Gang trắng: đặc tính, ứng dụng, cấu tạo và tính năng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Ban đầu, công nghệ đúc gang lần đầu tiên được làm chủ ở Trung Quốc vào thế kỷ thứ 10, sau đó nó trở nên phổ biến ở các nước khác trên thế giới. Cơ sở của gang là hợp kim của sắt với cacbon và các thành phần khác. Một đặc điểm nổi bật là trong thành phần của gang có chứa hơn 2% cacbon ở dạng xitôzit, không có ở các kim loại khác. Một đại diện nổi bật của hợp kim này là gang trắng, được sử dụng trong kỹ thuật cơ khí để sản xuất các bộ phận, trong công nghiệp và trong cuộc sống hàng ngày.

Hình thức

Hợp kim có màu trắng khi vỡ và ánh kim loại đặc trưng. Cấu trúc của gang trắng là hạt mịn.

Thuộc tính

So với các kim loại khác, hợp kim sắt-cacbon có những đặc điểm và tính chất sau:

• độ giòn cao;
• tăng độ cứng;
• điện trở suất cao;
• thuộc tính đúc thấp;
• khả năng gia công thấp;
• chịu nhiệt tốt;
• co ngót lớn (lên đến 2%) và làm đầy khuôn kém;
• chống va đập thấp;
• chống mài mòn cao.

Khối kim loại có khả năng chống ăn mòn lớn trong axit clohydric hoặc axit nitric. Nếu có các cacbua tự do trong cấu trúc, thì sự ăn mòn sẽ xảy ra khi đặt gang trong axit sunfuric.

Bàn là đúc màu trắng, có chứa tỷ lệ cacbon thấp hơn, được coi là hợp kim chịu được nhiệt độ cao hơn. Do độ bền cơ học tăng lên và độ dẻo dai xuất hiện khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, việc hình thành các vết nứt trên vật đúc được giảm thiểu.

Thành phần

Hợp kim sắt-cacbon được coi là rẻ hơn thép. Gang trắng chứa sắt và cacbon ở trạng thái liên kết hóa học. Cacbon dư thừa, không có trong dung dịch rắn của sắt, được chứa ở trạng thái kết hợp ở dạng cacbua sắt (ximăng), và trong gang hợp kim ở dạng cacbit đặc biệt.

Lượt xem

Tùy theo hàm lượng cacbon trong gang trắng, người ta chia thành các loại sau:

1. Hyotectic giữ từ 2,14% đến 4,3% carbon và sau khi làm mát hoàn toàn sẽ thu được cấu trúc của đá trân châu, xi măng thứ cấp và ledeburite.
2. Eutectic chứa 4,3% cacbon và có cấu trúc ở dạng nền sáng của xi măng, điểm xuyết là những hạt đá trân châu sẫm màu.
3. Hyotectic có từ 4,3% đến 6,67% cacbon trong thành phần của nó.

Đơn

Dựa trên các thuộc tính trên,có thể kết luận rằng việc thực hành gia công nhiệt và cơ học gang trắng là vô nghĩa. Hợp kim được tìm thấy ứng dụng chính của nó ở dạng đúc. Do đó, gang trắng chỉ có được các đặc tính tốt nhất khi đáp ứng tất cả các điều kiện đúc. Phương pháp xử lý này được sử dụng tích cực nếu cần sản xuất các sản phẩm lớn phải có độ cứng bề mặt cao.

Ngoài ra, gang trắng được ủ, tạo ra gang dễ uốn, được dùng để đúc thành mỏng, ví dụ:

• phụ tùng ô tô;
• nông sản;
• bộ phận của máy kéo, máy liên hợp, v.v.

Hợp kim này cũng được sử dụng để làm các tấm có bề mặt có gân hoặc nhẵn, và cũng được sử dụng tích cực trong sản xuất thép và sắt xám.

Việc sử dụng gang trắng trong nông nghiệp như một kim loại kết cấu còn khá hạn chế. Thông thường, hợp kim sắt-cacbon được sử dụng để sản xuất các bộ phận của máy thủy lực, máy ném cát và các cơ cấu khác có thể hoạt động trong điều kiện mài mòn gia tăng.

bàn là ướp lạnh

Hợp kim này được coi là một loại gang trắng. Có thể đạt được độ lạnh từ 12-30 mm bằng cách làm nguội nhanh bề mặt của hợp kim sắt-cacbon. Cấu tạo vật liệu: phần bề mặt được làm bằng gang trắng, lõi trong là gang xám. Bánh xe, bi cho máy nghiền, cuộn cán được làm từ vật liệu đó, được lắp vàomáy gia công kim loại tấm.

Các nguyên tố hợp kim của hợp kim

Các chất hợp kim được giới thiệu đặc biệt được thêm vào thành phần của gang trắng có thể mang lại khả năng chống mài mòn và độ bền cao hơn, chống ăn mòn và chịu nhiệt. Tùy thuộc vào lượng chất thêm vào, các loại gang này được phân biệt:

• hợp kim thấp (lên đến 2,5% chất phụ trợ);
• hợp kim trung bình (từ 2,5% đến 10%);
• hợp kim cao (hơn 10%).

Các nguyên tố hợp kim có thể được thêm vào hợp kim:

• rôm;
• huỳnh;
• niken;
• đồng;
• molypden;
• titan;
• vanadium,
• silicon;
• nhôm;
• mangan.

Gang trắng hợp kim có các đặc tính được cải thiện và thường được sử dụng để đúc tuabin, cánh quạt, nhà máy, các bộ phận của xi măng và lò nung thông thường, cánh máy bơm, v.v. Hợp kim sắt-cacbon được xử lý trong hai lò, làm có thể đưa vật liệu đến một thành phần hóa học nhất định:

• trong quầng vú;
• trong lò điện.

Vật đúc bằng gang trắng được ủ trong lò để ổn định kích thước yêu cầu và giảm ứng suất bên trong. Nhiệt độ ủ có thể tăng lên đến 850 độ. Quá trình làm nóng và làm lạnh phải được thực hiện từ từ.

Đánh dấu hoặc chỉ định gang trắng có lẫn tạp chấtbắt đầu bằng chữ H. Những nguyên tố hợp kim nào phù hợp với thành phần của hợp kim có thể được xác định bằng các chữ cái tiếp theo của nhãn hiệu. Tên có thể chứa các con số cho biết phần trăm các chất bổ sung phù hợp với gang trắng. Nếu nhãn có ký hiệu Ш, thì điều này có nghĩa là cấu trúc của hợp kim chứa graphite hình cầu.

Các kiểu ủ

Để tạo gang trắng trong công nghiệp, người ta sử dụng phương pháp làm nguội nhanh hợp kim. Ngày nay, các loại ủ hợp kim cacbon chính sau đây đang được sử dụng tích cực:

• ủ làm mềm chủ yếu được sử dụng để tăng ferit trong thành phần gang;
• ủ để giảm căng thẳng bên trong và giảm thiểu sự biến đổi pha;
• ủ graphit, tạo ra gang dễ uốn;
• thường hóa ở nhiệt độ 850-960 độ, tạo ra graphite và đá trân châu, cũng như tăng khả năng chống mài mòn và độ bền.

Thông tin bổ sung

Cho đến nay, người ta đã chứng minh rằng không có mối quan hệ trực tiếp giữa khả năng chống mài mòn và độ cứng của hợp kim cacbon. Chỉ do cấu trúc, cụ thể là sự sắp xếp của cacbua và photphua ở dạng lưới đều đặn hoặc ở dạng thể vùi đồng nhất, mới đạt được khả năng chống mài mòn tăng lên.

Độ bền của gang trắng bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi lượng cacbon, và độ cứng phụ thuộc vào cacbua. Độ bền và độ cứng lớn nhất là những loại gangcó cấu trúc mactenxit.