Kim loại học - Phần 5

Thành phần hóa học của gang bao gồm chủ yếu là :sắt (hơn 95% theo trọng lượng), vàcác nguyên tố hợp kim chính là carbon và silic. Hàm lượng của carbon trong gang nằmtrong miền từ 2,1% đến 4,3% trọng lượng, với miền có hàm lương carbon thấp hơn2,1% của họ hợp kim của sắt sẽ là thép carbon. Một phần đáng kể silic (1-3%) tronggang tạo thành tổ hợp hợp kim Fe-C-Si.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kim loại học - Phần 5 Phần V GANG5.1 Khái niệm về gangGang theo định nghĩa : hợp kim Fe-C với hàm lượng các bon lớn hơn 2,14% . Thực tếtrong gang luôn có các nguyên tố khác như: Si , Mn , P và S.Các loại Gang thông dụng 2,0÷4,0% Các bon • 0,2÷1,5% Mn • 0,04÷0,65% P • 0,02÷0,05% S •Khái quátThành phần hóa học của gang bao gồm chủ yếu là :sắt (hơn 95% theo trọng lượng), vàcác nguyên tố hợp kim chính là carbon và silic. Hàm lượng của carbon trong gang nằmtrong miền từ 2,1% đến 4,3% trọng lượng, với miền có hàm lương carbon thấp hơn2,1% của họ hợp kim của sắt sẽ là thép carbon. Một phần đáng kể silic (1-3%) tronggang tạo thành tổ hợp hợp kim Fe-C-Si.Tuy nhiên, gang được xem tương tự như hợp kim chứa hai nguyên tố là sắt và carbonở trang thái đông đặc, trên biểu đồ trạng thái sắt - carbon tại điểm austectic (1154°Cvà 4,3%C). Gang với thành phần hóa học gần điểm austectic có nhiệt độ nóng chảytrong khoảng từ 1150 đến 1200°C, thấp hơn 300°C so với sắt nguyên chất. Nhìn chungngười ta xem gang như là một loại hợp kim có tính dòn. Màu xám ở mặt gãy thường làđặc điểm nhận dạng của gang: chính là sự phân bổ ở dạng tự do của khối carbon, vớihình thù dạng tấm khi hợp kim đông đặc.Với đặc tính: điểm nóng chảy thấp, độ chảy loãng tốt, tính đúc tốt, dễ gia công, cókhả năng chịu mài mòn, nên giá thành gia công rất thấp, do đó gang được sử dụngtrong rất nhiều chi tiết, lĩnh vực khác nhau.5.2 Gang xám1. là một trạng thái trong nhiều trạng thái của gang mà dựa vào vi cấu trúc của chúngđể người ta phân loại. Bề mặt của gang xám ở mặt gãy của gang có màu xám, là đặctrưng của ferit và graphit tự do. Trong quá trình đông đặc, do tốc độ tản nhiệt chậmtrong khuôn đúc bằng cát, dân đến lượng graphít hòa tan trong sắt lỏng có đủ thời gianđể giải phóng thành các phiến nhỏ, có hình thù tự do (thường là dạng tấm).2. Ứng dụngDo những đặc tính trên, người ta sử dụng chúng rất nhiều trong ngành chế tạo máy,đúc các băng máy lớn, có độ phức tạp cao, các chi tiết không cần chịu độ uốn lớn,nhưng cần chịu lực nén tốt. Có những thiết bị, vật liệu gang xám được sử dụng đến>70% tổng trọng lượng. Các băng máy công cụ (tiện, phay, bào,...), thân máy của độngcơ đốt trong... cũng được sản xuất từ gang xám.5.2 Gang xám bến trắngtrong sản xuất cơ khí hầu nhưu không sử dụng gang trắng do cứng . giòn khó gia côngcơ khí dược , song có dùng gang trắng ở bề măt có tính trống mài mòn rất cao, ví dụ :bi nghiền , trục cán , trục nghiền . muốn vậy khi đúc gang xám người ta làm nguộinhanh những phần cứng bằng cách đặt kim loại dẫn nhiệt nhanh trong phần khuôn cáttiếp giáp để tạo ra gang trắng.5.3 Gang cầu1. còn được gọi là gang bền cao có than chì ở dạng cầu nhờ biến tính bằng các nguyêntố Mg, Ce và các nguyên tố đất hiếm. Gang cầu là loại gang có độ bền cao nhất trongcác loại gang do than chì ở dạng cầu tròn, bề ngoài cũng có màu xám tối như xám.Nên khi nhìn bề ngoài không thể phân biệt hai loại gang này.2. Thành phần hóa họcThành phần hóa học gang cầu dao động như sau: 3-3,6% C, 2-3% Si, 0,2-1% Mn, 0,04-0,08% Mg, ít hơn 0,15% P, ít hơn 0,03% S. Gang cầu có độ dẻodai cao, đặc biệt saukhi nhiệt luyện thích hợp.Lượng cacbon và silic phải cao để đảm bảo khả năng than chì hóa (%C + %Si) đạt tới5%-6%. Không có hoặc không đáng kể (tinh thể than chì phát triển chủ yếu theo hướng thẳng góc với bề mặt cơ sở của nó.Do đó than chì kết tinh thành hình cầu.Gang cầu theo TCVNđược ký hiệu bằng hai chữ GC với hai cặp chữ số chỉ giá trị tốithiểu của giới hạn bền kéo và độ dẻo của gang. Gang cầu ferit mác GC40-10 có giớihạn bền kéo > 400 MPA và độ dẻo 10%. Gang cầu được sử dụng để sản xuất các chitiết chịu lực lớn và chịu tải trọng va đập, mài mòn như trục khuỷu, cam, bánh răng….Do rẻ gang cầu được dùng nhiều để thay thế thép và gang dẻo.Gang cầu thường chứa Cdl cao và bằng 4,3-4,6% để chống biến trắng và do than chì ởdạng cầu sít chặt, ít chia cắt nền kim loại nên không làm giảm đáng kể tính chất cơhọc của gang. Hàm lượng Si không nên quá cao (nhỏ hơn 3%) để khỏi ảnh hưởng đếnđộ dẻo dai của gang. Hàm lượng S sau biến tính cầu hóa bằng Mg phải nhỏ hơn0,03% thì gang mới nhận được than chì biến tính và hạn chế tạp chất “vết đen” doMgS tạo ra sẽ làm giảm tính chất cơ học của Gang. Hàm lượng Mn chọn tùy thuộcvào loại gang cầu, với gang cầu ferit ở trạng thái đúc Mn nhỏ hơn 0,2%. Ở gang cầupeclit chúng có thể lên tới 1%. Lượng P càng ít càng tốt vì P làm giảm tính dẻo dai củagang cầu.Việc sử dụng gang cầu vào công nghiệp rất có hiệu quả, ví dụ giá 1 tấn vật đúc loạigang này rẻ hơn vật đúc bằng thép cacbon từ 30-35% rẻ hơn loại vật đúc bằng hợpkim màu 3 đến 4 lần và rẻ hơn loại phôi thép rèn tử 2 đến 3 lần.5.4 Gang dẻo:a.Tổ chức : Hầu hết cácbon ở dạng graphít hình cụm bông do ủ gang trắng.b.Thành phần : C = 2,8 -2,8%; Mn 1,0%; Si = 0,8 - 1,4%; P = 0,2%; S < 0,1 %c.Tính chất : ...