Gang là hợp kim cần thiết được sử dụng để chế tạo nhiều loại vật dụng, vì những tính chất đặc thù của nó mà người ta rất ưa chuộng dùng hợp chất kim loại này. Bên trong của chúng có chứa nhiều chất hóa học khác nhau, cùng tìm hiểu ngay bây giờ nhé!
Gang là gì?
Gang là một hợp kim được tổng hợp từ nhiều thành phần chính như sắt ký hiệu Fe và cacbon ký hiệu là C, tùy vào loại mà các thành phần sẽ có tỷ lệ khác nhau. Nếu muốn gang có tính chất dẻo, cứng hay giòn thì người ta sẽ cho thêm một số hợp chất khác nữa.
Nhiệt độ nóng chảy của chúng rất lớn, dao động trong khoảng từ 1150 cho đến 1200 độ C, để khiến các vật dụng làm từ gang nóng chảy, bạn phải cho vào những chiếc lò thông dụng. So với sắt nguyên chất thì hợp kim này phần nào có tính giòn hơn, dễ gãy hơn. Tuy nhiên, giá thành của nó lại phải chăng hơn sắt.
Hợp kim này có hàm lượng cacbon lớn hơn 2,14% và có cả thành phần hóa học austectic có nhiệt độ cao. Người ta nhận biết hợp kim trên bằng cách quan sát màu xám đặc thù của nó, đó chính là sự phân bổ của cacbon ở thể tự do, với những hình thù hợp kim đông đặc.
Ngày nay, người ta ứng dụng gang cho nhiều lĩnh vực như cơ khí, xây dựng, nội thất,… Nhờ có giá thành hợp lý, tính bền đẹp ít độc hại, chúng đã trở thành một hợp kim không thể thiếu khi chế tạo nhiều vật dụng.
Người ta có thể dùng gang để thay thế sắt trong một số trường hợp. Vì thực chất nó chính là sắt không nguyên chất, được pha trộn thêm một số thành phần để đạt được nhu cầu sử dụng.
Gang và tính chất đặc trưng
Đây là một hợp kim nổi tiếng với độ bên cao, được sử dụng trong đa dạng lĩnh vực khác nhau, chung quy nó vô cùng đa năng. Tùy theo cách sử dụng và thành phần hóa học, chúng ta có loại trắng và loại graphit, trong loại graphit có xám, cầu, dẻo. Từng loại sẽ có tính chất đặc trưng khác nhau.
Gang trắng với độ cứng giòn, thường dễ đổ vỡ và độ bén kém, gang xám có độ bền cơ học kém nên tính chất giòn, độ dai thấp, loại cầu được biết là loại có độ bền cao chất, độ dẻo cũng được đảm bảo. Ngoài ra còn một số loại khác nữa, từng loại sẽ có tính chất đặc trưng riêng để phục vụ cho những mục đích khác nhau.
Sở dĩ loại hợp kim này được chia thành nhiều tính chất như vậy là có lý do, mỗi một vật dụng cần độ bền, dẻo, giòn khác nhau nên không thể áp dụng cùng một loại gang cho tất cả. Chưa kể, hợp kim này không chỉ có một loại, người ta chia thành loại nguyên chất và gang có cho thêm hợp chất hóa học vào trong.
Có thể thấy, việc tạo ra nhiều loại hợp kim như trên giúp ích rất nhiều trong đời sống, để phục vụ sự phát triển không ngừng của thế giới ngày nay mọi thứ đều cần được đa dạng hóa. Bạn có thể bắt gặp nhiều thứ được làm từ chúng trong cuộc sống hằng ngày, điều đó chứng minh cho sự phổ biến mà hợp kim này đem lại.
Gang có kết cấu thành phần đặc biệt như thế nào?
Đây được biết đến là một hợp chất chủ yếu là sắt với hơn 95% trên tổng các tỷ lệ, ngoài ra hai nguyên tố không kém phần quan trọng để cấu thành gang là cacbon và silic. Ngoài ra, người ta còn kết hợp thêm một số các chất khác để cấu thành hợp kim hoàn chỉnh.
Cacbon
Đây là một trong hai nguyên tố chính có vai trò thúc đẩy sự hình thành hoạt chất graphit, nhờ vậy mà gang có tính dẻo. Tính dẫn nhiệt, dẫn điện của hợp kim này giảm bớt vì có sự can thiệp của cacbon.
Theo nghiên cứu, trong cacbon có chứa một chất hóa học tên là xementit được gọi là gang trắng, được biết đây là dạng tự do của loại xám. Với những loại hợp kim khác nhau như dẻo, xám, trắng thì thành phần hóa học sẽ khác nhau, tốc độ nguội cũng không giống nhau.
Silic
Trong hợp kim này, silic có sự hiện hiện lên đến 3-4% để thúc đẩy quá trình hình thành graphit. Mục đích của việc làm này là khiến gang mềm ra, dễ tác động và nặn hình theo ý muốn, đồng thời còn giúp tăng bộ cứng và tăng điện trở.
Mangan
Hoạt chất mangan trong gang có chức năng thúc đẩy sự tạo thành gang trắng, vậy nên hợp chất trắng sẽ chiếm từ 2-2,5% trong khi đó hợp chất kim loại xám chưa đến 1,3%. Sự có mặt của nguyên tố này giúp cho chúng đỡ bị trầy xước, chịu được mài mòn, tăng tính bền và giảm đi các tác hại trong thành phần lưu huỳnh.
Photpho
Đây là một nguyên tố quan trọng không chỉ có lợi trong việc hình thành gang mà còn quyết định tính chất của chúng. Hoạt chất này tác động trong nhiều thành phần sẽ làm tăng độ giòn, khiến vật dễ đứt gãy nên nó sẽ phù hợp với những vật dụng không cần tính bền. Photpho trong hợp kim chiếm tầm 0,1 đến 1,2% là con số chủ yếu.
Tổng hợp những loại phổ biến trên thị trường hiện nay
Như đã nói, hàm lượng từng hóa chất và cách kết hợp khiến chúng sẽ có đặc thù khác nhau. Chúng ta thấy, gang được ứng dụng trong nhiều tình huống, chế tạo nồi, tủ, van,… Từng loại như thế sẽ tương ứng với loại gang khác nhau:
Gang xám
Đây được biết đến là loại gang gồm thành phần như toàn bộ cacbon đang tồn tại dưới dạng hoạt chất graphit tự do. Loại này đang ở hình dạng tấm, phiến, chuỗi và bề mặt xám đỏ, tính chất đặc trưng của ferit và grafit tự do. Theo nghiên cứu, loại hợp chất kim loại này chủ yếu được ứng dụng vào các ngành liên quan đến kỹ thuật.
Loại gang xám trên thị trường có giá cả phải chăng, nhiệt độ nóng chảy tương đối so với các loại khác, nên nó dễ nóng chảy hơn. Loại này đặc biệt ở điểm nó có tính đúc tốt, khả năng cách âm lại cao, phù hợp với những vật liệu cần độ xốp. Nhược điểm của loại này là tính giòn, bạn không thể uốn tạo hình hay rèn giũa được.
Trong công nghiệp, gang xám được sử dụng để chế tạo những bộ phận liên quan đến các chi tiết trong cỗ máy, nó được ứng dụng vô cùng rộng rãi. Phải kể đến là các van công nghiệp, giá thành vừa phải tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp, tuy không có tính thẩm mỹ cao nhưng có thể mua với số lượng lớn vì giá khá rẻ.
Gang dẻo
Đây là loại gang do người Anh phát minh từ lâu, với nhiệt độ nóng chảy dao động trong khoảng từ 850 độ C đến 1050 độ C. Cái tên đã nói lên tính chất của nó, điểm đặc biệt ở đây là tính dẻo. Ngoài ra, nó còn kèm thêm độ bền cao, có thể thay thế nhiều bộ phận làm từ kim loại khác.
Gang dẻo chuyên để chế tạo các ống van xịn sò hơn gang xám, đối với những ngành công nghiệp liên quan đến thực phẩm hoặc cần độ thẩm mỹ. Người ta lựa chọn hợp kim dẻo trong trường hợp này, vừa không bị gỉ sét mà kết quả mang lại vô cùng đẹp mắt, loại này còn có tuổi thọ lâu dài, chịu được các tác nhân đến từ bên ngoài.
Gang cầu
Gang cầu được đặt tên theo hình hạng của nó, có hình cầu tròn nhìn rất gọn. Xét về tính chất lẫn cấu tạo, gang cầu mang đến khả năng chịu nhiệt, chống va đập tốt, gần như rất khó để phá hủy, ngoài ra còn chống cọ sát, mài mòn vật liệu. Người ta ứng dụng hợp kim này trong ngành công nghiệp điện gió rất nhiều.
Những sản phẩm gang cầu đến từ các nước Malaysia, Hàn Quốc, Đài Loan rất được ưa chuộng, nước ta thường xuyên nhập khẩu những vật dụng đến từ các nước này. Điểm khác biệt của chúng là chứa lượng cacbon cao hơn bình thường với khoảng 4,3 đến 4,6%.
Gang trắng
Đặc điểm của gang trắng khác hoàn toàn với phiên bản xám, bởi vì loại này vô cùng cứng, rất khó để tạo hình hay gia công được. Nhưng bù lại, người ta dựa vào tính bền của nó để khai thác, khả năng chống mài mòn gần như tuyệt đối nên rất thích hợp để áp dụng trong một số thường hợp.
Có thể kể đến như bánh răng, máy xúc, bánh công tác, vỏ lót cho máy trộn xi mang, thanh nâng trong máy nghiền,… Tất cả những vật dụng này đều có sự góp mặt của gang trắng để tránh sự mài mòn, giúp sản phẩm có tuổi thọ lâu hơn.
Ứng dụng chất liệu gang trong cuộc sống hằng ngày
Nhờ những đặc tính tương đối mà những hợp chất này không thích hợp để sử dụng vào những mục đích và yêu cầu cần đến độ mềm dẻo. Hợp chất của gang được phát minh ở Trung Quốc vào khoảng thế kỷ thứ V trước công nguyên, từ khi đó, chúng đã được ứng dụng để chế tạo, đúc khuôn cho ra các công cụ như: Vũ khí, lưỡi cày,…
Vào thời điểm đó, thép được ưa chuộng nhưng giá thành khá cao, đến khi gang ra đời với chất lượng tốt, giá thành rẻ hơn lại được yêu thích và sử dụng phổ biến hơn. Ở phương Tây, người ta còn sử dụng gang làm súng thần công và súng bắn, sau này, chúng còn được dùng để sản xuất pháo, trọng lượng uy nặng nhưng hiệu quả cao.
Với xã hội ngày càng phát triển như ngày này, gang đã đóng vai trò vô cùng quan trọng, chúng được sử dụng phổ biến, phục vụ cho đời sống hằng ngày. Phương pháp sản xuất với chi phí vận hành khá thấp cũng là một trong những lý do khiến gang được ưa chuộng như hiện nay.
Với các đặc tính nổi trội như chịu tải tốt, chịu sự va đập tốt, chống được ăn mòn, tạo được lực ma sát khi làm việc, Nhờ vậy mà gang được ứng dụng để chế tạo các thiết bị như: Van bi trong điều khiển khí nén, bệ máy, hộp máy, thân máy hay van bướm gang dùng để điều khiển điện.
Kết luận
Trên đây là những thông tin về hợp kim gang và tính ứng dụng nổi bật của chúng trong đời sống bởi khả năng chống mài mòn cao, độ cứng tốt, khả năng chống oxy hóa tốt. Hy vọng bạn sẽ có thêm thật nhiều kiến thức về loại hợp kim độc đáo và nổi bật này nhé!
