Đặc điểm của gang là gì?

đặc điểm của gang

 Đặc điểm của gang ảnh hưởng rất nhiều đến ứng dụng và các phương pháp gia công gang trong thực tế. Chính vì vậy, hiểu rõ về gang và các tính chất của gang là điều rất cần thiết đối với bất kỳ ai làm việc trong lĩnh vực cơ khí.

Nếu như bạn vẫn chưa biết về kim loại này, hãy cùng Cơ khí Alpha Tech tìm hiểu ngay trong bài viết dưới đây, để hiểu rõ hơn về những tính chất “có một không hai” của gang nhé!

Gang là gì?

 Gang là một hợp kim của sắt có chứa ít nhất 2.14% cacbon cùng một số nguyên tố khác như Si, Mn, P, S, Mo, Ni, Mg, Cu… Đây là một trong những vật liệu được dùng phổ biến trong lĩnh vực cơ khí. Đặc biệt là gia công khuôn mẫu và chế tạo máy. Tùy theo tổ chức tế vi và thành phần hóa học mà gang được chia thành 2 nhóm chính là gang trắnggang graphit.

Trong đó gang graphit (có chứa graphit) bao gồm 3 loại là gang xám, gang cầugang dẻo. Trong công nghiệp chủ yếu chỉ sử dụng 3 loại gang này. Do chúng không chứa lêđêburit nên khá mềm và dễ gia công. Riêng gang trắng với tổ chức có lêđêburit rất cứng, giòn. Khó để gia công cắt, hàn. Vì thế mà hầu như người ta không sử dụng gang trắng trong gia công cơ khí. Chúng chỉ được dùng để luyện thép, đúc ủ gang dẻo và gang xám biến trắng.

Gang là một hợp kim với thành phần chính là sắt
Gang là một hợp kim với thành phần chính là sắt

 > Xem thêm: Nhiệt độ nóng chảy là gì?

Đặc điểm của gang là gì?

Tính chất chung của gang

Gang có nhiệt độ nóng chảy từ 1150 đến 1200 °C, thấp hơn khoảng 300 °C so với sắt nguyên chất. Chúng có khả năng chịu nén rất tốt, chống mài mòn và chịu tải cao.

Nhìn chung, ngoại trừ gang dẻo, các họ gang còn lại đều được coi là những kim loại giòn. Không thích hợp để gia công hàn. Tuy nhiên chúng lại dễ nấu luyện, có tính đúc tốt do có độ loãng chảy cao, co ngót ít.

Hầu hết các chủng gang đều khá mền nên dễ gia công cắt gọt. Khi đúc dễ điền đầy vào khuôn. Vì thế đây là một trong những vật liệu được ưa chuộng bậc nhất trong lĩnh vực gia công đúc. Hoặc để chế tạo các chi tiết nhỏ, có hình dáng phức tạp. Như băng máy công cụ, bệ máy, bánh đai, trục khuỷu, ổ trượt, bánh răng, trục cán…

 > Xem thêm: Những cách vệ sinh bề mặt inox hiệu quả bạn nên biết.

Đặc điểm của các loại gang và ứng dụng trong gia công cơ khí

Gang trắng

Gang trắng có thành phần chứa 3% – 3,5% cacbon ở dạng liên kết Fe3C (xementit). Được tạo ra bằng cách làm lạnh đột ngột gang đang trong quá trình đông đặc. Có màu sáng trắng, rất cứng và giòn. Khả năng cắt gọt kém. Vì thế mà gang trắng hầu như không được sử dụng trong sản xuất cơ khí. Chúng chủ yếu được dùng để luyện thép, các chi tiết máy cần tính chống mài mòn cao như bi nghiền, trục cán. Hoặc sử dụng để đúc ủ thành các loại gang khác.

Đặc điểm của gang xám

Hình ảnh cấu trúc và ứng dụng chế tạo của gang xám
Hình ảnh cấu trúc và ứng dụng chế tạo của gang xám

Gang xám là loại gang được dùng phổ biến nhất hiện nay. Chúng được sử dụng rất rộng rãi trong lĩnh cực cơ khí kỹ thuật. Gang xám có thành phần chứa 3.3-3.8% cacbon tồn tại dưới dạng graphit tự do. Graphit này chủ yếu ở dạng tấm. Đôi khi dưới dạng hình phiến hoặc chuỗi… Bề mặt của gang xám có màu xám tối. Đó là màu đặc trưng của ferit và graphit tự do.

Do graphit có độ bền cơ học kém nên gang xám giòn. Có độ bền kéo, độ dẻo và độ dai thấp. Tuy nhiên, graphit lại có ưu điểm giúp tăng độ mài mòn và giảm độ co ngót khi đúc của gang xám. Điều này làm cho phôi gang phù hợp với các vật liệu cần bôi trơn có chứa dầu nhớt. Thích hợp để  chế tạo các ổ trượt, bánh răng, thân máy, bệ máy, ống nước…

Đặc điểm của gang cầu

Gang cầu là loại gang dạng cầu tròn. Có độ bền cao nhất trong các loại gang thuộc nhóm graphit. Bề ngoài của gang cầu cũng có màu xám tối như gang xám. Nên khi nhìn bề ngoài rất khó để phân biệt rõ hai loại gang này.

Hình ảnh cấu trúc tế vi và sản phẩm ứng dụng của gang cầu
Hình ảnh cấu trúc tế vi và sản phẩm ứng dụng của gang cầu

Gang cầu cũng có tổ chức tế vi như gang xám. Tuy nhiên graphit lại có dạng thu nhỏ là hình cầu. Chính vì thế mà gang cầu có độ bền và độ dẻo cao hơn gang xám rất nhiều. Đồng thời giúp cho gang cầu duy trì được 70-90% độ bền của nền kim loại. Khiến cho nó vừa có tính chất của thép lại vừa có tính chất của gang. Vì thế mà trong một số trường hợp người ta thường sử dụng gang cầu để thay thế thép. Nhất là khi cần chế tạo các chi tiết có hình dáng phức tạp nhằm tiết kiệm chi phí nguyên vật liệu.

Ngoài ra, gang cầu còn được dùng để chế tạo các chi tiết máy trung bình và lớn. Những chi tiết có hình dạng phức tạp, cần chịu tải trọng cao, chịu kéo và va đập tốt. Như các loại trục khuỷu, trục cán, ống nước đường kính lớn, nắp hố ga, song thoát nước…

Đặc điểm của gang dẻo

Gang dẻo còn gọi là gang dễ uốn, gang rèn. Có nền kim loại là ferit, peclit, hoặc ferit – peclit. Đây là một loại gang có tính dẻo cao, khả năng chống va đập và chống mài mòn tốt.

Hình ảnh cấu trúc tế vi và ứng dụng của gang dẻo
Hình ảnh cấu trúc tế vi và ứng dụng của gang dẻo

Trong cấu trúc gang dẻo, cacbon ở dạng nốt sần hình cầu chứ không phải dạng vảy như gang xám. Điều đó làm cho gang dẻo có độ bền kéo thấp hơn gang cầu nhưng lại cao hơn nhiều so với gang xám. Tuy nhiên trong thực tế chúng ít được sử dụng hơn gang xám do giá thành cao và công nghệ chế tạo khá phức tạp. Gang xám chỉ được sử dụng khi cần chế tạo các chi tiết cần chịu va đập, hình dạng phức tạp và có độ dày không quá 50mm. Như: chi tiết máy trong các máy nông nghiệp, ô tô, máy kéo, máy dệt…

 Tìm hiểu về một số dịch vụ gia công:

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của gang

Độ quá nhiệt

 Khi nung gang ở nhiệt độ cao hơn, các hạt graphit hòa tan hoàn toàn và dễ dàng khử được các vật lẫn phi kim loại. Dẫn đến khi kết tinh, mầm kết kinh sẽ nhiều và phân bố đồng đều hơn. Điều đó làm cho cơ tính của gang tốt hơn lên rất nhiều.

Nắp hố ga làm bằng gang cầu
Nắp hố ga làm bằng gang cầu

Thành phần hóa học

  • Cacbon (C): Cacbon là một thành phần không thể thiếu trong bất cứ loại gang nào. Nó quyết định đến tính chất cũng như loại gang được tạo ra. Nếu cacbon chứa trong gang ở dạng hợp chất hóa học xementit thì gang là gang trắng. Còn nếu như cacbon chuyển sang dạng graphit thì gang là gang xám.
  • Photpho (P): Tỷ lệ photpho có trong gang càng cao thì độ bền của gang càng giảm, độ giòn càng tăng. Nếu tỷ lệ photpho trong gang chiếm quá 0.1% thì các sản phẩm từ gang thường giòn, dễ nứt, hỏng và không chịu được tác động của ngoại lực.
  • Silic (Si): Đây là chất xúc tác có ảnh hưởng rất lớn tới cấu trúc tinh thể của gang. Như Cacbon, Silic cũng góp phần quan trọng thúc đẩy quá trình Graphit. Với lượng Cacbon từ 3.0-3.8% và Silic từ 1.8-2.2% thì không cần tác động gì ta cũng thu được gang xám.
  • Mangan (Mn): có vai trò thúc đẩy sự tạo thành gang trắng và ngăn cản graphit hóa. Bởi vậy trong gang trắng thường chứa 2 – 2,5% Mn, trong gang xám lượng Mn không quá 1,3%. Tuy nhiên Mn lại là nguyên tố tăng tính chịu mài mòn, độ bền, giảm tác hại của nguyên tố lưu hùynh.
  • Lưu huỳnh (S): Là một nguyên tố khác có hại đến chất lượng của gang. Nó cản trở quá trình Graphit hóa khiến tính nóng chảy và tính đúc của gang thay đổi. Hàm lượng lưu huỳnh càng cao thì độ bền của gang sẽ càng giảm.

Tốc độ nguội

Trong sản xuất gang, để nhiều C chuyển thành graphite cần có sự điều chỉnh về nhiệt độ, thành phần và lượng chất xúc tác (Ca-Si,Fe-Si).

Khi thành phần và lượng chất xúc tác là như nhau, tốc độ nguội sẽ tác động mạnh mẽ tới cấu trúc tinh thể của gang. Nếu làm nguội nhanh, thành phẩm thu được là gang trắng. Còn nếu làm nguội chậm, thành phẩm có được chính là gang xám.

Thân máy tiện được làm bằng gang
Thân máy tiện được làm bằng gang

 > Xem thêm: Những câu hỏi về cắt Laser kim loại thường gặp nhất.

Lời kết

Đến đây chắc chắc rằng tất cả các bạn đều đã nắm rõ về các đặc điểm của gang. Hiểu được rằng cần phải dùng gang nào để phù hợp với nhu cầu chế tạo sản phẩm của mình.

Nếu như bạn cần tìm hiểu về các dịch vụ gia công gang, hãy liên hệ với Cơ khí Alpha Tech theo thông tin dưới đây để được tư vấn và hỗ trợ ngay nhé.

CÔNG TY TNHH CƠ KHÍ CHÍNH XÁC ALPHA TECH VIỆT NAM

    Leave a Reply

    Your email address will not be published.*