩm được rèn. Vì thép có thể được rèn hoặc đúc, nhà sản xuất thường ghi rõ loại và cấp vật liệu là “thép đúc” hoặc “thép rèn” để làm rõ quy trình sử dụng.

Đúc vs. Rèn: Sự khác biệt quan trọng là gì?

Tại sao chọn Đúc cho Van?

Các sản phẩm có đường nét phức tạp thích hợp để đúc vì vật liệu dễ định hình. Bằng cách nấu chảy hoàn toàn và đổ vào khuôn, đúc giúp tạo ra các sản phẩm có cấu trúc bên trong phức tạp như buồng chứa hoặc khoang rỗng. Các nhà sản xuất van bằng phương pháp đúc để tạo ra các đường dẫn và khoang trống cần thiết bên trong thiết bị.

Tại sao chọn Rèn cho Van?

Vì quá trình rèn ép vật liệu rắn thành hình dạng cần thiết bằng áp lực lớn, nó không phù hợp với các sản phẩm yêu cầu khoang rỗng hoặc thiết kế phức tạp. Để tạo ra sản phẩm như vậy bằng rèn, cần phải khoan hoặc gia công thêm sau này. Tuy nhiên, rèn thép là quá trình tương đối nhanh, mang lại độ bền và đồng nhất cao. Các nhà sản xuất bẫy hơi đĩa áp suất cao bằng phương pháp rèn vì thiết kế đơn giản và không yêu cầu nhiều khoang rỗng hay gia công phức tạp.

Ảnh hưởng của Phương pháp Định hình đến Sản xuất Hàng loạt

Như đã đề cập, thép có thể được đúc hoặc rèn. Nhưng nếu đúc linh hoạt hơn trong việc tạo hình sản phẩm phức tạp, tại sao không đúc tất cả các loại van? Thực tế, không có phương pháp nào vượt trội hoàn toàn, vì cả đúc và rèn đều có ưu nhược điểm tùy theo yêu cầu ứng dụng cụ thể.

Thép có nhiệt độ nóng chảy cao nên khó đúc hơn, đồng thời có nguy cơ hình thành lỗ khí nếu vật liệu nóng chảy không chảy đều vào khuôn. Trong khi đó, rèn tiết kiệm chi phí hơn khi sản xuất số lượng lớn, nhưng cũng tiềm ẩn rủi ro như lệch khuôn, dẫn đến biến dạng, nứt gãy hoặc hư hỏng sản phẩm.

Do đó, để tạo ra sản phẩm cân bằng giữa chi phí và chất lượng, cần xem xét các yếu tố như kích thước, độ phức tạp của hình dạng, số lượng mỗi lô sản xuất và mức độ gia công cần thiết sau khi định hình. Cuối cùng, quyết định chọn đúc hay rèn nên dựa trên phương pháp mang lại sự cân bằng tối ưu giữa các yếu tố này.