Chuyển đến nội dung chính
CƠ KHÍ.NET
Gia công – chế tạo
Hệ thống – quản trị kỹ thuật

Gang xám

Còn gọi là: gang, cast iron

Biên soạn: Ban Biên tập cokhi.net · Cập nhật · 10 phút đọc

Gang xám là gang có carbon ở dạng graphit tấm, làm mặt gãy màu xám. Giòn và chịu kéo kém, chịu nén tốt, giảm chấn cao, dễ đúc và dễ gia công — dùng cho thân máy, vỏ hộp, bàn máy và bệ máy công cụ. Con số ghi sau ký hiệu FC/GX là bền kéo tối thiểu đo trên MỘT MẪU ĐÚC RIÊNG, không phải bền kéo của vật đúc thật — mục có dẫn nguồn hãng ở dưới giải thích khoảng cách giữa hai thứ đó.

Mác gang xám theo JIS/TCVN

Mác JIS (G5501)Ý nghĩa số hiệuMác TCVN 1659 tương ứng
FC150Số sau FC = bền kéo tối thiểu theo quy ước đặt tên, thấp nhất trong ba mácGX15
FC200Bền kéo tối thiểu trung bìnhGX20
FC250Bền kéo tối thiểu cao nhất trong ba mácGX25

⚠ Số sau ký hiệu FC/GX là quy ước đặt tên theo giới hạn bền kéo tối thiểu, không phải giá trị đo trên vật đúc. Nguồn: dẫn số hiệu TCVN 1659 và JIS G5501 — hai tiêu chuẩn trả phí, bài không trích toàn văn. Trị số cụ thể của từng mác: đang cập nhật. Vì sao khoảng cách giữa "số trên mác" và "số trên chi tiết" lại lớn đến vậy, xem hai mục dưới — có dẫn nguồn hãng.

Thành phần theo phiếu sản phẩm của một nhà sản xuất gang

Bảng dưới lấy từ phiếu sản phẩm công khai của Dura-Bar cho mác G2 — gang xám nền peclit, graphit tấm loại A, đúc liên tục, dựng theo ASTM A48 Class 40:

Nguyên tố% theo phiếu Dura-Bar G2
Carbon2,60 – 3,75
Silic1,80 – 3,00
Mangan0,60 – 0,95
Lưu huỳnhtối đa 0,07
Photphotối đa 0,12

Ngay dưới bảng, phiếu ghi một câu đáng chú ý: mục tiêu carbon và silic được đặt riêng cho từng cỡ thanh, để khống chế kích thước và hình dạng tấm graphit. Tức trong cùng một mác, thành phần còn được chỉnh theo tiết diện — điều không có ở thép cán.

Nguồn: Dura-Bar, G2 Gray Iron (phiếu sản phẩm công khai, biểu mẫu 99-75-00-89-00) — https://www.dura-bar.com/getmedia/55edfe1d-a9f6-4aa8-bdb9-4819d9cd6130/G2-Gray-Iron-0319.pdf. Truy cập 03/09/2026.

Độ cứng của cùng một mác gang thay đổi theo cỡ thanh

Vẫn phiếu Dura-Bar G2, mục cơ tính — độ cứng Brinell tối thiểu và tối đa theo từng dải đường kính thanh:

Đường kính thanhBHN tối thiểuBHN tối đa
16 – 19 mm229301
19 – 38 mm207285
38 – 51 mm207277
51 – 76 mm207269
76 – 152 mm197269
152 – 508 mm183269

Những con số này là của Dura-Bar G2, không phải của FC200 hay GX20 — dẫn ra đây để cho thấy hình dạng của dữ liệu thật: một mác gang đi kèm cả một bảng theo tiết diện, chứ không phải một con số.

Nguồn: cùng phiếu Dura-Bar G2 dẫn ở trên. Truy cập 03/09/2026.

Con số bền kéo trên mác là của MẪU ĐÚC RIÊNG, không phải của vật đúc

Đây là điểm dễ hiểu sai nhất về gang xám, và nó được chính tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất nói thẳng.

ASTM A48 — quy cách gang xám đúc phổ biến nhất — phân hạng theo giới hạn bền kéo tối thiểu đo trên một mẫu đúc riêng (separately cast test bar), kích thước chuẩn hoá để cố định tốc độ đông đặc và tốc độ nguội. Tài liệu Dura-Bar dẫn lại: mẫu đó dùng để so sánh giữa các lô hoặc giữa các xưởng đúc cùng một chi tiết, và không nhằm đại diện cho bền kéo trong vật đúc rót từ chính mẻ gang ấy — chính ASTM A48 có câu chữ nói rõ điều này.

Lý do là vật lý. Cơ tính gang chịu chi phối của bốn biến: thành phần nền, biến tính (inoculation), tốc độ đông đặc và tốc độ nguội. Tiết diện lớn đông đặc chậm hơn, tấm graphit lớn hơn, bền kéo thấp hơn. Ngay trong một chi tiết có nhiều chiều dày, cơ tính đã khác nhau giữa các vùng.

Dura-Bar công bố tương quan của chính họ giữa mẫu đúc riêng ASTM A48 Class 40 và thanh đúc liên tục — bền kéo tối thiểu đo ở giữa bán kính, theo đường kính thanh:

Đường kính thanhBền kéo tối thiểu ở giữa bán kính (psi)
1 in (~25 mm)36.000
2 in (~51 mm)32.881
4 in (~102 mm)29.762
8 in (~203 mm)26.643
12 in (~305 mm)24.818
20 in (~508 mm)22.519

Cùng một vật liệu được chứng nhận Class 40 — tức mẫu đúc riêng đạt tối thiểu 40.000 psi — nhưng bền kéo yêu cầu trên thanh thật đi từ 36.000 psi ở Ø1 in xuống 22.519 psi ở Ø20 in: giảm gần một nửa chỉ vì tiết diện.

Nguồn: Dura-Bar, ASTM A48 Gray Iron Grades — Technical Brief (biểu mẫu 99-75-00-49-00) — https://www.dura-bar.com/getmedia/40711cc9-14bf-448c-92b2-40644500870d/astm-a48-gray-iron-grades-0819.pdf. Truy cập 03/09/2026.

Hệ quả thực tế: đừng lấy con số sau FC/GX làm bền kéo của chi tiết đang cầm trên tay. Khi bền kéo tại một vị trí cụ thể là quan trọng, quan hệ giữa mẫu thử và vật đúc phải được xác lập bằng thực nghiệm — chính ASTM A48 nói như vậy.

Phiếu Dura-Bar G2 còn ghi thẳng một điểm nữa: gang xám không có giới hạn chảy và không có độ giãn dài trước khi gãy, vì nó ứng xử phi dẻo. Đó là lý do các bảng cơ tính gang xám thường bỏ trống hai cột này — không phải vì thiếu số liệu, mà vì hai đại lượng đó không tồn tại với vật liệu này.

Gang xám nứt và vỡ vì nguyên nhân gì

Gang xám có graphit ở dạng tấm nằm trong nền kim loại. Những tấm graphit đó vừa là lý do gang xám giảm chấn tốt và dễ gia công, vừa là lý do nó giòn: mỗi tấm hoạt động như một vết khía sẵn có bên trong vật liệu. Mọi sự cố đặc trưng của gang xám đều đọc được từ đặc điểm này.

Hiện tượngHướng nguyên nhânChỗ kiểm trước
Vỡ giòn đột ngột, không biến dạng dẻo báo trướcBản chất vật liệu — gang xám chịu kéo kém và không có vùng chảy rõChi tiết có đang chịu kéo hay uốn không
Nứt khi siết bu lôngỨng suất kéo cục bộ tại vấu, tai bắt bu lôngThiết kế vấu, lực siết
Nứt lan ra khi hàn váNguội nhanh tạo tổ chức cứng giòn tại vùng hànQuy trình gia nhiệt trước và nguội chậm
Nứt sau một thời gian dù tải không đổiỨng suất đúc còn dư được giải phóng dầnCó bước khử ứng suất sau đúc không
Vỡ tại chỗ thành mỏng giáp thành dàyNguội không đều khi đúc, tổ chức và ứng suất khác nhau hai bênThiết kế chuyển tiếp chiều dày
Rỗ, xốp lộ ra khi gia công tới lớp trongKhuyết tật đúc bên trong vật đúcKiểm không phá hủy trước khi gia công tinh

Điều dễ hiểu lầm nhất và cần nói rõ: trị số bền ghi trên mác là kết quả đo trên mẫu đúc riêng, không phải cơ tính tại mọi chỗ của vật đúc thật. Thành dày mỏng khác nhau nguội khác nhau nên tổ chức khác nhau; muốn biết cơ tính tại một vị trí cụ thể thì phải đo trên chính vật đúc đó.

Mẹo sai hay gặp: hàn vá chỗ nứt trên thân máy gang cho nhanh. Hàn gang xám là việc có quy trình riêng về gia nhiệt và tốc độ nguội; hàn như hàn thép thường làm vết nứt lan tiếp ra ngoài vùng hàn.

Đối chiếu: phân loại gang xám, gang cầu, gang dẻo, gang trắng theo cơ tính — Gang: phân loại xám, cầu, dẻo, trắng và chọn theo cơ tính. Tra cứu 16/09/2026.

Thân máy đúc gang hay kết cấu thép hàn — và khi nào phải bỏ gang xám

Hai quyết định khác nhau, hay bị gộp.

Làm thân máy: chọn giữa gang đúc và thép hàn là chọn theo khả năng tắt rung, độ ổn định kích thước theo thời gian và sản lượng — chứ không theo giá vật liệu thô. Sản lượng là biến hay bị bỏ quên nhất: nó quyết định chi phí mẫu và khuôn có chia được hay không.

Chi tiết chịu va đập: lúc này câu hỏi rời khỏi gang xám. Nó thành gang cầu hay thép đúc, và trục quyết định là hình thái graphit — thứ kéo theo cả tính hàn lẫn ứng xử khi va đập ở nhiệt độ thấp.

⇒ Thân máy gang đúc và kết cấu thép hàn · Gang cầu và thép đúc.

FAQ

Gang xám là gì, vì sao gọi là "xám"? Là gang có carbon tồn tại ở dạng graphit hình tấm. Khi bẻ gãy, mặt gãy lộ màu xám đặc trưng của graphit — đó là nguồn gốc tên gọi.

Dạng graphit tấm ảnh hưởng thế nào tới tính chất gang xám? Các tấm graphit đóng vai trò như những vết nứt tế vi có sẵn, làm gang xám giòn và chịu kéo kém; đồng thời chính chúng hấp thụ dao động rất tốt, cho gang xám khả năng giảm chấn cao và dễ gia công cắt gọt hơn thép.

FC200 có nghĩa là bền kéo 200 đúng không? Chỉ đúng một nửa. Số sau FC là quy ước chỉ bền kéo tối thiểu đo trên mẫu đúc riêng theo tiêu chuẩn tương ứng, không phải bền kéo của vật đúc thật. Với ASTM A48, tài liệu của nhà sản xuất Dura-Bar cho thấy cùng vật liệu Class 40 (mẫu riêng đạt 40.000 psi) thì thanh Ø1 in chỉ yêu cầu 36.000 psi và thanh Ø20 in chỉ 22.519 psi. Trị số cụ thể của FC200 nằm trong JIS G5501 trả phí: đang cập nhật.

Vì sao độ cứng gang xám mỗi tài liệu ghi một khác? Vì độ cứng gang phụ thuộc tiết diện. Phiếu Dura-Bar cho mác G2 ghi độ cứng Brinell theo sáu dải đường kính, từ 229–301 BHN ở thanh 16–19 mm xuống 183–269 BHN ở thanh 152–508 mm — cùng một mác, cùng một nhà sản xuất.

Gang xám có giới hạn chảy không? Không. Phiếu sản phẩm của Dura-Bar ghi rõ gang xám không chảy dẻo và không giãn dài trước khi gãy — ứng xử phi dẻo. Vì vậy tính toán chi tiết gang xám không dùng được cách tiếp cận theo giới hạn chảy như với thép.

Gang xám khác gang cầu ở đâu? Gang cầu có graphit dạng hình cầu thay vì hình tấm, nhờ vậy dẻo dai và chịu kéo tốt hơn hẳn gang xám, đổi lại một phần khả năng giảm chấn và tính đúc.

Vì sao thân máy công cụ thường đúc bằng gang xám? Vì khả năng giảm chấn cao giúp hấp thụ rung động khi cắt gọt, cải thiện độ chính xác gia công và tuổi thọ dao — ưu điểm mà kết cấu thép hàn khó đạt ở cùng chi phí.

Gang xám có hàn được không? Khó — dễ nứt do độ giòn cao và nguội không đều. Gang xám phù hợp ứng dụng chịu nén và tải tĩnh (thân máy, bệ máy) hơn là kết cấu chịu kéo hoặc tải động.

Đọc sâu — cụm vật liệu trên chuyên trang Vật liệu & nhiệt luyện

Trang thuật ngữ này trả lời nhanh "Gang xám là gì". Nội dung đầy đủ nằm ở chuyên trang Vật liệu & nhiệt luyện:

Chuyên mục gốc: Vật liệu & nhiệt luyện

Thuật ngữ liên quan