Gang là loại vật liệu dùng khá phổ biến trong các ngành cơ khí, 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 Âu Việt JSC 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? Có những loại gang nào phổ biến hiện nay?
Bạn đang đọc: Gang là gì? Tính chất và ứng dụng của các loại gang.
Mục lục bài viết
1. Gang là gì?
1.1. Khái niệm gang:
Gang tên tiếng anh là Cast iron là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%, ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như Si, Mn, S, P,…
Vật liệu gang được người Trung Quốc sử dụng rất sớm từ thế kỷ thứ VI TCN, cho đến thế ký thứ XIV người Châu Âu mới sử dụng đến gang.
1.2. Tính chất của gang.
Gang với thành phần hóa học gần điểm austectic có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng từ 1150 đến 1200 °C, thấp hơn 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, những họ gang còn lại đều được coi là những sắt kẽm 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 .
- Các thành phần kim loại tổng hợp trong gang tác động ảnh hưởng đến sắc tố của nó khi bị gãy : gang trắngcó tạp chất cacbua được cho phép những vết nứt đi thẳng, gang xám có những mảnh than chì làm lệch một vết nứt đi qua và tạo ra vô số vết nứt mới khi vật tư bị vỡ và gang dẻo có hình cầu than chì ” nốt ” ngăn ngừa vết nứt liên tục tăng trưởng .
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 vật liệu được dùng khá phổ biến trong lĩnh vực gia công đúc để làm 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 …Hay dùng để chế tạo thân các loại van công nghiệp như van điện từ, van cổng, van bướm, van cầu…
Xem thêm : Nhựa Teflon là gì ?
2. Phân loại và ứng dụng của các loại gang.
Hợp kim gang là loại vật liệu dùng khá phổ biến trong các ngành cơ khí. Gang có tính đúc khá tốt nhưng lại rất khó hàn do có độ chảy loảng cao và độ dẻo thấp. Tùy theo tổ chức tế vi và thành phần hóa học của gang, người ta chia ra thành các loại: gang xám, gang cầu, gang dẻo…
2.1. Gang xám.
- Gang xám là loại gang được dùng phổ cập nhất lúc bấy giờ. Chúng được sử dụng rất thoáng đãng trong lĩnh cực cơ khí kỹ thuật. Gang xám có thành phần chứa 3.3 – 3.8 % cacbon sống sót dưới dạng graphit tự do. Cấu trúc tinh thể cacbon ở graphít dạng tấm, nền của gang xám hoàn toàn có thể là : pherit, peclit pherit, peclit. 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 tương thích với những vật tư cần bôi trơn có chứa dầu nhớt. Thích hợp để sản xuất những ổ trượt, bánh răng, thân máy, bệ máy, ống nước
- Gang xám có giá tiền rẻ và khá dễ nấu luyện, có nhiệt độ nóng chảy thấp ( 1350 °C ) và không yên cầu khắc nghiệt về tạp chất. Gang xám có tính đúc tốt và năng lực tắt âm cao, do tổ chức triển khai xốp nên cũng là ưu điểm cho những vật tư cần bôi trơn có chứa dầu nhớt. Tuy vậy, gang xám dòn, năng lực chống uốn kém, không hề 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 nhà nước Nước Ta TCVN 1659 – 75 ký hiệu gang xám bằng 2 chữ GX và hai số tiếp theo như : GX00 ; GX12-28 ; GX15-32 ; GX18-38 ; GX21-40 ; GX24-44 ; GX28-48 ; GX32-52 ; GX36-56 ; GX40-60 ; GX44-64 .
- Gang xám là loại gang được dùng phổ cập nhất lúc bấy giờ và được sử dụng nhiều trong kỹ thuật. Với những đặc tính trên, ngày này gang xám đang được sử dụng nhiều trong ngành chế tạo máy, đúc những băng máy lớn, có độ phức tạp cao, những cụ thể không cần chịu độ uốn lớn, nhưng cần chịu lực nén tốt. Có những thiết bị, vật tư gang xám được sử dụng đến > 70 % tổng khối lượng. Các băng máy công cụ ( tiện, phay, bào, … ), thân máy của động cơ đốt trong … Do chịu được ma xát tốt nên gang xám còn được sử dụng để đúc ổ trượt và bánh răng hay đúc những loại van công nghiệp .
2.2.
Gang dẻo.
- Gang dẻo là loại gang trắng do người Anh ý tưởng ra được ủ trong thời hạn dài ( đến vài ngày ) ở nhiệt độ từ 850 – 1050 ⁰C để tạo thành một loại gang có tính dẻo cao. Đây là vật tư có độ bền cao lại thừa kế được những đặc thù tốt vốn có của gang, thậm chí còn hoàn toàn có thể thay thế sửa chữa cho thép trong rất nhiều ứng dụng mà những loại gang khác không có năng lực .
- Gang dẻo còn gọi là gang dễ uốn, gang rèn. Có nền sắt kẽm 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, có năng lực chịu mài mòn, nên giá thành gia công rất thấp, do đó gang được sử dụng trong rất nhiều cụ thể, nghành khác nhau .
- 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 trong thực tiễn chúng ít được sử dụng hơn gang xám do giá tiền cao và công nghệ tiên tiến sản xuất khá phức tạp. Gang xám chỉ được sử dụng khi cần sản xuất những chi tiết cụ thể cần chịu va đập, hình dạng phức tạp và có độ dày không quá 50 mm. Như : cụ thể máy trong những máy nông nghiệp, xe hơi, máy kéo, máy dệt …
- Ký hiệu của gang dẻo theo tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam TCVN 1659 – 75 ký hiệu gang dẻo gồm 2 phần, những vần âm chỉ loại gang : GZ và hai số tiếp theo chỉ độ bền kéo và độ độ giãn dài tương đốitính theo % .
- Gang dẻo ít sử dụng hơn gang xám mặc dầu có cơ tính tổng hợp cao, tuy nhiên giá tiền gang dẻo khá cao so với gang xám vì công nghệ tiên tiến sản xuất nó phức tạp. Chính vì nguyên do trên mà gang dẻo chỉ dùng làm vật tư sản xuất cụ thể máy khi thỏa mãn nhu cầu 3 điều kiện kèm theo sử dụng sa
+ Chịu va đập và chịu kéo.
+ Hình dáng phức tạp
+ Chi tiết có dạng thành mỏng (thường là 20 – 30mm, dày nhất là 40 – 50mm).
- Gang dẻo được dùng làm những chi tiết cụ thể máy trong những máy nông nghiệp, xe hơi, máy kéo, máy dệt … Các loại van này thường là GC20, GC40, GC200 …
2.3 .Gang cầu.
Gang cầu là loại gang dạng cầu tròn. Nhờ kết cấu dạng quả cầu – dạng thu gọn nhất, nên gang cầu có độ dẻo dai cao, đặc biệt sau khi nhiệt luyện thích hợp. Chính điều này quyết định độ bền kéo cao nhất trong các loại gang thuộc nhóm graphit. Giới hạn bền kéo và giới hạn chảy khá cao: σb=400-800 Mpa, σ0.2=250-600 Mpa, tương đương với thép cacbon chế tạo máy. Độ dẻo và độ dai: δ=2-15%, aK=300-600 kJ/m2, tuy kém thép song cao hơn gang xám rất nhiều.
- Bề ngoài của gang cầu cũng có màu xám tối như gang xám. Nên khi nhìn hình thức bề ngoài rất khó để phân biệt rõ hai loại gang này. Tuy nhiên ta hoàn toàn có thể dựa vào tín hiệu co ngót ở loại sản phẩm gang cầu ( gang cầu dễ tạo thành lõm co và xốp co ), hoặc bằng cách gõ vào loại sản phẩm, mẫu sản phẩm gang cầu sẽ có tiếng kêu trong và thanh ( rất vang ), còn mẫu sản phẩm gang xám sẽ có tiếng kêu đục, trầm .
- Gang cầu cũng có tổ chức triển khai tế vi như gang xám. Tuy nhiên graphit lại có dạng thu nhỏ là hình cầu. Chính cho nên vì thế mà gang cầu có độ bền kéo và độ dẻo cao hơn gang xám rất nhiều. Đồng thời giúp cho gang cầu duy trì được 70-90 % độ bền của nền sắt kẽm kim loại. Khiến cho nó vừa có đặc thù của thép lại vừa có đặc thù của gang. Vì thế mà trong 1 số ít trường hợp người ta thường sử dụng gang cầu để thay thế sửa chữa thép. Nhất là khi cần sản xuất những cụ thể có hình dáng phức tạp nhằm mục đích tiết kiệm chi phí ngân sách nguyên vật liệu .
Ngoài ra chúng còn được sử dụng để sản xuất các chi tiết chịu lực lớn và chịu tải trọng va đập, mài mòn như trục khuỷu, cam, bánh răng….
Gang cầu theo TCVN được ký hiệu bằng hai chữ GC với hai cặp chữ số chỉ giá trị tối thiểu của giới hạn bền kéo và độ dẻo của gang. Gang cầu ferit mác GC40-10 có giới hạn bền kéo > 400 MPA và độ dãn dài tương đối 10%.
Việc sử dụng gang cầu vào công nghiệp mang lại hiệu quả kinh tế cao.Đơn cử như sau: Giá 1 tấn vật đúc loại gang cầu rẻ hơn vật đúc bằng thép hợp kim từ 30-35%, rẻ hơn bằng hợp kim màu 3 đến 4 lần và rẻ hơn loại phôi thép rèn từ 2 đến 3 lần. Chính vì vậy, do giá thành rẻ nên gang cầu được dùng nhiều để thay thế thép và gang dẻo.
Trên đây là những chia sẻ của chúng tôi về hợp kim gang cũng như đặc điểm và tính chất của từng loại gang cơ bản thông dụng như gang xám, gang dẻo hay gang cầu. Đây là những ý kiến chủ quan của cá nhân mong nhận được ý kiến góp ý của bạn đọc. Trân trọng!
Nguồn : vannhapkhau.net/
Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay
