Khối lượng riêng của gang là một thông số quan trọng trong ngành công nghiệp luyện kim và chế tạo cơ khí. Đặc tính này không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và tính năng của sản phẩm gang mà còn đóng vai trò quyết định trong việc lựa chọn nguyên liệu và thiết kế các bộ phận máy móc. Bằng cách hiểu rõ và kiểm soát khối lượng riêng của gang, các kỹ sư và nhà sản xuất có thể đảm bảo sự tối ưu hóa trong quy trình sản xuất, đồng thời cải thiện hiệu suất và độ bền của sản phẩm cuối cùng.
Mục Lục
Khối lượng riêng của gang là bao nhiêu?
Khối lượng riêng của gang phụ thuộc vào nhiệt độ và các thành phần của nó. Ở nhiệt độ phòng (20 độ C) khối lượng riêng của gang nằm trong khoảng từ 6800 kg/m³ đến 7800 kg/m³.
Gang chủ yếu được tạo thành từ sắt và carbon nhưng để làm nổi bật hoặc giảm bớt một số đặc tính, người ta thêm vào crom, phốt pho, mangan, silicon,… với các tỷ lệ khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng nên khó có thể đưa ra giá trị chính xác về khối lượng riêng của gang.
Trong trường hợp không có chỉ dẫn cụ thể, khối lượng riêng của gang có thể là 7300 kg/m³. Giá trị này được tính bằng cách lấy giá trị trung bình giữa số lớn nhất và nhỏ nhất của khối lượng riêng của gang khi ở nhiệt độ phòng (20 độ C).

Công thức tính khối lượng riêng của gang
Khối lượng riêng được tính bằng công thức:
D = m/V
Trong đó:
- D: là khối lượng riêng (g/cm³ hoặc kg/m³)
- m: là khối lượng của vật (g hoặc kg)
- V: là thể tích của vật (cm³ hoặc m³)
Để xác định khối lượng riêng, bạn cần đo chính xác khối lượng và thể tích của mẫu gang. Công thức này áp dụng cho mọi loại vật liệu, không chỉ riêng gang.
Các yếu tố ảnh hưởng đến trọng lượng riêng của gang
Dưới đây là một số yếu tố trọng yếu ảnh hưởng đến khối lượng riêng của gang, cụ thể như sau:
Thành phần hóa học
Những yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến trọng lượng riêng mà còn định hình các tính chất cơ học và ứng dụng của gang.

- Cacbon: là thành phần chủ yếu tạo nên cấu trúc tinh thể của gang. Hàm lượng cacbon cao làm tăng trọng lượng riêng do tăng mật độ nguyên tử trong một đơn vị thể tích tăng lên. Chẳng hạn, gang có nhiều cacbon ở dạng hợp chất (xementit) là gang trắng, còn ở dạng tự do là gang xám.
- Silic: thúc đẩy quá trình graphit hóa và quyết định cấu trúc tinh thể của gang. Tăng hàm lượng silic (1,5% – 3%) giúp gang loãng hơn, tăng khả năng chịu mài mòn.
- Mangan: thúc đẩy hình thành gang trắng và ngăn quá trình graphit hóa. Trong gang trắng, mangan chiếm 2% – 2,5%, còn trong gang xám thì không quá 1,3%.
- Phốt pho: thường làm giảm độ bền và tăng độ giòn của gang. Tuy nhiên, ở hàm lượng thấp (dưới 0,1%), P có thể cải thiện tính đúc cho các chi tiết mỏng và mỹ thuật.
- Lưu huỳnh: là nguyên tố có hại, cản trở quá trình graphit hóa và làm giảm tính chảy loãng, độ bền của gang. Hàm lượng lưu huỳnh trong gang thường không quá 0,1%.
- Nickle: Tăng độ bền kéo.
- Vonfram: Tăng độ cứng ở nhiệt độ cao và độ bền nhiệt độ cao.
- Molypden: Tăng độ cứng.
- Vanadi: Tăng độ cứng ở nhiệt độ cao.
- Nhôm: Hoạt động như một chất khử oxy trong thép.
- Niobium: Giảm độ cứng và tăng độ dẻo để tăng cường độ va đập.
- Cobalt: Giảm độ cứng và không bị mềm ở nhiệt độ cao.
Quy trình sản xuất
Nhiệt độ nung chảy cao hơn thường làm tăng trọng lượng riêng của gang. Khi nung chảy ở nhiệt độ cao, các graphit hòa tan sẽ bị phá vỡ và các tạp chất phi kim loại sẽ bị loại bỏ. Kết quả là khi gang kết tinh, các mầm kết tinh sẽ nhiều hơn và phân bố đồng đều hơn, cải thiện cơ tính của gang. Điều này dẫn đến một cấu trúc tinh thể chặt chẽ hơn và đồng nhất hơn, góp phần nâng cao chất lượng và độ bền của vật liệu.
Điều kiện đông đặc và làm nguội của vật đúc là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể của gang. Nếu tốc độ làm nguội nhanh, gang sẽ hình thành cấu trúc gang trắng. Ngược lại, nếu tốc độ làm nguội chậm, gang sẽ hình thành cấu trúc gang xám. Tốc độ nguội của gang không chỉ phụ thuộc vào loại khuôn đúc mà còn vào chiều dày của vật đúc. Các yếu tố này kết hợp với nhau quyết định đặc tính cuối cùng của gang.

Khối lượng riêng
Trên thực tế, khi khối lượng riêng của một vật liệu tăng, nghĩa là mật độ khối lượng trong một đơn vị thể tích tăng lên, thì trọng lượng riêng của vật liệu đó cũng sẽ tăng theo. Bởi vì trọng lượng riêng được xác định bằng cách lấy khối lượng riêng nhân với gia tốc trọng trường, cụ thể được thể hiện ở công thức:
d (N/m³) = D x 9,81
Vậy nên bất kỳ yếu tố nào ảnh hưởng đến khối lượng riêng của gang cũng sẽ ảnh hưởng đến trọng lượng riêng của nó.
Một số ứng dụng về khối lượng riêng của gang
Khối lượng riêng của gang đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng, ảnh hưởng đến tính năng và hiệu quả sử dụng của vật liệu này. Dưới đây là một số ứng dụng về khối lượng riêng của gang:
- Công nghiệp ô tô: Gang thường được sử dụng trong các bộ phận của ô tô như khối động cơ, đĩa phanh, bộ phận truyền động và bộ phận treo.
- Sản xuất máy móc, thiết bị: Gang được sử dụng trong các thiết bị công nghiệp như thân máy móc hạng nặng, bánh răng và thân máy bơm do yêu cầu độ bền cao.
- Vật liệu xây dựng: Gang là lựa chọn phổ biến cho các bộ phận xây dựng như nắp hố ga, phụ kiện đường ống và các kết cấu đỡ.

Hệ thống nước: Gang được sử dụng trong các ứng dụng hệ thống ống nước như ống dẫn nước và khí đốt.
Thiết bị nông nghiệp: dùng để làm các bộ phận của máy kéo, dụng cụ nông nghiệp giúp tăng tuổi thọ sản phẩm nhờ độ bền của gang.
Đồ gia dụng: Gang là vật liệu chế tạo nhiều đồ dùng gia đình như bếp, bếp nấu.
Nghệ thuật và trang trí: Gang được sử dụng trong các sản phẩm trang trí như hàng rào, đồ trang trí cửa và nội thất sân vườn nhờ tính thẩm mỹ và độ bền cao.
Phạm vi ứng dụng rộng rãi này là nhờ khả năng đúc tuyệt vời, độ bền cao, khả năng chống mài mòn và khả năng truyền nhiệt của gang.
Khối lượng riêng của gang là một yếu tố quan trọng và không thể bỏ qua trong ngành luyện kim và chế tạo cơ khí. Hiểu rõ và ứng dụng đúng đắn thông số này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn đảm bảo chất lượng và độ bền của sản phẩm. Việc nghiên cứu và kiểm soát khối lượng riêng của gang đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của các công nghệ và sản phẩm mới, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.
- Thu mua phế liệu KCN Sông Mây - 16/02/2025
- Thu mua phế liệu KCN Phú Mỹ II - 16/02/2025
- Thu mua phế liệu KCN Thành Thành Công - 16/02/2025
Bài viết liên quan
Xem tất cả