Gang là gì? Tính chất và phân loại gang trắng, gang graphit – gang tiếng anh là gì

5/5 – (12 bình chọn)

Gang là gì?

Gang có tên tiếng Anh là Cast iron là kim loại tổng hợp của Sắt, Cacbon và một số nguyên tố khác như Si, Mn, Ρ, Ş, trong đó hàm lượng Cacbon chiếm tỷ lệ lớn nhất từ 2-5%. Gang có màu sắc chủ đạo thường là xám với đặc tính giòn, nhiệt độ nóng chảy cao, chống làm mòn tốt. Hiện tại, gang được dùng rất thông dụng trong nhiều ngành nghề: công nghiệp, nông nghiệp, gia dụng, đặc biệt trong sản xuất các loại van công nghiệp như van bi, van một chiều, van cổng…

Thành phần kết cấu của gang

• Cacbon (₵)

Trong gang Cacbon chiếm khoảng 2-5%, hàm lượng Cacbon càng cao thì độ dẻo và tính dẫn nhiệt của gang sẽ càng giảm. Đặc biệt, sự tồn tại của nguyên tố Cacbon còn tác động đến sự tạo thành các loại gang khác nhau. Rõ ràng nếu cacbon trong gang ở dạng hợp Hóa chất xementit thì gọi là gang trắng, ở dạng tự do thì gọi là gang xám.

• Sắt (Fe)

Sắt là nguyên tố đóng vai trò trọng yếu thứ hai cấu thành gang chiếm hơn 95% theo trọng lượng. Sắt có vai trò tạo ra độ bền cao, tính uốn dẻo tốt và khả năng chống chịu mọi điều kiện khắc nghiệt của môi trường cho gang. Hàm lượng Sắt càng cao thì khả năng chống va đập và độ bền càng cao.

• Silic (Si)

Đây là nguyên tố tác động nhiều nhất đến cấu trúc tinh thể của gang bởi nó có vai trò xúc tiến quá trình graphit hóa và chiếm 1,5 – 3% trong kết cấu. Nếu hàm lượng Silic càng cao thì sẽ làm tăng độ chảy loãng và tính mài mòn của gang trong mọi điều kiện môi trường.

• Mangan (Mn)

Hàm lượng Mangan trong gang trắng chiếm 2-2,5%, trong gang xám chiếm không quá <1,3%. Vai trò của Mangan giúp tạo thành gang trắng và ngăn cản quá trình graphit hóa. Đồng thời, còn hỗ trợ tăng tính chịu mài mòn, tăng độ bền và làm giảm bớt phần nào tác hại của lưu huỳnh.

• Phot pho (Ρ)

Photpho là nguyên tố đóng vai trò con dao 2 mặt trong kết cấu của gang và chỉ chiếm hàm lượng không quá 0,1%, có một số loại gang có thể đến 1,2%. Ưu thế của thành phần này giúp tăng tính chảy loãng của gang để đúc tượng hoặc tạo hình. Nhược điểm là làm giảm độ bền, tăng độ giòn của gang và dễ gây nứt, gãy ở nhiệt độ cao.

• Lưu huỳnh (Ş)

Lưu huỳnh chiếm thành phần không quá 0.1% trong gang vì là nguyên tố có hại, làm cản trở quá trình graphit hóa. Ngoài ra còn làm giảm tính chảy loãng, giảm tính đúc và cả độ bền cho gang. Lưu huỳnh kết phù hợp với Sắt còn gây tình trạng bở nóng, dễ bị nứt gãy.

Tính chất của gang

• Gang có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng 1150 đến 1200 °₵, thấp hơn 300 °₵ so với sắt nguyên chất.
• Có đặc tính chịu nén, chống mài mòn, chịu được trọng tải cao và chống va đập tốt.
• Có độ giòn cao, dễ nấu luyện, có tính đúc tốt do có độ loãng chảy cao, không thích hợp để gia công hàn.
• Gang trắng có tính cứng, giòn, tính cắt gọt kém nên chỉ được dùng trong công nghệ đúc.
• Gang xám dòn có khả năng chống uốn kém, khó rèn, khi làm nguội rất dễ bị biến trắng, khó gia công cơ khí.
• Gang được sử dụng trong gia công đúc để làm các cụ thể có kiểu dáng phức tạp như: vỏ máy, thân máy, bánh đai, bánh đà, trục khuỷu, trục cán, ổ trượt, bánh răng…
• Gang graphit được sử dụng đa số trong công nghiệp vì đặc tính mềm, dễ gia công.
• Trong gia công cơ khí không sử dụng gang trắng vì có độ cứng, độ giòn cao, khó gia công cắt, hàn.

Phân loại của gang

Theo thống kê, tùy thuộc vào thành phần hóa học hiện tại gang được chia thành 2 loại chính như sau:

Gang trắng

Gang trắng hay thường hay gọi là gang thường là kim loại tổng hợp Fe – ₵ trong đó hàm lượng cacbon ở dạng link Fe3C là 3-3,5%. Rõ ràng:

• Gang trắng trước cùng tinh %₵ ≤ 4,3%.
• Gang trắng cùng tinh %₵ = 4,3%.
• Gang trắng sau cùng tinh %₵ ≥ 4,3%.
• Đặc tính của dòng gang này có màu sáng trắng, độ cứng, độ giòn cao, khó gia công cắt hoặc hàn. Do đó được ứng dụng đa số để luyện thép hoặc chế tạo các cụ thể máy cần tính chống làm mòn cao. Hoặc sử dụng để đúc ủ thành các loại gang khác như gang dẻo, gang xám biến trắng.

Gang Graphit

Gang Graphit là kim loại tổng hợp Fe – ₵ trong đó Cacbon có thành phần to hơn 2,14% và các tạp chất Mn, Si, Ρ, Ş… Tổ chức của gang phần lớn cacbon ở dạng tự do graphit, rất ít hoặc không có Fe3C.

Gang xám

Loại gang này thông dụng nhất hiện tại được thiết kế toàn thể Cacbon tồn tại dưới dạng graphit ở dạng tấm, phiến, chuỗi… Ưu thế của gang xám có tầm giá thành khá rẻ, nhiệt độ nóng chảy thấp 1350ºC, khả năng cách âm cao, tính đúc, uốn dẻo tốt. Ngoài ra, còn hỗ trợ tăng độ mài mòn và làm giảm độ co ngót khi đúc . Nhược điểm là trọng lượng nặng, mặt phẳng xù xì, không mang tính thẩm mỹ cao, nhất là có độ giòn cao, khó rèn. Do đó được ứng dụng đa số trong nghề kỹ thuật tại các khu công nghiệp, nhà máy, sản xuất…

Gang cầu

Gang cầu được thiết kế bên ngoài có dạng quả cầu với đặc tính có độ bền cao, chống va đập tốt, tính bền dẻo, chống mài mòn tốt. Thành phần của gang cầu gồm 4,3 – 4,6% nguyên tố ₵ và Si. Hiện tại, gang cầu được ứng dụng thông dụng, thông dụng trong sản xuất các loại van công nghiệp như van cổng, van bướm, van một chiều… mục đích đảm bảo an toàn, chất lượng và thỏa mãn một cách tốt nhất điều kiện, môi trường, ngành nghề cần sử dụng…Ngoài ra, còn được dùng để chế tạo các cụ thể máy trung bình và lớn có hình dạng phức tạp, cần chịu trọng tải cao, chịu kéo và va đập tốt.

Gang dẻo

Gang dẻo là dạng graphit cụm bông, đã được ủ “graphit hóa” từ gang trắng trong nhiệt độ từ 850 – 1050⁰C . Ưu thế của loại gang này có tính dẻo cao, độ bền cơ học tốt, tính thẩm mỹ cao, tuổi thọ lâu dài và chống chịu tốt điều kiện khắc nghiệt từ môi trường như nhiệt độ cao, stress lớn. Trong nghề van công nghiệp, toàn bộ các loại van đều có thể được chế tạo bằng gang dẻo. Tuy nhiên, so với gang xám sẽ ít được sử dụng hơn do có giá thành cao và công nghệ sản xuất phức tạp.

Ứng dụng của gang

Với những ưu thế, đặc tính nổi trội của gang như độ dòn cao, chống làm mòn, chịu được nhiệt độ cao. Hiện tại, gang được ứng dụng để sản xuất thông dụng trong rất nhiều ngành nghề. Rõ ràng:

• Trong nghề chế tạo máy, đúc các băng máy lớn có độ phức tạo cao, không cần chịu độ uốn lớn nhưng cần chịu lực nén tốt.
• Trong sản xuất các băng máy dụng cụ (tiện, phay, bào,…), thân máy của động cơ đốt trong…
• Trong sản xuất các loại van công nghiệp: van cổng, van bướm, van cầu, van cân đối trong môi trường nước, khí nén, hơi nóng…
• Gang cầu được sử dụng để làm trục khuỷu, ống nước đường kính lớn, nắp hố ga, song chắn… vì độ an toàn cao, thi công đơn giản, giá thành rẻ.
• Trong ngành nghề trang trí bằng chạm khắc vì gang có tính đúc tốt, mặt phẳng có thể mài dũa đơn giản.

Tổng kết

Nội dung trên đây chúng tôi đã giới thiệu cụ thể về gang cùng tính chất, phân loại và ứng dụng gang trong hầu như các ngành nghề. Nhìn chung, có thể thấy với nhiều đặc tính nối bật như độ bền cao, chống làm mòn, tính đúc tốt, giá thành rẻ… gang đang là vật liệu được rất nhiều nhà sản xuất ưa thích, sử dụng để chế tạo.