Gang là gì? Giới thiệu về Gang. Đặc điểm, Tính chất và các loại Gang phổ biến

Gang là gì? Ứng dụng của gang ra sao, có những loại gang nào đang được sử dụng trong ngành công nghiệp hiện nay, cùng Tổng kho valve khám phá trong bài viết này nhé.

Gang là gì?

Gang trong tiếng Anh có tên gọi là cast iron, là một nhóm vật liệu hợp kim sắt–cacbon với hàm lượng cacbon lớn hơn 2,14%.Tính hữu hiệu và chế tác của gang nằm ở nhiệt độ nóng chảy thấp.

Thành phần cấu tạo trong hợp kim ảnh hưởng đến màu sắc gang và vết nứt khi bị gãy và vỡ của gang: gang trắng có tạp chất carbide cho phép vết nứt đi thẳng; gang xám có các mảnh graphit khi nứt vỡ tạo ra vô số vết nứt mới từ vết nứt ban đầu, còn gang cầu có các “nốt” graphit hình cầu, giúp ngăn cản việc đứt gãy tiếp tục xảy ra.

Phần dưới sẽ nói rõ hơn về sắt, gang, gang dẻo, gang trắng và các ứng dụng của gang hay nói kỹ hơn về gang là gì?

1. Lịch sử ra đời của của gang

Gang có thành phần chính từ sắt, sự hiện diện của sắt trong cuộc sống hàng ngày bắt đầu vào khoảng năm 1200 trước Công nguyên, sắt được sử dụng từ công cụ đến vũ khí chiến tranh.

Thợ rèn trước đây là một nghề quan trọng, làm việc với sắt để thay đổi các đặc tính của nó và định hình vật liệu thành công cụ. Mỗi làng và thị trấn sẽ có một cửa hàng thợ rèn, nơi sản xuất liềm, lưỡi cày, đinh, kiếm, giá đỡ chân đèn và nhiều thứ khác.

Lịch sử của gang

Việc khám phá ra giá trị của sắt đã dẫn đến cái được gọi là “thời đại đồ sắt”, do sự thống trị của vật liệu này trong các ứng dụng xã hội và quân sự. Một cột mốc quan trọng khác đối với kim loại sẽ theo sau – cuộc Cách mạng Công nghiệp đã thay đổi cách kim loại được sản xuất và gia công thành các sản phẩm, bao gồm cả sắt.

2. Các loại gang

Có rất nhiều các loại gang, mời bạn tiếp tục tìm hiểu các loại gang và phương thức chế tạo gang hiện nay

2.1 Sắt rèn là gì

Loại sắt đầu tiên được sản xuất và làm việc bởi thợ rèn là sắt rèn. Nó là sắt nguyên tố hầu như tinh khiết (Fe) được nung nóng trong lò trước khi được rèn (gia công) bằng búa trên đe. Dùng búa đập sắt sẽ loại bỏ hầu hết xỉ ra khỏi vật liệu và hàn các hạt sắt lại với nhau.

Trong cuộc cách mạng công nghiệp 1.0 và sự tăng tốc liên quan của các hoạt động xây dựng, một công dụng mới của sắt rèn đã được phát hiện. Độ bền kéo cao của nó (khả năng chống đứt khi chịu lực căng) nên lý tưởng để sử dụng cho dầm trong các công trình xây dựng lớn như cầu và các tòa nhà cao tầng.

Việc sử dụng sắt rèn cho mục đích này đã bị loại bỏ phần lớn vào đầu thế kỷ 20 khi các sản phẩm thép được phát triển với tính năng vượt trội hơn sắt cho các ứng dụng xây dựng.

Sắt rèn

Sắt rèn trở nên nổi tiếng với các tác phẩm trang trí. Các nhà thờ của thế kỷ 15 và 16 chứa các mảnh sắt rèn tinh xảo do các nghệ nhân lành nghề sản xuất. Trong thế giới hiện đại, lan can, cửa ra vào và băng ghế vẫn được làm từ sắt rèn như những mảnh tùy chỉnh.

2.2 Gang – Gang là gì ?

Gang được sản xuất bằng cách nấu chảy hợp kim sắt-cacbon có hàm lượng cacbon lớn hơn 2%. Sau khi nấu chảy, kim loại được đổ vào khuôn .

Sự khác biệt cơ bản trong sản xuất giữa sẳt và gang là gang không được gia công bằng búa và công cụ. Cũng có sự khác biệt về thành phần – gang chứa 2–4% cacbon và các hợp kim khác, và 1–3% silic, giúp cải thiện hiệu suất đúc của kim loại nóng chảy. Cũng có thể có một lượng nhỏ mangan và một số tạp chất như lưu huỳnh và phốt pho.

Sự khác biệt giữa gang rèn và gang cũng có thể được tìm thấy trong các chi tiết về cấu trúc hóa học và tính chất vật lý.

Gang 

Mặc dù cả thép và gang đều chứa các dấu vết của cacbon và có vẻ giống nhau, nhưng có sự khác biệt đáng kể giữa hai kim loại. Thép chứa ít hơn 2% cacbon, cho phép sản phẩm cuối cùng đông đặc lại trong một cấu trúc vi tinh thể duy nhất.

Hàm lượng cacbon cao hơn của gang có nghĩa là nó đông đặc như một hợp kim không đồng nhất, và do đó có nhiều hơn một cấu trúc vi tinh thể hiện diện trong vật liệu.

Chính sự kết hợp của hàm lượng cacbon cao và sự hiện diện của silic đã tạo cho gang có khả năng đúc tuyệt vời . Nhiều loại gang được sản xuất bằng cách sử dụng các kỹ thuật xử lý và xử lý nhiệt khác nhau, bao gồm gang xám, gang trắng, gang dẻo, gang dẻo và gang graphite nén.

2.3 Gang xám – Đặc tính của gang xám 

Gàng xám được đặc trưng bởi hình dạng vảy của các phân tử graphit trong kim loại. Khi kim loại bị gãy, sự đứt gãy xảy ra dọc theo các mảnh graphit, khiến nó có màu xám trên bề mặt kim loại bị đứt gãy. Tên gọi gang xám xuất phát từ đặc điểm này.

Có thể kiểm soát kích thước và cấu trúc ma trận của các mảnh graphit trong quá trình sản xuất bằng cách điều chỉnh tốc độ làm mát và thành phần. Gang xám không dẻo như các dạng gang khác và độ bền kéo của nó cũng thấp hơn. Tuy nhiên, nó là chất dẫn nhiệt tốt hơn và có mức độ chống rung cao hơn.

Gang xám

Gang có khả năng giảm chấn cao hơn thép 20–25 lần và vượt trội hơn tất cả các loại bàn là gang khác. Gang xám cũng dễ gia công hơn các loại gang khác, và đặc tính chống mài mòn của nó khiến nó trở thành một trong những sản phẩm gang có khối lượng lớn nhất.

Các sản phẩm khung cứng của chúng tôi được làm bằng gang xám . Giảm rung và chống mài mòn là những đặc tính khiến đây trở thành vật liệu phù hợp cho nhiều ứng dụng đường phố. Gang xám thô cũng tạo ra lớp gỉ giúp nó an toàn không bị ăn mòn phá hoại ngay cả khi ở ngoài trời.

2.4 Gang trắng

Với hàm lượng cacbon thích hợp và tốc độ làm mát cao, các nguyên tử cacbon kết hợp với sắt để tạo thành cacbua sắt. Điều này có nghĩa là có rất ít hoặc không có phân tử graphit tự do trong vật liệu đông đặc. Khi cắt gang trắng, mặt đứt gãy có màu trắng do không có than chì. Cấu trúc vi tinh thể xi măng cứng và giòn với cường độ nén cao và khả năng chống mài mòn tốt.

Trong một số ứng dụng chuyên dụng, cần có gang trắng trên bề mặt sản phẩm. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng một chất dẫn nhiệt tốt để làm một phần của khuôn. Điều này sẽ hút nhiệt ra khỏi kim loại nóng chảy một cách nhanh chóng từ khu vực cụ thể đó, trong khi phần còn lại của vật đúc nguội đi với tốc độ chậm hơn.

Gang trắng

Một trong những loại gang trắng phổ biến nhất là Ni-Hard Iron. Việc bổ sung hợp kim crom và niken mang lại cho sản phẩm này các đặc tính tuyệt vời cho các ứng dụng mài mòn trượt, va đập thấp.

Bàn là màu trắng và bàn là ni-cứng thuộc phân loại hợp kim được gọi là ASTM A532; ” Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn là chịu đúc và mài mòn “. 

Gang trắng có thể được tiếp tục chế biến thành gang dễ uốn thông qua quá trình xử lý nhiệt . Một chương trình làm nóng và làm mát kéo dài, dẫn đến sự phân hủy các phân tử sắt cacbua, giải phóng các phân tử graphit tự do vào sắt. Tốc độ làm nguội khác nhau và việc bổ sung các hợp kim sẽ tạo ra một loại gang dễ uốn có cấu trúc vi tinh thể.

2.5 Gang dẻo (Gang dạng sợi)

Gang dẻo , hoặc gang dạng nốt, có được các tính chất đặc biệt của nó thông qua việc bổ sung magiê vào hợp kim. Sự hiện diện của magiê làm cho than chì hình thành hình cầu thay vì các mảnh gang xám.

Kiểm soát thành phần là rất quan trọng trong quá trình sản xuất. Một lượng nhỏ tạp chất như lưu huỳnh và oxy phản ứng với magie, ảnh hưởng đến hình dạng của các phân tử graphit. Các cấp độ khác nhau của gang dẻo được hình thành bằng cách điều khiển cấu trúc vi tinh thể xung quanh hình cầu than chì. Điều này đạt được thông qua quá trình đúc, hoặc thông qua xử lý nhiệt, như một bước xử lý cuối cùng.

Gang dẻo

Bởi vì gang dẻo biến dạng khi va chạm, thay vì vỡ thành mảnh, nên chúng tôi sử dụng vật liệu này để làm các tấm gang của chúng tôi . Hồ sơ va chạm của gang dẻo làm cho nó trở thành một loại gang tốt cho các vật liệu gần phương tiện giao thông.

2.6 Gang graphit

Gang graphit được nén chặt có cấu trúc graphit và các đặc tính liên quan là sự pha trộn của gang trắng và xám. Cấu trúc vi tinh thể được hình thành xung quanh các mảnh than chì cùn liên kết với nhau. Một hợp kim, chẳng hạn như titan, được sử dụng để ngăn chặn sự hình thành của than chì hình cầu. Gang graphit được nén chặt có độ bền kéo cao hơn và độ dẻo được cải thiện so với gang xám. Cấu trúc và đặc tính vi tinh thể có thể được điều chỉnh thông qua xử lý nhiệt hoặc bổ sung các hợp kim khác.

Gang graphit

3. Đặc tính của gang

Các đặc tính cơ học của vật liệu cho biết nó phản ứng như thế nào dưới các ứng suất cụ thể, giúp xác định tính phù hợp của nó đối với các ứng dụng khác nhau. Các thông số kỹ thuật được đặt ra bởi các tổ chức như Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ (ASTM) để người dùng có thể mua vật liệu với sự tự tin rằng chúng đáp ứng các yêu cầu cho ứng dụng của họ. Thông số kỹ thuật gang xám được sử dụng phổ biến nhất là ASTM A48.

Để đủ điều kiện cho các sản phẩm đúc theo thông số kỹ thuật của chúng, thực hành tiêu chuẩn là đúc một thanh thử cùng với các vật đúc đã được chế tạo. Các thử nghiệm ASTM sau đó được áp dụng cho thanh thử nghiệm này và kết quả được sử dụng để kiểm tra chất lượng toàn bộ lô vật đúc.

Đặc tính của gang

Thông số kỹ thuật cũng rất quan trọng khi hàn các bộ phận bằng gang với nhau. Mối hàn phải đáp ứng hoặc vượt quá các đặc tính cơ học của vật liệu được hàn với nhau – nếu không có thể xảy ra gãy và hỏng.

Một số đặc tính cơ học chung của gang bao gồm:

  • Độ cứng – khả năng chống mài mòn và vết lõm của vật liệu
  • Độ bền – khả năng hấp thụ năng lượng của vật liệu
  • Độ dẻo – khả năng biến dạng mà không bị gãy của vật liệu
  • Tính đàn hồi – khả năng của vật liệu trở lại kích thước ban đầu sau khi nó bị biến dạng
  • Tính dẻo – khả năng biến dạng của vật liệu khi nén mà không bị vỡ
  • Độ bền kéo – ứng suất dọc lớn nhất mà vật liệu có thể chịu mà không bị rách
  • Độ bền mỏi – ứng suất cao nhất mà vật liệu có thể chịu được trong một số chu kỳ nhất định mà không bị đứt

4. Các ứng dụng phổ biến của gang

Các tính chất khác nhau của các loại gang khác nhau dẫn đến mỗi loại phù hợp với các ứng dụng cụ thể.

4.1 Ứng dụng của Gang xám

Một trong những đặc điểm chính của gang xám là khả năng chống mài mòn ngay cả khi nguồn cung cấp dầu bôi trơn bị hạn chế (ví dụ như thành xi lanh trên trong các khối động cơ). Gang xám được sử dụng để chế tạo khối động cơ và đầu xi lanh, ống góp, vòi đốt khí, phôi bánh răng, vỏ và vỏ.

Ứng dụng Gang xám

4.2 Ứng dụng của Gang trắng

Quá trình làm lạnh được sử dụng để tạo ra Gang trắng tạo ra một vật liệu giòn, có khả năng chống mài mòn và mài mòn rất tốt. Vì lý do này, nó được sử dụng để làm lớp lót nhà máy, vòi phun nổ, guốc phanh đường sắt, vỏ máy bơm bùn, cuộn máy cán và máy nghiền. Gang trắng được sử dụng đặc biệt cho cánh trộn, máy khoan và khuôn dập, tấm lót cho máy nghiền bi, máng than và thanh dẫn dây để kéo dây.

4.3 Ứng dụng của Gang dẻo

Bản thân Gang dễ uốn có thể được chia thành nhiều loại khác nhau, mỗi loại có thông số kỹ thuật đặc tính riêng và các ứng dụng phù hợp nhất. Nó dễ gia công, chịu mỏi và chịu lực tốt, đồng thời có khả năng chống mài mòn. Tuy nhiên, tính năng nổi tiếng nhất của nó là độ dẻo. Gang dẻo có thể được sử dụng để chế tạo các khớp tay lái, cổ máy cày, trục khuỷu, bánh răng chịu tải nặng, các bộ phận treo ô tô và xe tải, các bộ phận thủy lực và bản lề cửa ô tô.

Ứng dụng Gang dẻo

4.4 Khả năng dễ uốn của vật liệu Gang

Các cấp uốn khác nhau tương ứng với các cấu trúc vi tinh thể khác nhau. Các thuộc tính cụ thể làm cho gang dễ uốn trở nên hấp dẫn là khả năng giữ và lưu trữ chất bôi trơn, các hạt mài mòn không mài mòn và bề mặt xốp có khả năng giữ các mảnh vụn mài mòn khác. Gang dẻo được sử dụng cho các bề mặt chịu lực nặng, dây chuyền, đĩa xích, thanh kết nối, bộ phận dẫn động xe lửa và trục, đầu máy toa xe, máy móc nông nghiệp và xây dựng.

Khả năng dễ uốn của vật liệu Gang

5. Khả năng gia công và hoàn thiện của Gang

Tính chất độ cứng của gang đòi hỏi sự lựa chọn cẩn thận của vật liệu làm máy công cụ. Cacbua phủ có hiệu quả trong môi trường gia công sản xuất, nhưng các vật liệu mới hơn đang được phát triển liên tục khi công nghệ cải tiến.

Khả năng gia công và hoàn thiện của Gang

Độ hoàn thiện bề mặt của các sản phẩm gang thay đổi rất nhiều tùy theo việc sử dụng. Một số ứng dụng phổ biến:

Mạ điện
Nhúng nóng
Phun nhiệt
Lớp phủ khuếch tán
Lớp phủ chuyển đổi
Tráng men sứ
Lớp phủ hữu cơ lỏng
Sơn phủ hữu cơ dạng bột khô

6. Tương lai của gang

Từ khi được sử dụng sớm hơn 3.000 năm trước, sắt vẫn là một phần không thể thiếu trong xã hội loài người. Sản xuất Gang đã trải qua một chặng đường dài kể từ hàng thế kỷ thợ rèn luyện gang cho đến khi phát minh ra gang trong thời đại công nghiệp.

Kể từ đó, sắt rèn phần lớn đã trở nên lỗi thời ngoại trừ việc sử dụng trang trí. Ngược lại, gang vẫn đang tiến bộ về thành phần, cấu trúc vi mô và tính chất cơ học – tiếp tục ghi dấu ấn trong thế giới hiện đại.

Khả năng gia công và hoàn thiện của Gang

Hiện nay gang được sử dụng để chế tạo rất nhiều thiết bị phục vụ trong đời sống sinh hoạt hằng ngày hoặc trong đường ống thực hiện nhiệm vụ sản xuất trong đó có sản phẩm Van chất liệu gang. Để tìm hiểu các dòng van gang của chúng tôi bạn có thể xem tại đây: Van chất liệu gang 

0/5 (0 Reviews)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *