Chương 7: CÁC LOẠI GANG - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (13 trang)

Trang chủ

Giáo Dục - Đào Tạo

Cao đẳng - Đại học

Chương 7: CÁC LOẠI GANG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (334.79 KB, 13 trang )

Chương 7CÁC LOẠI GANG7.1TỔNG QUAN.Gang cũng là hợp kim của sắt, cácbon và một hàm lượng nhất định các nguyên tố khác nhưSi, Mn, P và S. Trong đó hàm lượng cácbon lớn hơn 2,14%. Thành phần hóa học của gang thông thường bao gồm 2,0 – 4,0% C, 0,4 – 3,5% Si, 0,2 –1,5% Mn, 0,04 – 0,65% P, 0,02 – 0,15% S.Nếu căn cứ vào tổ chức trên giản đồ trạng thái Fe – C, thì gang khác thép ở chỗ trong tổchức của gang luôn có ledeburít biến thái là [P + Xe], còn trong thép không có tổ chức này.Cần chú ý là trong thép sau cùng tích có tổ chức hai pha là peclít và xementít II chứ không phảilà ledeburít biến thái [P + Xe].Ưu điểm nổi bật của gang là rẻ tiền, dễ luyện, có thể luyện bằng các lò thủ công, có tínhđúc tốt hơn nhiều so với thép và một số kim loại khác. Gang có nhiệt độ nóng chảy thấp hơnthép và sau khi đúc, vật đúc ít co, có khi còn nở ra nên gang có thể đúc được các chi tiết máyphức tạp, nhỏ đến vài chục gam nhưng lại có thể đúc được những vật nặng đến vài tấn hoặc vàichục tấn. Nhiều chi tiết máy đúc bằng gang lại tốt hơn bằng thép vì vật đúc bằng gang giảmđược chấn động.Tuy nhiên, gang có độ bền và độ dai kém hơn thép nên không thể kéo thành sợi, cán thànhtấm, thành lá được.Gang được sử dụng trong thực tế, ngoài sắt và các bon bao giờ cũng có một hàm lượngnhỏ các tạp chất thường có như các nguyên tố Mn, Si, P, S và các tạp chất ẩn gồm các khí nitơ,ôxy, hyđrô (với hàm lượng rất ít) cùng các tạp chất ngẫu nhiên. Những loại gang này được gọilà gang thường.Trong nhiều trường hợp người ta cố ý cho vào gang các nguyên tố đặc biệt với một hàmlượng nhất định để làm thay đổi tổ chức và tính chất của gang. Các nguyên tố đặc biệt đó đượcgọi là các nguyên tố hợp kim còn gang như vậy được gọi là gang hợp kim.Gang có tổ chức tương ứng với giản đồ trạng thái Fe – C, ngoài phần cácbon hòa tan trongaustenít và ferít, toàn bộ các bon còn lại đều tồn tại ở trạng thái liên kết xementít Fe3C được gọilà gang trắng. Gang trắng rất cứng và giòn, độ cứng có thể đạt tới 450 – 650 HB, không thể giacông cắt gọt được, độ co khi đúc lại rất lớn nên rất ít được sử dụng trong cơ khí mà chủ yếuđược dùng để làm nguyên liệu luyện thép, hoặc dùng để ủ ra gang dẻo hoặc dùng để đúc cácchi tiết chịu mài mòn như bi nghiền xi măng, trục cán đá, …Trong những điều kiện nhất định về tốc độ nguội khi đúc, với tổng lượng % Si + %C thíchhợp, hoặc trong những điều kiện công nghệ nấu luyện cụ thể (thí dụ cho thêm Mg, Ce… vàogang lỏng) thì cácbon tự do ở trong gang có thể tồn tại một phần hay toàn bộ ở dạng graphít màkhông tồn tại ở dạng liên kết Fe3C. Gang như vậy được gọi là gang graphít, đây là loại gangđược sử dụng rộng rãi trong sản xuất cơ khí.116 Tổ chức tế vi của gang graphít phụ thuộc vào tỉ lệ phân bố của cácbon ở pha graphít vàxementít. Người ta chia tổ chức của chúng ra làm hai phần: phần phi kim là graphít và nền kimloại gồm có ferít và xementít. Khi tất cả cácbon ở dạng tự do thì nền kim loại chỉ gồm có ferít,còn khi một phần cácbon ở dạng liên kết thì nền kim loại có thể là ferít – peclít, peclít, peclít –xementít.Chính do đặc điểm về tổ chức tế vi như nói trên mà các loại gang có cơ tính và có côngdụng khác nhau. Để có được tổ chức tế vi như mong muốn, mỗi loại gang cần có hàm lượngcác nguyên tố khác nhau.7.2CÁC DẠNG GRAPHÍT TRONG GANG.7.2.1 Sự tạo thành graphít trong gang lỏng. Vấn đề đặt ra là các loại gang đều có hàm lượng cácbon giống nhau là lớn hơn 2% nhưngcó loại chỉ tạo nên trạng thái liên kết xementít Fe3C như gang trắng, có loại lại tạo nên graphítlà chủ yếu như gang xám, gang cầu và gang dẻo.Như đã biết, năng lượng tự do của graphít luôn nhỏ hơn năng lượng tự do của xementít ởmọi nhiệt độ nên về phương diện này sự tạo thành graphít là có lợi hơn. Tuy nhiên, công tạomầm của xementít lại nhỏ hơn của graphít rất nhiều, vì thế về phương diện này sự tạo thànhxementít lại có lợi hơn. Kết hợp cả hai yếu tố trên qua thực nghiệm người ta đã chỉ ra rằng sựtạo thành graphít từ gang lỏng và từ austenít khi làm nguội chỉ xảy ra trong phạm vi nhiệt độhẹp và do đó phải làm nguội với tốc độ rất chậm. Điều này phù hợp với thực tế là cùng mộtloại gang (có thành phần hóa học như nhau) nếu làm nguội với tốc độ chậm khi đúc dễ đượcgang xám (cácbon ở dạng tự do graphít), còn làm nguội nhanh dễ được gang trắng (cácbon ởdạng liên kết xementít).Ngoài ra thành phần hóa học của gang cũng ảnh hưởng đến sự tạo thành graphít.Cácbon là nguyên tố thúc đẩy sự tạo thành graphít nên cácbon trong gang càng nhiều khảnăng tạo nên graphít trong gang càng lớn.Silíc cũng là nguyên tố thúc đẩy mạnh sự tạo thành graphít vì nó làm giảm khả năng hòatan của cácbon ở trong gang lỏng và trong austenít vì thế trong gang trắng hàm lượng silícthường trong khoảng 0,3 – 0,5%, trong khi đó hàm lượng silíc trong gang graphít trong khoảng1 – 3%.Mangan là nguyên tố ngăn cản quá trình tạo thành graphít nên hàm lượng mangan tronggang lớn dễ làm gang hóa trắng. Tuy nhiên mangan là nguyên tố làm tăng độ bền cho gang nêntrong gang graphít hàm lượng manang có trong khoảng 0,3 – 1,0%.Như vậy điều chỉnh tổng lượng của cácbon với silíc và tốc độ làm nguội chúng ta có thểđiều chỉnh được mức độ tạo thành graphít trong gang.7.2.2 Các dạng graphít trong gang.Graphít có mạng lục giác như biểu thị trên hình 7.1 trong đó các nguyên tử cácbon nhưđược xếp thành từng lớp một. Khoảng các giữa các nguyên tử trong từng lớp rất gần nhaukhoảng 1,42 A0 (Ăngstrong), còn giữa các lớp lại rất xa khoảng 3,40 A0.Do có cấu trúc như vậy nên khi tạo thành từ trạng thái lỏng, graphít phát triển rất nhanhtheo các lớp (tức theo các phương và mặt có mật độ nguyên tử lớn) làm các lớp này dài, rộngra rất nhanh để có dạng tấm, phiến cong. Vì thế graphít tấm là dạng tự nhiên của graphít tronggang. Tuy nhiên, graphít ở trong gang có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau tùy theo điều kiệntạo thành. Hình 7.1 giới thiệu các dạng graphít cơ bản.117[[[Hình 7.1 Các dạng graphít cơ bản trong gang Hình 7.2 Dạng không gian của graphít tấm cùng tinh nguội chậm.Graphít cầu là dạng graphít có được nhờ biến tính gang lỏng bằng các chất biến tính cầuhóa graphít như Mg, Ce và các nguyên tố đất hiếm khác. Graphít cầu là dạng chia cắt ít nhấtnền kim loại nên chúng ít bị tập trung ứng suất khi có tải trọng tác dụng, vì thế gang chứagraphít cầu có cơ tính cao gần bằng thép.Graphít quả bông (đôi khi được gọi là bông tuyết) là graphít ở dạng và gang có chứagraphít quả bông sẽ dẻo, có thể rèn được. 7.3CÁC LOẠI GANG.7.3.1 GANG TRẮNGGang trắng có tổ chức tương ứng với giản đồ Fe – Fe3C và thường được chia làm ba loạitheo thành phần cácbon là gang trắng trước cùng tinh, gang trắng cùng tinh và gang trắng saucùng tinh. Gang trắng trước cùng tinh.Gang trắng trước cùng tinh chứa hàm lượng các bon dưới 4,3 % ứng với bên trái điểm Ccủa giản đồ trạng thái Fe – Fe3C. Tổ chức tế vi của nó bao gồm peclít, xementít thứ hai vàledeburít .Trong tổ chức này, peclít là các hạt tối to, xementít thứ hai là phần sáng giữa các hạt tốito còn ledeburít gồm các hạt tối nhỏ là peclít nổi đều trên nền sáng xementít.- -118Trong gang có thể tồn tại nhiêu dạnggraphít cơ bản, trong đó graphít dạng tấm(dạng I) là loại graphít thường gặp nhất.Dạng khơng gian của nó được trình bày trênhình 7.2.Graphít tấm phân nhánh và chia cắt rấtmạnh hạt cùng tinh, các mép của nó thườngnhọn và là nơi tập trung ứng suất khi có tảitrọng tác dụng. Trên mặt cắt dưới kính hiểnvi, graphít tấm có hình phiến đỉnh nhọn, nằmphân cách với nhau vì thế gang chứa graphíttấm có tính chất cơ học thấp nhưng lại cótính chất lý học, đặc biệt là tính đúc rất tốt. Gang trắng cùng tinh.Gang trắng cùng tinh chứa hàm lượng các bon đúng bằng 4,3% ứng với điểm C của giảnđồ trạng thái Fe – Fe3C và tổ chức tế vi của nó chỉ có ledeburít (Hình 7.3).Hình 7.3 Tổ chức tế vi ledeburít  Gang trắng sau cùng tinh.Gang trắng sau cùng tinh chứa hàm lượng các bon nhiều hơn 4,3 % ứng với bên phảiđiểm C của giản đồ trạng thái Fe – Fe3C. Tổ chức tế vi của nó bao gồm xementít thứ nhất vàledeburít. Trong tổ chức của gang trắng sau cùng tinh xementít thứ nhất là các dải sáng to, thẳngcòn ledeburít là phần còn lại (hình 7.4).Loại gang trắng này rất cứng và dòn nên không được sử dụng trong công nghiệp. Hình 7.4 Tổ chức tế vi của gang trắng sau cùng tinh Cần lưu ý:Các tổ chức tế vi được trình bày ở trên ứng với giản đồ pha Fe - Fe3C chỉ phù hợp vớithực tế khi hợp kim có hai nguyên tố chủ yếu là sắt và các bon (tức lượng nguyên tố khác lẫnvào hợp kim rất nhỏ) và ở trạng thái ủ (tức được làm nguội chậm). Khi làm nguội nhanh hợpkim có thể có tổ chức không cân bằng và không phù hợp với giản đồ pha nữa.7.3.2 GANG GRAPHÍT.Căn cứ vào hình dạng của graphít tồn tại trong gang, người ta chia gang graphít ra làmba loại chính là gang xám, gang cầu và gang dẻo. Tuy nhiên còn có các loại phụ là gang biếntrắng và gang giun. Gang xám.Gang xám là loại gang có graphít ở dạng tấm. Thành phần hóa học của gang xám dao độngtrong khoảng 2,8 – 3,6%C; 1 – 3%Si; 0,5 – 1,6%Mn; 0,02 – 0,3%P và 0,02 – 0,15%S. Ngoài ranó còn có thể chứa một số lượng không lớn Cr, Ni và đồng được đưa vào từ quặng. Hầu hếtcác nguyên tố này đều ảnh hưởng đến điều kiện graphít hóa, số lượng graphít, tổ chức nền kimloại và do đó đến tính chất của gang xám.119Cơ tính của gang xám phụ thuộc vào tính chất của nền kim loại và chủ yếu vào số lượng,hình dạng và kích thước của graphít. Độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn của gangtăng cùng sự tăng của lượng péclít trong nền kim loại, nền này về cấu tạo tương tự như thép.Graphít có ảnh hưởng quyết định là do dạng tấm của nó có độ bền rất thấp, tác dụng nhưvết cắt hay vết nứt, chen vào nền kim loại và làm yếu nó. Các graphít càng lớn và hình dạngcàng phẳng độ bền chống đứt của gang xám càng kém.Theo tiêu chuẩn Việt Nam gang xám được ký hiệu bằng chữ GX với hai cặp số chỉ giới hạnbền kéo (đơn vị là kG/mm2) và giới hạn bền uốn (đơn vị là kG/mm2). Thí dụ: ký hiệu GX 12-28 có nghĩa là mác gang xám ới giới hạn bền kéo là 12kG/mm2 và giới hạn bền uốn là 28kG/mm2.Theo tổ chức nền kim loại, gang xám được chia thành ba loại:Gang xám peclít với tổ chức gồm péclít và graphít. Gang xám peclít biến tính có cơtính cao nhất do graphít nhỏ mịn, thường được dùng rộng rãi làm thân máy bơm, máy nén, vanhãm thủy khí …. Trong gang xám này có chứa một hàm lượng cácbon liên kết khoảng hơn0,8%. Tổ chức tế vi của loại gang xám peclít được trình bày trên hình 7.5.Hình 7.5 Tổ chức tế vi của gang xám peclít.Gang xám ferít - peclít với tổ chức gồm ferít, péclít và graphít thường được dùng làmcác chi tiết chịu tải trọng tĩnh và tải trong động cao như trung bình như blốc xylanh, bầu máy,pistơn, tang trống ly hợp,thân của máy cái, bánh răng và các vật đúc khác. ... Trong gang xámnày có chứa một hàm lượng cácbon liên kết nhỏ hơn 0,8%. Tổ chức tế vi của ba loại gang xámferít - peclít được trình bày trên hình 7.6.Hình 7.6 Tổ chức tế vi của gang xám ferít – peclít.Gang xám ferít với tổ chức gồm ferít và graphít thường được dùng làm các chi tiết chịutải trọng nhỏ và trung bình như nắp, mặt bích, bánh đà, ổ trục, vỏ hộp giảm tốc, bệ máy, tangtrống phanh, đóa ly hợp, ... Trong gang xám này toàn bộ cácbon nằm ở dạng graphít.  Gang cầu.Gang cầu là loại gang có graphít ở dạng cầu. Để có được graphít dạng cầu này người ta đãphải dùng chất biến tính Mg, Ce hoặc các nguyên tố đất hiếm trong khi nấu luyện gang. Thành- -120

Tài liệu liên quan

Chuong 2 Cac loai hinh DN.pdf
- 16
- 763
- 2
Chương 7: CÁC LOẠI GANG
- 13
- 3
- 27
chương 12 các loại dao
- 11
- 379
- 0
Tài liệu Quản Trị Chiến Lược Chương 6: Các loại hình chiến lược của doanh nghiệp ppt
- 26
- 719
- 1
Tài liệu Chương 7: Các lệnh lô - gic và các chương trình pptx
- 9
- 530
- 0
Tài liệu Chương 7.CÁC LOẠI QUẠT ppt
- 20
- 1
- 21
Tài liệu Chương 3: Các loại mã trong truyền dữ liệu ppt
- 21
- 901
- 1
Tài liệu CHƯƠNG 7: CÁC PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN THƯỜNG docx
- 37
- 605
- 1
Chương 7 các kỹ thuật trong sinh học phân tử
- 5
- 589
- 4
Chương 7 các tổ chức tài chính trung gian
- 40
- 930
- 3