Gang là gì? Tính chất và phân loại gang trắng, gang graphit

4.8/5 - (13 bình chọn)

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 là gì?

Gang có tên tiếng Anh là Cast iron là hợp kim của Sắt, Cacbon và một số nguyên tố khác như Si, Mn, P, S, trong đó hàm lượng Cacbon chiếm tỷ lệ lớn nhất từ 2,14 – 4%. Gang có màu sắc chủ đạo thường là xám và có đặc tính nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp.

Gang là gì?

Gang là gì?

Với đặc tính giòn (trừ gang dẻo), nhiệt độ nóng chảy thấp, độ chảy loãng cao, tính đúc tốt, khả năng chịu nén và chống ăn mòn tốt. Hiện nay, gang được dùng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp, dân dụng, đặc biệt trong sản xuất các loại van công nghiệp như van bi, van một chiều, van cổng…

Thành phần hóa học của gang

  • Cacbon (C)

Trong gang Cacbon chiếm khoảng 2,14 – 4%, hàm lượng Cacbon càng cao thì độ dẻo và tính dẫn nhiệt của gang sẽ càng giảm. Đặc biệt, sự tồn tại của nguyên tố Cacbon còn ảnh hưởng đến sự tạo thành các loại gang khác nhau. Cụ thể nếu cacbon trong gang ở dạng hợp chất hóa học xementit thì gọi là gang trắng, ở dạng tự do thì gọi là gang xám.

  • Sắt (Fe)

Sắt là nguyên tố đóng vai trò quan trọng thứ hai cấu thành gang chiếm hơn 95% theo trọng lượng. Sắt có vai trò tạo nên độ bền cao, tính uốn dẻo tốt và khả năng chống chịu mọi điều kiện khắc nghiệt của môi trường cho gang. Hàm lượng Sắt càng cao thì khả năng chống va đập và độ bền càng cao.

  • Silic (Si)

Đây là nguyên tố ảnh hưởng nhiều nhất đến cấu trúc tinh thể của gang bởi nó có vai trò thúc đẩy quá trình graphit hóa và chiếm 1 – 3% trong cấu tạo. Nếu hàm lượng Silic càng cao thì sẽ làm tăng độ chảy loãng và tính mài mòn của gang trong mọi điều kiện môi trường.

Thành phần cấu tạo của gang

Thành phần cấu tạo của gang

  • Mangan (Mn)

Hàm lượng Mangan trong gang trắng chiếm 2-2,5%, trong gang xám chiếm không quá 1,3%. Vai trò của Mangan giúp tạo thành gang trắng và ngăn cản quá trình graphit hóa. Đồng thời, còn giúp tăng tính chịu mài mòn, tăng độ bền và làm giảm bớt phần nào tác hại của lưu huỳnh.

  • Photpho (P)

Photpho là nguyên tố đóng vai trò như con dao 2 mặt trong cấu tạo của gang và chỉ chiếm hàm lượng không quá 0,1%, có một số loại gang có thể đến 1,2%. Ưu điểm của thành phần này giúp tăng tính chảy loãng của gang để đúc tượng hoặc tạo hình. Nhược điểm là làm giảm độ bền, tăng độ giòn của gang và dễ gây nứt, gãy ở nhiệt độ cao.

  • Lưu huỳnh (S)

Lưu huỳnh chiếm thành phần kiểm soát trong khoảng 0,05 – 0,12% khối lượng trong gang vì là nguyên tố có hại, làm cản trở quá trình graphit hóa. Ngoài ra còn làm giảm tính chảy loãng, giảm tính đúc và cả độ bền cho gang. Lưu huỳnh kết hợp với Sắt còn gây tình trạng bở nóng, dễ bị nứt gãy.

Tính chất của gang

  • Gang có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng 1150 đến 1200°C, thấp hơn 300°C so với sắt nguyên chất.
  • Có đặc tính chịu nén, chống mài mòn, chịu được tải trọng cao và chống va đập tốt.
  • Có độ giòn cao, dễ nấu luyện, có tính đúc tốt do có độ loãng chảy cao, không phù hợp để gia công hàn.
  • Gang trắng có tính cứng, giòn, tính cắt gọt kém nên chỉ được dùng trong công nghệ đúc.
  • Gang xám giòn có khả năng chống uốn kém, khó rèn, khi làm nguội rất dễ bị biến trắng, khó gia công cơ khí.
  • Gang được sử dụng trong 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…
  • Gang graphit được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp vì đặc tính mềm, dễ gia công.
  • Trong gia công cơ khí không sử dụng gang trắng vì có độ cứng, độ giòn cao, khó gia công cắt, hàn.

Phân loại gang phổ biến

Theo thống kê, tùy thuộc vào thành phần hóa học hiện nay gang được chia thành hai loại chính như sau:

Gang trắng

Gang trắng hay còn gọi là gang thường là hợp kim Fe – C trong đó hàm lượng cacbon ở dạng liên kết Fe3C là 3-3,5%. Vì vậy, gang trắng luôn chứa hỗn hợp cùng tinh. Gang trắng thường được chia làm 3 loại. Cụ thể:

  • Gang trắng trước cùng tinh %C ≤ 4,3%.
  • Gang trắng cùng tinh %C = 4,3%.
  • Gang trắng sau cùng tinh %C ≥ 4,3%.
Gang trắng là gì?

Gang trắng

Đặc tính của dòng gang này có màu sáng trắng, độ cứng, độ giòn cao, khó gia công cắt hoặc hàn. Do đó được ứng dụng chủ yếu để luyện thép hoặc chế tạo các chi tiết máy cần tính chống ăn mòn cao. Hoặc sử dụng để đúc ủ thành các loại gang khác như gang dẻo, gang xám biến trắng.

Gang Graphit

Gang Graphit là hợp kim Fe – C trong đó Cacbon có thành phần lớn hơn 2,14% và các tạp chất Mn, Si, P, S… Tổ chức của gang phần lớn cacbon ở dạng tự do graphit với các hình dạng khác nhau: tấm, cầu, cụm. Gang Graphit có rất ít hoặc không có Fe3C.

Gang graphit là gì?

Gang graphit là gì?

Tùy thuộc vào hình dáng của graphit nên được chia ra các loại như sau:

  • Gang xám (Gray cast iron)

Loại gang này phổ biến nhất hiện nay được thiết kế toàn bộ Cacbon tồn tại dưới dạng graphit ở dạng tấm, phiến, chuỗi… Ưu điểm của gang xám có mức giá thành khá rẻ, nhiệt độ nóng chảy thấp 1350ºC, khả năng cách âm cao, tính đúc, uốn dẻo tốt. Ngoài ra, còn giúp tăng độ mài mòn và làm giảm độ co ngót khi đúc.

Nhược điểm của gang xám là trọng lượng nặng, bề mặt xù xì, không mang tính thẩm mỹ cao, nhất là có độ giòn cao, khó rèn. Do đó được ứng dụng chủ yếu trong ngành kỹ thuật tại các khu công nghiệp, nhà máy, sản xuất…

  • Gang cầu (ductile iron)

Gang cầu được thiết kế bên ngoài có dạng quả cầu tròn với đặc tính có độ bền cao, chống va đập tốt, tính bền dẻo, chống mài mòn tốt. Thành phần của gang cầu gồm 4,3 – 4,6% nguyên tố C và Si. Vì vậy, gang cầu có độ bền cao nhất trong các loại gang.

Hiện nay, gang cầu được ứng dụng phổ biến, thông dụng trong sản xuất các loại van công nghiệp như van cổng, van bướm, van một chiều… mục đích đảm bảo an toàn, chất lượng và đáp ứng một cách tốt nhất điều kiện, môi trường, lĩnh vực cần sử dụng…Ngoài ra, còn được dùng để chế tạo các chi tiết máy trung bình và lớn có hình dạng phức tạp, cần chịu tải trọng cao, chịu kéo và va đập tốt.

  • Gang dẻo (malleable iron)

Gang dẻo là dạng graphit cụm bông, đã được ủ “graphit hóa” từ gang trắng trong khoảng nhiệt độ 850 – 1050⁰C. Ưu điểm của loại gang này có tính dẻo cao, độ bền cơ học tốt, tính thẩm mỹ cao, tuổi thọ lâu dài và chống chịu tốt điều kiện khắc nghiệt từ môi trường như nhiệt độ cao, áp lực lớn.

Trong ngành van công nghiệp, tất cả các loại van đều có thể được chế tạo bằng gang dẻo. Tuy nhiên, so với gang xám sẽ ít được sử dụng hơn do có giá thành cao và công nghệ sản xuất phức tạp.

  • Gang xám biến trắng

Đây là loại gang có bản chất là gang xám nhưng khi được đúc trong khuôn bề mặt sẽ được làm nguội nhanh và biến thành gang trắng.

  • Gang graphit ngắn

Hay còn gọi là gang CGI, GJV, CV. So với gang xám, tinh thể trong graphit ngắn và dày hơn. Tổ chức gang do các hạt hợp kim gang được ép vào khuôn ở áp suất cao và nung ở nhiệt độ cao để các hạt graphit liên kết lại với nhau.

Ứng dụng của gang hiện nay

Với những ưu điểm, đặc tính nổi bật của gang như độ giòn cao, chống ăn mòn, chịu được nhiệt độ cao. Hiện nay, gang được ứng dụng để sản xuất phổ biến trong rất nhiều lĩnh vực. Cụ thể:

Ứng dụng van cổng cho cụm máy bơm

Van cổng gang trong hệ thống máy bơm

  • Gang xám được ứng dụng để chế tạo các động cơ đốt trong, bệ máy, chân đế, hộp số, bánh đà, xi lanh
  • Gang trắng dùng để làm các bề mặt vòng bi, bạc đạn
  • Gang dẻo được ứng dụng trong sản xuất vòng bi trục, trục khuỷu xe hơi, bánh đai
  • Gang niken dùng để chế tạo các thiết bị cơ khí cần độ bền cao, khả năng chịu nhiệt và chịu ăn mòn tốt
  • Trong sản xuất các loại van công nghiệp: van cổng, van bướm, van cầu, van cân bằng trong môi trường nước, khí nén, hơi nóng…
  • Gang cầu được sử dụng để làm trục khuỷu, ống nước đường kính lớn, nắp hố ga, song chắn… vì độ an toàn cao, thi công dễ dàng và giá thành rẻ.
  • Trong lĩnh vực trang trí bằng chạm khắc vì gang có tính đúc tốt, bề mặt có thể mài dũa dễ dàng.

Tổng kết

Đến đây, Quý Vị hẳn cũng đã nắm được thuật ngữ “gang là gì?”; đồng thời Tuấn Hưng Phát đã có bài viết chi tiết về tính chất của gang, các loại gang phổ biến và ứng dụng của gang trong hầu hết các lĩnh vực. Hi vọng bài viết này sẽ cung cấp đủ thông tin mà bạn cần, hãy đánh giá nếu thấy hài lòng về bài viết này.

>>Xem thêm: Thép C45 là gì?

THP Valve
Tuấn Hưng Phát được thành lập ngày 05/03/2009, hoạt động trong lĩnh vực nhập khẩu và phân phối trực tiếp van công nghiệp - vật tư đường ống. Chúng tôi cam kết mang lại những thông tin sản phẩm, những chia sẻ kiến thức thực tế về van công nghiệp cũng như các ngành liên quan một cách chính xác, chi tiết nhất. Nếu Quý Vị cần hỗ trợ, hãy gọi ngay Hotline. Các chuyên viên hỗ trợ Khách Hàng của THP Valve sẽ trực máy 24/7, luôn sẵn sàng phục vụ Quý Vị.