Gang cầu là loại gang có tính bền cao nên thường được gọi là gang bền, nhờ biến tính của gang xám lỏng bằng một số nguyên tố như Mg, Ce và các nguyên tố đất hiểm nên nó có than chì ở dạng cầu. So về độ bền thì gang cầu có tính bền cao nhất trong tất cả các loại gang do được cấu tạo từ graphit ở dạng cầu tròn. Nhìn bên ngoài chúng ta có thể nhận ra gang cầu có màu tối cũng giống như gang xám. Chính vì vậy mà chúng ta không hề dễ dàng để phân biệt đâu là nắp hố ga gang cầu, đâu là nắp hố ga gang xám. Thành phần hóa học gang cầu dao động như sau: 3-3,6% C, 2-3% SI, 0,2-1% MN, 0,04- 0,08% mg, ít hơn 0,015% P, ít hơn 0,03% S. Gang cầu có độ dẻo dai cao, đặc biệt sau khi nhiệt luyện thích hợp. Lượng cacbon và silic phải cao để đảm bảo khả năng than chì hóa (%C + %Si) đạt tới 5%-6%. Không có hoặc không đáng kể (<0,1 – 0,01%) các nguyên tố cản trở cầu hóa như TI, Al, Sn, pb, Zn, Bi và đặc biệt là S. Có một lượng nhỏ các chất biến tính Mg (0,04-0,08%) hoặc CE. Có các nguyên tố nâng cao cơ tính như Ni (2%) Mn (<1%). Gang cầu thường chứa cacbon đương lượng (CEL) cao từ 4,3 đến 4,6% (là thành phần nguyên tố C và Si trong gang lỏng trước biến tính CEL=%C+%Si+%P/2) để chống biến trắng và do than chì ở dạng cầu sít chặt, ít chia cắt nền kim loại nên không làm giảm đáng kể tính chất cơ học của gang. Hàm lượng Si không nên quá cao (nhỏ hơn 3%) để khỏi ảnh hưởng đến độ dẻo dai của gang. Hàm lượng S sau biến tính cầu hóa bằng Mg phải nhỏ hơn 0,03% thì gang mới nhận được than chì biến tính và hạn chế tạp chất "vết đen" do MgS tạo ra sẽ làm giảm tính chất cơ học của Gang. Hàm lượng Mn chọn tùy thuộc vào loại gang cầu, với gang cầu ferit ở trạng thái đúc Mn nhỏ hơn 0,2%. Ở gang cầu peclit chúng có thể lên tới 1%. Lượng P càng ít càng tốt vì P làm giảm tính dẻo dai của gang cầu. Tổ chức tế vi của gang cầu cũng giống gang xám song chỉ khác là than chì của nó có dạng thu gọn nhất hình quả cầu bao gồm ba loại nền kim loại: ferit, ferit – peclit và peclit. Chính điều này quyết định độ bền kéo rất cao của gang cầu so với gang xám. Khác với gang xám, than chì dạng cầu ở đây được tạo thành nhờ biến tính đặc biệt gang xám lỏng.
Gang xám có một giá thành rẻ và khá dễ nấu luyện, có nhiệt độ nóng chảy thấp (1350 °C) và không đòi hỏi khắt khe về tạp chất. Gang xám có tính đúc tốt và khả năng tắt âm cao, do tổ chức xốp nên cũng là ưu điểm cho các vật liệu cần bôi trơn có chứa dầu nhớt Tuy vậy, gang xám dòn, khả năng chống uốn kém, không thể rèn được. Khi làm nguội nhanh trong khuôn, gang bị biến trắng rất khó gia công cơ khí. Gang xám là loại gang có độ cứng cao nhờ thành phần cấu tạo hầu hết là Cacbon và không đòi hỏi quá cao về các loại tạp chất. Độ nóng chảy của gang xám khá thấp khoang 1350 độ C. Gang xám có khả năng tắt âm cao nhờ độ cứng nên khả năng dao động thấp và cũng có tính đúc tốt. Gang xám rất cứng, giòn và khả năng chịu lực uốn kém nên không thể rèn được. Khi gang xám bị biến trăng thì rất khó để gia công cơ khí vì độ cứng quá cao Do những đặc tính trên, người ta sử dụng chúng rất nhiều trong ngành chế tạo máy, đúc các băng máy lớn, có độ phức tạp cao, các chi tiết không cần chịu độ uốn lớn, nhưng cần chịu lực nén tốt. Nắp bể cáp là sản phẩm được sử dụng vật liệu gang cầu rất nhiều. Có những thiết bị, vật liệu gang xám được sử dụng đến >70% tổng trọng lượng. Các sản phẩm được đúc từ gang xám như nắp hố ga, song chắn rá |
