Gang là gì? Tính chất của gang

Gang được biết tới là một hợp kim có tính đúc cao lên được ứng dụng rất phổ biến vào đời sống như đồ dùng gia dụng, linh phụ kiện máy móc, đồ dùng trang trí. Vậy gang là gì? Hãy cùng Vattuaz tìm hiểu ngay về gang nhé!

1. Gang là gì?

Gang hay còn có tên gọi tiếng anh là Cast iron là một loại hợp kim của sắt và cacbon cùng một số phụ gia khác. Trong đó thành phần cacbon có trong gang yêu cầu lớn hơn 2,14% giúp gang có tính đúc và độ bền cơ học cao.

Gang đi theo con người suốt hành trình lịch sử phát triển. Nó được con người đưa vào sử dụng từ rất sớm. Một số nghiên cứu đã cho thấy gang được tìm thấy vào khoảng thế kỷ thứ 5  trước công nguyên và được các nhà khảo cổ học phát hiện tại vùng đất ngày nay là Giang Tô – Trung Quốc. Gang được Trung quốc sử dụng cho chiến tranh, nông nghiệp và kiến trúc.

Trong thế kỷ 15, gang đã được sử dụng với số lượng lớn để sản xuất súng đại bác ở Burgundy(Pháp). Cây cầu bằng gang đầu tiên được xây dựng vào những năm 1770. Và nó được mang tên Cầu Sắt (The Iron Bridge) ở Shropshine, Anh. Gang cũng được sử dụng trong việc xây dựng các tòa nhà, công trình kiến trúc.

2. Thành phần hóa học của gang là gì?

Gang là hợp kim rất quan trọng trong cuộc sống nhưng không phải ai cũng biết nó được cấu tạo từ các thành phần gì. Vậy cùng Vattuaz.vn điểm qua các thành phần của hợp kim này nhé.

• Cacbon (C): Cacbon chiếm khoảng 2 – 5% trong gang, hàm lượng cacbon càng cao thì độ cứng và giòn của gang càng tăng lên. Đặc biệt, sự tồn tại của nguyên tố Cacbon còn ảnh hưởng đến sự tạo thành các loại gang khác nhau. 
• Sắt (Fe): Là nguyên tố đóng vai trò quan trọng thứ hai sau cacbon chiếm đến 95% tùy vào trọng lượng gang. Sắt có vai trò tạo nên độ bền, tính uốn dẻo cho gang. Hàm lượng sắt càng cao thì  độ bền của gang càng tăng.
• Silic (Si): Nguyên tố này ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc tinh thể của gang vì nó thúc đẩy quá trình graphit hóa. Silic chiếm từ 1,5 – 3% trong gang. Hàm lượng silic tăng sẽ tăng độ chảy loãng và mài mòn của gang.
• Mangan (Mn): Thường nguyên tố này chiếm từ 2 – 2,5% trong gang trắng và trong gang xám thì nhỏ hơn 1,3%. Magan giúp ngăn chặn quá trình graphit hóa và giúp tăng tính chịu mài mòn, độ bền cho gang.

• Phot pho (P): Photpho là nguyên tố đóng vai trò 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%. 
• Lưu huỳnh (S): Lưu huỳnh chiếm thành phần không quá 0.1% trong gang  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.

3. Phân loại gang

Gang là gì? Gang được chia làm những loại nào?

Gang trắng

Gang trắng hay còn gọi là gang thường, là hợp kim của sắt và cacbon. Trong đó hàm lượng cacbon có trong gang là 3 – 3,5%. 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 sử dụng để đúc ủ thành các loại gang khác như gang dẻo, gang xám biến trắng.

Gang dẻo

Gang dẻo là loại gang do người Anh phát minh. Nó được hình thành nhờ việc ủ “graphit hóa” gang ở nhiệt độ từ 850 – 1050⁰C. Ưu điểm của loại gang này là có tính dẻo, độ bền cơ học cao. Ngoài ra loại gang này có tính thẩm mỹ cao, tuổi thọ lâu dài. Nhưng giá thành khá cao nên không được ưa chuộng bằng gang xám.

Gang cầu

Được thiết kế với dạng quả cầu có đặc điểm là độ bền cơ học cao, chống va đập mài mòn tốt. Gang cầu được cấu tạo từ thành phần gồm 4,3 – 4,6%  nguyên tố cacbon và silic. Hiện nay gang cầu được ứng dụng rất phổ biến trong việc sản xuất các loại van công nghiệp như: van cổng, van bướm, van một chiều…

Gang xám

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 cao 1350ºC. Ngoài ra gang xám còn có 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 . 

4. Tính chất của gang

Gang là gì? Gang có những tính chất nào?

Gang có tính chất giòn (ngoại trừ gang dẻo) với điểm nóng chảy được đánh giá là thấp. Độ chảy loãng có tính đúc tốt nên thường được dùng sản xuất linh phụ kiện, đường ống máy móc công nghiệp, ô tô…

Gang nói chung đều được coi là kim gọi giòn (trừ gang dẻo). Không thích hợp để gia công hàn. Tuy nhiên chúng lại dễ nấu luyện có tính đúc tốt do có độ chảy loãng cao, co ngót ít.

Hầu hết các chủng gang đều khá mềm nên dễ gia công cắt gọt. Khi đúc dễ điền đầy vào khuôn. Vì thế đây là một trong những vật liệu được ưa chuộng bậc nhất trong lĩnh vực gia công đúc. Hoặc để chế tạo các chi tiết nhỏ, có hình dạng phức tạp. Như băng bệ máy, bánh đai, trục khuỷu, ổ trượt, bánh răng, trục cán…

5. Ứng dụng của gang là gì?

Với những ưu điểm vượt trội kể trên nên gang được ứng dụng rất phổ biến trong cuộc sống.

Trong công nghiệp:

• Gang xám thường được dùng để chế tạo các bộ phần chứa tải trọng lớn như: thân máy, bệ máy, đường ống nước….
• Gang dẻo được sử dụng để chế tạo các loại van nước, van công nghiệp cho hệ thống nước, khí…
• các chi tiết chịu tải trọng cao như ống nước đường kính lớn, cánh cửa, nắp hố ga…thường được sản xuất từ van cầu.
• Gang trắng cứng và bền nên thường làm các chi tiết máy chống mài mòn cao như bi nghiền, trục cán….

Trong dân dụng: Do có khả năng chịu nhiệt tốt và tính đúc cao với giá thành rẻ nên van thường được sử dụng sản xuất các đồ dùng nhà bếp và các dụng cụ lao động khác.