Gang sắt với graphit tấm (EN-GJL)
Trong gang sắt với graphit tấm (gang xám), một phẩn lớn của carbon là graphit dạng lá, mịn nằm xen lẫn trong cấu trúc (Hình 1}
Hình 1: cấu trúc của gang với than lá mỏng
Đặc tính. Loại than chì đen, mểm trong cấu trúc nền sáng của tinh thể ferit-peclit làm cho mặt gãy hiện ra màu xám. Loại này tác động cho tính trượt tốt, tính thích ứng gia công cất gọt và khả năng giảm chấn. Hàm lượng cao của c từ 2,6% đến 3,6% tạo ra tính dễ đúc của gang xám. Vì thế những chi tiết có hình dạng phức tạp cũng có thể đúc với gang xám (Hình 2).
Khi có tải trọng, những graphit tấm trong gang xám tác động như là những vết khía bên trong làm giảm độ bển kéo và độ giãn ở điểm gãy một cách cơ bản. Kích cỡ của graphit tấm tùy thuộc vào tốc độ làm nguội. Graphit thô làm giảm độ bển kéo nhiểu hơn graphit mịn.
Độ bền kéo cũng tùy thuộc vào cấu trúc kim loại, cấu trúc ferit có độ bền kéo tương đối thấp, tăng lên theo thành phẩn peclit (Hình 3).Trái lại độ bền nén của gang đúc với graphit tấm có mức độ cao hơn 4 lẩn so với độ bển kéo.
Gang với graphit tấm là loại gang thông dụng nhất vì đặc tính của nó và giá thành thấp. Bởi hình dáng tấm của than nên độ bền kéo bị giới hạn và độ dai rất thấp.
Phân loại: Gang sắt với tấm than chì mỏng được xếp loại hoặc với độ bển kéo hay độ cứng Brinell chia thành 6 loại:
EN-GJL-100…EN-GJL-350 hoặc EN-GJL-HB 155…EN-GJL-HB 255
Ký hiệu với độ cứng Brinell sẽ được chọn khi độ cứng có tính quyết định, thí dụ như cho chi tiết mài mòn hoặc phương pháp gia công.
Ứng dụng. Thí dụ giàn máy và bàn trượt của máy công cụ cũng như vỏ hộp số hay vỏ động cơ của máy nổ được làm bằng gang xám.
Gang với graphit dạng giun có graphit tách rời với dạng giun. Độ bển kéo do đó cao hơn gang với graphit tấm ở cùng khả năng dẫn nhiệt. Loại gang này thích hợp cho cơ phận chịu tác động nhiệt như thân máy nổ, nắp quy lát và cơ phận của giàn thắng xe hơi.
Hệ thống đặt tên vật liệu gang sắt
Tên ngắn của vật liệu gang sắt đúc theo chuẩn EN 1560
Tên ngắn của vật liệu gang được dự kiến gổm 6 phẩn mà không nhất định phải sử dụng toàn bộ.
Giải thích: EN-GJL-HB215: gang sắt đúc (GJ) với than lá mỏng, độ cứng HB 215
EN- GJMW-360-12S-W: Gang dẻo nung khử than (GJMW), độ bến kéo /?m=360 N/mm2, độ giãn đứt 12%, mẫu đúc riêng rẽ (S), tính thích ứng hàn (W)
Số vật liệu của vật liệu gang sắt đúc theo tiêu chuẩn DIN EN 1560
Số vật liệu của vật liệu gang sắt đúc bao gổm 7 vị trí, được viết liền nhau. Những con số chỉ dẫn cho cấu trúc than, cơ tính hay thành phần hóa chất, của chính vật liệu đúc và về những yêu cẩu đặc biệt.
Thí dụ: EN – J L 2 04 0
Giải thích: EN-JL2040: Gang sắt đúc (J) với graphit tấm (L), độ cứng là đặc tính chính (2), chì số vật liệu 04 và không có đòi hỏi đặc biệt (0)
EN-JS1024: Gang sắt đúc (J) với graphit dạng cẩu (S) và độ bền kéo là đặc tính chính (1), chỉ số vật liệu 02 và độ bền va đập mẫu có khía ở nhiệt độ bình thường (4)
EN-JM1142: Gang đúc dẻo (JM) với độ bền kéo là đặc tính chính (1), ch] số vật liệu 14 và mẫu đúc liền khối (2)
Nấu chảy vật liệu gang sắt
Vật liệu khởi đầu của gang sắt đúc là sắt thô đúc, thép và gang phế thải và vật liệu tái chế (vật liệu sử dụng lại) của xưởng đúc. Vật liệu sử dụng lại của xưởng đúc thí dụ như là đậu rót (phễu rót) và đậu hơi (đậu ngót) (Trang 87) của vật đúc. Ngoài ra còn thêm những nguyên tố hợp kim dưới dạng hợp kim Ferro. Hợp kim Ferro là hợp kim sắt với một thành phẩn rất cao (thídụ60%)của một nguyên liệu kim loại.
Để chế tạo vật liệu gang đúc, những nguyên liệu kim loại khởi đầu được nấu hòa tan trong lò. Tùy theo loại gang sắt, phụ liệu và năng lượng nhiệt sử dụng, người ta phải sử dụng các loại lò khác nhau.
Lò đứng (lò cupola) (Hình 1). Lò đứng, cũng được gọi là lò thùng đúc lớn, là hệ thống nấu được dùng nhiều nhất cho vật liệu gang sắt, nhất là gang với graphit tấm.
Những phụ liệu của lò đứng là:
Gang thỏi (sắt thô), phế liệu thép, nguyên liệu tái chế và nguyên tố hợp kim
Than cốc với vai trò chất nung và làm gia tăng carbon
Phụ liệu để cấu tạo xỉ sắt (đá vôi)
Lò đứng có một buồng lò dạng ống khói (dạng đứng), vỏ được xây bằng chất chịu lửa. Gió – không khí đốt nóng – được thổi vào từ phía dưới qua vòi phun và đốt cháy than cốc. Khí đốt nóng thoát lên cao nung những phụ liệu tụt từ trên xuống. Cao hơn khỏi vòi phun một tí, sắt được hóa lỏng và nhỏ giọt (nhểu) vào lò. sất lỏng chảy ra khỏi lò đứng vào lò ngoài, lò này đóng vai bồn chứa. Qua ống xi phông, gang đúc được tách rời khỏi chất xỉ sắt nhẹ hơn.
Lò đứng gió nóng hoạt động với khí đốt hâm nóng trước. Nhờ thế mà lò đạt được nhiệt độ và lưu lượng cao hơn.
Lò nổi cảm ứng (Hình 2).
Hình 2 Lò nổi cảm ứng
Lò này không chỉ được dùng để nấu chảy mà còn dùng để giữ (ủ) nóng gang lỏng. Lò cảm ứng gồm có một nổi chịu lửa,
chung quanh được quấn dây đổng làm nguội bằng nước. Một dòng điện xoay chiểu chạy qua cuộn dây này và tạo ra một từ trường xoay chiều làm nóng chảy các vật liệu sử dụng.Từ trường xoay chiều gây ra chuyển động khuấy, khiến các nguyên liệu hợp kim được phân phối đều.
Lò hồ quang. Những lò ánh sáng hồ quang giống như lò điện (Trang 253) được dùng để nấu vật liệu gang sắt đúc.
Với lò cảm ứng và iò hổ quang có thể đạt được mức tinh khiết cao và thành phẩn kim loại chính xác.
Phương pháp liên hợp (gia công kép, song
công). Khi dùng phương pháp song công, gang đúc được nấu chảy trong lò đứng được chuyển sang lò nung cảm ứng để pha trộn hợp kim nơi đây trước khi đúc.
