Tính chất của gang

Tính chất của gang là gì? Gang là một trong những vật liệu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và xây dựng, nhờ vào tính chất của nó. Gang có tính chất vững chắc, chịu lực tốt, độ bền cao và khả năng chống lại ăn mòn, oxy hóa và nhiệt độ nóng chảy cao. Ngoài ra, gang cũng có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt, đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau trong các ứng dụng khác nhau.

Tuy nhiên, việc sản xuất gang đòi hỏi nguyên liệu phải được khai thác từ thiên nhiên, điều này có thể gây ra các vấn đề môi trường và gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, việc sử dụng gang cũng có thể tác động tiêu cực đến môi trường, như sản sinh khí thải độc hại và tạo ra các chất thải độc hại.

Để có thể hiểu hơn về dòng vật liệu này cũng như hiểu rõ hơn về tính chất của gang, mời quý vị và các bạn cùng theo dõi thông qua bài viết dưới đây.

Tìm hiểu chung về chất liệu gang là gì

Gang tiếng anh là cast iron là một loại kim loại thuộc nhóm sắt, được sản xuất bằng cách nung nóng nguyên liệu sắt với chất lưu huỳnh, phospho hoặc cacbon. Gang thường có màu xám đen và các tính chất của gang từ vật lý đến hóa học đều có những nét đặc trưng, bao gồm độ bền cao, khả năng chịu lực tốt, khả năng chống lại oxy hóa và ăn mòn, khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện.

Gang là một trong những vật liệu phổ biến nhất trên thế giới và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và xây dựng. Với các tính chất của gang chúng ta có thể sử dụng dòng chất liệu này đối với các hệ thống như sản xuất thép, cơ khí, ô tô, tàu thủy, đường sắt, xây dựng và nhiều ngành công nghiệp khác như sản xuất van công nghiệp.

Tuy nhiên, việc sản xuất và sử dụng gang cũng có những tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người, bao gồm khí thải độc hại, chất thải và nước thải gây ô nhiễm môi trường, cũng như các vấn đề liên quan đến an toàn lao động và sức khỏe con người. Do đó, việc quản lý và sử dụng gang một cách bền vững và có trách nhiệm là cực kỳ quan trọng.

Các thành phần cấu tạo của gang

Tìm hiểu kỹ về các thành phần cấu tạo nên chất liệu gang là một bước đi quan trọng để giúp chúng ta có thể hiểu rõ hơn về các tính chất của gang. Thì gang chính là hợp kim của sắt (Fe) và cacbon (C) trong đó hàm lượng cacbon thường trong khoảng từ 2-4% và các chất phụ gia khác như silic (Si), mangan (Mn), lưu huỳnh (S), photpho (P),…

Thành phần hóa học chính của gang thường là sắt (Fe) với khoảng lớn hơn 95% theo trọng lượng trong hợp kim, còn lại là các chất phụ gia khác như cacbon (C), silic (Si), mangan (Mn), lưu huỳnh (S), photpho (P),…

Các thành phần phụ gia này sẽ ảnh hưởng đến tính chất của gang, ví dụ như cường độ, độ bền, độ dẻo, khả năng chống lại oxy hóa và ăn mòn, độ dẫn nhiệt và điện, và nhiều tính chất khác.

Ngoài ra, dựa vào các thành phần của gang chúng ta thường chia gang ra thành 2 loại gang chính đó là gang xám và gang cầu. Gang xám là gang được tạo ra từ sắt đúc, trong đó cacbon không kết hợp với các nguyên tố khác và tạo thành các đơn vị tinh thể khác nhau, trong khi đó, gang cầu có chứa lượng nhỏ các nguyên tố phụ gia, được xử lý bằng các phương pháp đặc biệt để tạo ra sự đàn hồi và tính chất của gang chống ăn mòn tốt hơn.

Một số loại gang được sử dụng phổ biến hiện nay

Là một loại vật liệu quan trọng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất máy móc, thiết bị công nghiệp đến các ứng dụng trong xây dựng. Để có thể hiểu rõ hơn về các tính chất của gang thì trước hết chúng ta cùng nhau tìm hiểu gang có những loại nào trên thị trường. Hiện nay có rất nhiều loại gang được sử dụng phổ biến hiện nay, bao gồm:

Gang xám

Gang xám (Gray Cast Iron) là một dòng chất liệu với tính chất của gang giúp chúng ta dễ gia công cùng với độ bền và khả năng chịu mài mòn tốt, do có sự hiện diện của lưới sợi graphite trong cấu trúc tinh thể của nó. Cấu trúc tinh thể của gang xám được tạo ra bằng cách nung chảy các nguyên liệu như sắt, than cốc, silic và các chất phụ gia khác, sau đó đổ vào khuôn đúc và nguội dần.

Gang xám có tính chất dễ gia công, giá thành rẻ và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chịu tải trọng nhẹ đến trung bình như ống dẫn, van, bộ phận máy móc, khối động cơ và các bộ phận của ô tô. Tuy nhiên, gang xám không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ bền và tính chất cơ học cao như các bộ phận chịu tải nặng hoặc các bộ phận bị mài mòn nặng.

Ngoài ra, đối với tính chất của gang xám cũng có thể bị ăn mòn và oxy hóa dễ dàng, giới hạn ứng dụng của nó trong môi trường chịu tác động mạnh của môi trường và hoá chất.

Gang trắng

Gang trắng (White Cast Iron) là một loại gang có cấu trúc tinh thể đặc biệt và có tính chất của gang khác biệt so với các loại gang khác. Gang trắng có độ cứng và độ bền cao hơn so với gang xám và gang dẻo, do có một cấu trúc tinh thể đặc biệt gồm các carbide và các nguyên tố hóa học như Crom và Molypden.

Gang trắng được sản xuất bằng cách nung chảy các nguyên liệu như gang xám, Crom, Molypden và Silic theo tỉ lệ nhất định, sau đó đổ vào khuôn đúc và nguội dần tạo thành cấu trúc tinh thể đặc biệt. Do tính chất của gang trắng đặc biệt nên thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao, chịu mài mòn, chịu tác động va đập mạnh như bánh răng, tấm chịu mài và các bộ phận máy móc chịu tải trọng lớn.

Tuy nhiên, do tính chất của gang trắng cứng và giá thành cao, gang trắng không được sử dụng phổ biến như gang xám và gang dẻo.

Gang dẻo

Gang dẻo (Malleable iron), còn gọi là gang sắt xoắn, là một loại dạng chất liệu với tính chất của gang có khả năng đàn hồi và dẻo dai hơn so với gang xám. Gang dẻo có cấu trúc tinh thể khác với gang xám, trong đó có sự xuất hiện của lưới sợi graphite, tạo ra tính chất đàn hồi và dẻo dai cho vật liệu.

Gang dẻo được sản xuất bằng cách nung chảy gang xám cùng với các nguyên liệu hóa học như Magie, đồng và Niken, sau đó đổ vào khuôn đúc và nguội dần tạo thành cấu trúc tinh thể đặc biệt. Tính chất của gang dẻo tạo sự đàn hồi và dẻo dai giúp nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng yêu cầu tính chất đàn hồi và chịu lực cao như các bộ phận máy móc, đường ống, khung xe hơi, cầu đường và các ứng dụng trong xây dựng.

Ngoài ra, đối với tính chất của gang dẻo cũng có khả năng chống ăn mòn và chống ăn mòn ăn mòn nước biển, giúp nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp dầu khí và các ngành công nghiệp liên quan đến nước biển.

Gang Graphit

Gang Graphite (Graphite Cast Iron) còn được gọi là gang xoắn hay gang trắng đặc (Solid White Cast Iron), là một loại gang có cấu trúc tinh thể đặc biệt, gồm các hạt graphite được phân tán đều trong ma trận gang. Các hạt graphite này giúp tăng tính chất của gang làm cho chất liệu này có khả năng đàn hồi, dẻo dai, chịu va đập và giảm độ dẻo vụn của vật liệu.

Gang Graphite được sản xuất bằng cách nung chảy các nguyên liệu như sắt, magiê, đồng và niken, sau đó thêm các chất xúc tác để tạo ra hạt graphite. Quá trình đúc của gang graphite giống với gang xám, tuy nhiên, quá trình gia nhiệt và xử lý nhiệt được thực hiện một cách tỉ mỉ để có thể tạo ra cấu trúc tinh thể đặc biệt này.

Gang cầu

Gang cầu (ductile iron) là một loại gang có cấu trúc tinh thể đặc biệt, tương tự như gang graphite (graphite iron) nhưng với hạt graphite được tạo thành theo dạng trụ hay cầu thay vì xoắn. Cấu trúc này tạo ra nhằm giúp tính chất của gang có thể đạt được mức dẻo dai, đàn hồi và chịu tải tốt hơn so với gang xám thông thường.

Gang cầu được sản xuất bằng cách gia nhiệt và xử lý nhiệt trong một môi trường có chứa chất kích thích tạo hạt graphite theo dạng trụ hay cầu. Quá trình sản xuất này tạo ra một cấu trúc tinh thể đặc biệt và đảm bảo tính chất của gang cầu có thể hoạt động và làm việc được trong nhiều hệ thống khác nhau.

Tính chất của từng loại gang hiện nay

Đối với mỗi loại vật liệu gang đều có những tính chất riêng biệt nhằm có thể đáp ứng được với mọi nhu cầu sử dụng của các lĩnh vực có mặt trên thị trường hiện nay. Sau đây mời các bạn cùng mình tìm hiểu về từng tính chất của gang để có thể hiểu rõ hơn và sử dụng chất liệu gang sao cho đúng với nhu cầu mà mình đang mong muốn.

Tính chất của gang xám

Là một trong những loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trên thị trường hiện nay với các tính chất của gang được biểu thị như:

• Độ dẻo: Gang xám có độ dẻo cao, vì vậy nó dễ dàng được gia công và tạo hình. Điều này làm cho nó trở thành vật liệu được sử dụng phổ biến trong sản xuất các bộ phận đồng hồ, dụng cụ và các bộ phận máy móc.
• Độ cứng: Gang xám có độ cứng thấp hơn so với các loại gang khác nhưng nó có khả năng chịu nén cao, vì vậy nó được sử dụng trong sản xuất các bộ phận chịu tải trọng như đĩa phanh, vòng bi và cầu chì.
• Độ bền: Gang xám có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt, vì vậy nó được sử dụng trong sản xuất các bộ phận bơm, ống dẫn, van và các bộ phận của hệ thống cấp thoát nước.
• Tính chất nhiệt độ: Gang xám có tính chất dẫn nhiệt và tản nhiệt tốt, vì vậy nó được sử dụng trong sản xuất các bộ phận liên quan đến nhiệt độ như đầu đốt và bộ phận làm mát của động cơ.

Tuy nhiên, tính chất của gang xám cũng có một số hạn chế như độ bền kéo thấp và dễ gãy với các lực tác động. Do đó, nó không phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ bền kéo cao.

Tính chất của gang trắng

Là một loại gang có độ cứng và bền vượt trội so với các loại gang khác. Nó được sản xuất bằng cách làm nguội nhanh chóng chất nung chứa các nguyên tố như sắt, cacbon và crôm, và có màu trắng xám đặc trưng.

Tính chất của gang trắng bao gồm:

• Độ cứng: Gang trắng có độ cứng cao hơn so với gang xám và gang dẻo. Nó có khả năng chịu mài mòn và chống va đập tốt, vì vậy nó được sử dụng trong sản xuất các bộ phận đòn bẩy, bánh răng và các bộ phận máy móc khác cần độ bền cao.
• Độ dẻo: Gang trắng có độ dẻo thấp hơn so với gang xám. Điều này làm cho nó khó để gia công và tạo hình.
• Khả năng chịu nhiệt: Gang trắng có khả năng chịu nhiệt tốt và không bị biến dạng ở nhiệt độ cao. Vì vậy, nó được sử dụng trong sản xuất các bộ phận máy móc làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao.
• Độ bền: Gang trắng có độ bền cao, đặc biệt là độ bền kéo. Nó cũng có khả năng chống ăn mòn tốt, vì vậy nó được sử dụng trong sản xuất các bộ phận máy móc làm việc trong môi trường có tính ăn mòn cao.

Tuy nhiên, do độ dẻo thấp và khó gia công, gang trắng không được sử dụng rộng rãi như gang xám và gang dẻo. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt, đòi hỏi độ bền cao và khả năng chịu mài mòn tốt.

Tính chất của gang dẻo

Là một loại gang có tính chất đàn hồi và dẻo dai hơn so với gang xám. Nó được sản xuất bằng cách thêm một lượng nhỏ silic vào chất nung để tạo ra sự linh hoạt trong cấu trúc tinh thể của gang.

Tính chất của gang dẻo bao gồm:

• Độ dẻo và đàn hồi: Gang dẻo có khả năng co giãn và dẻo dai tốt hơn so với gang xám. Vì vậy, nó được sử dụng để sản xuất các bộ phận máy móc cần tính đàn hồi như ống dẫn nước, các bộ phận truyền động, cầu chì,…
• Khả năng chống ăn mòn: Gang dẻo có khả năng chống ăn mòn tốt hơn so với gang xám, đặc biệt là khi tiếp xúc với các chất oxy hóa như nước biển, đất vàng, axit,…
• Độ bền: Gang dẻo có độ bền cao và có khả năng chống mài mòn tốt, đặc biệt là khi nó được gia công và tạo hình.
• Khả năng chịu nhiệt: Gang dẻo có khả năng chịu nhiệt tốt, có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với gang xám.

Do có tính chất đàn hồi, dẻo dai và khả năng chống ăn mòn tốt, gang dẻo được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau như cầu đường, ống dẫn nước, bộ phận truyền động, van công nghiệp, các bộ phận cầu chì, các bộ phận máy móc,…

Tính chất của gang Graphit

Là một loại gang có tính chất đặc biệt do có sự xuất hiện của graphite (than chì) trong cấu trúc tinh thể của nó. Graphite là một vật liệu rất dẻo, giúp gang graphit có tính chất co giãn và dẻo dai hơn so với gang xám và gang dẻo.

Tính chất của gang graphit bao gồm:

• Độ dẻo và đàn hồi: Gang graphit có độ dẻo và đàn hồi cao, có khả năng co giãn và dẻo dai tốt, chịu được tải trọng lớn và chịu được va đập mạnh mà không bị gãy hoặc nứt.
• Khả năng chống mài mòn: Gang graphit có khả năng chống mài mòn tốt hơn so với gang xám, do có sự xuất hiện của graphite giúp tạo ra một màng chống mài mòn bên trong cấu trúc của nó.
• Độ bền: Gang graphit có độ bền cao, đặc biệt là khi được gia công và tạo hình.
• Khả năng chịu nhiệt: Gang graphit có khả năng chịu nhiệt tốt, có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với gang xám.

Tính chất của gang cầu

Là một loại gang có tính chất đặc biệt, được sản xuất bằng cách nung chảy gang trong một lò cầu. Một số tính chất của gang cầu như:

• Khả năng chống ăn mòn: Gang cầu có khả năng chống ăn mòn tốt hơn so với các loại gang khác, do có hàm lượng silic (Si) cao trong thành phần của nó. Silic có tính chống ăn mòn tốt và giúp tạo ra một màng chống ăn mòn bảo vệ bề mặt gang.
• Độ bền cao: Gang cầu có độ bền cao, khả năng chịu lực và chịu va đập tốt.
• Khả năng chịu nhiệt: Gang cầu có khả năng chịu nhiệt tốt, có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với gang xám.
• Dễ gia công: Gang cầu có tính chất dễ gia công, dễ chấp hành các quy trình hàn, cắt, mài và tiện.
• Khả năng cân bằng tải trọng: Gang cầu có khả năng cân bằng tải trọng tốt, do có sự xuất hiện của các nguyên tố hợp kim như chrom (Cr) và mangan (Mn), giúp tạo ra một cấu trúc tinh thể chịu lực tốt.

Gang được ứng dụng trong các lĩnh vực nào trên thị trường

Gang là một trong những vật liệu cơ bản được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trên thị trường hiện nay cùng với tính chất của gang có thể đáp ứng được với hầu hết các hệ thống trên thị trường hiện nay. Sau đây là một số ứng dụng phổ biến của gang:

• Ngành xây dựng: Được sử dụng để sản xuất các bộ phận trong hệ thống ống nước, bảo vệ bề mặt tường, đường ray xe lửa, các cấu trúc chịu lực như cột, dầm, móng, sàn và các bộ phận khác trong công trình xây dựng.
• Ngành công nghiệp: Được sử dụng để sản xuất máy móc, thiết bị công nghiệp, bơm, các thiết bị trong lò hơi, tàu thủy và các công trình ngoại vi khác.
• Ngành sản xuất ô tô: Được sử dụng trong sản xuất các bộ phận của động cơ, hộp số, khung gầm, tay lái, đĩa phanh, tay nắm cửa, khóa cửa và các phụ tùng khác trong ngành sản xuất ô tô.
• Ngành sản xuất điện tử: Được sử dụng để sản xuất các bộ phận của các thiết bị điện tử như chip, ổ cắm, các thiết bị mạch, đế cắm điện, thiết bị phát điện, pin và các thiết bị khác.
• Ngành sản xuất năng lượng: Được sử dụng để sản xuất các bộ phận trong các loại máy phát điện, như đầu đốt, bộ chuyển đổi nhiên liệu và các thiết bị khác.
• Ngành sản xuất van công nghiệp:  Gang được sử dụng để sản xuất ra các dòng van công nghiệp nhằm phục vụ tới đời sông sinh hoạt của con người như van cổng, van cầu, van bướm, van 1 chiều, van bi,…

Ngoài ra, tính chất của gang còn giúp dòng chất liệu này được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực khác như sản xuất các sản phẩm gia dụng, đồ trang sức và nghệ thuật. Tùy thuộc vào tính chất của gang và thành phần hóa học của từng loại gang, nó sẽ có những ứng dụng khác nhau trong các lĩnh vực khác nhau.

Như vậy, qua bài viết này, chúng ta đã tìm hiểu về tính chất của gang và các loại gang được sử dụng phổ biến hiện nay. Qua đó, dựa vào những chi tiết này chúng ta có thể lựa chọn những sản phẩm phù hợp từ chất liệu gang để nhằm đáp ứng được với nhu cầu sử dụng trong hệ thống của mình.