Gang là gì? Thành phần, phân loại và những ứng dụng không thể bỏ qua

Gang là gì? Đây là một vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay và được biết đến là loại chất liệu rắn chắc và bền bỉ. Vậy để hiểu rõ hơn về gang cũng như tính chất, thành phần và ứng dụng của loại vật liệu này. Hãy theo dõi ngay bài viết dưới đây của Thiết bị đo THP nhé!

Gang là gì?

Gang là gì? Vật liệu này là hợp kim được tạo thành từ 2 nguyên tố chính là sắt (Fe) và Cacbon (C), trong đó so với các dòng thép thông thường như thép không gỉ, hàm lượng C trong gang lớn hơn nên độ giòn của gang cũng cao. Tuy nhiên, nhờ khả năng đúc tốt nên gang là vật liệu hoàn hảo trong ứng dụng tạo hình, khuôn phức tạp.

Thành phần hóa học của gang

• Sắt (Fe): Nguyên tố chính chiếm khoảng 90 – 95 % khối lượng gang.
• Cacbon (C): Chiếm 2.14 – 6.67% và quyết định tính chất của gang.
• Silicon (Si): Chiếm 1 – 3% có vai trò tăng độ lưu động nóng chảy và dễ dàng gia công hơn.
• Mangan (Mn): Chiếm 0.2 – 1% và góp phần cải thiện độ cứng, chống mòn và giúp gang trở nên tinh xảo hơn.
• Photpho (P): Chiếm 0.05 – 0.5% giúp tăng độ lưu động nhưng giảm độ dẻo.
• Lưu huỳnh (S): Chiếm 0.02 – 0.08% hỗ trợ gang giòn và cứng hơn.

Đặc điểm của gang

• Đặc điểm chung là gang có tính giòn và thường giòn hơn thép, đặc biệt là gang trắng.
• Nhiệt độ nóng chảy của gang là 1150°C đến 1200°C, thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của thép và sắt nguyên chất.
• Gang có độ cứng và dao động khoảng 130 đến 900 HB (Brinell).
• Khả năng chịu nén tốt và gấp 3 đến 4 lần so với khả năng chịu kéo.
• Khả năng chống mài mòn rất tốt và đặc biệt với những loại gang có độ cứng cao.
• Tính chất đúng tốt giúp tạo ra các tạo hình, chi tiết phức tạp như vỏ máy, thân máy, bánh đai, trục khuỷu,…

Phân loại gang

Dựa vào hàm lượng thành phần nguyên tố trong gang và có thể tăng hoặc giảm để thay đổi đặc điểm tính chất của gang. Tuy nhiên, gang có 2 loại chính là gang trắng và gang graphit. Trong đó:

Gang trắng

Gang trắng được cấu tạo bởi 2 thành phần chính là Sắt, Cacbon và một số tạp chất khác. Trong đó, gang trắng có hàm lượng C > 2.14% hầu hết chiếm 3 – 3.5% và tồn tại chủ yếu dưới dạng xementit (Fe3C) nên loại gang này có màu trắng bạc khi gãy và rất cứng, giòn. 

• Ưu điểm: Khả năng chống mài mòn và độ cứng cao.
• Nhược điểm: Tính giòn cao nên khó gia công cơ khí.
• Ứng dụng: Thường được dùng làm bánh xe goòng mỏ, bi nghiền hoặc các chi tiết chịu mài mòn cao.

Gang Graphit

Khác với gang trắng, cấu tạo của gang graphit phần lớn tồn tại chủ yếu dưới dạng tự do và chứa hoặc không chứa Fe3C. Loại gang graphit tồn tại ở 3 thể chính là gang dẻo, gang cầu, gang xám và có đặc điểm, ưu nhược điểm cũng như ứng dụng như bảng sau:

Loại gang	Gang dẻo	Gang cầu	Gang xám
Đặc điểm	Được tạo ra bằng cách xử lý nhiệt gang trắng giúp C chuyển thành cụm	Nguyên tố C tồn tại dưới dạng các hạt graphit hình cầu	Có màu xám khi gãy do đặc điểm của các vảy graphit
Ưu điểm	– Tính dẻo và độ bền cơ học tốt – Tính thẩm mỹ cao – Khả năng chống chịu tốt, tuổi thọ cao kể cả trong điều kiện khắc nghiệt	– Độ bền cao – Khả năng đúc tốt, dễ gia công hơn gang xám – Chịu được tải trọng va đập	– Giá thành rẻ – Khả năng cách âm cao và uốn dẻo tốt – Chống mài mòn và làm giảm độ co gót sau quá trình đúc
Nhược điểm	– Tính ứng dụng ít hơn so với gang xám  – Giá thành cao và công nghệ sản xuất phức tạp	– Giá thành cao hơn gang xám – Độ chảy loãng kém hơn gang xám	– Trọng lượng lớn – Độ thẩm mỹ không cao với bề mặt khá xù xì – Độ giòn cao, khó rèn dũa
Ứng dụng	Các chi tiết máy chịu va đập như búa, đe hoặc các bộ phận ô tô	Trục khuỷu, bánh răng, thân máy, ống dẫn nước, van,… cùng các chi tiết máy chịu tải trọng cao	Các chi tiết ít chịu va đập như thân máy, nồi hơi, ống nước, van công nghiệp,… các chi tiết chịu mài mòn

Ưu nhược điểm của gang so với vật liệu thép

Gang và thép là 2 vật liệu thường xuyên được sử dụng để sản xuất các đồ dùng, đồ vật nhờ độ bền cao, khả năng uốn dẻo và tạo hình tốt. Tuy nhiên, so với thép thì gang có những ưu nhược điểm như sau:

Ưu điểm

• Chi phí sản xuất thấp nhờ nhiệt độ nóng chảy thấp giúp tiết kiệm năng lượng.
• Khả năng đúc tốt giúp tạo ra các chi tiết và hình dạng phức tạp.
• Có khả năng hấp thụ rung động, giảm chấn tốt nên thường sử dụng trong các chi tiết máy cần giảm rung.
• Độ cứng và mài mòn rất tố, được ứng dụng trong các chi tiết máy móc chịu mài mòn cao.

Nhược điểm

• Độ dẻo dai thấp và dễ bị gãy khi chịu lực va đập mạnh.
• Khó khăn trong quá trình hàn và gia công cơ khí so với thép và đòi hỏi cần kỹ thuật hàn chuyên biệt.
• Dễ bị ăn mòn, oxy hóa trong môi trường ẩm ướt hoặc chứa axit.
• Trọng lượng nặng bởi gang có khối lượng riêng lớn hơn so với thép.

Ứng dụng gang hiện nay

Ứng dụng của gang là gì? Đây cũng là thắc mắc được nhiều khách hàng quan tâm hiện nay. Cũng giống như inox, gang được ứng dụng khá phổ biến và đa dạng trong nhiều lĩnh vực như:

• Xây dựng: Gang sử dụng làm ống nước, cột đèn hay song cửa sổ, nắp hố ga,…
• Đồ gia dụng: Sản xuất các đồ dùng nhà bếp như chảo, nồi, bếp lò,…
• Công nghiệp cơ khí: Sản xuất các chi tiết máy như thân máy, trục , piston, bánh răng,..
• Công nghiệp ô tô: Sử dụng để sản xuất các khối động cơ, đĩa phanh và một số bộ phận khác.
• Công nghiệp đường sắt: Ứng dụng sản xuất trong đường ray, bánh xe, đầu máy.
• Sản xuất ống nước, van công nghiệp, đồng hồ đo nước như các bộ phận thân đồng hồ hay van cổng, van bướm,….

Gang là một vật liệu quan trọng trong công nghiệp và sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật như giá thành thấp, độ cứng cao và khả năng đúc tốt. Đồng thời, gang đóng một vai trò quan trọng trong ứng dụng công nghiệp và đời sống hằng ngày hiện nay. Hy vọng những thông tin trên đã giúp bạn hiểu rõ gang là gì và những ứng dụng quan trọng của gang hiện nay.