Gang xám, gang dẻo và gang dẻo là ba loại vật liệu gang chính. Chúng khác nhau đáng kể về cấu trúc vi mô, đặc tính hiệu suất và quy trình sản xuất, chủ yếu là do sự khác biệt về hình thái than chì. Dưới đây là một so sánh chi tiết:
1. Gang xám
• Hình thái than chì: Than chì dạng vảy (bề mặt đứt gãy màu xám).
• Cấu trúc vi mô: Các mảnh than chì được phân tán trong nền ferit hoặc trân châu; sự tập trung ứng suất dễ dàng xảy ra ở đầu các vảy than chì.
• Đặc tính hiệu suất:
º Ưu điểm: Hiệu suất đúc tốt, chống mài mòn, giảm rung (mảnh than chì hấp thụ rung động) và dễ gia công; chi phí thấp.
º Nhược điểm: Độ bền thấp, độ dẻo kém (hầu như không có độ dẻo), độ giòn cao; cường độ kéo thấp hơn nhiều so với cường độ nén.
• Ứng dụng: Đế máy công cụ, khối động cơ, đĩa phanh, vỏ van và các bộ phận khác yêu cầu giảm rung và chống mài mòn.
2. Gang dẻo (hay gang cầu)
• Hình thái học của than chì: Than chì hình cầu (thu được thông qua quá trình xử lý hình cầu bằng magie hoặc xeri, v.v.).
• Cấu trúc vi mô: Than chì hình cầu có tác dụng cắt ít hơn trên nền, dẫn đến việc sử dụng nền có cường độ cao (ferite, Pearlite hoặc hỗn hợp).
• Đặc tính hiệu suất:
º Ưu điểm: Độ bền cao, dẻo dai tốt (độ giãn dài có thể đạt 10%-25%), độ bền kéo gần bằng thép mà vẫn duy trì khả năng chống mài mòn và giảm rung.
º Nhược điểm: Yêu cầu cao về quá trình đúc (cần xử lý hình cầu), giá thành cao hơn gang xám.
• Tình huống ứng dụng: Trục khuỷu, bánh răng, đường ống, bộ phận khung gầm ô tô và các bộ phận khác cần chịu tải trọng động.
3. Gang dẻo
• Hình thái than chì: Than chì dạng nốt (được hình thành khi ủ gang trắng).
• Cấu trúc tế vi: Graphite được kết tụ, ít có tác dụng cắt lên nền hơn so với than chì dạng vảy, nhưng yếu hơn than chì hình cầu.
• Đặc tính hiệu suất:
º Ưu điểm: Độ dẻo dai cao hơn (độ giãn dài thường từ 5%-15%), vượt trội so với gang xám và có thể chịu được những tác động nhất định.
º Nhược điểm: Quy trình sản xuất phức tạp (ủ lâu), giá thành cao, độ dày thành ống hạn chế.
• Phân loại:
º Gang dẻo Blackheart (ma trận ferritic): Độ dẻo dai tốt, dùng làm phụ kiện đường ống và phụ tùng ô tô.
º Gang dẻo Whiteheart (được khử cacbon bề mặt): Khả năng hàn tốt, được sử dụng cho các bộ phận có thành mỏng.
º Gang dẻo Pearlit: Độ bền cao, được sử dụng cho các bộ phận-chống mài mòn.
• Tình huống ứng dụng: Phụ kiện đường ống, nông cụ, bộ phận đường sắt và các bộ phận có thành mỏng-có hình dạng phức tạp đòi hỏi độ dẻo dai.
Khuyến nghị lựa chọn
• Nhu cầu giảm rung và chi phí thấp → Gang xám.
• Cần độ bền và độ dẻo dai → Gang dẻo (có thể thay thế một số bộ phận bằng thép).
• Các bộ phận có thành mỏng có hình dạng phức tạp đòi hỏi độ bền → Gang dẻo (đặc biệt phổ biến trong các phụ kiện đường ống).
Mặc dù ba vật liệu này đều thuộc họ gang, nhưng tính chất và ứng dụng của chúng khác nhau đáng kể do các dạng than chì khác nhau. Do hiệu suất tổng thể tuyệt vời của nó, gang dẻo đã trở thành vật liệu gang được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp hiện đại.
