Tính chất, Ưu điểm và Ứng dụng của Gang dẻo

Gang dẻo, còn được gọi là sắt hình cầu hoặc sắt dạng nốt, là một nhóm hợp kim sắt có cấu trúc vi mô độc đáo mang lại cho chúng độ bền, tính linh hoạt, độ bền và độ đàn hồi cao. Nó chứa hơn 3 phần trăm cacbon và có thể uốn cong, xoắn hoặc biến dạng mà không bị gãy, nhờ cấu trúc vảy than chì của nó. Gang dẻo tương tự như thép về tính chất cơ học và chắc chắn hơn nhiều so với gang tiêu chuẩn.

Đúc gang dẻo được tạo ra bằng cách đổ gang dẻo nóng chảy vào khuôn, nơi sắt nguội và đông cứng để tạo thành hình dạng mong muốn. Quá trình đúc này tạo ra các vật thể kim loại rắn có độ bền tuyệt vời.

Điều gì làm cho gang dẻo trở nên độc đáo?

Gang dẻo được phát minh vào năm 1943 như một cải tiến hiện đại so với gang truyền thống. Không giống như gang, nơi than chì xuất hiện dưới dạng vảy, gang dẻo có than chì dưới dạng hình cầu, do đó có thuật ngữ "than chì hình cầu". Cấu trúc này cho phép gang dẻo chịu được uốn cong và va đập mà không bị nứt, mang lại khả năng phục hồi lớn hơn nhiều so với gang truyền thống, dễ bị giòn và gãy.

Gang dẻo chủ yếu được làm từ gang, một loại sắt có độ tinh khiết cao với hàm lượng sắt trên 90%. Gang dẻo được ưa chuộng vì nó có hàm lượng các thành phần dư thừa hoặc có hại thấp, tính chất hóa học đồng nhất và thúc đẩy điều kiện xỉ tối ưu trong quá trình sản xuất. Nguồn vật liệu này là lý do chính khiến các xưởng đúc gang dẻo ưa chuộng gang hơn các nguồn khác như phế liệu.

Tính chất của gang dẻo

Các loại gang dẻo khác nhau được tạo ra bằng cách thao tác cấu trúc ma trận xung quanh than chì trong quá trình đúc hoặc thông qua xử lý nhiệt bổ sung. Những biến thể thành phần nhỏ này được thiết kế để đạt được các cấu trúc vi mô cụ thể, từ đó xác định các đặc tính của từng loại gang dẻo.

Gang dẻo có thể được coi là thép có các khối cầu graphite nhúng. Các đặc tính của ma trận kim loại bao quanh các khối cầu graphite ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất của gang dẻo, trong khi bản thân graphite góp phần tạo nên tính đàn hồi và tính linh hoạt của nó.

Có một số loại ma trận trong gang dẻo, sau đây là những loại phổ biến nhất:

1. 1. Ferrit– Một ma trận sắt nguyên chất có độ dẻo và linh hoạt cao, nhưng có độ bền thấp. Ferrite có khả năng chống mài mòn kém, nhưng khả năng chống va đập cao và dễ gia công khiến nó trở thành một thành phần có giá trị trong các loại gang dẻo.
2. 2. Ngọc trai– Hợp chất ferit và sắt cacbua (Fe3C). Nó tương đối cứng với độ dẻo vừa phải, có độ bền cao, khả năng chống mài mòn tốt và khả năng chống va đập vừa phải. Pearlit cũng có khả năng gia công tốt.
3. 3. Perlit/Ferrit– Một cấu trúc hỗn hợp với cả perlit và ferit, là ma trận phổ biến nhất trong các loại gang dẻo thương mại. Nó kết hợp các đặc điểm của cả hai, cung cấp một cách tiếp cận cân bằng về độ bền, độ dẻo và khả năng gia công.

Cấu trúc vi mô độc đáo của mỗi kim loại làm thay đổi tính chất vật lý của nó:

Các loại gang dẻo thông dụng

Mặc dù có nhiều thông số kỹ thuật gang dẻo khác nhau, các xưởng đúc thường cung cấp 3 loại phổ biến:

Ưu điểm của gang dẻo

Gang dẻo mang lại nhiều lợi ích cho các nhà thiết kế và nhà sản xuất:

• • Có thể đúc và gia công dễ dàng, giảm chi phí sản xuất.
• • Có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao, cho phép chế tạo các thành phần bền nhưng nhẹ.
• • Gang dẻo mang lại sự cân bằng tốt giữa độ bền, hiệu quả về chi phí và độ tin cậy.
• • Khả năng đúc và gia công vượt trội của nó làm cho nó phù hợp với các bộ phận phức tạp.

Ứng dụng của gang dẻo

Do độ bền và độ dẻo của nó, gang dẻo có nhiều ứng dụng công nghiệp. Nó thường được sử dụng trong đường ống, phụ tùng ô tô, bánh răng, vỏ bơm và đế máy móc. Khả năng chống gãy của gang dẻo khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng an toàn, chẳng hạn như trụ chắn và bảo vệ chống va đập. Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện gió và các môi trường chịu ứng suất cao khác, nơi độ bền và tính linh hoạt là điều cần thiết.