Gang là vật liệu quen thuộc trong nhiều lĩnh vực nhờ độ bền và tính ứng dụng cao. Bài viết này sẽ đi sâu vào “Gang Có Tỉ Lệ Cacbon”, thành phần, phân loại và ứng dụng của nó.
Thành Phần Cơ Bản Của Gang và Tỉ Lệ Cacbon
Thành phần chính của gang là sắt (Fe), chiếm tới 95% trọng lượng. Các nguyên tố khác như cacbon (C) và silic (Si) cũng đóng vai trò quan trọng. Điểm đặc biệt của gang nằm ở tỉ lệ cacbon, dao động từ 2,1% đến 4,3%, cao hơn so với thép. Silic thường chiếm từ 1-3%.
Nhiệt độ nóng chảy của gang tương đối thấp, từ 1150 đến 1200 độ C, thấp hơn đáng kể so với sắt nguyên chất. Màu xám đặc trưng trên mặt gãy của gang là do sự phân bố của cacbon ở dạng tự do.
Hình ảnh minh họa cấu trúc gang xám, cho thấy các tinh thể graphit (cacbon tự do) phân bố trong nền kim loại sắt. Tỉ lệ cacbon cao là yếu tố then chốt tạo nên tính chất đặc trưng của gang.
Phân Loại Gang Dựa Trên Tỉ Lệ Cacbon và Cấu Trúc
Đặc tính của gang phụ thuộc lớn vào hàm lượng và dạng tồn tại của cacbon. Dựa vào cấu trúc graphit, gang được chia thành bốn loại chính: gang xám, gang dẻo, gang cầu và gang trắng.
Gang Xám: Ứng Dụng Rộng Rãi Nhờ Giá Thành Hợp Lý
Gang xám chứa cacbon ở dạng graphit tự do, thường có hình dạng tấm hoặc phiến. Màu xám đặc trưng là dấu hiệu nhận biết dễ dàng. Gang xám được sử dụng phổ biến trong sản xuất nắp hố ga, thân máy, ống nước và các chi tiết chịu tải trọng nhẹ. Mặc dù độ bền cơ học không cao, gang xám lại có ưu điểm chống mài mòn và giảm độ co khi gia công.
Gang Dẻo: Kết Hợp Độ Bền và Tính Dẻo
Gang dẻo được tạo ra bằng cách xử lý nhiệt gang trắng ở nhiệt độ cao (850 – 1050 độ C). Quá trình này giúp cải thiện đáng kể tính dẻo của vật liệu. Gang dẻo thường được dùng để sản xuất van khóa và các chi tiết chịu áp lực không quá lớn.
Gang Cầu: Độ Bền Vượt Trội, Thay Thế Thép Trong Nhiều Ứng Dụng
Gang cầu, còn gọi là gang biến tính, có độ bền cao nhất trong các loại gang. Cấu trúc graphit của gang cầu có dạng hình cầu, giúp tăng cường khả năng chịu lực và chống va đập. Gang cầu có thể thay thế thép trong nhiều ứng dụng như trục khuỷu, nắp hố ga, song chắn rác và các chi tiết máy chịu áp lực cao.
Gang Trắng: Cứng Nhưng Dễ Gãy
Gang trắng chứa cacbon ở dạng cementit (Fe3C), tạo nên độ cứng cao nhưng cũng làm cho vật liệu trở nên giòn và dễ gãy. Gang trắng thường được dùng để chế tạo trục cán hoặc làm nguyên liệu luyện thép. Tỉ lệ cacbon trong gang trắng thường được kiểm soát chặt chẽ (3% – 3,5%) để tránh tình trạng quá giòn.
Ảnh hiển vi cho thấy cấu trúc gang trắng, với các tinh thể cementit (Fe3C) màu trắng sáng bao quanh các hạt perlite. Cấu trúc này tạo nên độ cứng cao nhưng cũng làm cho gang trắng dễ vỡ.
Ứng Dụng Thực Tế Của Các Loại Gang Có Tỉ Lệ Cacbon Khác Nhau
Sự khác biệt về tỉ lệ cacbon và cấu trúc graphit quyết định tính chất và ứng dụng của từng loại gang. Việc lựa chọn loại gang phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả và độ bền của sản phẩm. Gang xám phổ biến trong các ứng dụng dân dụng, gang cầu được ưu tiên trong các ứng dụng công nghiệp nặng, gang dẻo là lựa chọn tốt cho các chi tiết cần độ dẻo dai, còn gang trắng thường được sử dụng trong các quy trình sản xuất khác.
