Gang là gì

Được biết đến là loại chất liệu rắn chắc, bền bỉ, ứng dụng phong phú trong nhiều lĩnh vực như: sản xuất máy móc, linh kiện, đồ trang trí… Vậy gang là gì? Để hiểu rõ về gang và các tính chất của gang, hãy tìm hiểu ngay bài viết chia sẻ về gang của Vimi chúng tôi nhé.

1 Gang là gì

Gang là một hợp kim có thành phần chính bao gồm:  sắt (Fe) và carbon (C). Đối với gang thì hàm lượng carbon lớn hơn 2,14%.  Với thành phần hóa học gần austectic có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng từ 1150 đến 1200 °C, thấp hơn 300 °C, so với sắt nguyên chất. Nhìn chung người ta xem gang có tính giòn. Màu xám ở mặt gãy thường là đặc điểm nhận dạng của gang, chính là sự phân bổ ở dạng tự do của khối carbon, với hình thù dạng tấm khi hợp kim đông đặc.

2 Thành phần, tính chất của gang là gì

Gang là vật liệu dược dùng phổ biến  trong các ngành cơ khí hiện nay và có nhiều thành phần, tính chất như:

 ➊ Thành phần chính của gang là gì

Gang là thành hợp kim của Sắt (Fe) và các bon (C), với hàm lượng các bon lớn hơn 2,14%. Trong thực tế thì gang luôn có thêm các nguyên tố khác như: (si lích) Si, (man gan) Mn, (phốt pho) P và (lưu huỳnh) S, các loại gang thông dụng thường chứa các thành phần như sau

• C: 2.0 ~ 4.0%
• Si: 0.4 ~ 3.5%
• Mn: 0.2 ~ 1.5%
• P: 0.04 ~ 0.65%
• S: 0.02 ~ 0.15%

♦ Gang thường: loại gang mà tỷ lệ tính theo phần trăm khối lượng của các nguyên tố thường có như: Cacbon, Silic, Mangan, Phốt pho, Lưu hùynh ở giới hạn bình thường.

➋ Tính chất nổi bật của gang là gì

3 Đặc điểm của các loại gang

Dựa vào hàm lượng các loại kim trong gang và tỉ lệ của nó mà chúng có những tính chất, đặc điểm khác nhau. Từ đó ta có gang được ứng dụng để chế tạo các loại van như: Van cầu gang, van bướm gang, van giảm áp, van an toàn và van cửa gang

 ➊ Gang xám – Gray cast iron 

♣ Gang xám là loại gang thành phần gồm: toàn bộ cacbon tồn tại dưới dạng graphit tự do. Graphit này ở dạng tấm, phiến, chuỗi… Bề mặt của gang xám ở mặt gãy có màu xám, đó là màu đặc trưng của ferit và graphit tự do. Đây là một loại gang phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, đặc biệt là ngành kỹ thuật.

♣Gang xám có giá thành rẻ và có nhiệt độ nóng chảy thấp (1350ºC), vì vậy nó rất dễ nóng chảy. Gang xám có tính đúc tốt và khả năng cách âm cao, do tổ chức xốp nên cũng là ưu điểm cho các vật liệu cần bôi trơn có chứa dầu nhớt. Tuy vậy, gang xám dòn, khả năng chống uốn kém, không thể rèn được.

♣ Dó có giá thành rẻ và dễ rèn đúc,  gang xám được sử dụng vô cùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Gang xám sử dụng trong các thiết bị mà không chịu độ uốn lớn, nhưng cần chịu lực nén tốt. Các dòng van công nghiệp làm từ gang xám có giá thành rất rẻ, nhưng nó có nhược điểm là trọng lượng nặng và bề mặt xù xì, không có tính thẩm mỹ cao.

 ➋ Gang cầu – Cast iron

♣ Gang cầu là loại gang dạng cầu tròn. Nhờ kết cấu dạng quả cầu – dạng thu gọn nhất. Đây là vật liệu có độ bền tốt có khả năng chống va đập cao,  tính bền dẻo và chống mài mòn. Trong ngành công nghiệp điện gió, gang dẻo được sử dụng cho các trung tâm và các bộ phận kết cấu như khung máy.

♣ Gang chứa cacbon lượng (CEL) cao từ 4,3 đến 4,6% (là thành phần nguyên tố C và Si trong gang lỏng trước biến tính CEL=%C+%Si+%P/2) để chống biến trắng. Than chì ở dạng cầu sít chặt, ít chia cắt nền kim loại nên không làm giảm đáng kể tính chất cơ học của gang.

♣ Là dòng vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong các dòng van công nghiệp. Đa số các van đều được sản xuất từ gang cầu. Việc sản xuất van từ gang cầu giúp giảm giá thành van cũng như tăng tuổi thọ, độ bền của van. Dòng van làm từ gang cầu thường được sản xuất từ các nước như:  Malaysia, Hàn Quốc, Đài Loan. Đây là các dòng van có giá cả phải chăng mà chất lượng vẫn rất đảm bảo.

Chi tiết và phân tích kỹ về loại gang này mời các bạn tham khảo bài chia sẻ gang cầu là gì

➌ Gang dẻo – Ductile iron

♣ Gang dẻo là loại gang trắng do người Anh phát minh ra 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, thậm chí có thể thay thế cho thép trong rất nhiều ứng dụng mà các loại gang khác không có khả năng.

♣ Trong ngành van công nghiệp, tất cả các loại van đều có thể được chế tạo bằng gang dẻo. Thường ở các dòng van chất lượng cao của các thương hiệu nổi tiếng đều được sản xuất bằng gang dẻo. Các dòng van này có tuổi thọ lâu dài, chống chịu tốt các tác nhân ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài. Ngoài ra, mẫu mã của van cũng đẹp hơn nhiều so với dòng van làm từ gang xám.

 Ngoài các dòng van, phụ kiện gang cũng là một trong những sản phẩm công nghiệp sử dụng loại vật liệu này

4 Các nguyên tố của gang

Như chúng ta đã biết gang là gì, và có thành phần thế nào dưới đây là 1 số yếu tố ảng hưởng đến tính chất của gang:

➊ Ảnh hưởng của thành phần hóa học

♦  Cacbon (C):  nguyên tố thúc đẩy quá trình graphit hóa. Nhưng gang có nhiều cacbon thì độ dẻo và tính dẫn nhiệt giảm. Nếu cacbon chứa trong gang ở dạng hợp chất hóa học xementit thì gang đó gọi là gang trắng, ở dạng tự do (graphit) thì gang đó gọi là gang xám. Sự tạo thành các loại gang khác nhau, phụ thuộc vào thành phần hóa học và tốc độ nguội của nó.

♦ Silic (Si): nguyên tố ảnh hưởng nhiều nhất đến cấu trúc tinh thể của gang, vì nó thúc đẩy quá trình graphit hóa. Hàm lượng Si tăng sẽ làm tăng độ chảy loãng, tăng tính chịu mài mòn và ăn mòn của gang. Thường thì hàm lượng Si trong gang là 1,5 – 3%.

♦ Mangan (Mn):  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%. Mn là nguyên tố tăng tính chịu mài mòn, tăng độ bền, giảm tác hại của lưu hùynh (S).

♦ Phốt pho (P): nguyên tố có hại trong gang, nó làm giảm độ bền, tăng độ dòn của gang, dễ gây nứt vật đúc. Tuy nhiên P tăng tính chảy loãng, được sử dụng để đúc tượng, chi tiết mỹ thuật. Các chi tiết thành mỏng, hàm lượng P  không được quá 0,1%, có thể tới 1,2%.

♦ Lưu hùynh (S): là nguyên tố có hại trong gang, nó làm cản trở graphit hóa, nên làm giảm tính chảy loãng do đó làm giảm tính đúc. Lưu hùynh làm giảm độ bền cho gang. S kết hợp với Fe tạo thành FeS gây bở nóng. Vì vậy thành phần S trong gang không quá 0,1%.

 ➋ Ảnh hưởng của độ quá nhiệt

Để tạo sự quá nguội người ta nung gang quá nhiệt nhiều, bởi vì khi nung gang tới nhiệt độ cao thì các hạt graphit hòa tan hoàn toàn hơn và khử được các vật lẫn phi kim, loại dẫn đến khi kết tinh thì mầm kết tinh sẽ nhiều và phân bố đồng đều hơn, làm cơ tính của gang tốt hơn.

➌ Ảnh hưởng của tốc độ nguội

Yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể của gang là điều kiện đông đặc, làm nguội của vật đúc. Tốc độ nguội nhanh thì ta được gang trắng, làm nguội chậm thì  gang xám. Tốc độ nguội của gang đúc phụ thuộc vào loại khuôn đúc và chiều dày vật đúc

Hi vọng với những chia sẻ trên ViMi  sẽ giúp bạn có cái nhìn rõ nhất về gang là gì?  Và tính ứng dụng của nó để lựa chọn được những sản phẩm phù hợp nhất nhé!