Kim loại đen và kim loại màu là hai nhóm lớn mà ngành luyện kim và thương mại dùng để chia vật liệu kim loại: kim loại đen là sắt và các hợp kim nền sắt (thép, gang, inox), còn kim loại màu là tất cả kim loại và hợp kim còn lại (nhôm, đồng, kẽm, chì, niken, titan, vàng, bạc…). Hai nhóm khác nhau về khối lượng, độ bền, khả năng chống gỉ, dẫn điện, giá và cách gia công. Bài viết so sánh chi tiết, chỉ ra những ngoại lệ hay gây nhầm lẫn (như inox không hút nam châm, niken lại hút) và cách phân biệt nhanh ngoài thực tế.
Kim loại đen là gì?
Kim loại đen (tiếng Anh ferrous metals, từ gốc Latinh ferrum là sắt) là sắt và các hợp kim lấy sắt làm nền. Một số tài liệu theo hệ cũ còn xếp mangan và crom vào nhóm này vì chúng chủ yếu dùng để luyện thép. Các vật liệu kim loại đen thường gặp:
| Vật liệu | Đặc điểm | Dùng cho |
|---|---|---|
| Thép cacbon | Sắt với cacbon dưới khoảng 2,14%; bền, dễ cán, hàn; dễ gỉ nếu không bảo vệ | Thép xây dựng, thép hình, thép tấm, ống |
| Thép hợp kim | Thêm mangan, crom, niken, molypden, vanadi để tăng bền, chịu mài mòn | Chi tiết máy, khuôn, trục, bánh răng |
| Inox (thép không gỉ) | Từ khoảng 10,5% crom trở lên, chống gỉ | Thiết bị thực phẩm, y tế, lan can, trang trí |
| Gang | Cacbon trên khoảng 2,14%; cứng, giòn, đúc tốt | Thân máy, nắp hố ga, ống gang |
| Sắt rèn | Gần như sắt nguyên chất, cacbon rất thấp, dẻo | Nay chủ yếu đồ mỹ nghệ, phục chế |
Thép cacbon chiếm phần lớn sản lượng kim loại đen; các mác và cách phân loại theo hàm lượng cacbon được trình bày trong bài thép cacbon thấp, trung bình, cao.
Kim loại màu là gì?
Kim loại màu (non-ferrous metals) là các kim loại không phải sắt và hợp kim không lấy sắt làm nền. Thường chia thành:
- Kim loại màu nặng: đồng, chì, kẽm, thiếc, niken.
- Kim loại màu nhẹ: nhôm, magie, titan.
- Kim loại quý: vàng, bạc, bạch kim, palađi.
- Kim loại hiếm, đất hiếm: vonfram, molypden, neođim…
- Hợp kim màu: đồng thau (đồng kẽm), đồng thanh (đồng thiếc), hợp kim nhôm, hợp kim titan.
Nhôm là kim loại màu được dùng nhiều nhất trong xây dựng; các nhóm hợp kim và ký hiệu được giải thích trong bài hợp kim nhôm dùng làm gì. Một kim loại màu quan trọng với ngành thép là niken, thành phần chính của inox austenit, xem bài kim loại niken: tính chất, ứng dụng.
Bảng so sánh kim loại đen và kim loại màu
| Tiêu chí | Kim loại đen | Kim loại màu |
|---|---|---|
| Thành phần nền | Sắt | Không phải sắt |
| Khối lượng riêng | Khoảng 7,2 đến 8,0 g/cm³ (thép 7,85) | Rất khác nhau: magie 1,74; nhôm 2,70; titan 4,51; đồng 8,96; chì 11,34 |
| Độ bền, độ cứng | Cao, giá thành thấp so với độ bền | Thường thấp hơn thép (trừ hợp kim titan, một số hợp kim đặc biệt) |
| Chống gỉ | Thép thường dễ gỉ, cần sơn, mạ; inox chống gỉ tốt | Phần lớn tạo lớp ô xít bảo vệ, bền trong khí quyển |
| Từ tính | Phần lớn hút nam châm (trừ inox austenit như 304, 316) | Phần lớn không hút (trừ niken, coban) |
| Dẫn điện | Kém | Đồng, nhôm, bạc dẫn điện rất tốt |
| Giá | Rẻ nhất trong các kim loại kết cấu | Thường cao hơn nhiều lần thép |
| Sản lượng | Chiếm phần lớn sản lượng kim loại thế giới | Nhỏ hơn nhiều |
| Tái chế | Tái chế được, thép phế là nguyên liệu lò điện | Tái chế được, giá trị phế liệu cao |
Số liệu khối lượng riêng các kim loại được so sánh trong bài khối lượng riêng thép so với nhôm, đồng; titan, kim loại màu nhẹ mà bền, có trong bài titan nặng bao nhiêu so với thép.
Những ngoại lệ dễ gây nhầm
- Inox 304 không hút nam châm nhưng vẫn là kim loại đen vì nền là sắt. Inox 430 (ferit) thì hút nam châm. Vì vậy thử nam châm không đủ để biết inox thật giả hay mác nào; xem bài phân loại inox theo cấu trúc.
- Niken, coban là kim loại màu nhưng hút nam châm.
- Kim loại màu cũng bị ăn mòn: nhôm bị ăn mòn trong môi trường kiềm (như vữa xi măng ướt) và axit; đồng bị xỉn, tạo lớp gỉ xanh; kẽm bị ăn mòn dần theo thời gian.
- Gỉ của thép là do sắt phản ứng với nước và ô xy, không phải do cacbon. Thép phong hóa (thép corten) có lớp gỉ đặc chắc bảo vệ phần bên trong.
Cách phân biệt nhanh ngoài thực tế
| Cách thử | Kim loại đen | Kim loại màu |
|---|---|---|
| Nam châm | Đa số hút (trừ inox austenit) | Đa số không hút (trừ niken, coban) |
| Màu sắc, bề mặt | Xám, xanh đen, có gỉ nâu đỏ | Trắng bạc (nhôm, kẽm), đỏ (đồng), vàng (đồng thau) |
| Cầm thử cùng kích thước | Nặng hơn nhôm, titan | Nhôm nhẹ rõ rệt; chì, đồng nặng |
| Mài thử | Tóe nhiều tia lửa | Nhôm, đồng, đồng thau hầu như không tóe tia lửa (riêng titan tóe tia trắng sáng) |
Kết hợp nhiều cách thử sẽ cho kết quả tin cậy hơn một cách đơn lẻ; với hàng cần chắc chắn mác, phải dựa vào phân tích thành phần hoặc chứng chỉ chất lượng.
Kim loại đen và kim loại màu trong xây dựng
- Kim loại đen: cốt thép, thép hình, thép tấm, ống, hộp, xà gồ, khung nhà thép; inox cho lan can, cầu thang, thiết bị vệ sinh. Giá inox các loại có tại trang giá inox tấm, ống, hộp.
- Kim loại màu: nhôm cho cửa, vách kính, mặt dựng; đồng cho dây điện, ống dẫn; kẽm, nhôm làm lớp mạ bảo vệ thép.
- Kết hợp cả hai: tôn mạ kẽm, mạ nhôm kẽm là thép nền phủ kim loại màu, tận dụng độ bền của thép và khả năng chống gỉ của lớp mạ; xem trang giá tôn mạ kẽm, mạ màu.
Khi hai nhóm kim loại tiếp xúc trực tiếp trong môi trường ẩm (ví dụ ống đồng nối ống thép, nhôm bắt trực tiếp lên thép), có thể xảy ra ăn mòn điện hóa làm kim loại hoạt động hơn bị ăn mòn nhanh. Nên dùng đệm cách điện, khớp nối chuyên dụng hoặc phủ sơn cách ly.
Câu hỏi thường gặp
Kim loại đen và kim loại màu khác nhau thế nào?
Kim loại đen là sắt và hợp kim nền sắt; kim loại màu là các kim loại, hợp kim còn lại. Kim loại đen bền, rẻ nhưng dễ gỉ (trừ inox); kim loại màu thường nhẹ hơn hoặc dẫn điện tốt hơn, chống gỉ tốt hơn nhưng đắt hơn.
Inox là kim loại đen hay kim loại màu?
Kim loại đen, vì nền là sắt, dù inox 304 không hút nam châm.
Nhôm là kim loại gì?
Kim loại màu nhẹ, khối lượng riêng khoảng 2,70 g/cm³.
Gang thuộc nhóm nào?
Kim loại đen, là hợp kim sắt với hàm lượng cacbon cao.
Thử nam châm có phân biệt được không?
Chỉ để tham khảo, vì có ngoại lệ ở cả hai nhóm như inox 304, niken.
Kết luận
Kim loại đen gồm sắt, thép, gang, inox, bền và kinh tế cho kết cấu; kim loại màu gồm nhôm, đồng, kẽm, niken, titan, kim loại quý, có ưu thế về khối lượng, dẫn điện và chống gỉ. Nắm khác biệt và các ngoại lệ giúp chọn đúng vật liệu, tránh ăn mòn khi kết hợp. Kiến thức nền về kim loại có trong bài định nghĩa và tính chất của kim loại; cần báo giá thép, inox, tôn, hãy liên hệ Giá Thép Hôm Nay.