Trong gang hàm lượng cacbon có giá trị là?

Câu hỏi: Trong gang hàm lượng cacbon có giá trị là?

A. 2- 5 % khối lượng         

B.  0 - 2 % khối lượng

C. 5 - 10 % khối lượng     

D. > 10% khối lượng

Trả lời:

Đáp án đúng: A. 2- 5 % khối lượng 

Trong gang hàm lượng cacbon có giá trị là 2- 5 % khối lượng

Cùng Top lời giải tìm hiểu về gang nhé

Cacbon là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu đến tổ chức và cơ tính của thép cacbon và cả thép hợp kim. Khi thành phần cacbon tăng lên thì độ bền, độ cứng cũng tăng, độ dẻo, độ dai giảm. Tuy nhiên độ bền chỉ tăng lên theo cacbon đến giới hạn 0,8 – 1%C vượt quá giói hạn này độ bền lại giảm đi.

1. Khái niệm gang

Gang là một hợp kim có thành phần chính bao gồm sắt (Fe) và carbon (C), kèm một số phụ gia kim loại khác. Đối với gang thì hàm lượng carbon lớn hơn 2,14%. Điều này để phân biệt với một hợp kim khác của sắt đó là thép có chứa lượng C ít hơn.

Gang với thành phần hóa học gần điểm austectic có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng từ 1150 đến 1200 °C, thấp hơn 300 °C so với sắt nguyên chất. Nhìn chung người ta xem gang như là một loại hợp kim có tính giòn. Màu xám ở mặt gãy thường là đặc điểm nhận dạng của gang: chính là sự phân bổ ở dạng tự do của khối carbon, với hình thù dạng tấm khi hợp kim đông đặc.

Hàm lượng các nguyên tốt chính trong gang bao gồm C: 2,0~4,0%, Mn: 0,2~1,5%, P: 0,04~0,65%, S: 0,02~0,05%.

Vật liệu gang được người Trung Quốc sử dụng rất sớm từ thế kỷ thứ VI TCN, cho đến thế ký thứ XIV người Châu Âu mới sử dụng đến gang.

2. Thành phần hóa học

Theo giản đồ trạng thái Fe-C, gang là hợp kim của sắt-cacbon với lượng cacbon lớn hơn 2,14%. Thành phần hóa học của gang bao gồm chủ yếu là: sắt (hơn 95% theo trọng lượng), và các nguyên tố hợp kim chính là cacbon và silic. Hàm lượng của cacbon trong gang nằm trong khoảng từ 2,14% và có thể lên đến 6,67% trọng lượng. Một phần đáng kể silic (1-3%) trong gang tạo thành tổ hợp hợp kim Fe-C-Si.

3. Tính chất của gang

 Gang với thành phần hóa học gần điểm austectic có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng từ 1150 đến 1200 °C, thấp hơn 300 °C so với sắt nguyên chất. Chúng có khả năng chịu nén rất tốt, chống mài mòn và chịu tải cao.

Nhìn chung, ngoại trừ gang dẻo, các họ gang còn lại đều được coi là những kim loại giòn. Không thích hợp để gia công hàn. Tuy nhiên chúng lại dễ nấu luyện, có tính đúc tốt do có độ loãng chảy cao, co ngót ít.

Các thành phần hợp kim trong gang ảnh hưởng đến màu sắc của nó khi bị gãy: gang trắng có tạp chất cacbua cho phép các vết nứt đi thẳng, gang xám có các mảnh than chì làm lệch một vết nứt đi qua và tạo ra vô số vết nứt mới khi vật liệu bị vỡ và gang dẻo có hình cầu than chì "nốt" ngăn chặn vết nứt tiếp tục phát triển.

4. Các loại gang và ứng dụng của chúng

 Tuỳ theo dạng graphit trong gang mà gang được phân thành các loại cơ bản: Gang xám, gang dẻo, gang cầu, gang trắng. 

4.1 Gang xám là gì?

Gang xám là loại gang mà thành phần gồm toàn bộ cacbon tồn tại dưới dạng graphit tự do. Graphit này ở dạng tấm, phiến, chuỗi… Bề mặt của gang xám ở mặt gãy có màu xám, đó là màu đặc trưng của ferit và graphit tự do. Đây là một loại gang phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, đặc biệt là ngành kỹ thuật.

Do hình dạng và tính chất của graphit có độ bền cơ học kém nên gang xám có độ bền kém, độ dẻo và độ dai thấp. Tuy nhiên, graphit lại có ưu điểm giúp tăng độ chịu mòn của gang xám, khiến phôi gang dễ vụn khi cắt gọt, khử rung động, làm giảm độ co khi đúc luyện. 

Gang xám thường được dùng để chế tạo các chi tiết bộ phận chịu tải trọng, trọng lực nhỏ và ít khi bị va đập như: thân máy, bệ máy, ống nước,… 

Dó có giá thành rẻ và dễ rèn đúc nên gang xám được sử dụng vô cùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.

Gang xám thường được dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng nhỏ và ít bị va đập như: thân máy, bệ máy, ống nước,… do chịu ma sát tốt nên đôi khi gang xám dùng để chế tạo các ổ trượt và bánh răng.

Các mác GX12 - 28, GX15 -32 có độ bền không cao dùng để làm vỏ hộp, nắp che (không chịu lực).

Các mác GX21 - 40, GX28 - 48 có độ bền cao hơn, dùng làm bánh đà, thân máy. 

Các mác GX36 - 56, GX40 - 60 có độ bền cao, dùng làm vỏ xi lanh, bánh răng chữ V, trục chính…

4.2 Gang dẻo là gì?

Gang dẻo là loại gang trắng do người Anh phát minh ra được ủ trong thời gian dài (đến vài ngày) ở nhiệt độ từ 850 – 1050⁰C để tạo thành một loại gang có tính dẻo cao. Đây là vật liệu có độ bền cao lại kế thừa được những tính chất tốt vốn có của gang, thậm chí có thể thay thế cho thép trong rất nhiều ứng dụng mà các loại gang khác không có khả năng.

Do cơ tính cao nên giá thành cao nên gang dẻo chỉ được dùng chế tạo các chi tiết có khối lượng nhỏ, có thành mỏng, chịu va đập dùng trong công nghiệp chế tạo máy kéo, ô tô, máy dệt…

Gang dẻo được sử dụng sản xuất các loại van nước, van công nghiệp cho các hệ thống nước, khí.

4.3 Gang cầu là gì?

Gang cầu còn được gọi là gang bền cao có than chì ở dạng cầu nhờ biến tính gang xám lỏng bằng các nguyên tố Mg, Ce và các nguyên tố đất hiếm. Gang cầu là loại gang có độ bền cao nhất trong các loại gang do graphit ở dạng cầu tròn, bề ngoài cũng có màu xám tối như gang xám. Nên khi nhìn bề ngoài không thể phân biệt hai loại gang này.

Gang cầu thường dùng làm các chi tiết vừa chịu tải trọng kéo và va đập cao (như thép) đồng thời lại dễ chế tạo bằng phương pháp đúc. Ứng dụng làm trục khuỷu, ống nước đường kính lớn, nắp hố ga, song chắn… vì giá thành rẻ, độ an toàn cao và thi công dễ dàng.

4.4 Gang trắng là gì?

Gang Trắng là hợp kim Fe – C trong đó cacbon có thành phần lớn hơn 2,14% và các tạp chất Mn, Si, P, S… Hầu hết chỉ dùng gang trắng chứa 3% – 3,5% cacbon vì nhiều C gang sẽ giòn, mặt gãy các chi tiết bằng gang trắng có màu sáng trắng nên gọi là gang trắng. Gang trắng chỉ hình thành khi hàm lượng C và Mn thích hợp và với điều kiện làm nguội nhanh ở vật đúc thành mỏng, nhỏ. 

Về mặt tổ chức gang trắng chia làm ba loại:

+  Gang trắng trước cùng tinh %C ≤ 4,3%.

+  Gang trắng cùng tinh %C = 4,3%.

+  Gang trắng sau cùng tinh %C ≥ 4,3%.

Gang trắng cứng và giòn, tính cắt gọt kém nên chỉ dùng ở làm vật liệu đúc, ứng dụng chủ yếu để chế tạo gang rèn (gang dẻo) , luyện thép hoặc các chi tiết máy cần tính chống mài mòn cao như bi nghiền, trục cán.