a. gang cầu ferit
b. gang cầu ferit–peclit c. gang cầu peclit
Gang cầu thường chứa Cdl cao và bằng 4,3%-4,6%C để chống biến trắng và do graphit ở dạng cầu sít chặt, ít chia cắt nền kim loại nên không làm giảm đáng kể tính chất cơ học của gang. Hàm lượng Si không nên quá cao nhỏ hơn 3,0% để khỏi ảnh hưởng đến độdẻo dai của gang. Hàm lượng S sau khi biến tính cầu hóa bằng Mg phải nhỏ hơn 0,03% thì gang mới nhận được graphit cầu, nên hàm lượng S trong gang lỏng ban đầu càng thấp càng tốt đểkhỏi tốn chất biến tính và hạn chếtạp chất “vết đen” do MgS tạo ra sẽ làm giảm tính chất cơ học của gang. Hàm lượng Mn được chọn phụ thuộc vào loại gang cầu: với gang cầu feritởtrạng thái đúc lượng Mn nhỏ hơn 0,2% ở gang cầu peclit chúng có thểlên tới 1,0%. Lượng P càng ít càng tốt vì P làm giảm tính dỏe dai của gang cầu. Thành phần hóa học của gang cầu dao động như sau: 3,0- 3,6%C; 2,0-3,0%Si; 0,2-1,0%Mn; ít hơn 0,15%P; ít hơn 0,03%S; 0,04-0,08%Mg. Gang cầu có độbền và độdẻo dai cao, đặc biệt sau khi nhiệt luyện thích hợp.
Gang cầu theo TCVN được ký hiệu bằng chữ cái GC với hai cặp chữ số để chỉ giá trị tối thiểu của giới hạn bền kéo σbk(kG/mm2) và độdẻoδ(%) của gang. Gang cầu ferit mác GC40-10 cho σbk≥400MPa; δ ≥10% và độ cứng đạt 156-197HB. Gang cầu peclit mác GC40-2 có độ bền cao σbk≥600MPa; δ≥2% và độ cứng 197-269HB. Đặc biệt ở gang cầu sau khi tôi đẳng nhiệt để đạt tổ chức bainit có thể đạt σbk= 1000- 1300MPa,δ=4-8%; HB=302-369.
đập, chịu mài mòn như trục khuỷu ô tô, cam, bánh xe răng… Do rẻ, gang cầu được dùng nhiều đểthay thếthép và gang dẻo.
2.7.2.5. Gang giun
Gang giun là gang có graphit ở dạng giun là dạng trung gian giữa graphit tấm và graphit cầu. Có thểthực hiện các phương pháp sau đểsản xuất gang giun.
Biến tính gang lỏng bằng phối hợp các nguyên tốcầu hóa graphit như Mg, Ce và các nguyên tố đất hiếm với các nguyên tố khử cầu như Ti, Al. Để chống khuynh hướng tạo xê mentit tự do khi đông rắn, gang lỏng cần được biến tính lần hai bằng các chất graphit hóa như FeSi, CaSi…
Tổchức tế vi của gang bao gồm 80-100% graphit ở dạng giun và 0-20% graphit dạng cầu, nền kim loại là ferit, ferit-peclit, peclit và cũng có thể là các tổ chức nhận được sau các quá trình nhiệt luyện khác nhau như xoocbit, bainit, mactenxit,..
Thành phần hóa học của gang ban đầu để chếtạo gang giun cũng gần giống như ởgang cầu: Cdl= 4,3%; C = 3,2-3,8%; Si = 1,5 –2,8%; Mn = 0,2–0,8%; P=0,15%; S có thể lấy trong khoảng rộng nhưng tốt nhất là 0,03%. Các nguyên tố khác sau biến tính giun hóa còn lại Mg = 0,013 – 0,023% nếu chỉ biến tính bằng Mg; Ce = 0,02 – 0,06% nếu chỉ biến tính bằng mischmetal; 0,01 – 0,025%Mg và 0,10 – 0,25%Ti khi biến tính phối hợp Mg và Ti. Tính chất của gang giun nằm giữa gang xám và gang cầu, nhưng cơ tính gần với gang cầu còn lý tính và tính đúc lại rất gần với gang xám. Cơ tính của gang do lượng graphit cầu và nền kim loại quyết định. Tăng lượng graphit cầu, độ bền và độ dẻo của gang đều tăng lên. Gang giun ferit có độ dẻo khá còn gang giun peclit có độbền cao. Do các tính chất tốt của mình, gang giunđược dùng thay thế gang xám bền cao và gang cầu. Chúng được dùng nhiều cho các chi tiết chịu lực, chịu va đập nhiệt trong công nghiệp đi ê zen như nắp và bloc xilanh, các chi tiết chịu mài mòn như secmang, phanh tàu cao tốc, đặc biệt là các chi tiết chịu va đập nhiệt như khuôn đúc thỏi thép,ống xảcủa ô tô…
2.7.2.6. Gang dẻo
Gang dẻo là gang có graphit ở dạng cụm hay còn gọi là quả bông được hình thành do ủtừgang trắng trước cùng tinh ứng với tổ chức peclit– lê đê burit. Tổchức tế vi của gang dẻo bao gồm graphit ở dạng cụm và nền kim loại là ferit, ferit –peclit, peclit. Hình 2.15 giới thiệu tổchức tếvi của gang dẻo.
Gang trắng trước cùng tinh để ủ ra gang dẻo có tổng lượng C +Si nhỏ hơn 3,7 – 3,8%. Vật đúc gang thường có thành mỏng nhỏ hơn 10-20mm, đểgang kết tinh trắng hoàn toàn. Hàm lượng Si được chọn sao cho không xuất hiện graphit tự do và thông thường bằng 0,4 -1,7%. Mn dùng đểtrung hòa S nênđược xác định theo hàm lượng S có trong gang theo công thức: Mn = 2S + 0,2%.
tốt. Cr đặc biệt nguy hiểm vì chúng làm cho cacbit trở nên rất bền vững nên kéo dài thời gianủ, cần khống chế hàm lượng của nóởmức thấp nhất ít hơn 0,05-0,07%.
Hình 2.15. Tổchức tếvi gang dẻoa. gang dẻo ferit