CHƯƠNG IV GANG VÀ GRAPHIT (tải về xem để không bị lỗi font)

CHƯƠNG 4
GANG GRAPHIT
Mục tiêu:
- Hiểu được bản chất các loại gang
- Nắm vững quá trình graphit hoá trong gang
- So sánh sự khác nhau về cơ tính, tính công
nghệ giữa các loại gang
- Kí hiệu và công dụng của các loại gang


Gang xám
Gang cầu
Gang dẻo


White CI
Grey CI
CAST IRONS

Ductile CI
Malleable CI

• Gang graphit: là hợp kim Fe – C mà một phần
hay tồn bộ cacbon của nó tồn tại dưới trạng
thái tự do, Ctự do tập trung → graphit
• Graphit: C, có mạng lục giác
- Mềm, giòn  độ cứng thấp
- Tự bôi trơn tốt
- Dập tắt dao động

ĐIỀU KIỆN HÌNH THÀNH GRAPHIT
• Thành phần hóa học:
+ Tăng khả năng graphit hóa: Si, Ca, C,…
+ Cản trở quá trình graphit hóa: Al, Zn, Pb, S...

• Tốc độ nguội:
+ Càng lớn càng cản trở
+ Càng nhỏ càng thúc đẩy

• F(Xe) > F(graphit)
 graphit ổn định hơn Xe

Cần tạo điều kiện để mầm graphit phát triển
→ quá trình graphit hóa


Hình dạng của graphit

• Dạng tấm
(thẳng, cong, nhọn hai đầu)
• Dạng cầu
• Dạng cụm
(dạng bông hay hoa cúc)


I. Gang xám
Là một loại gang graphit mà graphit của nó có
dạng tấm thẳng, cong và nhọn ở hai đầu
Theo tổ chức tế vi của nền kim loại:

– Gang xám ferit
– Gang xám ferit–peclit
– Gang xám peclit


I. Gang xám

Thành phần hoá học

•
•
•
•
•
•

C
(2.8÷3.5)%
Si
(1.5÷3)%
Mn
(0.5÷1)%
P
(0.1÷0.2)%
S
<(0.08÷0.12)%
Ngoài ra trong gang xám hợp kim còn có thể
gặp các nguyên tố như Cr, Mo, Ni, Cu… có
tác dụng riêng

I. Gang xám
Tính chất

• Tính công nghệ đúc tốt nhất
• Dễ chế tạo, rẻ
• Cơ tính kém
– Độ bền thấp, giới hạn bền kéo chỉ bằng một nửa thép
thông dụng, 1/3÷1/5 của thép hợp kim
– Độ dẻo và độ dai thấp, có thể xem như vật liệu giòn

• Cấu trúc graphit tấm ít làm giảm độ bền nén


I. Gang xám
Kí hiệu

GXab-cd

ab: σb tối thiểu [kG/mm2 hay MPa]
cd: σu tối thiểu

•GX12-28, GX15-32:
vỏ hộp giảm tốc, thân máy, ống nước
•GX21-40, GX32-52:
bánh răng (bò động tốc độ chậm), bánh đà, sơmi,
secmăng, thân máy quan trọng
•GX36-56, GX40-60:
bánh răng chữ V trục chính, vỏ bơm thuỷ lực

Thân êtô

Block máy

Block xylanh

Puli


II. Gang cầu
Gang cầu là một loại gang graphit mà graphit của nó
có dạng hình cầu
Theo tổ chức tế vi của nền kim loại:
• Gang cầu ferit
• Gang cầu ferit–peclit
• Gang cầu peclit


Ductile Iron/Nodular Iron
Ferrite

Graphite nodules

Ferrite (White)

Pearlite (grey)

Graphite (black)

10 µm
With Ferritic Matrix

5 µm
With (Ferrite + Pearlite) Matrix


II. Gang cầu

Thành phần hoá học

•
•
•
•
•
•
•

C
Si
Mn
P
S
Mg
Ce

(3%÷3.6%)
(2%÷3%)
(0.5% ÷1%)

(< 0.015%)
(< 0.03%)
(0.04%÷0.08%)
là chất biến tính


II. Gang cầu
Tính chất

Cơ tính tổng hợp tương đối cao, gần như thép cacbon
(gang có độ bền cao):
•Độ bền và giới hạn chảy khá cao
•Độ dẻo và độ dai tuy kém hơn thép nhưng cao hơn
gang xám rất nhiều
•Độ bền, độ cứng tăng theo tổ chức nền kim loại:
nền F  nền F + P  nền P
•Graphit càng tròn, càng nhỏ, càng ít thì cơ tính càng
cao


II. Gang cầu
Kí hiệu

GCab-c

ab:
c:

σb tối thiểu [kG/mm2]
δ% tối thiểu

•Gang cầu ferit (ít dùng)
•Gang cầu ferit–peclit
GC50-10
: các chi tiết thông thường
•Gang cầu peclit
GC60-2
: trục khuỷu, trục cán
GC70-4; GC80-6 : các chi tiết quan trọng
•Chủ yếu được dùng để đúc các chi tiết chòu tải trọng
trung bình và tốc độ trung bình


III. Gang dẻo
Gang dẻo là loại gang mà graphit của nó có dạng cụm
(hoa cúc hay cụm bông)
Theo tổ chức tế vi của nền kim loại:
•Gang dẻo ferit
•Gang dẻo ferit–peclit
•Gang dẻo peclit


Malleable Iron
Ferritic - Pearlitic Matrix

Ferrite (White)
Graphite (black)
Pearlite (grey)

Ferritic Matrix

Ferrite (White)
Graphite (black)
10 µm


III. Gang dẻo

Cách chế tạo gang dẻo

• Bước 1. Chế tạo ra gang trắng 100%, muốn vậy
phải khống chế hai yếu tố sau:
- Thành phần hoá học: • %C: từ (2.2÷2.8)%
• %Si: từ (0.8÷1.4)%
%C+%Si ~ (3.5÷3.6)%
• <1% Mn; <0.1% S; <0.2% P
-Tốc độ nguội: phải làm nguội nhanh, do đó thành vật đúc
không được dày quá (10÷20)mm

• Bước 2. Ủ gang trắng thành gang dẻo


Ủ gang traéng thaønh gang deûo
t0
10000C

Fe3Cγ0,8+Gcụm
2
3
Fe3CIIF+Gcụm
4

5

727 C
7000C
0

Xe trong P  F + G

20

1

15

10
GZ (P+G)

30

τ (h)
GZ (F+G)
GZ (P+F+G)


III. Gang dẻo
Tính chất

• Độ bền gần như gang cầu, hơn hẳn gang xám
• Độ dẻo khá cao: δ = (5÷10)%; có trường hợp vượt
quá độ dẻo của gang cầu

• Độ bền, độ cứng tăng theo tổ chức nền kim loại:
nền F  nền F + P  nền P
• Graphit càng nhiều, càng lớn, sự phân bố graphit
không đều thì càng làm giảm cơ tính


III. Gang dẻo
Kí hiệu

GZab-c

ab

: σb tối thiểu

c

: δ%

•Gang dẻo ferit:

GZ30-6; GZ33-8; GZ35-10; GZ37-12
•Gang dẻo peclit:
GZ45-7; GZ50-5; GZ55-4; GZ60-3; GZ63-3
•Chi tiết có hình dạng phức tạp, thành mỏng, va đập,
tốc độ trung bình
•Chi tiết trong các máy công nghiệp, ôtô, máy kéo,
máy dệt

Bài tập
4. Chọn thép và xác định quy trình nhiệt luyện
để chế tạo một trong các chi tiết sau:
-Chốt piston
-Trục cam
-Bánh răng dẫn trong hộp số
-Trục giữa xe đạp
-Đĩa xích truyền động xe gắn
máy
-Đĩa líp xe đạp
-Trục sau xe đạp

5. Chọn gang graphit thích
hợp để chế tạo các chi tiết
sau:

-Trục truyền động trên
máy may công nghiệp
-Ống nối (với lan can)
-Bánh răng có đường kính
2m, dày 200mm, vận tốc
quay <10 vòng/ phút