Hai loại kim loại cơ bản nhất là kim loại đen và kim loại màu. Điểm khác biệt cơ bản nằm ở chỗ kim loại đen chứa thành phần sắt, còn kim loại màu thì không hề có. Tuy nhiên, sự phân biệt không chỉ dừng lại ở đó, vì chúng sở hữu những đặc tính riêng biệt, giúp chúng phù hợp với các lĩnh vực ứng dụng cụ thể.
Dưới đây là cách phân biệt đơn giản giữa hai loại kim loại này.
Kim loại đen
Kim loại đen là gì?
Thuật ngữ này ám chỉ bất kỳ kim loại nào có chứa sắt trong thành phần. Nhờ lượng sắt cao, chúng thường có tính từ tính mạnh mẽ, độ cứng và độ bền cao. Do đó, kim loại đen thường được ưu tiên sử dụng trong xây dựng nhà cửa, hệ thống ống dẫn lớn, bồn chứa công nghiệp, cũng như các dự án kỹ thuật và xây dựng quy mô.
Ngoài ra, kim loại đen chứa hàm lượng carbon đáng kể, khiến chúng dễ bị gỉ sét khi tiếp xúc với không khí ẩm. Tuy vậy, có hai trường hợp ngoại lệ: thép không gỉ (với lượng crom cao) và sắt rèn (chứa sắt nguyên chất cao), giúp chúng kháng cự tốt hơn với ăn mòn.
Các loại kim loại đen phổ biến bao gồm:
- Thép kỹ thuật: Chủ yếu từ sắt, nhưng có thể được cải thiện độ dai, tính dẻo, sức mạnh, độ cứng và độ bền bằng cách thêm các nguyên tố như đồng, vanadi, vonfram hoặc mangan. Ứng dụng trong khuôn mẫu, công cụ, thiết bị xây dựng và gia công cơ khí.
- Thép carbon: Một trong những loại kim loại đen thông dụng nhất, với hơn 90% là sắt. Ngoài cấu trúc và nội thất, nó còn dùng cho linh kiện ô tô.
- Gang: Chứa lượng carbon cao hơn các loại khác. Vì chỉ có sắt và carbon là chính, không nhiều nguyên tố hợp kim khác, nên giá thành rẻ. Phù hợp sản xuất dụng cụ nấu ăn, bánh răng, thanh que chịu mài mòn, và thiết bị khai thác mỏ.
- Sắt rèn: So với gang, sắt rèn có hàm lượng carbon thấp hơn. Nó có độ đàn hồi, độ bền kéo cao, mềm mại, dẻo dai và từ tính. Có thể nung nóng, làm lại nhiều lần để tạo hình dạng đa dạng. Khác với hầu hết kim loại đen, sắt rèn kháng ăn mòn và oxy hóa tốt, nên dùng cho đai ốc, bu lông, tay vịn, cầu thang ngoài trời, hàng rào và cổng.
- Thép không gỉ: Được chế từ 100% vật liệu tái chế, với crom cao giúp chống ăn mòn vượt trội so với thép carbon. Ứng dụng trong thiết bị y tế, dược phẩm, thiết bị chế biến thực phẩm và dao kéo.
Các ứng dụng điển hình của kim loại đen:
Nhờ độ bền và sức mạnh cao, chúng thường xuất hiện trong lĩnh vực xây dựng và kỹ thuật. Kim loại đen có mặt trong các công trình lớn như tòa nhà cao tầng, cầu cống, container vận chuyển, ống dẫn công nghiệp, xe hơi, đường sắt và dụng cụ hàng ngày.
Kim loại màu
Kim loại màu là gì?
Đây là những kim loại không chứa sắt. Khác với kim loại đen, chúng thường nhẹ hơn và dễ uốn, rất hữu ích trong các trường hợp cần cân bằng giữa độ bền và trọng lượng nhẹ, chẳng hạn như ngành hàng không vũ trụ.
Chúng chủ yếu là kim loại nguyên chất hoặc hợp kim không có sắt, với tính chất không từ tính là phổ biến. Các loại kim loại màu bao gồm nhôm, đồng, chì, kẽm, thiếc, cùng với kim loại quý như vàng và bạc – thường dùng cho mục đích trang trí.
Vì không có sắt, kim loại màu kháng ăn mòn và gỉ sét tốt hơn, phù hợp cho ống dẫn, máng xối, mái lợp, biển hiệu ngoài trời và tấm lợp. Ngoài ra, tính không từ tính làm chúng lý tưởng cho thiết bị điện tử và dây dẫn điện.
Các loại kim loại màu phổ biến:
- Nhôm: Nhẹ, bền vững và dễ định hình.
- Đồng: Dẫn điện tốt, độ dẻo cao.
- Chì: Nặng, mềm, dễ uốn; điểm nóng chảy thấp, độ bền thấp.
- Thiếc: Thường dùng để phủ chống ăn mòn cho thép; mềm, dẻo và độ bền kéo thấp.
- Kẽm: Điểm nóng chảy thấp, độ bền trung bình; dùng trong mạ kẽm để bảo vệ thép hoặc sắt khỏi gỉ.
- Đồng thau: Hợp kim chủ yếu từ đồng và kẽm. Tùy tỷ lệ kẽm hoặc nguyên tố khác, tính chất có thể thay đổi.
- Hợp kim nhôm: Là hỗn hợp hóa học thêm các nguyên tố khác vào nhôm nguyên chất để tăng cường đặc tính, đặc biệt là độ mạnh.
Các ứng dụng điển hình của kim loại màu:
Kim loại màu đã được sử dụng từ xa xưa, với đồng và đồng thau được coi là yếu tố thúc đẩy nền văn minh từ thời kỳ đồ đá đến khoảng 1700 TCN, khi con người biết khai thác đồng và thiếc để làm vũ khí đồng. Ngày nay, chúng dùng để chế tạo công cụ, dây cáp điện, động cơ xe, ống dẫn, bồn chứa và thậm chí dao kéo.
Điểm khác nhau giữa kim loại đen và kim loại màu
Từ tính
Sắt là nguyên tố có từ tính tự nhiên do vậy những vật liệu được cấu tạo từ sắt cũng sẽ kế thừa đặc điểm này. Đó cũng là nguyên do đa phần kim loại đen đều có khả năng từ tính ngược lại kim loại màu thì không. Tính từ của kim loại được cấu thành do cấu trúc phân tử phân cực của nó. Các electron trong vòng nguyên tử được sắp xếp không đối xứng. Do vậy khi đến gần từ trường các electron này sẽ rất dễ bị kéo về một phía của nguyên tử dẫn đến việc thu hút giữa kim loại và nam châm bạn có thể thấy bằng mắt thường.
Khả năng oxi hóa
Là quá trình nguyên tử mất đi electron do sự phân cực. Một số kim loại cũng sẽ có khả năng mất bị oxy hóa dạng này do cấu tạo phân tử. Đặc biệt là các kim loại với thành phần từ sắt sẽ có khả năng bị oxi hóa khi tiếp xúc với nước hoặc không khí có oxi. Còn các kim loại màu như đồng kẽm và titan khi phản ứng với nước và oxy sẽ tạo thành một lớp oxit bám bên ngoài mặt kim loại nhờ đó mà hạn chế được tình trạng thấm nước. Tuy nhiên không phải tất cả các kim loại màu đều có khả năng chống oxy hóa, rỉ sét tốt.
Độ bền kéo
Thêm một đặc điểm nữa giúp phân biệt kim loại màu và kim loại đen là độ bền kéo của chúng. Như đã trình bày ở trên do có sự hiện diện của sắt nên hiệu suất bền kéo của kim loại đen sẽ vượt xa so với kim loại màu. Đó cũng là lý do mà thép được lựa chọn là vật liệu xây dựng phổ biến rộng rãi nhất. Ngoài ra tính dẻo của kim loại cũng được quan tâm khi lựa chọn làm vật liệu.
Khả năng tái chế
Tái chế kim loại từ phế liệu giúp bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Kim loại đen thường dễ tái chế hơn nên vẫn khá được ưu ái.