Gang là gì? Tất cả những điều bạn cần biết về gang

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta đã quá quen với các từ: xoong gang, cày hay cuốc gang,… Tuy nhiên, không phải ai cũng biết chính xác gang là gì. Ở bài viết này Vimitech sẽ cung cấp cho các bạn tất cả những kiến thức liên quan tới vật liệu này. Cùng theo dõi bên dưới nhé!

1. Gang là gì?

Khái niệm: Gang là thuật ngữ chỉ một nhóm vật liệu là hợp kim của Sắt – Carbon. Trong đó, hàm lượng carbon lớn hơn 2,14%. Ngoài ra, tồn tại một số hợp chất khác có trong gang như: Mangan, Silic, lưu huỳnh,…

Gang trong Tiếng Anh là gì? Gang trong Tiếng Anh là Cast iron. Theo từ ngữ chuyên ngành của các ngành khác nhau thì nghĩa của Cast iron bị xê dịch một chút. Ví dụ trong xây dựng Cast iron nghĩa là: gang hợp kim, còn trong ngành cơ – điện tử nó là thuật ngữ chỉ các vật đúc bằng gang.

Gang kí hiệu là gì? Các loại gang khác nhau sẽ có cách kí hiệu khác nhau. Chúng ta sẽ tìm hiểu cụ thể trong nội dung Phân loại gang bên dưới

2. Thành phần cấu tạo và tính chất của gang là gì?

2.1 Thành phần cấu tạo của gang

Gang có chứa đến 95% ( tính theo trọng lượng) là sắt và các nguyên tố hợp kim chính gồm silic và carbon. Trong gang, hàm lượng carbon khoảng 2,1% – 4,3%, hàm lượng silic khoảng 1% – 3% theo trọng lượng. Ngoài ra, trong gang có thể chứa 1 lượng nhỏ các nguyên tố khác như: mangan, chromium, titan,…

Lưu ý: Nếu hàm lượng carbon nhỏ hơn 2,1% theo trọng lượng thì tạo thành thép

2.2 Tính chất của gang là gì?

Tùy vào hàm lượng các thành phần hóa học trong gang mà tạo thành các loại gang với tính chất khác nhau đôi chút.

Tuy nhiên, các loại gang đều có những đặc điểm chung sau:

• Nhiệt độ nóng chảy khoảng 1150 – 1200 độ C
• Có khả năng chống oxy hóa
• Chịu mài mòn, chịu lực tĩnh tốt
• Có tính giòn do đó gang chịu va đập kém
• Có độ chảy loãng cao, độ co ngót ít dẫn tới tính đúc tốt, dễ nấu luyện

Các thành phần hóa học ảnh hưởng đến tính chất gang là gì? 

Các thành phần cấu tạo nên gang có những ảnh hưởng nhất định tới tính chất của gang. Có thể thay đổi tính chất gang bằng cách thay đổi các nguyên tố cấu thành nên nó.

• Carbon (C): là nguyên tố thúc đẩy quá trình graphit hóa. Carbon có nhiều trong gang làm tính dẫn nhiệt của gang giảm đồng thời tăng độ giòn.
• Silic (Si): hàm lượng Silic có trong gang làm tăng độ chảy loãng và tăng tính chịu mài mòn.
• Photpho (P): là một nguyên tố có hại cho gang do làm tăng độ giòn dẫn tới vật đúc dễ bị nứt. Tuy nhiên, nhờ có khả năng tăng tính chảy loãng, nên P được sử dụng trong gang để đúc tượng hay các chi tiết mĩ thuật. Tùy thuộc vào mức độ quan trọng của các chi tiết, hàm lượng Photpho trong gang có thể từ 0.1 – 1.2%
• Lưu huỳnh (S) được sử dụng nhằm tăng độ cứng cho gang. Tuy nhiên, nó được coi là nguyên tố có hại cho gang do làm giảm tính đúc và giảm độ bền của gang. Vì thế, người ta quy định hàm lượng S tối ưu trong gang là khoảng 1%.
• Mangan (Mn) được cho vào gang để giảm tác hại của lưu huỳnh. Mn và S kết hợp với nhau tạo thành mangan sulfide (MnS) phân tán đều trong cấu trúc gang. Cần một hàm lượng Mangan vừa đủ để trung hòa S và được xác định bằng công thức sau: %Mn = 1.7(%S) + 0.3
• Chromium: thúc đẩy sự hình thành cacbua, giúp làm tăng độ cứng, khả năng chống oxi hóa và mài mòn.
• Vonfram: làm tăng độ cứng và độ bền ở điều kiện nhiệt độ cao
• Molypden, Vanadi: giúp tăng độ cứng, đặc biệt vanadi có khả năng làm tăng độ cứng nóng
• Nhôm và Titan: hoạt động như chất khử oxi trong thép
• Niobi và Coban đều làm giảm độ cứng trong gang. Tuy nhiên, Niobi giúp tăng độ dẻo trong gang trong khi Coban lại chống bị mềm ở nhiệt độ cao.

3. Các loại gang phổ biến

Tùy vào hàm lượng các thành phần hóa học có trong gang mà chúng có những tính chất riêng và được phân thành 2 nhóm: Gang trắng và gang graphit.

Gang trắng là gì?

Gang trắng có màu sáng trắng, được hình thành với hàm lượng Carbon và Mangan thích hợp, sau đó làm nguội nhanh. Trong thành phần của gang trắng có chứa khoảng 3 – 5 % Carbon. Các Carbon này liên kết hóa học với Sắt trong tổ chức cementit Fe3C. Vì chứa nhiều Carbon nên nó giòn và cứng nên chỉ được sử dụng trong công nghệ đúc.

Gang trắng không có ký hiệu

Gang Graphit là gì?

Gang Graphit là hợp kim Fe – C mà trong đó hàm lượng Carbon > 2.14% và các nguyên tố khác Mn, Si,… Carbon nằm dưới dạng tự do (Graphit)

Dựa vào hình dạng người ta chia gang graphit thành 3 biến tính gang.

Vậy biến tính gang là gì? Đây là thuật ngữ chỉ các loại gang xám, được phân loại dựa trên tính chất và hình dạng.

Gang xám: gang graphit có dạng tấm, phiến. Loại gang này phổ biến nhất với giá thành rẻ, khả năng cách âm, tính đúc và tính uốn dẻo tốt. Tuy nhiên, gang xám lại khó rèn do có độ giòn cao. Sản phẩm làm từ gang xám thì không có tính thẩm mĩ cao và khá nặng.

Theo tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam TCVN 1659 – 75 gang xám có kí hiệu bằng 2 chữ GX và 2 số tiếp theo: GX00, GX32-52, GX36-56,…

Gang cầu: có độ bền cao, có thể chống va đập, tính dẻo và hạn chế mài mòn tốt.

Kí hiệu: theo TCVN gang cầu được kí hiệu bằng GC với hai cặp số chỉ giá trị tối thiểu của độ bền kéo và độ dẻo. Ví dụ GC40-10 có giới hạn bền kéo >40 MPA và độ dẻo 10%

Gang dẻo: có dạng cụm bông, có tính dẻo cao. Trong một số trường hợp gang dẻo còn được sản xuất để sử dụng thay cho thép.

Kí hiệu: theo TCVN gang dẻo được kí hiệu bằng GD với hai cặp số chỉ độ bền kéo và độ dãn dài tương đối.

4. Ứng dụng của gang

• Gang trắng giòn và cứng nên thường được dùng để làm các chi tiết máy chống mài mòn cao, sử dụng công nghệ đúc.
• Gang xám dùng để chế tạo các chi tiết cần độ cứng hay các dụng cụ nấu ăn: vỏ bơm, thân van, xoong nồi gang,…
• Gang cầu được sử dụng để chế tạo các băng máy có kích thước lớn, phải chịu va đập và tải trọng lớn như: ống nước, nắp hố ga,… Giúp đảm bảo về độ an toàn, thi công dễ dàng mà giá thành lại rẻ.
• Gang dẻo dùng để sản xuất các chi tiết nhỏ, cần độ mỏng, chịu va đập như các loại van nước, van công nghiệp

Trên đây là toàn bộ những kiến thức liên quan tới Gang là gì? Tất cả những điều bạn cần biết về gang

Cảm ơn các bạn đã đọc. Cùng đón xem các bài viết khác của Vimi nhé