Gang cầu là loại gang cú độ bền cao ( grafit ở trong gang ở dạng hỡnh cầu ) mới được phỏt hiện và ỏp dụng trong khoảng hơn 50 năm nay , song đó được sử dụng rộng rói trong cụng nghiệp cơ khớ . Trục khuỷu của động cơ đốt trong là chi tiết mỏy đầu tiờn được làm bằng gang cầu . Hiện nay trục khuỷu của nhiều xe ụtụ
du lịch , xe tải nhẹ và trung bỡnh ( <= 5T ) cũng được làm bằng gang cầu với chất lượng tốt và ổn định .
Nhà mỏy ΓA3 đó dựng gang cầu để đỳc trục khuỷu cỏc loại ụtụ với thành phần hoỏ học như sau : 3.4 – 3.6%C ; 1.15 – 1.3%Mn ; 0.1%P ; 2.0 – 2.25%Si ; 0.15 – 0.25%Cr ; < 0.02%S ; 0.02 – 0.04%Mg . Để biến tớnh cầu hoỏ đó ỏp dụng cỏc biện phỏp biến tớnh như sau :
- Nấu gang trong lũ điện bazơ và tạo xỉ kiềm để khử triệt để lưu huỳnh (tới giới hạn < 0.02% ) và nõng cao nhiệt độ nước gang tới 1450oC .
- Biến tớnh cầu hoỏ gang lỏng bằng Magiờ(Mg) . Kim loại trong Autoclav với ỏp suất cao tới 5 – 7 at nhờ nộn Nitơ . Dưới ỏp suất cao như vậy thỡ nhiệt độ sụi của Mg kim loại tăng lờn quỏ nhiệt độ nước gang . Vớ dụ : ở p = 1at thỡ Mg sụi ở 1107oC ; p = 2.5at sụi ở 1250oC ; p = 10at sụi ở 1500oC . Do đú hiệu suất sử dụng Mg rất cao . Lượng Mg đưa vào chỉ cần khoảng 0,07% khối lượng gang lỏng .
Tiếp theo biến tớnh là cho Criụlit( Na3AlF6 )vào gang lỏng để cỏc ụxyt và vật lẫn phi kim loại nổi lờn dễ dàng , bảo đảm gang khụng cú điểm đen . Sau khi biến tớnh phải rút khuụn ngay . Trục khuỷu được đỳc trong khuụn vỏ mỏng và nhiệt luyện tiếp theo để đạt tổ chức peclớt hạt : ủ ở 950oC với thời gian giữ nhiệt 12 – 14giờ nguội đến 720 – 730oC và giữ nhiệt ở nhiệt độ này trong 8 - 10h , cơ tớnh đạt được :σb = 50 – 65kg/mm2 , :σu = 100 – 120kg/mm2 ; HB = 207 – 251kg/mm2 ; δ = 3 –7% tương ứng với cỏc mỏc gang BЧ50-2 và BЧ60-2 theo ΓOCT7293-70[15] . Để đảm bảo độ biến dạng thấp nhất trong quỏ trỡnh ủ lõu ở nhiệt độ cao , trục khuỷu phải được đặt trờn gỏ làm bằng thộp chịu nhiệt
Những điểm cần lưu ý về vật liệu và cụng nghệ nhiệt luyện trục khuỷu làm bằng gang cầu :
- Tổ chức gang cầu phải đạt được nền kim loại là peclit tấm hoặc hạt ( hạt tốt
hơn tấm ) . Vỡ như vậy sẽ bảo đảm được độ bền tốt nhất và tạo điều kiện thuận lợi cho việc tụi cảm ứng .
-Tụi bề mặt trục chế tạo bằng gang phải cẩn thận hơn so với thộp vỡ nhiệt độ chảy của gang thấp , khụng cho phộp quỏ nhiệt đặc biẹt là cỏc mộp lỗ thoỏt dầu . Vỡ cú thể dẫn tới nguy cơ núng chảy mộp . Ngoài ra quỏ nhiệt trục gang cũn làm tăng thờm biến dạng , điều này khụng thể chấp nhận được vỡ khụng nắn được trục . Do đú người ta thường cú xu hướng hạ thấp nhiệt độ tụi trục gang . Vỡ vậy sau khi tụi độ cứng khụng vượt quỏ 45 - 47HRC .
Nghiờn cứu đỳc trục khuỷu bằng gang cầu ở nước ta đó bắt đầu từ những năm 1959 - 1960 , song chưa thu được kết quả mong muốn . Điều đú thể hiện ở việc ỏp dụng vào sản xuất đó gặp phải những khú khăn về thiết bị cũng như phương tiện nghiờn cứu .