Gang (luyện kim)

Article

May 22, 2022

Gang, trong luyện kim, là hợp kim của sắt và cacbon có hàm lượng lớn hơn 2%. Cacbon, chất siêu bão hòa trong gang, có thể kết tủa ở dạng graphit hoặc ximăng Fe3C. Chúng được phân biệt với các hợp kim sắt khác bởi tính chảy tuyệt vời của chúng. Một số phân loại gang tồn tại, nhưng được sử dụng nhiều nhất, dựa trên bề mặt đứt gãy của nhân chứng, xác định hai loại: gang trắng, có vết vỡ màu trắng, được tạo thành từ sắt và xi măng và gang xám, với vết vỡ màu xám, được tạo thành sắt và than chì.

Tính năng

Gang đúc đều là hợp kim. Chúng được phân biệt với các hợp kim khác bởi tính chảy tuyệt vời của chúng (thuật ngữ này bao gồm quán tính nhiệt và tính lưu động của hợp kim trong nung chảy, nó được đo theo cách tiêu chuẩn hóa bằng mẫu thử xoắn ốc có tiết diện hình tam giác). Gang có nhiệt độ nóng chảy nằm trong khoảng từ 1135 đến 1350 ° C, phụ thuộc chủ yếu vào phần trăm cacbon và silic mà nó chứa. Khi nóng chảy, hàm lượng cacbon tối đa của nó phụ thuộc vào nhiệt độ của nó. Tại thời điểm đông đặc, số lượng cacbon kết tủa ở dạng than chì trong ma trận kim loại phụ thuộc vào các nguyên tố khác có mặt (chủ yếu là silic) và tốc độ làm nguội. Nó có thể là tiền chất trong sản xuất thép từ quặng sắt. Nó là hợp kim đi ra từ lò cao và sẽ được tinh luyện thành thép (bằng cách khử cacbon). Sau đó, nó được gọi là gang, để phân biệt với sắt đúc, thường là kết quả của sự phản ứng tổng hợp trong một mái vòm, có thành phần xác định và được dùng để sản xuất các bộ phận đúc.

Lịch sử

Gang được phát hiện ở Trung Quốc vào thời Chiến quốc (thế kỷ thứ 4 trước Công nguyên). Ở châu Âu, vào thế kỷ 19, gang đã chiếm một vị trí thiết yếu trong nền kinh tế, thông qua sự khái quát của "quá trình gián tiếp" (sản xuất gang trong lò cao với việc lấy gang làm sản phẩm trung gian). Gang được sản xuất trong lò cao than. Abraham Darby, người vốn là một thợ rang mạch nha (để làm bia), đã thành công trong việc sản xuất gang bằng than cốc ("coak" sau này được viết là "coke", từ tiếng Anh là cook, để nấu ăn). Năm 1709, bằng cách sử dụng than có hàm lượng lưu huỳnh thấp, ông đã thực hiện việc đúc gang cốc đầu tiên tại nhà máy của mình ở Coalbrookdale. Nhưng sản phẩm này, được cho là có chất lượng thấp hơn so với gang làm từ gỗ, đã mất 50 năm để tự hình thành và trở thành một trong những sản phẩm chính của công nghiệp hóa. Giữa năm 1777 và 1779, Abraham Darby III đã xây dựng Cầu Sắt ở Coalbrookdale, cây cầu kim loại lớn đầu tiên trong lịch sử, được làm hoàn toàn bằng gang. Tuy nhiên, việc sản xuất gang làm từ gỗ vẫn tồn tại, một phần do chế độ bảo hộ được thực hiện bởi các nước sản xuất (Pháp, Đức), một phần do chất lượng của loại gang này và sự miễn cưỡng của một số thợ rèn.

Các thành phần của phông chữ

Từ quan điểm hóa học, gang là hợp kim sắt-cacbon có chứa pha eutectic, được gọi là ledeburite. Trên giản đồ pha sắt-cacbon siêu bền, do đó hợp kim sắt-cacbon có hơn 2,11% cacbon (nhưng biểu đồ này không còn hợp lệ khi có mặt các nguyên tố hợp kim). Các loại gang đúc khác nhau được phân biệt bằng tỷ lệ phần trăm cacbon của chúng. Trong trường hợp hợp kim nguyên chất của sắt và cacbon (trường hợp lý thuyết vì gang luôn chứa silic và mangan với số lượng không đáng kể), các ngưỡng sau được lưu ý: gang hypoeutectic: từ 2,11 đến 4,3% cacbon; sắt eutectic: 4,3% cacbon; gang này có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là 1148 ° C; tan chảy hypereutectic: từ 4,3 đến