Gang là loại hợp kim chứa hàm lượng cao Cacbon (C) và các tạp chất khác như Mangan (Mn), Silic (Si), Photpho (P), và Lưu huỳnh (S). Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về khái niệm và so sánh 4 loại gang phổ biến nhất: Gang Dẻo, Gang Cầu, Gang Xám, và Gang Trắng.
I. Gang Trắng
1.1 Khái niệm Gang Trắng
Gang Trắng là hợp kim sắt (Fe) với hàm lượng Cacbon cao hơn 2,14%, có sự xuất hiện của các tạp chất như Mn, Si, P, và S. Tổ chức của Gang Trắng dựa trên giản đồ trạng thái Fe – Fe3C (xementit), tạo thành gang với bề mặt gãy có màu trắng sáng.
1.2 Phân loại Gang Trắng
Gang Trắng được chia thành ba loại dựa vào thành phần Cacbon:
- Gang Trắng trước cùng tinh: Cacbon % ≤ 4,3%.
- Gang Trắng cùng tinh: Cacbon % = 4,3%.
- Gang Trắng sau cùng tinh: Cacbon % ≥ 4,3%.
1.3 Tính chất
- Đặc tính: Cứng và giòn, khả năng cắt gọt kém.
- Ứng dụng: Chỉ dùng trong vật liệu đúc, chế tạo gang rèn (gang dẻo), luyện thép, hoặc chi tiết máy chịu mài mòn cao như bi nghiền, trục cán.
1.4 Tổ chức tế vi
Tổ chức chủ yếu là Fe3C (xementit), với hầu hết Cacbon tồn tại dưới dạng liên kết Fe3C.
II. Gang Xám
2.1 Khái niệm Gang Xám
Gang Xám là loại gang mà Cacbon tồn tại dưới dạng graphit hình tấm, tạo nên màu xám đặc trưng trên bề mặt gãy của vật liệu.
2.2 Ký hiệu và thành phần
- Ký hiệu Việt Nam (TCVN 1659-75): GX12-28, chỉ độ bền kéo và độ bền uốn.
- Tiêu chuẩn Mỹ (SAE J431): G1800, G2500, G3000.
- Tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS): FC100, FC150, FC200.
Thành phần hóa học: Cacbon (2,8 – 3,5%), Silic (1,5 – 3%), Mangan (0,5 – 1%), Photpho (0,1 – 0,2%), và Lưu huỳnh (S ≤ 0,08%).
2.3 Tổ chức tế vi
Gang Xám có cấu trúc graphit dạng tấm. Tùy vào nền kim loại, gang xám có thể là pherit, peclit, hoặc peclit-pherit.
2.4 Tính chất
- Đặc tính: Độ bền kéo, độ dẻo thấp, độ cứng từ 150-250 HB, nhưng chịu mài mòn tốt và dễ gia công cắt gọt.
- Ứng dụng: Chế tạo các chi tiết máy chịu ma sát như thân máy, bệ máy, ống nước, bánh răng.
Tham khảo thêm: Gang Trắng và Gang Xám Khác Nhau Như Thế Nào? Phân Tích Chi Tiết
III. Gang Cầu
3.1 Khái niệm Gang Cầu
Gang Cầu là loại gang mà graphit tồn tại dưới dạng hình cầu, được hình thành nhờ quá trình cầu hóa đặc biệt khi đúc.
3.2 Ký hiệu và thành phần
- Ký hiệu Việt Nam (TCVN 1659-75): GC45-15, chỉ độ bền kéo và độ giãn dài tương đối.
- Tiêu chuẩn Mỹ (SAE, ASTM): D4018, D4512, D7003.
- Tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS): FCD370, FCD400, FCD450.
Thành phần hóa học: C (3 – 3,6%), Si (2 – 3%), Mn (0,5 – 1%), Ni < 2%, Mg (0,04 – 0,08%).
3.3 Tổ chức tế vi
Tổ chức tế vi của gang cầu tương tự như gang xám, nhưng graphit có hình cầu. Cấu trúc này làm tăng độ bền và độ dẻo cho gang cầu so với gang xám.
3.4 Tính chất
- Đặc tính: Độ bền cao hơn gang xám, độ dẻo và độ cứng tốt, có thể thay thế thép trong nhiều ứng dụng nhờ tính chống va đập, chịu kéo tốt.
- Ứng dụng: Chế tạo các chi tiết máy chịu lực lớn và va đập như trục khuỷu, trục cán, nắp hố ga.
IV. Gang Dẻo
4.1 Khái niệm Gang Dẻo
Gang Dẻo là gang được tạo ra bằng cách ủ “graphit hóa” gang trắng, với graphit dạng cụm bông.
4.2 Ký hiệu và thành phần
- Ký hiệu Việt Nam (TCVN 1659-75): GZ33-8, chỉ độ bền kéo và độ giãn dài tương đối.
- Tiêu chuẩn Mỹ (SAE, ASTM): M3210, M4504, M8501.
- Tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS): FCMB270, FCMB340, FCMB360.
Thành phần hóa học: Cacbon (2,2 – 3,2%), Silic (0,8 – 1,4%), Mangan (≤ 1%), Photpho (≤ 0,2%).
4.3 Tổ chức tế vi
Gang Dẻo có cấu trúc tế vi với graphit dạng cụm bông, và nền kim loại có thể là ferit, peclit, hoặc ferit-peclit, tùy thuộc vào quá trình ủ nhiệt.
4.4 Tính chất
- Đặc tính: Độ bền kéo cao hơn gang xám, có độ dẻo và độ dai cao hơn.
- Ứng dụng: Chế tạo các chi tiết máy có hình dạng phức tạp và chịu tải cao như máy kéo, máy dệt, và các bộ phận máy ô tô.
