Bài 20. Hợp kim sắt: Gang, thép

I. HỢP KIM CỦA SẮT

- Hợp kim là chất rắn thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc của kim loại và phi kim.

- Một số hợp kim của sắt như gang, thép.

1. Gang

- Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%, ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như Si, Mn, s,... Gang cứng và dòn hơn sắt.  

- Phân loại gang: gang trắng và gang xám. Gang trắng dùng để luyện thép, gang xám dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước.

2. Thép

- Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%.

- Thép có nhiều tính chất lí, hóa quý hơn sắt. Thép được dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo máy, dụng cụ lao động…

- Phân loại thép: thép thường và thép đặc biệt

II. SẢN XUẤT GANG, THÉP

1. Sản xuất gang

a) Nguyên liệu sản xuất gang

- Quặng sắt trong tự nhiên gồm quặng manhetit (chứa Fe₃O₄), quặng hematit, hemantit (chứa Fe₂O₃).

- Than cốc (than đã được tinh chế).

- Không khí giàu oxi.

- Đá vôi CaCO₃ và một số chất khác,...

b) Nguyên tắc sản xuất gang:

Dùng cacbon oxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim.

c) Quá trình sản xuất gang trong lò luyện kim (lò cao).

-  Phản ứng tạo thành khí CO:

C + O₂ -> CO₂ (điều kiện nhiệt độ)

C + CO₂-> 2CO (điều kiện nhiệt độ)

- Dùng CO khử quặng sắt ở phần thân lò, phần giữa thân lò nhiệt độ khoảng 500-600^oC

3CO + Fe2O₃ -> 2Fe + 3CO₂ (điều kiện nhiệt độ)

4CO + Fe₃O₄  -> 3Fe + 4CO₂ (điều kiện nhiệt độ)

- Sắt nóng chảy hòa tan một ít cacbon và một số nguyên tố khác tạo thành gang.

- Phản ứng tạo xỉ: ở phần bụng lò, nhiệt độ khoảng 1000^oC: đá vôi bị phân hủy thành CaO, kết hợp với SiO₂ có trong quặng tạo thành xỉ.

CaCO₃ -> CaO + CO₂ (điều kiện nhiệt độ)                           

CaO + SiO₂ -> CaSiO₃ (điều kiện nhiệt độ)

- Xỉ nhẹ nổi lên trển và được đưa ra ở cửa tháo xỉ.

2. Sản xuất thép

a) Nguyên liệu sản xuất thép:

- Gang trắng hoặc gang xám, sắt phế liệu.

- Chất chảy: CaO.

- Khí oxi

b) Nguyên tắc sản xuất thép:

Oxi hóa các tạp chất C, S, Si, P, Mn,…, có trong gang thành oxi rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép.

c) Quá trình sản xuất thép:

- Ở nhiệt độ cao, khí oxi sẽ oxit các nguyên tố C, S tạo thành các chất khí và sẽ tách khỏi gang.

C + O₂ -> CO₂↑ (điều kiện nhiệt độ)

S + O₂  -> SO₂↑ (điều kiện nhiệt độ)

- Những nguyên tố như Si, P sẽ tạo thành các oxit không bay hơi. Những oxit này sẽ tác dụng với CaO tạo thành xỉ và nổi trên bề mặt thép lỏng.

 

 

               

Xem tất cả bài giảng hoá học