Gang – Bí mật về loại vật liệu độc đáo trong ngành cơ khí

Gang là một loại vật liệu vô cùng phổ biến trong ngành cơ khí. Các tính chất của gang có tác động lớn đến ứng dụng và phương pháp gia công gang trong thực tế. Hiểu rõ về gang và các tính chất của nó là điều rất cần thiết với những người làm việc trong lĩnh vực này. Nếu bạn muốn tìm hiểu về loại hợp kim này, hãy cùng tôi tìm hiểu ngay dưới đây để hiểu rõ hơn về những tính chất “có một không hai” của gang nhé!

Gang là gì?

Khái niệm gang

Gang, hay còn gọi là Cast iron trong tiếng Anh, là một hợp kim của sắt và cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%. Ngoài ra, gang còn chứa một lượng nhỏ các nguyên tố khác như Si, Mn, S, P…

Bạn đang xem: Gang – Bí mật về loại vật liệu độc đáo trong ngành cơ khí

Vật liệu gang đã được người Trung Quốc sử dụng từ thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên, trong khi người Châu Âu chỉ sử dụng gang từ thế kỷ thứ 14.

Tính chất của Cast iron

• Gang có nhiệt độ nóng chảy gần điểm austectic, khoảng từ 1150 đến 1200 °C, thấp hơn 300 °C so với sắt nguyên chất. Vì vậy, gang có khả năng chịu nén tốt, chống mài mòn và chịu tải cao.
• Ngoại trừ gang dẻo, các họ gang khác đều được coi là kim loại giòn. Chúng không thích hợp để gia công hàn, nhưng lại dễ nấu luyện và có tính đúc tốt do có độ loãng chảy cao và ít co ngót.
• Màu sắc của gang bị gãy phụ thuộc vào thành phần hợp kim: gang trắng có tạp chất cacbua và cho phép các vết nứt đi thẳng, gang xám có mảnh than chì làm lệch một vết nứt và tạo ra vô số vết nứt mới khi vật liệu bị vỡ, gang dẻo có hình cầu than chì “nốt” ngăn chặn vết nứt phát triển.

Hầu hết các chủng gang đều khá mềm nên dễ gia công cắt gọt và dễ đúc vào khuôn. Đây là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực gia công đúc để chế tạo các chi tiết có hình dáng phức tạp như vỏ máy, thân máy, bánh đai, bánh đà, trục khuỷu, trục cán, ổ trượt, bánh răng và cả thân các loại van công nghiệp như van điện từ, van cổng, van bướm, van cầu…

Phân loại và ứng dụng của các loại gang.

Cast iron là loại vật liệu được sử dụng phổ biến trong ngành cơ khí. Gang có tính đúc tốt nhưng lại khó hàn do có độ chảy loãng cao và độ dẻo thấp. Tùy theo tổ chức tế vi và thành phần hóa học, gang được chia thành các loại: gang xám, gang cầu, gang dẻo…

Gang xám

• Gang xám là loại gang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Chúng có thành phần chứa 3.3-3.8% cacbon tồn tại dưới dạng graphit tự do. Cấu trúc tinh thể cacbon ở graphít dạng tấm, nền của gang xám có thể là pherit, peclit pherit, peclit hoặc dạng phiến chuỗi.
• Gang xám giòn do graphit có độ bền cơ học kém, nhưng lại có khả năng chịu mài mòn và giảm độ co ngót khi đúc. Chính nhờ điều này, gang xám phù hợp với các vật liệu cần bôi trơn có chứa dầu nhớt. Nó được sử dụng để chế tạo các ổ trượt, bánh răng, thân máy, bệ máy, ống nước.
• Gang xám có giá thành rẻ, dễ nấu luyện, nhiệt độ nóng chảy thấp (1350°C) và không đòi hỏi tạp chất cao. Tuy vậy, gang xám dòn, khả năng chống uốn kém và không thể rèn được. Khi làm nguội nhanh trong khuôn, gang bị biến trắng, rất khó gia công bằng máy móc cơ khí.
• Gang xám được ký hiệu theo tiêu chuẩn Việt Nam là GX, ví dụ: GX00, GX12-28, GX15-32, GX18-38…

Gang dẻo

• Gang dẻo là loại gang trắng, được ủ trong thời gian dài (đến vài ngày) ở nhiệt độ từ 850 – 1050⁰C để tạo thành một loại gang có tính dẻo cao. Đây là vật liệu có độ bền cao và kế thừa những tính chất tốt của gang, thậm chí có thể thay thế cho thép trong nhiều ứng dụng.
• Gang dẻo còn gọi là gang dễ uốn, gang rèn. Có nền kim loại là ferit, peclit hoặc ferit – peclit. Đây là loại gang có điểm nóng chảy thấp, độ chảy loãng tốt, tính đúc tốt, dễ gia công và chịu mài mòn. Do đó, giá thành gia công rất thấp. Gang dẻo được sử dụng trong rất nhiều chi tiết và lĩnh vực khác nhau.
• Cấu trúc của gang dẻo có cacbon ở dạng nốt sần hình cầu chứ không phải dạng vảy như gang xám. Điều này làm cho gang dẻo có độ bền kéo thấp hơn gang cầu, nhưng lại cao hơn nhiều so với gang xám. Tuy nhiên, gang dẻo ít được sử dụng hơn gang xám do giá thành cao và công nghệ chế tạo phức tạp. Gang xám chỉ được sử dụng khi cần chế tạo các chi tiết cần chịu va đập, có 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…
• Gang dẻo được ký hiệu theo tiêu chuẩn Việt Nam là GZ, ví dụ: GZ10, GZ15…

Gang cầu

• Gang cầu là loại gang có dạng cầu tròn. Nhờ kết cấu này, gang cầu có độ dẻo dai cao, đặc biệt sau khi nhiệt luyện thích hợp. Điều này quyết định độ bền kéo cao nhất trong các loại gang có các loại graphit. Giới hạn bền kéo và giới hạn chảy của gang cầu cao, tương đương với thép cacbon chế tạo máy. Độ dẻo và độ dai của gang cầu cũng cao hơn gang xám rất nhiều.
• Gang cầu có cấu trúc tế vi giống với gang xám. Tuy nhiên, graphit của gang cầu có dạng cầu nhỏ hơn. Vì vậy, gang cầu không chỉ có tính chất của thép mà còn có tính chất của gang. Do đó, trong một số trường hợp, gang cầu được sử dụng để thay thế thép, nhất là khi cần chế tạo các chi tiết có hình dáng phức tạp nhằm tiết kiệm nguyên vật liệu.
• Ngoài ra, gang cầu còn được sử dụng để sản xuất các chi tiết chịu lực lớn và chịu va đập, mài mòn như trục khuỷu, cam, bánh răng…
• Gang cầu được ký hiệu theo tiêu chuẩn Việt Nam là GC, ví dụ: GC40-10, GC50-15…

Đến đây, chắc chắn bạn đã hiểu rõ hơn về gang, đặc điểm và tính chất cơ bản của hợp kim gang này. Đây là những ý kiến chủ quan của cá nhân tôi, rất mong nhận được ý kiến góp ý của bạn đọc. Trân trọng!

Nguồn: vannhapkhau.net

Cập nhật lúc 09:48 – 18/08/2022

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Kiến thức chung