Khi nói đến vật liệu sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, người ta thường so sánh hai loại gang: gang dẻo và gang truyền thống . Cả hai vật liệu đều đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ, nhưng mỗi loại đều có những đặc điểm, ưu điểm và hạn chế riêng. Hiểu được sự khác biệt giữa hai loại gang này là rất quan trọng đối với các kỹ sư, nhà sản xuất và bất kỳ ai tham gia vào việc thiết kế sản phẩm và lựa chọn vật liệu.
Gang dẻo là gì?
Gang dẻo hay còn gọi là gang dẻo gang cầu hoặc sắt than chì hình cầu , là loại gang được đặc trưng bởi độ bền, tính linh hoạt và độ dẻo dai được tăng cường so với gang truyền thống. Tên của vật liệu này xuất phát từ cách than chì hiện diện trong cấu trúc của nó: trong gang truyền thống, than chì ở dạng vảy, trong khi ở gang dẻo, than chì có dạng hình cầu hoặc dạng nốt. Sự chuyển đổi này đạt được bằng cách thêm một lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim, chẳng hạn như magiê, trong quá trình sản xuất.
Cấu trúc vi mô thu được của gang dẻo mang lại cho nó những đặc tính vượt trội, khiến nó phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi cả độ bền và độ bền.
Gang truyền thống là gì?
Gang truyền thống, thường được gọi là gang xám , là một trong những loại gang lâu đời nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Trong gang xám, than chì có dạng vảy, làm cho vật liệu có màu xám đặc trưng. Mặc dù gang xám được biết đến với khả năng đúc tuyệt vời, khả năng chống mài mòn tốt và đặc tính giảm rung, nhưng độ giòn và độ bền kéo hạn chế khiến nó không phù hợp với một số ứng dụng đòi hỏi độ dẻo dai và tính linh hoạt.
Sự khác biệt chính giữa gang dẻo và gang truyền thống
| Tài sản | Gang dẻo | Gang truyền thống ( Gang xám) |
| Cấu trúc than chì | Các nốt hình cầu, mang lại sức mạnh và độ dẻo dai được cải thiện | Mảnh than chì, dẫn đến giòn và dễ bị nứt |
| Độ bền kéo | 60.000 đến 120.000 psi | 20.000 đến 60.000 psi |
| Chống va đập | Khả năng chống va đập tuyệt vời nhờ than chì hình cầu | Khả năng chống va đập thấp hơn, dễ bị nứt |
| Khả năng gia công | Khó gia công hơn do độ bền cao hơn | Dễ gia công hơn |
| Chống mài mòn | Khả năng chống mài mòn vượt trội, lý tưởng cho môi trường có áp lực cao | Khả năng chống mài mòn tốt nhưng kém bền dưới áp lực cực độ |
| Chống ăn mòn | Có thể được tăng cường bằng các nguyên tố hợp kim để có độ bền cao hơn | Dễ bị ăn mòn hơn trong điều kiện khắc nghiệt |
| Chi phí | Đắt hơn do các thành phần hợp kim và quy trình sản xuất | Quy trình sản xuất đơn giản hơn, ít tốn kém hơn |
| Ứng dụng | Phụ tùng ô tô, máy móc hạng nặng, đường ống, van | Dụng cụ nấu ăn, cơ sở hạ tầng, linh kiện máy ít ứng suất |
Cấu trúc than chì
Một trong những khác biệt cơ bản nhất giữa gang dẻo và gang truyền thống là cấu trúc của than chì bên trong vật liệu.
- Gang dẻo: Than chì tồn tại dưới dạng các nốt hình cầu, giúp vật liệu tăng cường độ bền và độ dẻo. Cấu trúc này cho phép hấp thụ sốc tốt hơn và chống nứt khi bị căng thẳng.
- Gang truyền thống ( Gang xám): Than chì tồn tại ở dạng mảnh, có thể hoạt động như chất tập trung ứng suất, làm cho vật liệu dễ bị nứt và dễ gãy hơn khi bị kéo căng hoặc va đập.
Tính chất cơ học
Các tính chất cơ học của gang dẻo vượt trội hơn rất nhiều so với gang truyền thống. Gang dẻo được biết đến với độ bền kéo cao hơn và độ dẻo , nghĩa là nó có thể chịu được lực lớn hơn và biến dạng hơn trước khi bị gãy.
- Gang dẻo: Nó thường có độ bền kéo từ 60.000 đến 120.000 psi ( pound trên inch vuông), khiến nó rất phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe như linh kiện ô tô, máy móc hạng nặng và các dự án cơ sở hạ tầng.
- Gang truyền thống: Gang xám thường có độ bền kéo khoảng 20.000 đến 60.000 psi , làm cho nó ít phù hợp hơn cho các ứng dụng có ứng suất cao trong đó khả năng chống nứt và mài mòn là rất quan trọng.
Khả năng chống va đập và độ dẻo dai
Do cấu trúc than chì hình cầu nên gang dẻo thể hiện tốt hơn nhiều chống va đập và sự dẻo dai hơn so với gang truyền thống. Than chì dạng nốt giúp tiêu tán lực tác động, giảm nguy cơ gãy hoặc vỡ khi chịu tải nặng.
- Gang dẻo: Đó là lý tưởng cho các ứng dụng liên quan đến ứng suất cơ học cao, chẳng hạn như khối động cơ, đường ống hạng nặng và các bộ phận máy móc. Độ dẻo dai tăng lên của nó làm cho nó có khả năng chống nứt ngay cả trong điều kiện khó khăn.
- Gang truyền thống: Mặt khác, gang xám truyền thống dễ bị vỡ hoặc nứt khi chịu tác động đột ngột do tính chất giòn.
Khả năng gia công và đúc
Cả gang dẻo và gang truyền thống đều có chung điểm tốt khả năng đúc , nghĩa là cả hai đều dễ dàng tạo thành những hình dạng phức tạp. Tuy nhiên, gang dẻo có xu hướng khó gia công hơn một chút do độ bền cao hơn. Mặc dù điều này có thể dẫn đến thời gian gia công dài hơn và độ mòn dụng cụ cao hơn, nhưng lợi ích của gang dẻo về độ bền và độ bền thường lớn hơn những nhược điểm này.
- Gang dẻo: Nói chung là khó khăn hơn đối với máy móc, nhưng các kỹ thuật gia công hiện đại đã giúp nó có thể quản lý được. Vật liệu này lý tưởng cho các ứng dụng có ứng suất cao đòi hỏi hình dạng và kích thước chính xác.
- Gang truyền thống: Gang xám dễ gia công hơn so với gang dẻo, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các bộ phận không yêu cầu độ bền và độ dẻo dai cao của gang dẻo.
Chống mài mòn
Cả hai vật liệu này đều được biết đến với khả năng chống mài mòn tuyệt vời, đó là lý do tại sao gang được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, gang dẻo thường có khả năng chống mài mòn tốt hơn do cấu trúc bền hơn và cứng hơn.
- Gang dẻo: Nó có thể chịu được mức độ hao mòn cao hơn trong các ứng dụng như bánh răng, máy bơm và các bộ phận chuyển động khác, trong đó lực ma sát là mối lo ngại.
- Gang truyền thống: Mặc dù cũng có khả năng chống mài mòn tốt nhưng gang xám có thể bị mòn nhanh hơn trong môi trường chịu áp lực cao, va đập mạnh.
Chống ăn mòn
Cả gang dẻo và gang truyền thống đều dễ bị ăn mòn khi tiếp xúc với độ ẩm và các điều kiện môi trường khắc nghiệt khác. Tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn của gang dẻo có thể được tăng cường bằng cách bổ sung các nguyên tố hợp kim như crom, niken hoặc molypden, làm cho nó phù hợp hơn cho một số ứng dụng ngoài trời và hàng hải.
- Gang dẻo: Khi được hợp kim với các nguyên tố cụ thể, gang dẻo có thể được chế tạo có khả năng chống ăn mòn cao, khiến nó trở nên lý tưởng cho các môi trường như nhà máy hóa chất, hệ thống nước thải và môi trường biển.
- Gang truyền thống: Gang xám dễ bị ăn mòn hơn, đặc biệt là ở môi trường ngoài trời. Tuy nhiên, chi phí thấp hơn khiến nó trở thành sự lựa chọn thiết thực cho các ứng dụng mà vấn đề ăn mòn ít được quan tâm hơn.
Chi phí
Một trong những ưu điểm đáng kể của gang truyền thống so với gang dẻo là giá thành thấp hơn. Gang xám sản xuất ít tốn kém hơn, chủ yếu là do quy trình sản xuất đơn giản hơn và không có các nguyên tố hợp kim bổ sung cần thiết cho sản xuất gang dẻo.
- Gang dẻo: Do có thêm các nguyên tố hợp kim và quy trình sản xuất phức tạp hơn nên gang dẻo có xu hướng đắt hơn gang truyền thống.
- Gang truyền thống: Gang xám là giải pháp tiết kiệm chi phí cho nhiều ứng dụng không yêu cầu độ bền và độ dẻo dai cao.
Ứng dụng của gang dẻo
Gang dẻo được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng, trong đó độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn là rất quan trọng. Một số ứng dụng phổ biến của gang dẻo bao gồm:
- Công nghiệp ô tô: Khối động cơ, trục khuỷu và các bộ phận phanh.
- Xây dựng: Nắp hố ga, ống nước và phụ kiện.
- Máy móc hạng nặng: Linh kiện cho thiết bị khai thác mỏ và xây dựng.
- Ống và Van: Gang dẻo thường được sử dụng cho đường ống dẫn nước và nước thải vì nó có thể chịu được áp lực và chống mài mòn.
Ứng dụng của gang truyền thống
Mặc dù gang truyền thống đã được thay thế phần lớn bằng gang dẻo trong nhiều ứng dụng hiệu suất cao, nhưng nó vẫn có nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong các ngành không yêu cầu khả năng chịu va đập hoặc độ bền kéo cao. Một số ứng dụng phổ biến của gang truyền thống bao gồm:
- Dụng cụ nấu ăn: Chảo rán, lò nướng kiểu Hà Lan và chảo rán.
- Cơ sở hạ tầng: Nắp hố ga, vật đúc cho các công trình kiến trúc.
- Linh kiện máy móc: Tấm đế, bệ máy và khung không chịu áp lực quá lớn.
