Gang là gì? Những loại vật liệu gang tốt nhất

Các loại vật liệu, đặc biệt là các hợp kim, không thể thiếu trong ngành xây dựng hoặc sự phát triển của xã hội. Dưới nhiều hình thức khác nhau, vật liệu mang đến các thiết bị phù hợp đáp ứng cuộc sống. Cụ thể, trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về vật liệu gang, các loại vật liệu gang tốt nhất và khả năng ứng dụng của chúng. Vậy, gang là gì? Chúng ta cùng xem nhé:

Gang là gì?

Gang là loại vật liệu, một dạng hợp kim dùng cho ngành cơ khí nói riêng và các ngành công nghiệp sản xuất nói chung. Đây là dòng chất liệu được sử dụng nhiều trong thế kỉ XIV. Cho đến nay, gang vẫn là loại vật liệu không thể thay thế cho một số ngành nghề hoặc môi trường làm việc khác nhau.

Thành phần của gang

Là hợp kim được cấu thành từ nhiều nguyên tố hóa học, gồm: Fe, C, Mn, P, S, với thành phần chính là sắt và cacbon. Thông thường, hàm lượng cacbon sẽ chiếm khoảng 2 – 5%, tùy theo tỉ lệ mà tính chất vật liệu của loại gang tương ứng sẽ không giống nhau.

Tính chất của gang

Nhiệt độ nóng chảy của gang thấp nên được sử dụng rộng rãi, phổ biến trong chế tạo thiết bị van nước công nghiệp. Bên cạnh đó, gang là một hợp kim có tính chất giòn.

Các loại vật liệu gang

Tùy vào hàm lượng cacbon, tỷ lệ thành phần sẽ tạo ra các loại gang khác nhau. Dưới đây là 4 loại vật liệu gang phổ biến trên thị trường.

Gang trắng

Là loại gang có hàm lượng cacbon lên đến 3,5% tồn tại ở dạng cementit (Fe3C), đồng nghĩa với tính giòn cao. Mặt cắt hay mặt gãy của loại gang này có màu trắng sáng nên được gọi là gang trắng.

Với cấu trúc này, gang trắng có độ cứng cao, tính giòn, khó gia công cắt gọt nhưng lại có khả năng chống mài mòn tốt. Gang trắng thích hợp sử dụng làm vật liệu đúc, luyện thép, chế tạo gang rèn hay các chi tiết máy….

Gang xám

Gang xám là loại gang mà thành phần cacbon chủ yếu tồn tại dưới dạng graphit tự do, cấu trúc tinh thể cacbon ở dạng pherit, peclit – pherit, peclit tạo nên màu xám đặc trưng trên bề mặt gãy. Đây là loại gang phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành, đặc biệt là ngành kỹ thuật. 

Thành phần hóa học của gang xám chứa: C (2,8 – 3,5%); Si (1,5 – 3%); Mn (0,5 – 1%); P (0,1 – 0,2%), cùng một số loại phụ gia khác. Dựa vào đó, theo tiêu chuẩn Việt Nam, kí hiệu loại gang xám là GXA-B trong đó:

+ GX: viết tắt của gang xám.

+ A: chỉ số bền kéo.

+ B: chỉ số bền uốn.

Ví dụ: Gang xám GX16-25, có chỉ số độ bền kéo bằng 12 kg/mm2; có độ bền uốn bằng 25 kg/mm2.

Gang xám có nhiệt độ nóng chảy thấp (1350ºC), tính đúc tốt và khả năng cách âm cao. Tuy nhiên, nó giòn, khả năng chống uốn kém và không thể rèn được. 

Do giá thành rẻ và dễ gia công, gang xám được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt trong các ứng dụng chịu lực nén tốt nhưng không yêu cầu độ uốn lớn. Gang này dùng để chế tạo thiết bị máy, thân van, vỏ hộp, lắp che, bánh răng, bánh đà. Mặc dù vậy, sản phẩm từ gang xám có trọng lượng nặng và bề mặt xù xì, 

Gang cầu

Thành phần hóa học của gang cầu bao gồm: cacbon (3 – 3,6%); Si (2 – 3%); Mn (0,5 – 1%); Mg (0,04 – 0,08%); P (~0,15%); S (~0,03%), chứa rất nhiều các hạt graphit bên trong với kích thước nhỏ dạng hình cầu. Cấu trúc graphit cầu này mang lại cho gang cầu độ bền cao, tính dẻo và khả năng chịu va đập tốt, tương đương với thép. 

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1659 – 75, ký hiệu gang cầu như sau: GC + chỉ số độ bền + chỉ số độ dãn dài.

Ví dụ : Vật liệu gang cầu GC45 – 15 được minh họa cụ thể như sau:

+ GC: viết tắt của vật liệu gang cầu.

+ Giới hạn bền kéo bằng 45 kg/mm2.

+ Độ dãn dài cho phép khoảng 15%.

Gang cầu có màu xám tối, bề ngoài khó phân biệt với gang xám. So với gang xám, gang cầu có ưu điểm vượt trội về độ bền, độ dẻo và khả năng chống mài mòn, đồng thời vẫn giữ được tính đúc tốt. Theo đó, vật liệu có thể được chế tạo ra với hình dáng phức tạp, giảm hao phí nguyên vật liệu nhưng vẫn đáp ứng điều kiện làm việc.

Nhờ những đặc tính này, gang cầu được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt trong chế tạo các chi tiết chịu lực và va đập cao như nắp hố ga, ống nước, trục khuỷu, bánh răng, và các chi tiết máy móc khác. Gang cầu còn được sử dụng để sản xuất van bướm, van bi, van điều khiển chống chịu tải trọng và lực kéo khác nhau.

Gang dẻo

Gang dẻo là một loại gang đặc biệt, được sản xuất từ gang trắng thông qua một quy trình ủ phức tạp và nghiêm ngặt. Điểm khác biệt lớn nhất của gang dẻo so với các loại gang khác nằm ở cấu trúc vi mô của nó. 

Gang dẻo có hàm lượng thành phần hóa học theo tỉ lệ sau: cacbon (2,2 – 32,8%); Silic (0,8 – 1,4%); Manga (~ 1%); Photpho (~ 0,2%); Lưu huỳnh (~ 0,1 %).

Thay vì chứa các tinh thể cementit (Fe3C) cứng và giòn như gang trắng, gang dẻo trải qua quá trình ủ để biến đổi cementit này thành các cụm graphit nhỏ, phân bố đều trong nền kim loại ferit hoặc pearlit.

Cấu trúc graphit đặc biệt này mang lại cho gang dẻo những đặc tính cơ học ưu việt, kết hợp những ưu điểm của cả gang và thép. Gang dẻo có độ bền kéo cao, có thể so sánh với thép trung bình, đồng thời vẫn duy trì được độ dẻo dai đáng kể, cho phép nó chịu được các tác động va đập mạnh mà không bị nứt vỡ. Ngoài ra, gang dẻo cũng có khả năng chống mài mòn tốt, mặc dù không bằng gang trắng.

So với gang xám, gang dẻo vượt trội về độ bền, độ dẻo và khả năng chịu va đập. Trong khi đó, so với gang cầu, gang dẻo có độ dẻo dai cao hơn, nhưng độ bền kéo có thể thấp hơn một chút. Tuy nhiên, gang dẻo lại dễ gia công hơn gang cầu.

Nhờ những đặc tính ưu việt này, gang dẻo được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là trong chế tạo các chi tiết máy chịu lực và va đập cao, đồng thời yêu cầu độ dẻo dai.

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1659 – 75, kí hiệu gang dẻo như sau: GZ + độ bền kéo + độ giãn dài.

Ví dụ: vật liệu gang dẻo GZ33 – 8 là loại gang dẻo có độ bền kéo bằng 33 kg/mm2, độ giãn dài bằng 8%.

Ứng dụng của gang trong ngành van công nghiệp

Nhờ những đặc tính nổi bật trên, gang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất và chế tạo van công nghiệp. Gang là thành phần chính, chiếm phần lớn trọng lượng của nhiều loại van khác nhau. Cụ thể, gang được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:

• Sản xuất thân van: Thân van là bộ phận quan trọng nhất của van, chịu áp lực và tác động của lưu chất. Gang xám, gang cầu và gang dẻo là những loại gang phổ biến được sử dụng để chế tạo thân van, tùy thuộc vào yêu cầu về độ bền, độ dẻo và khả năng chịu áp lực của từng loại van.
• Chế tạo nắp van và tay quay: Nắp van và tay quay là các bộ phận dùng để đóng/mở van. Gang xám và gang cầu thường được sử dụng để chế tạo các bộ phận này.
• Đúc các phụ kiện phức tạp: Gang có tính đúc tốt, cho phép đúc các phụ kiện phức tạp của van, như đĩa van, trục van, bánh răng, lò xo và các chi tiết kết nối khác.

Gang là một vật liệu quan trọng trong ngành van công nghiệp, được sử dụng rộng rãi để sản xuất và chế tạo các loại van khác nhau. Nhờ những đặc tính ưu việt như tính đúc tốt, khả năng gia công tốt, độ bền nén cao và giá thành rẻ, gang đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của van công nghiệp, đồng thời giúp giảm chi phí sản xuất.

Hiện tại, đơn vị Tuấn Hưng Phát Valve đang phân phối thiết bị van công nghiệp nhập khẩu được sản xuất bằng gang như: van bướm, van cổng, van bi, van một chiều. Nếu quý khách hàng có nhu cầu sử dụng vui lòng liên hệ hotline để được tư vấn trực tiếp nhé.