Đặc Điểm và Loại Hình của Gang Trắng và Gang Graphite

Gang là vật liệu cấu tạo bởi hợp kim sắt – carbon, trong đó hàm lượng carbon chiếm hơn 2.14%. Các thành phần này ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc của gang. Vật liệu gang có tính giòn, độ chảy loãng cao, tính đúc tốt,…nên được ứng dụng nhiều trong đời sống hiện nay.

Gang: Khái Niệm và Ứng Dụng

Gang, hay còn gọi là Cast iron trong tiếng Anh, là một loại hợp kim chủ yếu bao gồm Sắt và Cacbon, kèm theo một số nguyên tố khác như Silic (Si), Mangan (Mn), Photpho (P), và Lưu huỳnh (S). Hàm lượng Cacbon trong gang thường dao động từ 2,14 đến 4%, là thành phần chính định hình tính chất của nó. Màu sắc chủ đạo của gang thường là xám và có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp.

Với các đặc tính như độ giòn (ngoại trừ gang dẻo), nhiệt độ nóng chảy thấp, độ chảy cao, khả năng đúc tốt, khả năng chịu nén và chống ăn mòn, gang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Cụ thể, trong công nghiệp, nông nghiệp, và sử dụng dân dụng, gang thường được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như van công nghiệp, bao gồm van bi, van một chiều, và van cổng, cùng nhiều ứng dụng khác.

Thành Phần Hóa Học của Gang và Vai Trò của Các Nguyên Tố

1. Cacbon (C):

• Trong gang, Cacbon chiếm khoảng 2,14 – 4%.

• Hàm lượng Cacbon càng cao, độ dẻo và tính dẫn nhiệt của gang giảm.

• Sự tồn tại của Cacbon ảnh hưởng đến sự tạo thành các loại gang khác nhau: gang trắng (khi Cacbon ở dạng hợp chất hóa học xementit) và gang xám (khi Cacbon ở dạng tự do).

2. Sắt (Fe):

• Sắt là nguyên tố chiếm hơn 95% theo trọng lượng trong cấu trúc gang.

• Sắt tạo nên độ bền cao, tính uốn dẻo tốt và khả năng chịu mọi điều kiện khắc nghiệt của môi trường cho gang.

• Hàm lượng Sắt cao tăng khả năng chống va đập và độ bền.

3. Silic (Si):

• Silic chiếm 1 – 3% trong cấu tạo gang và ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể của nó.

• Silic thúc đẩy quá trình graphit hóa và làm tăng tính mài mòn và độ chảy loãng của gang.

4. Mangan (Mn):

• Hàm lượng Mangan giúp tạo thành gang trắng và ngăn cản quá trình graphit hóa.

• Mangan cũng tăng tính chịu mài mòn và độ bền của gang.

5. Photpho (P):

• Photpho chỉ chiếm hàm lượng nhỏ trong gang (không quá 0,1%).

• Tăng tính chảy loãng của gang và giúp quá trình đúc tượng hoặc tạo hình.

• Tuy nhiên, Photpho cũng làm giảm độ bền và tăng tính giòn của gang.

6. Lưu huỳnh (S):

• Lưu huỳnh chiếm hàm lượng nhỏ trong gang (0,05 – 0,12%) và có tác dụng cản trở quá trình graphit hóa.

• Giảm tính chảy loãng và độ bền của gang, đặc biệt khi kết hợp với Sắt có thể gây nứt gãy ở nhiệt độ cao.

Xem thêm: Gang Là Gì ? Ứng Dụng Trong Đời Sống

Tính Chất của Gang và Ứng Dụng Trong Công Nghiệp

Gang có những đặc tính đặc biệt dưới đây:

1. Nhiệt Độ Nóng Chảy:

   • Nhiệt độ nóng chảy của gang dao động từ 1150 đến 1200°C, thấp hơn khoảng 300°C so với sắt nguyên chất.

2. Tính Chịu Nén và Chống Mài Mòn:

   • Gang có khả năng chịu nén, chống mài mòn và tải trọng cao, cũng như chống va đập tốt.

3. Đặc Tính Gia Công:

   • Gang có độ giòn cao và dễ nấu luyện.

   • Tuy nhiên, do có độ loãng chảy cao, gang không phù hợp để gia công hàn.

4. Gang Trắng và Gang Xám:

   • Gang trắng có tính cứng và giòn, thường được sử dụng trong công nghệ đúc.

   • Gang xám giòn có khả năng chống uốn kém và khó rèn.

5. Ứng Dụng Trong Gia Công Đúc:

   • Gang được sử dụng để tạo ra các chi tiết có hình dáng phức tạp trong gia công đúc như vỏ máy, bánh đai, trục khuỷu, ổ trượt, và bánh răng.

6. Gang Graphit:

   • Gang graphit được ưa chuộng trong công nghiệp vì tính mềm và dễ gia công.

7. Hạn Chế Trong Gia Công Cơ Khí:

   • Trong gia công cơ khí, không sử dụng gang trắng do độ cứng và độ giòn cao, gây khó khăn trong gia công cắt và hàn.

Phân Loại Gang Phổ Biến và Đặc Điểm

Gang được phân loại chủ yếu thành hai loại dựa trên thành phần hóa học:

Gang Trắng:

• Thành Phần Hóa Học: Gang trắng là hợp kim Fe – C, trong đó hàm lượng cacbon là khoảng 3-3,5%, thường kết hợp với tinh thể Fe3C.

• Phân Loại:

  1. Gang Trắng Trước Cùng Tinh: Các loại gang này có %C ≤ 4,3%.

  2. Gang Trắng Cùng Tinh: Đặc tính của các loại gang này có %C = 4,3%.

  3. Gang Trắng Sau Cùng Tinh: Các loại gang này có %C ≥ 4,3%.

• Đặc Điểm:

  • Màu sắc: Sáng trắng.

  • Độ cứng và giòn cao.

  • Khó để gia công cắt hoặc hàn.

• Ứng Dụng:

  • Luyện thép và chế tạo các chi tiết máy yêu cầu tính chống ăn mòn cao.

  • Sử dụng trong quá trình đúc ủ để tạo thành các loại gang khác như gang dẻo hoặc gang xám biến trắng.

Gang Graphit và Các Loại Phổ Biến

1. Gang Xám (Gray Cast Iron):

• Thành Phần Hóa Học: Hợp kim Fe – C, với hàm lượng cacbon cao, tồn tại dưới dạng graphit.

• Đặc Điểm:

  • Mức giá thành rẻ.

  • Nhiệt độ nóng chảy thấp.

  • Khả năng cách âm cao.

  • Tính đúc và uốn dẻo tốt.

• Ứng Dụng: Trong ngành kỹ thuật tại các khu công nghiệp và nhà máy.

2. Gang Cầu (Ductile Iron):

• Thành Phần Hóa Học: Có hàm lượng cacbon và silic.

• Đặc Điểm:

  • Độ bền cao, chống va đập tốt.

  • Tính bền dẻo và chống mài mòn.

• Ứng Dụng: Trong sản xuất van công nghiệp và các chi tiết máy trung bình và lớn.

3. Gang Dẻo (Malleable Iron):

• Thành Phần Hóa Học: Graphit cụm bông.

• Đặc Điểm:

  • Tính dẻo cao và độ bền cơ học tốt.

  • Tính thẩm mỹ cao và tuổi thọ lâu dài.

• Ứng Dụng: Trong ngành van công nghiệp và sản xuất các chi tiết máy.

4. Gang Xám Biến Trắng:

• Đặc Điểm: Gang xám biến thành gang trắng khi làm nguội nhanh.

• Ứng Dụng: Được sử dụng khi cần các chi tiết có độ bền cao.

5. Gang Graphit Ngắn:

• Đặc Điểm: Tinh thể graphit ngắn và dày hơn, được ép và nung ở áp suất cao.

• Ứng Dụng: Trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền và tính bền dẻo cao.

Ứng Dụng của Gang Trong Các Lĩnh Vực Hiện Nay

Gang được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực khác nhau nhờ vào các ưu điểm và đặc tính của nó, bao gồm:

1. Gang Xám:

   • Chế tạo động cơ đốt trong, bệ máy, chân đế, hộp số, bánh đà, xi lanh.

2. Gang Trắng:

   • Làm bề mặt vòng bi, bạc đạn.

3. Gang Dẻo:

   • Sản xuất vòng bi trục, trục khuỷu xe hơi, bánh đai.

4. Gang Niken:

   • Chế tạo thiết bị cơ khí đòi hỏi độ bền cao và khả năng chịu nhiệt, ăn mòn.

5. Van Công Nghiệp:

   • Sản xuất van cổng, van bướm, van cầu, van cân bằng trong nước, khí nén, hơi nóng.

6. Gang Cầu:

   • Làm trục khuỷu, ống nước đường kính lớn, nắp hố ga, song chắn vì độ an toàn cao và giá thành rẻ.

7. Trang Trí:

   • Sử dụng trong trang trí bằng chạm khắc vì tính đúc tốt và khả năng mài dũa bề mặt.

Nhờ vào tính đa dạng và độ bền cao, gang tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và mang lại nhiều ứng dụng đa dạng trong xã hội hiện đại.

Bạn có thể xem bài viết của Song Toan (STG)., JSC tại:

• linhkienphukien.vn

• phukiensongtoan.com

• songtoanbrass.com

Chúc bạn có những trải nghiệm tuyệt vời với sản phẩm của Song Toàn (STG).