Gang là một hợp kim sắt-cacbon quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nhờ vào tính đúc tốt và giá thành hợp lý. Bài viết này sẽ đi sâu vào phân loại các loại gang luyện, đặc điểm, ưu nhược điểm và ứng dụng của chúng trong thực tế.
 

1. Phân loại gang luyện

Gang được phân loại thành 3 nhóm chính:

• Gang phổ thông
• Gang đặc biệt (gang cầu)
• Gang hợp kim

2. Gang phổ thông

Gang phổ thông bao gồm gang xám và gang trắng, được phân biệt dựa trên màu sắc của mặt gãy.

• Gang xám (Gray Cast Iron):
  • Đặc điểm:
    • Mặt gãy có màu xám, cỡ hạt to.
    • Tính đúc tốt, dễ gia công cắt gọt.
    • Độ bền kéo và độ dai thấp, dễ bị giòn.
    • Khả năng giảm chấn tốt.
  • Ưu điểm:
    • Giá thành rẻ.
    • Dễ đúc thành các chi tiết có hình dạng phức tạp.
    • Gia công dễ dàng.
  • Nhược điểm:
    • Độ bền và độ dai thấp.
    • Khó hàn.
  • Ứng dụng:
    • Thân máy, hộp máy, vỏ máy, nắp máy.
    • Bánh răng quay chậm, trục rỗng, trục khuỷu.
    • Bánh đai, bánh đà, ống dẫn.
    • Tay biên ô tô, chi tiết máy nông nghiệp (cày, cuốc, máy gặt, máy kéo).
• Gang trắng (White Cast Iron):
  • Đặc điểm:
    • Mặt gãy có màu trắng.
    • Độ cứng cao, khả năng chống mài mòn tốt.
    • Rất giòn, khó gia công.
  • Ưu điểm:
    • Độ cứng cao.
    • Khả năng chống mài mòn tốt.
  • Nhược điểm:
    • Rất giòn, khó gia công.
    • Khó hàn.
  • Ứng dụng:
    • Các chi tiết chịu mài mòn cao: con lăn nghiền, bi nghiền, khuôn kéo dây.
    • Nguyên liệu trung gian để sản xuất gang dẻo.

3. Gang cầu (Ductile Iron)

• Đặc điểm:
  • Graphit dạng cầu, giúp cải thiện đáng kể cơ tính.
  • Độ bền kéo, độ dai và độ dẻo cao hơn gang xám.
  • Khả năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn và chống oxy hóa tốt.
  • Khả năng giảm chấn động tốt.
• Ưu điểm:
  • Cơ tính tương đương hoặc vượt trội so với thép đúc và thép rèn.
  • Giá thành rẻ hơn thép.
  • Dễ sản xuất.
  • Khả năng gia công tốt.
• Nhược điểm:
  • Tính chịu va chạm và hệ số giãn dài hơi kém thép.
• Ứng dụng:
  • Thay thế thép hợp kim và thép cacbon kết cấu trong nhiều ứng dụng.
  • Chi tiết máy chịu tải trọng cao, bánh răng, trục khuỷu, ống dẫn áp lực.
  • Chi tiết ô tô, máy kéo, máy xây dựng.

4. Gang hợp kim (Alloy Cast Iron)

• Đặc điểm:
  • Chứa một hoặc nhiều nguyên tố hợp kim (mangan, silic, crom, niken, molypden...) để cải thiện tính chất.
  • Có các tính chất đặc biệt như chịu nhiệt, chống ăn mòn, chống mài mòn cao.
• Các loại gang hợp kim phổ biến:
  • Ferro silic (FeSi): dùng để pha chế gang và thép hợp kim silic.
  • Ferro mangan (FeMn): dùng để khử oxy trong luyện thép và pha chế thép hợp kim mangan.
  • Ferro Silico mangan(FeMnSi): dùng để khử oxy, và hợp kim hóa thép.
  • Ferro photpho (FeP): dùng để hợp kim hóa photpho vào thép.
• Ứng dụng:
  • Chi tiết máy làm việc trong môi trường khắc nghiệt.
  • Khuôn mẫu chịu nhiệt, chi tiết bơm hóa chất, van chịu ăn mòn.
  • Sản xuất thép hợp kim.

5. So sánh các loại gang

Việc lựa chọn loại gang phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc của từng ứng dụng. Gang xám thích hợp cho các chi tiết thông thường, gang cầu thay thế thép trong nhiều ứng dụng chịu tải trọng cao, gang hợp kim đáp ứng các yêu cầu đặc biệt về tính chất.