Tài liệu giáo trình vật liệu cơ khí, chương 4 pdf

CHƯƠNG 4: GANG
BÀI 1
: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG
I. ĐỊNH NGHĨA:
Gang là hợp kim sắt cacbon với lượng cacbon

2,14%, cacbon là
nguyên tố quan trọng trong gang.
II.
THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ TÍNH CHẤT CỦA GANG:
1.
Thành phần:
-Hai nguyên tố thường gặp Mn và Si từ 0,5
2% là 2 nguyên tố
có tác dụng điều chỉnh sự hình thành graphit, cơ tính của gang.
-Phốtpho, lưu huỳnh chứa từ 0,05
5%. (Trong đó lưu huỳnh là
nguyên tố có hại, càng ít càng tốt).
-Cacbon là nguyên tố quan trọng trong gang, ngoài ra còn có các
nguyên tố hợp kim như: Cr, Ni … Các nguyên tố biến tính như:
Mg, Ce (Xêri).
2.
Tính chất:
-Về cơ tính: Gang là vật liệu có độ bền kéo thấp, độ giòn cao,
chống ăn mòn do ma sát, làm tắc rung động và dao động cộng
hưởng
-Về tính công nghệ: Gang có tính đúc tốt gia công cắt dễ, chế
tạo đơn giản do độ chảy thấp, độ chảy loãng cao.
III.
CÁC NGUYÊN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT
CỦA GANG:

-
Cacbon: Chứa trong gang dạng hợp chất hóa học Xêmantit thì
gang đó gọi là gang trắng. Nếu ở dạng tự do (Graphit) thì đó gọi
là gang xám sự tạo thành các loại gang khác nhau phụ thuộc vào
thành phần hóa học và tốc độ nguội.
-Silit: Silit là nguyên tố ảnh hưởng rất nhiều đến cấu trúc tinh
thể của gang, nó thúc đẩy tạo thành graphit do đó trong gang
xám thành phần Silit cao.
-Mangan: Mn trong gang thúc đẩy sự tạo thành gang trắng và
ngăn cảng sự Graphit hóa.
-Phôtpho: P là nguyên tố có hại làm giảm độ bền tăng độ giòn,
tuy nhiên P làm tăng tính chảy loãng, tác dụng này dùng để đúc
tượng.v.v…
Thành phần P không quá 0,1% đối với chi tiết quan trọng
còn chi tiết không quan trọng tới 1,2%.
-Lưu hùynh: S làm giảm tính đúc và cơ tính của gang, ảnh hưởng
đến cấu trúc tinh thể của gang là điều kiện đông đặt và làm
nguội của vật đúc; tốc độ nguôi nhanh ta được gang trắng, tốc
độ nguội chậm ta được gang xám.
BÀI 2: CÁC LOẠI GANG
I.GANG XÁM:
*Đònh nghóa:
Người ta gọi là gang xám, vì mặt gãy của nó có màu xám do
cấu trúc tinh thể có cacbon tự do.
*
Thành phần:
(3-3,8)%C; (0,5-3)%Si; (0,5-0,8)%Mn; (0,15-0,4)%P;
(0,12-0,2)%S.
*
Ký hiệu:

Liên xô ký hiệu gang xám bằng chữ C
ч với 2 con số kèm theo
sau: Số thứ nhất chỉ giới hạn bền kéo, số thứ hai chỉ giới hạn
bền uốn.
Ví dụ: C
ч24-44.
Giới hạn bền kéo là 24kg/mm
2
, giới hạn bền uốn 44kg/mm
2
.
Việt Nam ký hiệu: GX và 2 chữ số kèm theo sau:
Ví dụ: GX21-40.
*
Tính chất:
-Độ bền cơ học rất kém.
-Có sức bền kéo nhỏ dẻo dai kém.
-Tăng độ chòu mài mòn.
-Làm cho phôi dễ bò vỡ vụn khi cắt gọt.
-Dập tắc rung động.
*
Công dụng:
Gang xám thường dùng để chế tạo các chi tiết chòu tải trọng kéo
nhỏ và ít bò va đạp như: Thân máy, bệ máy, ống nước… do tính
chòu ma sát tốt đôi khi được dùng làm các ổ trục.
II.
GANG TRẮNG: (không có ký hiệu riêng)
*
Đònh nghóa:
Gang trắng là gang có màu trắng do cacbon nằm ở dạng

xêmantit.
*
Thành phần:
3
3,5% cacbon chứa ít Silit và các nguyên tố làm tăng khả
năng graphit hóa.
*
Tính chất:
Cacbon nằm ở dạng xêmantit nên gang cứng và giòn, nên không
thể gia công cơ khí được chỉ sử dụng chi tiết gang trăng ở dạng
vật đúc.
*
Công dụng:
Dùng làm bi nghiền trong các nhà máy nghiền quả lô máy xát
gạo, mép lưỡi cày, vành bánh xe. v.v…
Người ta không dùng làm toàn bộ là gang trắng mà chỉ làm
mặt ngoài bên trong lõi vẫn là gang xám.
Muốn bề mặt bò biến trắng người ta làm nguội nhanh bề
mặt.
III.
GANG BIẾN TÍNH:
*Đònh nghiã:
Cơ tính của gang xám nâng lên cao bằng cách phân bố đều đặn
graphit ở dạng phiến mỏng muốn thế ta gia công gang theo công
nghệ đặc biệt gọi là làm biến tính gang.
*
Ký hiệu: MCч 28 – 48
Độ bền kéo là 28kg/mm
2
.

Độ bền uốn là 48kg/mm
2
.
*
Thành phần:
(3-3,8)% C; (0,5-3)%Si; (0,5-0,8)%Mg; (0,15-0,4)%P; (0,12-
0,2)%S ngoài ra trước khi rốt gang vào khuôn cho thêm ít chất
biến tính frôsilitcanxi hoặc frôsilit.
*
Tính chất: So với gang xám.
-Độ bền cao hơn, dẻo dai cao hơn.
-Kết cấu đồng đều và nhỏ hạt hơn.
-Chống ăn mòn, mài mòn.
-Nhiệt luyện nâng cao cơ tính.
-Giá thành chế tạo rẻ.
*
Công dụng:
Dùng làm mâm cặp máy tiện, bánh răng chòu tải trọng nhỏ, ống
lót xi lanh…
IV.
GANG RÈN (Gang dẻo):
Phải nấu gang có thành phần xác đònh, đúc thành vật đúc như
gang trắng rồi tiến hành ủ graphit hóa tiếp theo.
*
Ký hiệu:
Theo Liên xô ký hiệu là K
ч
Theo Việt Nam ký hiệu là GZ
Hai chữ số tiếp theo sau: số thứ nhất chỉ giới bền kéo, số thứ hai
chỉ độ giãn dài tương đối.

Ví dụ: K
ч30-6 (LX); GZ30-6(VN)
Giới hạn bền kéolà 30kg/mm
2
.
Độ giãn dài tương đối là 6%.
*
Thành phần:
(2,2-2,8)%C; (0,8-1,4)%Si;

1%Mn;

1%S;

0,2%P.
*
Tính chất:
-Gang rèn có độ dẻo độ dai cao hơn người ta gọi là gang rèn vì
nó có độ dẻo dai cao chứ không phải có thể rèn được.
-Thành phần cacbon trong gang dẻo thấp nên lượng graphit của
nó ít, hơn nữa graphit tập trung từng cụm nên ảnh hưởng xấu
đến cơ tính ít.
*
Công dụng:
Sử dụng nhiều trong công nghiệp ôtô máy kéo, máy móc công
nghiệp dùng chi tiết tải trọng lớn hình dạng phức tạp.
V.
GANG CẦU:
*
Đònh nghóa:

Gang có độ bền cao, đặc điểm cấu trúc tinh thể của gang cầu là
graphit trong gang cầu có dạng hình cầu.
*
Ký hiệu:
Liên xô ký hiệu là B
ч và kèm theo hai con số
Việt Nam ký hiệu là GC và kèm theo hai con số.
Số thứ nhất chỉ giới hạn bền kéo (kg/mm
2
).
Số thứ hai chỉ độ giãn dài tương đối (%).
Ví dụ: B
ч40-10 (LX); GC40-10 (VN).
*
Thành phần:
(3-3,6)%C; (2-3)%Si; (0,5-1)%Mn; 2%Ni; (0,04-0,08)%Mg;

0,15%P;

0,03%S.
*
Tính chất:
-Gang cầu vừa có tính chất của thép, vừa có tính chất của gang,
có độ bền cao đồng thời có độ dẻo và độ dai cao.
-Gang cầu tốt hơn gang xám vì nó có độ bền cao ngay cả ở độ
nhiệt độ cao.