Nhiệt độ nóng chảy của gang bao nhiêu

Như chúng ta đã biết, gang là một trong những loại vật liệu không thể thiếu trong sản xuất van công nghiệp, xây dựng. Chính vì thế, có rất nhiều sự quan tâm đến vấn đề nhiệt độ nóng chảy của gang. Hiểu được điều đó, bài viết này chúng tôi sẽ giải đáp chi tiết, cùng tham khảo nhé.

Nhiệt độ nóng chảy của gang bao nhiêu?

Gang là hợp chất kim loại của sắt và cacbon với hàm lượng C khoảng 2,14% và ngoài ra còn chứa các nguyên tố khác như P, S, Mn… Gang thuộc hợp kim có tính giòn, đặc điểm nhận dạng có màu xám ở mặt gãy. Theo các kết quả nghiên cứu, nhiệt độ nóng chảy của gang khoảng 1.150°C – 1400°C. Con số cụ thể sẽ tùy vào từng loại gang với hàm lượng cacbon và tạp chất bên trong sẽ có sự khác nhau. 

So với kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất là Vonfram 3.422°C thì gang có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn khá nhiều. So với sắt nguyên chất cũng thấp hơn 300°C do hàm lượng sắt bên trong gang thấp hơn sắt nguyên chất.

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy của gang

Dưới đây là các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy của gang chúng tôi đã tổng hợp:

Thành phần hóa học của gang

Đầu tiên, không thể bỏ qua thành phần hóa học của gang, trong đó hàm lượng cacbon đóng vai trò quan trọng nhất. Vì cacbon làm giảm độ bền của liên kết Fe-Fe, khi C càng nhiều thì độ bền càng giảm. Kết quả, nhiệt độ nóng chảy càng thấp. Ngoài ra, còn có các yếu tố: Si, Mn, P, S. Si có tác dụng khử oxy và ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô của gang, làm giảm nhiệt độ nóng chảy. P, S làm giảm độ bền liên kết Fe- Fe…

Kích thước hạt trong cấu trúc vi mô

Theo thống kê, các cấu trúc vi mô mịn hơn có thể làm tăng nhiệt độ nóng chảy do sự bền chắc của mạng tinh thể tăng lên. Gang xám có nhiều graphit dạng vảy, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn so với các loại gang khác. Gang trắng có ít graphit hơn và nhiều cacbua sắt (Fe₃C), làm tăng nhiệt độ nóng chảy so với gang xám. Gang cầu có cấu trúc vi mô hình cầu, nhiệt độ nóng chảy cao hơn gang xám.

Phân loại gang và nhiệt độ nóng chảy

Gang được phân loại dựa trên thành phần hóa học và cấu trúc vi mô. Dưới đây là các loại gang phổ biến và nhiệt độ nóng chảy của từng loại:

• Gang xám – Gray Cast Iron

Là loại gang phổ biến nhất có chứa hàm lượng cacbon cao (thường từ 2.5% đến 4%) ở dạng graphit tự do, hình vảy. Với cấu trúc graphit làm giảm độ bền kéo nhưng tăng khả năng chịu nén và làm giảm độ co rút khi đông đặc. Nhiệt độ nóng chảy khoảng 1,150°C đến 1,250°C. Ứng dụng chủ yếu trong sản xuất van công nghiệp, đường ống…

• Gang trắng – White Cast Iron

Cacbon trong gang trắng chủ yếu tồn tại ở dạng cacbua sắt (Fe₃C) giúp tạo ra cấu trúc cứng và giòn. Ưu điểm có khả năng chịu mài mòn cao nhưng dễ bị gãy vỡ do tính giòn. Nhiệt độ nóng chảy khoảng 1,250°C đến 1,350°C.

• Gang cầu – Ductile Cast Iron

Đặc điểm có cấu trúc cacbon dạng cầu tròn nên làm tăng tính dẻo và độ bền kéo, giúp gang cầu chịu lực tốt hơn mà không dễ gãy. Nhiệt độ nóng chảy khoảng 1,300°C đến 1,400°C.

• Gang dẻo – Malleable Cast Iron

Gang dẻo được tạo ra bằng cách nung gang trắng trong một thời gian dài để làm giảm hàm lượng cacbua sắt, biến cacbon thành graphit. Cấu trúc vi mô dạng perlite và ferrite. Ưu điểm độ bền cao, chống ăn mòn tốt, tính đúc tốt. Nhiệt độ nóng chảy 1,300°C đến 1,400°C.

• Gang hợp kim – Alloy Cast Iron

Là loại chứa các nguyên tố hợp kim như crôm, niken, và molypden mục đích cải thiện tính chất cơ học, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn. Nhiệt độ nóng chảy thường từ 1,200°C đến 1,400°C, tùy thuộc vào thành phần hợp kim.

Cách xác định nhiệt độ nóng chảy của gang

Hiện nay, để xác định nhiệt độ nóng chảy của gang có các phương pháp chính như sau:

• 

Nguyên lý cơ bản là dùng 2 nhiệt kế điện trở để đo sự khác biệt về nhiệt độ giữa gang và chất tham chiếu khi cả hai được nung nóng với cùng tốc độ. Khi gang bắt đầu nóng chảy, sẽ có sự hấp thụ nhiệt đột ngột và tạo ra một đỉnh trên đồ thị nhiệt phân tích. Ưu điểm độ chính xác cao, giúp phát hiện sự thay đổi pha khi kim loại chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng.

• Phương pháp quang nhiệt 

Nguyên lý sử dụng thiết bị quang nhiệt để đo bức xạ nhiệt phát ra từ bề mặt kim loại khi nó được nung nóng. Từ mức độ bức xạ, có thể tính toán được nhiệt độ của gang. Ưu điểm đo được nhiệt độ cao, an toàn, chính xác, đặc biệt thích hợp trong các lò luyện kim hoặc quá trình đúc gang.

• Phương pháp phân tích nhiệt lượng 

Nguyên lý đo nhiệt lượng hấp thụ hoặc phát ra trong quá trình nóng chảy. Khi mẫu gang được nung nóng đến nhiệt độ nóng chảy, sự thay đổi về nhiệt lượng giúp xác định chính xác điểm nóng chảy. Ứng dụng chủ yếu trong các thí nghiệm để nghiên cứu chi tiết tính chất nhiệt của gang và các hợp kim khác.

• Quan sát trực tiếp

Sử dụng lò luyện kim và nung mẫu gang đến khi bắt đầu tan chảy. Sau đó, theo dõi quá trình nóng chảy qua kính quang học hoặc thiết bị quay phim tốc độ cao để xác định thời điểm chính xác gang chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng. Ưu điểm đơn giản, thường được sử dụng trong các nhà máy đúc gang truyền thống.

• Phân tích thành phần hóa học

Nguyên lý sử dụng các thiết bị phân tích quang phổ hoặc X-ray để xác định thành phần chính xác của gang. Sau đó, có thể dự đoán nhiệt độ nóng chảy dựa trên các bảng nhiệt độ tiêu chuẩn. Ưu điểm phù hợp khi cần kiểm tra nhanh và tính toán sơ bộ nhiệt độ nóng chảy mà không cần tiến hành các thí nghiệm thực tế.

Hy vọng những thông tin chúng tôi chia sẻ trên đây về nhiệt độ nóng chảy của gang hữu ích cho bạn. Nhìn chung, nhiệt độ nóng chảy của gang có vai trò quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến tính ứng dụng, chất lượng và độ bền của sản phẩm.

>>> Xem thêm:

• Gang là gì? Đặc điểm, phân loại, ứng dụng của các loại Gang
• Inox 316 là gì? Nên Sử Dụng Inox SUS316 hay Inox SUS304?