Gang là gì? Thành phần, tính chất của gang chi tiết nhất?

Meraki Center

Được biết đến là loại vật liệu bền, chắc chắn, có ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất linh kiện, máy móc, đồ trang trí,… Vậy gang là gì? Gang đúc có ưu điểm gì khiến nó được ưa chuộng đến vậy? Hãy tiếp tục đọc bài viết dưới đây và tìm ra câu trả lời chính xác nhé.

1. Gang là gì?

Gang là hợp kim của sắt và cacbon, trong đó hàm lượng cacbon từ 2-5%. Ngoài ra, gang còn chứa một số nguyên tố khác như Si, Mn, S… Gang cứng hơn và giòn hơn sắt (Trích SGK Hóa học lớp 9).

Trong lĩnh vực cơ khí, đây là một trong những vật liệu được sử dụng phổ biến. Đặc biệt là chế tạo máy và gia công khuôn mẫu. Dựa vào thành phần hóa học và cấu trúc hiển vi, gang được chia thành hai nhóm chính: gang than chì và gang trắng.

Hình 1: Gang là gì?

2. Thành phần và tính chất của gang

Thành phần của gang

• Gang thông thường: Loại gang này được xác định bằng phần trăm khối lượng của các nguyên tố thông thường như: Silicon, Carbon, Photpho, Mangan, Lưu huỳnh trong giới hạn bình thường.
• Gang hợp kim hoặc gang đặc biệt, gồm 2 loại.

Sau khi tìm hiểu rõ nhất về gang là gì, để tạo ra gang cần phải có hàm lượng silic cao hơn 4% và thành phần chứa các nguyên tố thông thường hoặc hàm lượng mangan cao hơn 1,5%.

Đặc tính gang

• Gang tương tự như một hợp kim có hai nguyên tố là Carbon và sắt ở trạng thái đông đặc. Gang có nhiệt độ nóng chảy dao động từ 1150 đến 1200°C, so với sắt nguyên chất sẽ thấp hơn 300°C.
• Gang cũng được coi là một hợp kim giòn. Màu xám trên bề mặt vết nứt là đặc điểm giúp chúng ta nhận biết gang. Đồng thời, đây cũng là sự phân bố dạng tự do của khối carbon và khi hợp kim đông đặc lại sẽ có hình dạng giống như tấm.

Hình 2: Thành phần và tính chất của gang

3. Phân loại và ứng dụng các loại gang

3.1. Gang thường (gang trắng)

Gang trắng thường là hợp kim của sắt và cacbon, trong đó hàm lượng cacbon ở dạng liên kết Fe3C là 3-3,5%. Vì vậy, gang thường luôn chứa hỗn hợp các tinh thể và được chia làm 3 loại, cụ thể:

• Gang trắng nguyên chất %C = 4,3%.
• Gang trắng tiền kết tinh %C ≤ 4,3%.
• Độ kết tinh gang trắng cuối cùng %C ≥ 4,3%.

Dòng gang này có màu trắng sáng với đặc điểm là độ cứng, độ giòn cao, khó hàn cắt. Vì vậy, gang chủ yếu được sử dụng cho mục đích chế tạo các chi tiết máy có yêu cầu chống ăn mòn cao hoặc làm thép. Hoặc dùng để ủ thành các loại gang khác như gang trắng xám, gang dẻo.

Hình 3: Gang trắng

3.2. Gang than chì

Gang Graphite là sự kết hợp giữa sắt và hợp kim cacbon. Trong đó, Carbon có thành phần lớn hơn 2,14% và có thêm tạp chất Si, Mn, P, S,…. Hầu hết cấu trúc của gang đều chứa carbon ở dạng than chì tự do với nhiều hình dạng như: hình cầu, tấm, cụm . Gang than chì không có hoặc có rất ít Fe3C.

Dựa vào hình dạng, than chì được chia thành các loại sau:

• Gang xám: Là loại gang phổ biến nhất, được thiết kế hoàn toàn bằng carbon tồn tại dưới dạng than chì dưới dạng tấm, tấm và dây chuyền. Ưu điểm của gang xám là giá thành tương đối rẻ, khả năng cách âm cao, độ dẻo tốt. Nhiệt độ nóng chảy của gang xám thấp tới 1350oC. Nhược điểm là bề mặt nhám, trọng lượng nặng, thẩm mỹ không cao, độ giòn cao và khó rèn.
• Sắt dẻo: Thiết kế bên ngoài của sắt dẻo có dạng quả cầu tròn có khả năng chịu va đập tốt, độ bền cao, chịu mài mòn và có độ dẻo cao. Gang chứa 4,3 – 4,6% nguyên tố C và Si. Nó thường được sử dụng trong sản xuất van công nghiệp hoặc sản xuất các bộ phận máy vừa và lớn cần chịu được tải trọng cao và hình dạng phức tạp.
• Sắt dẻo: Là dạng than chì dạng vảy được “graphit hóa” ở nhiệt độ khoảng 850 – 1050⁰C từ gang trắng. Loại gang này có ưu điểm là độ bền cơ học tốt, độ dẻo và tính thẩm mỹ cao, tuổi thọ cao. Tất cả các loại van trong ngành van công nghiệp đều có thể được chế tạo bằng sắt dẻo. Tuy nhiên, do giá thành cao và công nghệ sản xuất phức tạp nên hiếm khi được sử dụng.
• Gang xám chuyển sang màu trắng: Bản chất của gang xám chuyển sang màu trắng là gang xám. Tuy nhiên, khi đúc vào khuôn, bề mặt sẽ nhanh chóng nguội đi và chuyển thành gang trắng.
• Gang than chì ngắn (CGI, GJV, CV gang): Các tinh thể trong than chì ngắn hơn và dày hơn so với gang xám. Các hạt hợp kim gang được nung ở nhiệt độ cao và ép vào khuôn ở áp suất cao để liên kết các hạt than chì với nhau tạo thành cấu trúc gang.

Hình 4: Gang Graphite

4. Gang được sản xuất như thế nào?

4.1. Nguyên liệu sản xuất

• Quặng sắt tự nhiên (thành phần chủ yếu là oxit sắt) bao gồm quặng hematit chứa Fe2O3, loại quặng này có nhiều ở Thái Nguyên, Yên Bái, Hà Tĩnh… và quặng magnetit chứa Fe3O4

4.2. Nguyên lý sản xuất gang

Sử dụng oxit cacbon để khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim

4.3. Quy trình sản xuất

• Quặng, đá vôi, than cốc được đưa vào lò cao và xếp thành từng lớp xen kẽ nhau. Không khí nóng được thổi từ phía dưới lên cả hai bên của lò. Phản ứng tạo ra khí CO
• Khí Co khử oxit sắt trong quặng thành sắt, một số oxit khác cũng bị khử tạo thành monome. Sắt nóng chảy hòa tan một lượng nhỏ cacbon và một số chất khác tạo thành sắt lỏng sau đó chảy xuống nồi và được lấy ra ngoài.
• Đá vôi phân hủy thành Cao. CaO kết hợp với oxit SiO2 tạo thành xỉ. Xỉ nhẹ nổi lên trên và được đưa đi
• Khí sinh ra trong lò cao được thoát ra phía trên

5. Một số câu hỏi thường gặp

• Ký hiệu của gang là gì?

Gang xám: Theo Tiêu chuẩn Nhà nước Việt Nam TCN 1659 – 75 ký hiệu cho gang xám gồm 2 chữ GX và hai số tiếp theo như: GX12-28; GX00; GX15-32; GX21-40; GX18-38; GX28-48; GX36-56; GX32-52; GX40-60; GX44-64.

Gang dẻo: Ký hiệu là GZ và hai số tiếp theo biểu thị độ giãn dài và độ bền kéo tương đối tính bằng %.

Gang cầu: Ký hiệu là GC với hai cặp số biểu thị giá trị nhỏ nhất về độ bền kéo và độ dẻo của gang.

• Gang là kim loại gì?

Gang là hợp kim của FE – C có hàm lượng cacbon lớn hơn 2,14%.

• băng nhóm trong Tiếng Anh là gì?

Tên tiếng Anh của Cast Iron là Cast iron.

Hy vọng với những thông tin trên, bạn đọc đã có những hiểu biết rõ ràng nhất về gang là gì? Và gang có những loại nào và cách ứng dụng chúng như thế nào để chọn được sản phẩm phù hợp nhất!