Sắt rèn
Tính chất

Các thể bao xỉ hay sợi xỉ trong sắt rèn tạo cho nó những tính chất không có ở các dạng khác của kim loại sắt. Có khoảng 250.000 sợi xỉ trên mỗi inch vuông. Vết gẫy mới cho thấy màu ánh lam rõ ràng với ánh lụa mượt và bề ngoài dạng sợi.
Sắt rèn chứa quá ít cacbon để có thể làm cứng bằng nhiệt luyện, nhưng trong các khu vực mà thép là không phổ biến hay không được biết đến thì các công cụ đôi khi được gia công nguội (vì thế gọi là sắt nguội) nhằm làm cứng chúng.[cần dẫn nguồn] Một ưu thế của hàm lượng cacbon thấp là khả năng hàn tuyệt vời của nó. Ngoài ra, các tấm sắt rèn không thể uốn cong nhiều như các tấm thép (khi gia công nguội). Sắt rèn có thể nung chảy và đúc, tuy nhiên sản phẩm không còn là sắt rèn nữa, do các sợi xỉ đặc trưng của sắt rèn biến mất khi nung chảy, vì thế sản phẩm là tương tự như thép Bessemer đúc không tinh khiết. Sắt rèn không có ưu thế công nghệ nào khi so sánh với gang đúc hay thép, do chúng đều rẻ hơn.
Do các biến động về nguồn gốc quặng sắt và trong sản xuất sắt, nên sắt rèn có thể tốt hơn hoặc kém hơn các hợp kim sắt khác khi so về khả năng chống ăn mòn. Có nhiều cơ chế phía sau khả năng chống ăn mòn đó. Chilton và Evans thấy rằng các dải làm giàu niken làm giảm sự ăn mòn. Họ cũng nhận thấy rằng trong sắt khuấy luyện, sắt rèn và sắt xếp chồng thì việc gia công kim loại làm phân tán các tạp chất đồng, niken và thiếc, tạo ra các điều kiện điện hóa làm chậm sự ăn mòn. Các thể bao xỉ được chứng minh là phân tán sự ăn mòn thành một màng phẳng, cho phép sắt chống lại rỗ mòn. Một nghiên cứu khác chỉ ra rằng các thể bao xỉ là các con đường dẫn tới sự ăn mòn. Các nghiên cứu khác chỉ ra rằng tạp chất lưu huỳnh trong sắt rèn làm giảm khả năng chống ăn mòn, nhưng phosphor lại làm tăng khả năng này. Các môi trường với nồng độ ion chloride cao cũng làm giảm khả năng chống ăn mòn của sắt rèn.
Sắt rèn có thể hàn theo kiểu giống như đối với thép cacbon thấp, nhưng sự có mặt của oxit hay các thể bao sẽ tạo ra các kết quả khiếm khuyết. Vật liệu này có bề mặt thô nhám nên nó có thể giữ các lớp mạ hay tráng phủ tốt hơn. Chẳng hạn, lớp kẽm mạ hoàn thiện trên sắt rèn thường dày hơn 25–40% so với lớp kẽm mạ hoàn thiện trên thép. Trong Bảng 1 dưới đây, thành phần hóa học của sắt rèn được so sánh với thành phần hóa học của gang thô và thép cacbon. Mặc dù thoạt nhìn thì thành phần hóa học của sắt rèn và thép cacbon thường là tương tự, nhưng điều này là đánh lừa. Phần lớn mangan, lưu huỳnh, phosphor và silic hợp lại trong các sợi xỉ có trong sắt rèn, vì thế trên thực tế thì sắt rèn tinh khiết hơn so với thép cacbon thường.
| Vật liệu | Sắt | Cacbon | Mangan | Lưu huỳnh | Phosphor | Silic |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Gang thô | 91–94 | 3,5–4,5 | 0,5–2,5 | 0,018–0,1 | 0,03–0,1 | 0,25–3,5 |
| Thép cacbon | 98,1–99,5 | 0,07–1,3 | 0,3–1,0 | 0,02–0,06 | 0,002–0,1 | 0,005–0,5 |
| Sắt rèn | 99–99,8 | 0,05–0,25 | 0,01–0,1 | 0,02–0,1 | 0,05–0,2 | 0,02–0,2 |
Tất cả các đơn vị tính theo phần trăm trọng lượng. Nguồn:
| Thuộc tính | Giá trị |
| --- | --- |
Cường độ kéo tới hạn (psi/MPa): 34.000–54.000/234–372
Cường độ nén tới hạn (psi/MPa): 34.000–54.000/234–372
Cường độ chống cắt tới hạn (psi/MPa): 28.000–45.000/193–310
Độ bền chảy (psi/MPa): 23.000–32.000/159–221
Suất đàn hồi (kéo căng) (psi/MPa): 28.000.000/193.100
Điểm nóng chảy (°F/°C): 2.800/1.540
Tỷ trọng riêng: 7,6–7,9
Tỷ trọng riêng: 7,5–7,8
Trong số các tính chất khác của nó, sắt rèn trở thành mềm khi nóng đỏ, dễ rèn và hàn rèn. Nó có thể được sử dụng để tạo các nam châm tạm thời, nhưng không thể từ hóa vĩnh cửu, và là dẻo, dễ uốn và dai.