Hợp kim của Sắt Gang-Thép

HỢP KIM CỦA SẮT Gang-Thép Bài 33: HỢP KIM SẮT • Mục đích : - Biết thành phần tính chất và ứng dụng của gang, thép - Biết phương pháp sản xuất gang, thép I. Gang : 1. Định nghĩa : Gang là hợp kim của Fe và C trong đó 2-5% khối lượng C, ngoài ra còn một lượng nhỏ Si, Mn, S,...……… Cacbon Sắt Silic Mangan Photpho Lưu huỳnh 2.Phân loại, tính chất, ứng dụng : Gang trắng Gang xám Tính chất Ứng dụng -Chứa ít cacbon, rất ít Si, C ở dạng xementit Fe3C -Rất cứng và giòn -Chứa nhiều C và Si -Kém giòn, cứng hơn gang trắng -Khi nóng chảy thành chất lỏng linh động và khi hóa rắn thì tăng thể tích -Luyện thép -Đúc các chi tiết máy, ống nước,... 3.Sản xuất gang : a.Nguyên liệu : -Quặng sắt (30-95% oxit sắt, rất ít S,P) -Than cốc (cung cấp nhiệt cháy, tạo ra CO, tạo thành gang) -Chất chảy CaCO3 (phân hủy thành CaO hóa hợp với SiO2 tạo ra xỉ dễ tách khỏi gang) Quặng manhetit Fe3O4 Quặng hematit Fe2O3 khan Quặng hematit nâu Fe2O3.nH2O Quặng xiđerit FeCO3 Sản xuất gang CQuặng sắt oxit FexOy Thổi khơng khí đã làm giàu oxi và sấy nĩng tại ~900oC (1) C +O2→ CO2 + Q: tỏa nhiệt (2) CO2 + C → 2CO và 2C + O2→ 2CO CO COCO (3) 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 (4) Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 (5) FeO + CO → Fe + CO2 Gang lỏng: Fe + >2%C Xỉ CaSiO3 Khí lị cao: CO2, CO, H2, … (3a) CaCO3→ CaO + CO2 (5a) CaO + SiO2 → CaSiO3 Lị cao 1800oC 1500oC 400oC 200oC 500-600oC 700-800oC 1000oC 1300oC II. Thép : 1. Định nghĩa: Thép là hợp kim của Fe với C, trong đó có từ 0,01-2 % khối lượng C, ngoài ra còn có một số nguyên tố khác (Si, Mn, Cr, Ni,...) Cacbon Sắt Silic Mangan Photpho Lưu huỳnh 2.Phân loại, tính chất, ứng dụng của thép: a.Thép thường (thép cacbon): -Thành phần :chứa ít C, Si, Mn và rất ít S, P -Đặc điểm: độ cứng phụ thuộc tỉ lệ C -thép cứng > 0,9%C, thép mềm ≤ 0,1 %C -Ứng dụng: xây dựng nhà cửa, chế tạo vật dụng,... Thép thường Thép thường Thép thường b.Thép đặc biệt : -Thành phần: có chứa thêm 1 số nguyên tố khác Si, Mn, Cr, Ni, W, V,... -Đặc điểm: có tính chất cơ lý rất quý -Ví dụ: +Thép không gỉ (74%Fe, 18%Cr, 8%Ni) để chế tạo dụng cụ,... +Thép W-Mo-Cr rất cứng dùng để chế tạo dao cắt kim loại,...… Thép đặc biệt: thép inox 3.Sản xuất thép : a.Nguyên liệu : -Gang trắng hoặc gang xám -Sắt thép phế liệu -Chất chảy là CaO -Nhiên liệu: dầu mazut hoặc khí đốt, O2 Phôi thép b. Phản ứng hóa học : * C, S bị oxh thành chất khí C + O2 CO2 S + O2 SO2 * Si, P bị oxh thành oxit, sau đó hóa hợp với CaO tạo ra xỉ Si + O2 SiO3 4P + O2 P2O5 SiO3 + CaO CaSiO3 P2O5 + CaO Ca3(PO4)2 Ph.pháp Betxơme Ph.pháp Mactanh Ph.pháp lò điện Nguyên tắc hoạt động O2 nén dưới áp suất 10 atm thổi trên bề mặt và trong lòng gang nóng chảy Nhiên liệu cùng với không khí và O2 được phun vào lò Dùng than chì và gang như 2 điện cực tạo ra hồ quang điện giữ chúng Ưu điểm Thời gian luyện thép ngắn Luyện được thép có chất lượng cao Luyện thép đặc biệt *Phương pháp Betxome : * Phương pháp Mactanh (lò bằng): * Phương pháp lò điện : Hình ảnh sản xuất thép Lò điện siêu công suất 30 tấn/mẻ Máy trộn oxi Sản xuất thép cuộn Thép ra lò Hình ảnh sản xuất thép Gang Thép Định nghĩa Gang là hợp kim của sắt với Cacbon, và một số nguyên tố khác (Si, Mn, S, ...) trong đó hàm lượng Cacbon từ 2- 5% Thép là hợp kim của sắt với Cacbon, và một số nguyên tố khác (Si, Mn, S, ...) trong đó hàm lượng Cacbon < 2% Tính chất Giòn và cứng hơn sắt. Có tính đàn hồi, cứng, ít bị ăn mòn hơn so với sắt. Ứng dụng Gang trắng: Dùng để luyện thép Gang xám: Dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước,... Chi tiết máy, vật dụng, dụng cụ lao động, vật liệu xây dựng,.. T Ổ N G K Ế T LUYỆN TẬP : Ghép cột trái-phải sao cho đúng A.Cacbon 1.Là nguyên tố KL B.Thép 2.Là nguyên tố PK C.Sắt 3.Là hợp kim Fe-C(0,01- 2%) D.Xementit 4.Là hợp kim Fe-C(2-5%) E.Gang 5.Là quặng hematit nâu 6.Là hợp chất Fe và C Bài tập A là quặng hematit chứa 60% Fe2O3. B là quặng manhetit chứa 69,6% Fe3O4. Trộn m1 tấn A với m2 tấn B được quặng C mà từ C điều chế được 0,5 tấn gang chứa 4% C. Tỉ lệ m1:m2 là: A.5:2 B.4:3 C.3:4 D.2:5