BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
Ho Chi Minh University of Technology and Education
…………..o0o…………..

BÁO CÁO
THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC
BÀI 3: NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC GANG GRAPHITE

GVHD: ThS. NGUYỄN THANH TÂN
SVTH: CAO VĂN ĐỨC HIỀN

MSSV: 19344030

TP.HCM Tháng 10, Năm 2020

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tân

........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................

Điểm: ……………………………..

KÝ TÊN

BÀI 3: NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC GANG GRAPHITE

Cao Văn Đức Hiền - 19344030


Trang 2


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tân

I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU
- Quan sát được tổ chức tế vi của gang graphite trên kính hiển vi kim loại.
- Biết được các loại gang graphite qua tổ chức tế vi.
- Phân tích được giản đồ trạng thái Fe-C.
- Phân biệt được sự khác nhau giữa thép và gang trắng.cứng của thép.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
1. Khái niệm
Graphite: với kiểu mạng lục giác xếp lớp có cấu trúc đơn giản a=2,5A0; c/a=2,74. Lực liên kết
hóa trị trong mỗi lớp rất lớn, còn lực hút giữa các lớp thì rất yếu
vì khoảng cách giữa các lớp quá xa nên graphite rất mềm và rất
dễ tách lớp (Hình3.1). Gang graphite là hợp kim sắt – cacbon
mà mộtphần hay toàn bộ cacbon của nó tồn tại dưới trạng thái
tự do tập trung thành các phần tử graphite.
2. Điều kiện hình thành graphite

Hình 1.0 – Mạng
tinh thể Graphite

 Qua giản đồ trạng thái Fe-C ta chỉ thấy tồn tại thép và gang
trắng mà không có mặt của graphite.Sự tạo thành graphite phụ thuộc nhiều yếu tố như:
nhiệt độ, tốc độ nguội, thành phần hóa học, sự tạomầm…
Ta có: F= f(T). Năng lượng tự do của các pha phụ thuộc vào nhiệt độ.

F(Ce) > F(graphite) => graphite ổn định hơnCe.
Pha lỏng có thành phần hóa học và kiểu mạng tinh thể gần giống Ce nên từ pha lỏng việc
tạo mầm và hình thành Ce là dễ dàng, mặt khác năng lượng tạo mầm Ce nhỏ hơn năng
lượng hình thành graphite, vì thế để có được graphite cần tạo điềukiện để mầm graphite
phát triển, quá trình đó gọi là quá trình graphite hóa.

Cao Văn Đức Hiền - 19344030

Trang 3


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tân

3. Quá trình graphite hóa
Quá trình này phụ thuộc vào 2 yếu tố:
Thành phần hóa học:
+ Các nguyên tố hóa học làm tăng khả năng graphite hóa như: Si,
Ca, C,…
+ Các nguyên tố làm cản trở quá trình graphite hóa như: Al, Zn,
Pb, … đặc biệt là S.
Tốc độ nguội: Càng lớn càng cản trở quá trình graphite hóa, càng
nhỏ càng thúc đẩy quá
trình graphite hóa.
Nếu quá trình graphite hóa diễn ra thì sẽ tạo thành được gang
graphite.

4. Hình dạng graphite: graphite có thể quan sát thấy ngay
sau khi đánh bóng mà không cần tẩm thực. Có 3 loại:

- Graphite dạng tấm (Hình 1.1)

Hình 1.1

- Graphite dạng cụm bông (Hình 1.2)
- Graphite dạng cầu (Hình 1.3)
5. Phân loại gang graphite
Dựa vào hình dạng của graphite người ta chia
thành 3 loại sau:

Hình 1.2

+ Gang xám: Graphite dạng tấm.
+ Gang cầu: Graphite dạng hình cầu.
+ Gang dẻo: Graphite có dạng cụm bông (giống bông cúc).
5.1. Gang xám

Hình 1.3
Là 1 loại gang graphite mà graphite của nó có dạng tấm, hai đầu nhọn. Gang xám có độ

cứng thấp. Tùy thuộc vào mức độ graphite hóa có 3 loại gang xám:
* Gang xám Ferrite: Tổ chức tế vi là G tấm trên nền Ferrite
* Gang xám Ferrite + Pearlite: Tổ chức tế vi là G tấm trên nền Ferrite+Pearlite.
* Gang xám Pearlite: Tổ chức tế vi là G tấm trên nền Pearlite
Ứng dụng:

Cao Văn Đức Hiền - 19344030

Trang 4



BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tân

- Do gang xám có tính chất chịu ma sát tốt nên được dùng để chế tạo các ổ trượt và bánh
răng.
- Do những đặc tính sẵn có của gang xám, người ta sử dụng loại gang này rất nhiều trong
ngành chế tạo máy, đúc các băng máy lớn có độ phức tạp cao hay các chi tiết không cần chịu
độ uốn lớn và cần chịu lực nén tốt.

5.2. Gang dẻo
Là 1 loại gang graphite mà graphite của nó có dạng cụm, được tạo thành bằng cách ủ từ
gang trắng giảm từ nhiệt độ (10000C) với thời gian ủ khá dài.
Qui trình ủ gang dẻo:Gang dẻo có độ bền cao hơn gang xám nhưng thấp hơn gang cầu.
Tùy vào mức graphite hóa khi ủ, có 3 loại gang dẻo:
- Gang dẻo Ferrite
- Gang dẻo Ferrite + Pearlite
- Gang dẻo Pearlite
Ứng dụng:
 Gang dẻo ít sử dụng hơn gang xám mặc dù có cơ tính tổng hợp cao, tuy nhiên giá thành
gang dẻo khá cao so với gang xám vì công nghệ chế tạo nó phức tạp. Chính vì lý do trên mà
gang dẻo chỉ dùng làm vật liệu chế tạo chi tiết máy khi thỏa mãn 3 điều kiện sử dụng sau:
-

Chịu va đập và chịu kéo.

-

Hình dáng phức tạp.


-

Chi tiết có dạng thành mỏng (thường là 20 - 30mm, dày nhất là 40 - 50mm).

 Gang dẻo được dùng làm các chi tiết máy trong các máy nông nghiệp, ô tô, máy kéo, máy
dệt…

Cao Văn Đức Hiền - 19344030

Trang 5


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tân

5.3. Gang cầu (gang có độ bền cao)
Là 1 loại gang graphite mà graphite của nó có dạng hình cầu, được tạo thành bằng cách
biến tính gang xám khi đúc với những nguyên tố cầu hóa như Mg, Ce…Gang cầu có độ bền
cao gần bằng thép.
Tùy thuộc vào quá trình graphite hóa có 3 loại gang cầu:
- Gang cầu Ferrite
- Gang cầu Ferrite + Pearlite
- Gang cầu Pearlite
Ứng dụng:
 Do có nhiều ưu điểm về cơ tính nên gang cầu được sử dụng ngày càng nhiều để thay thế
cho thép trong trường hợp chi tiết có hình dáng phức tạp, đặc biệt là trục khuỷu các động
cơ nhẹ. Do đó giảm được hao phí nguyên vật liệu mà vẫn đảm bảo được điều kiện làm việc.
 Gang cầu dùng để chế tạo các chi tiết máy trung bình và lớn, hình dạng phức tạp, chịu tải

trọng cao, chịu kéo và va đập như các loại trục khuỷu, trục cán… Ngày nay gang cầu còn
được sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất nắp hố ga, song thoát nước

Cao Văn Đức Hiền - 19344030

Trang 6


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tân

Nắp hố ga

5.4. Hình tóm tắt Gang graphite.

Cao Văn Đức Hiền - 19344030

Trang 7


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tân

III. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM.
 Có từ 7 mẫu được đánh số theo thứ tự 1; 2; 3;…..
 Sinh viên tiến hành quan sát tất cả trên kính hiển vi kim loại và vẽ lại tổ chức tế vi của
nó.
IV. KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT TN.

ST
T

MẪU

Cao Văn Đức Hiền - 19344030

QUAN SÁT

NHẬN XÉT

Trang 8


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tân

1

Gang xám Ferrite +
Pearlite:
Tổ chức tế vi là G tấm
trên nền
Ferrite+Pearlite

2

Gang xám Pearlite: Tổ
chức tế vi là Graphite

tấm trên nền Pearlite.

3

Gang cầu Pearlite

4

Gang cầu Ferrite +
Pearlite

Cao Văn Đức Hiền - 19344030

Trang 9


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tân

Gang trắng sau cùng
tinh
4.3% < C < 6.67%
Tổ chức tế vi ở nhiệt độ
thưởng: XeI + LeII đại
lộ Xementit

5

Gang dẻo

Ferrite + Pearlite

6

7

Gang dẻo Pearlite

ssssss

Cao Văn Đức Hiền - 19344030

Trang 10