Tùy theo mức độ tạo thành graphit mạnh hay yếu, gang xám chia ra các tổ chức như(Hình 4.2)
- Gang xám ferit(Hình 4.2a): có mức độ tạo thành graphit mạnh nhất, trong đó tất cả cacbon nằm ở trạng thái tự do graphit, không có xêmentit. Tổ chức là những tấm, phiến graphit trên nền kim loại ferit;
- Gang xám ferit - peclit(Hình 4.2b): Có mức độ tạo thành graphit mạnh, gần như hoàn toàn cacbon nằm ở trạng thái tự do graphit, chỉ có khoảng (0,1 ÷ 0,6)%C ở trạng thái liên kết hóa học xêmentit.
Tổ chức là những tấm, phiến graphit trên nền kim loại ferit - peclit;
- Gang xám peclit(Hình 4.2c): Có mức độ tạo thành graphit bình thường, phần lớn cacbon nằm ở trạng thái tự do graphit, khoảng (0,6 ÷ 0,8)%C ở trạng thái liên kết hóa học xêmentit.
Tổ chức là những tấm, phiến graphit trên nền kim loại peclit. b. Thành phần
Thành phần các nguyên tố trong gang xám phải đảm bảo mức độ tạo thành graphit và cơ tính theo yêu cầu. Thành phần các nguyên tố trong gang nằm trong giới hạn như sau:
C = (3 ÷ 3,8)%; Si = (1,5 ÷ 3)%; Mn = (0,5 ÷ 0,8)%; P = (0,15 ÷ 0,5)%; S = (0,12 ÷ 0,2)% .
c. Tính chất
- Cơ tính: do ảnh hưởng của graphit ở dạng tấm nên so với thép gang có giới hạn bền bền kéo thấp thường chỉ bằng (1/4 ÷ 1/2) thép cacbon, độ dẻo thấp
= 0,5%, giới hạn nén cao gần bằng thép (graphit tấm không ảnh hưởng xấu đến tính bền nén, khi chịu nén các vết rỗng bị ép lại). Độ cứng của gang xám nằm trong khoảng(150 ÷ 250) HB.
- Tính đúc tốt: nhiệt độ chảy loãng thấp(1100 ÷ 1300)0C, tính lưu động tốt, độ co thể tích ít.
- Tính gia công cắt gọt tốt: do cacbon ở dạng graphit có độ cứng thấp, độ bền thấp, phoi vụn dễ gãy.
- Tính bôi trơn tốt, chịu mài mòn (do tác dụng của graphit).
- Giảm được chấn động và dao động cộng hưởng (do tác dụng của các lỗ hổng graphit).
- Dẫn nhiệt kém, gang xám có thể hàn được nhưng trước khi hàn phải nung nóng vật hàn tới nhiệt độ (400 ÷ 500)0C để tránh nứt.
d. Ký hiệu
* Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1659 – 75 )
Ký hiệu bằng hai chữ GX và 2 cặp số tiếp theo chỉ giới hạn bền kéo ( бK) và giới hạn bền uốn (бU), đơn vị kG/mm2.
* Theo tiêu chuẩn Nga
Ký hiệu bằng hai chữ Cч và 2 cặp số tiếp theo giống Việt Nam Ví dụ: Cч24 - 44 của Nga.
* Theo tiêu chuẩn Trung Quốc
Ký hiệu bằng hai chữ HT và 2 cặp số tiếp theo cũng giống Nga và Việt Nam. Ví dụ: HT15 - 32
e. Công dụng
Gang xám chủ yếu dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh, chịu nén, ít chịu kéo, ít chịu va đập.
- GX12 - 28 có cơ tính thấp dùng để làm chi tiết chịu tải trọng nhẹ và không chịu mài mòn như vỏ, nắp máy.
- GX15 - 32; GX18 - 36 có cơ tính trung bình dùng để làm chi tiết chịu tải trung bình và chịu mài mòn ít như vỏ hộp giảm tốc, thân máy bơm, cacte, mặt bích…
- GX21 - 40; GX24 - 44; GX28 - 48 có cơ tính tương đối cao dùng để làm các chi tiết chịu tải trọng tĩnh cao và chịu mài mòn như bánh đà, bánh răng, sơ mi, pittông, xi lanh máy nén khí và máy hơi nước, bệ máy công cụ và các thiết bị.
- GX32 - 52; GX36 - 56; GX40 - 60 có cơ tính cao nhất dùng để làm các chi tiết chịu tải trọng tĩnh cao và chịu tải trọng động, chịu mài mòn cao như bánh răng chữ V, trục chính, vỏ bơm thủy lực, van trượt áp suất cao.
4.3.2.3 Gang biến tính
a. Tổ chức
Thực chất gang biến tính là gang xám có tấm graphit thu nhỏ hơn. b. Thành phần và cách chế tạo
Cho thêm vào gang xám những nguyên tố làm chất biến tính như Canxi (Ca), nhôm (Al); tăng thêm thành phần Silic(Si), sẽ tạo thành các ô xuýt tương ứng là CaO; Aℓ2O3; SiO2 kết hợp với ôxy trong gang. Các ôxít tồn tại trong gang ở trạng thái lơ lửng là trung tâm kết tinh. Do đó mà các phiến graphit rất nhỏ, ngắn phân bố đều, làm tăng cơ tính cho gang.
c. Tính chất
- Độ bền và độ dẻo của gang biến tính cao hơn so với gang xám, độ giãn dài tương đối = (1 ÷ 2)%.
- Kết cấu vật đúc đồng đều và nhỏ hạt từ ngoài vào tâm (sự chênh lệch về cơ tính từ ngoài vào trong tâm vật đúc ít hơn so với gang xám, đối với vật đúc lớn vẫn đảm bảo độ bền cao).
- Khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn tốt (trong không khí, axit, kiềm rất tốt).
- Có thể nhiệt luyện để nâng cao cơ tính.
- Chế tạo vật đúc bằng gang biến tính đơn giản không cần thiết bị đặc biệt, giá thành rẻ.
d. Ký hiệu
* Theo tiêu chuẩn của Nga ký hiệu gang biến tính MCч và 2 cặp số tiếp theo chỉ giới hạn bền kéo(бK) và giới hạn bền uốn (бU), đơn vị kG/mm2..
Ví dụ: MCч28 - 48 Gang biến tính có бK = 28 kG/mm2, бU = 48kG/mm2. *TheoTiêu chuẩn Việt Nam:
Ký hiệu gang biến tính bằng ba chữ GBT với hai số tiếp theo chỉ độ bền kéo tối thiểu và độ bền uốn tối thiểu. Đơn vị tính bằng kG/mm 2
Ví dụ: GBT 30 - 40 là gang biến tính viết theo (TCVN) có giới hạn bền kéo tối thiểu là 30KG/mm2 hay(k 30kG/mm2), giới hạn bền uốn tối thiểu là 40KG/mm2 hay (u 40kG/mm2)
e. Công dụng
- Trong cơ khí chế tạo: dùng làm thân máy, ổ gá dao, mâm cặp máy tiện. - Trong ngành mỏ: dùng chế tạo bánh xe có răng cỡ lớn làm việc ngoài trời với vận tốc chậm, giá của máy cần trục, tấm nghiền của máy nghiền quặng…
- Trong công nghiệp chế tạo ôtô, máy nổ: dùng làm thùng hãm, ống lót, xi lanh, xécmăng, thiết bị chứa khí của máy hơi nước…
4.3.2.4 Gang dẻo
a. Tổ chức
Gang dẻo có cacbon ở trạng thái tự do graphit kết thành cụm, bông.Mặt gãy màu xám.Gang dẻo cũng được phân loại theo tổ chức của nền kim loại gồm có các tổ chức như sau (Hình 4.3).
a) b) c)
Hình 4.3 Tổ chức tế vi của gang dẻo: a) Gang dẻo ferit; b) Gang dẻo ferit - Peclit