Thép đúc và thép rèn là hai cách tạo hình chi tiết thép khác nhau: thép đúc được rót ở thể lỏng vào khuôn, còn thép rèn được nung nóng ở thể rắn rồi dùng búa hoặc máy ép tạo hình. Cùng một mác thép, chi tiết rèn thường bền dai và chịu va đập tốt hơn, còn chi tiết đúc làm được hình dạng phức tạp, kích thước lớn với chi phí hợp lý. Bài viết giải thích thép đúc là gì, thép rèn là gì, bảng so sánh, tiêu chuẩn thường gặp và cách chọn cho từng ứng dụng như thân van, mặt bích, trục, bánh răng.
Thép đúc là gì?
Thép đúc là chi tiết được tạo hình bằng cách rót thép lỏng vào khuôn (khuôn cát, khuôn kim loại, khuôn mẫu chảy), để nguội và đông đặc theo hình dạng khuôn, sau đó làm sạch, nhiệt luyện và gia công cơ khí. Đúc làm được những chi tiết có khoang rỗng, thành dày mỏng khác nhau mà rèn hay cắt gọt rất khó hoặc rất tốn kém.
- Ví dụ: thân van, vỏ bơm, vỏ hộp số, bánh răng cỡ lớn, răng gầu xúc, ghi lò, chi tiết máy khai khoáng.
- Tiêu chuẩn thường gặp: ASTM A216 (thép cacbon đúc cho van, mác WCB), ASTM A27, JIS G5101 (SC410, SC450, SC480), GB/T 11352 (ZG230-450, ZG270-500).
- Điểm cần kiểm soát: rỗ khí, rỗ co, nứt nóng, hạt thô. Chi tiết đúc thường phải ủ hoặc thường hóa để làm đều tổ chức, và chi tiết chịu áp lực cần kiểm tra không phá hủy.
Lưu ý: “ống thép đúc” trên thị trường là ống không có đường hàn, được tạo lỗ từ phôi tròn đặc rồi cán, không phải rót thép lỏng vào khuôn ống. Cách làm và quy cách loại ống này có trong bài ống thép đúc là gì và quy cách DN100. Còn phôi thép từ máy đúc liên tục là bán thành phẩm để cán, xem bài phôi thép đúc liên tục.
Thép rèn là gì?
Thép rèn là chi tiết được tạo hình bằng lực ép hoặc lực đập lên phôi thép đã nung nóng (rèn nóng, thường khoảng trên 1.000 °C với thép cacbon) hoặc ở nhiệt độ thường (rèn nguội, cho chi tiết nhỏ như bu lông, đinh tán). Kim loại không chảy lỏng mà biến dạng dẻo, làm hạt thép mịn đi, các rỗ nhỏ bị ép kín và “thớ” kim loại chạy theo hình dạng chi tiết.
- Rèn tự do: đập, ép trên đe phẳng, cho chi tiết lớn, số lượng ít (trục lớn, phôi rèn).
- Rèn khuôn (dập nóng): ép phôi trong khuôn có hình chi tiết, cho sản xuất hàng loạt (mặt bích, tay biên, bánh răng nhỏ, cờ lê).
- Ví dụ: trục khuỷu, trục truyền động, bánh răng chịu tải nặng, mặt bích, co, tê rèn, móc cẩu, dụng cụ cầm tay.
- Tiêu chuẩn thường gặp: ASTM A105 (thép cacbon rèn cho mặt bích, phụ kiện ống), ASTM A182 (thép hợp kim và inox rèn, ví dụ F304, F316), ASTM A350 (thép rèn dùng cho nhiệt độ thấp).
“Sắt rèn” (wrought iron) là vật liệu cũ khác: sắt gần như nguyên chất có lẫn xỉ, nay chủ yếu gặp ở đồ mỹ nghệ, phục chế. Không nên nhầm với thép rèn hiện đại.
Bảng so sánh thép đúc và thép rèn
| Tiêu chí | Thép đúc | Thép rèn |
|---|---|---|
| Trạng thái khi tạo hình | Thép lỏng rót vào khuôn | Thép rắn, nung nóng rồi ép, đập |
| Tổ chức kim loại | Hạt thô hơn, có thể có rỗ khí, rỗ co | Hạt mịn, chặt, thớ chạy theo hình dạng |
| Độ bền, độ dai, chịu va đập | Thấp hơn khi cùng mác | Cao hơn, chịu mỏi tốt hơn |
| Hình dạng | Phức tạp, có khoang rỗng | Đơn giản hơn, ít khoang trong |
| Kích thước | Làm được chi tiết rất lớn | Giới hạn bởi lực máy rèn |
| Chi phí | Thấp hơn với chi tiết phức tạp | Cao hơn, khuôn rèn đắt |
| Ứng dụng điển hình | Thân van, vỏ bơm, vỏ hộp số | Trục, bánh răng, mặt bích, móc cẩu |
Ví dụ: van và mặt bích trong đường ống
Một bộ van công nghiệp thường kết hợp cả hai: thân van có hình dạng phức tạp được đúc (ví dụ ASTM A216 WCB), còn mặt bích nối, co, tê cỡ nhỏ chịu áp lực cao được rèn (ví dụ ASTM A105). Khi đọc bản vẽ, ký hiệu vật liệu cho biết chi tiết được đúc hay rèn. Các loại mặt bích và tiêu chuẩn kích thước có trong bài mặt bích rèn và tiêu chuẩn JIS, ANSI. Cách đọc mã ASTM xem bài tiêu chuẩn ASTM cho thép đúc, thép rèn.
Nên chọn thép đúc hay thép rèn?
- Chọn rèn khi chi tiết chịu tải trọng va đập, tải trọng thay đổi theo chu kỳ (mỏi), áp lực cao, hoặc hỏng hóc gây nguy hiểm: trục, móc cẩu, mặt bích áp lực cao.
- Chọn đúc khi chi tiết có hình dạng phức tạp, kích thước lớn, tải trọng chủ yếu tĩnh: thân van, vỏ máy, bệ đỡ.
- Kiểm soát chất lượng: chi tiết đúc chịu áp lực cần kiểm tra không phá hủy (siêu âm, chụp X quang). Chi tiết rèn cần kiểm tra cơ tính và nhiệt luyện đúng quy trình.
Gang cũng được dùng rất nhiều để đúc nhờ nhiệt độ nóng chảy thấp và chảy loãng. Nguồn gốc và các loại gang có trong bài gang được sản xuất thế nào.
Mác và bảng trọng lượng thép tròn đặc, loại phôi hay dùng để gia công trục, có trong bài thép tròn đặc: mác và bảng trọng lượng.
Câu hỏi thường gặp
Thép đúc là gì?
Là chi tiết thép tạo hình bằng cách rót thép lỏng vào khuôn rồi để đông đặc, dùng cho chi tiết hình dạng phức tạp như thân van, vỏ bơm.
Thép rèn là gì?
Là chi tiết thép tạo hình bằng lực ép, đập lên phôi đã nung nóng (hoặc nguội), có tổ chức hạt mịn, bền dai, dùng cho trục, bánh răng, mặt bích.
Thép rèn có tốt hơn thép đúc không?
Với cùng mác thép, thép rèn thường bền dai và chịu va đập, mỏi tốt hơn. Nhưng thép đúc làm được hình dạng phức tạp, kích thước lớn mà rèn không làm được hoặc quá đắt.
Ống thép đúc có phải thép đúc không?
Không theo nghĩa rót khuôn: ống thép đúc là ống không có đường hàn, làm từ phôi tròn đặc được xuyên lỗ và cán.
Kết luận
Thép đúc tạo hình từ thép lỏng, mạnh về hình dạng phức tạp. Thép rèn tạo hình từ thép rắn nung nóng, mạnh về độ bền và độ dai. Biết sự khác nhau giúp đọc đúng vật liệu trên bản vẽ và chọn chi tiết phù hợp với tải trọng. Cần báo giá thép tròn đặc làm phôi rèn, phôi gia công, hãy liên hệ Giá Thép Hôm Nay.