a. Cơ tInh.
Tuy dễ chế tạo, rẻ nhưng cơ tính kém.
- Độ bền thấp, giới hạn bền kéo < (350 ÷400)MPa (thường trong khoảng (150 ÷ 350)MPa), chỉ bằng nửa của thép thông dụng, (1/3 ÷ 1/5) của thép hợp kim.
- Độ dẻo và độ dai thấp (δ ≈ 0,5%; aK < 100kJ/m2), có thể xem như vật liệu giòn.
Nguyên nhân cơ tính thấp của gang xám là do có tổ chức grafit tấm với độ bền rất thấp (có thể coi bằng không), có dạng bề mặt lớn, coi như vết nứt, rỗng chia cắt rất mạnh nền kim loại (thép) và sự tập trung ứng suất ở các đầu
Hình 2.6 Gang xám.
nhọn của tấm grafit làm giảmrất mạnh độ bền kéo. Tuy nhiên cấu trúc nàyít làm hạiđộ bền nén (giới hạn bền nén của gang xám không kém thép).
Grafit nói chung và grafit tấm nói riêng cũng có những mặt có lợi. + Grafit mềm (HB 2) và giòn, làm gang có độ cứng thấp (<< gang trắng) và phoi dễ gẫy nên dễ gia công cắt.
+ Grafit có tính bôi trơn nên làm tăng tính chống mài mòn, với cùng độ cứng như nhau (hay thấp hơn chút ít) gang có tính chống mài mòn cao hơn thép là vì lý do này.
+ Grafit có khả năng làm tắt dao động nên gang xám thường được dùng làm đế, bệ máy (và cũng là để tận dụng khả năng chịu nén tốt).
b. Phương pháp nâng cao cơ tInh.
Cải thiện tổ chức sẽ dẫn đến nâng cao cơtính chủ yếu là giới hạn bền kéo. - Làm giảm lượng grafit tức giảm số lượng vết nứt, rỗng. Muốn vậy trước hết phải làm giảm lượng cacbon (tổng) của gang (vì Ctổng = Ctự do + Clk). Để nấu chảy gang cacbon thấp (< 3%) do nhiệt độ chảy tăng phải dùng lò điện (thay cho lòđứng chạy than) hay pha thép vào gang.
- Làm nhỏ mịn (làm ngắn) grafit, tức giảm kích thước vết nứt rỗng. Muốn vậy phải biến tính gang lỏng bằng ferô mangan, ferô silic. Grafit trong gang được chia thành tám cấp (theo ASTM) từ 1 đến 8, trong đó chiều dài trung bình của
cấp 8 là < 0,015mm, cấp 1 là > 1mm.
Bảng 2.1 Cơ tInh càa các loại gang xám.
- Tạo nền kim loại có độ bền cao hơn. Có thể coi cơ tính của gang là sự kết hợp giữa cơ tính của nền kim loại và grafit, do đó nền cóđộ bền cao giúp gang cóđộ bền cao hơn và ngược lại. Như thấy ở bảng 2.1 lượng cacbon liên kết có ảnh hưởng tốt đến độ bền, độ cứng.
Tổ chức tế vi của ba loại gang xám trênđược biểu thịở hình 2.7.
a) b)
Hình 2.7 Tổ chức tế vi của các loại gang xám.