Tìm hiểu về hợp kim của sắt

HÔÏP KIM CUÛA SAÉT
Gang-Theùp
Bài 33: HP KIM SẮT
• Mụcđích:
- Biết thành phần tính chất và ứng
dụng của gang, thép
- Biết phương pháp sản xuất gang,
thép
I. Gang :
1. Đònh nghóa :
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 Fe
3
C
-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 CaCO
3
(phân hủy thành CaO
hóa hợp với SiO
2
tạo ra xỉ dễ tách khỏi
gang)
Quaëng manhetit
Fe
3
O
4
Quaëng hematit
Fe
2
O
3
khan
Quaëng hematit naâu

Fe
2
O
3
.nH
2
O
Quaëng xiñerit
FeCO
3
Saûn xuaát gang
C
Quặng sắt oxit Fe
x
O
y
Thổi không khí đã
làm giàu oxi và
sấy nóng tại ~900
o
C
(1) C +O
2
→ CO
2
+ Q: tỏa nhiệt
(2) CO
2
+ C → 2CO và 2C + O
2

→ 2CO
CO CO
CO
(3) 3Fe
2
O
3
+ CO → 2Fe
3
O
4
+ CO
2
(4) Fe
3
O
4
+ CO → 3FeO + CO
2
(5) FeO + CO → Fe + CO
2
Gang lỏng:
Fe + >2%C
Xỉ CaSiO
3
Khí lò cao:
CO
2
, CO, H
2

, …
(3a) CaCO
3
→ CaO + CO
2
(5a) CaO + SiO
2
→ CaSiO
3
Lò cao
1800
o
C
1500
o
C
400
o
C
200
o
C
500-600
o
C
700-800
o
C
1000
o

C
1300
o
C
II. Thép :
1. Đònh nghóa:
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,
Theùp thöôøng
Theùp thöôøng
Theùp thöôøng
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, …
Theùp ñaëc bieät: theùp 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, O
2
Phôi thép
b. Phản ứng hóa học :
* C, S bò oxh thành chất khí
C + O
2
CO
2
S + O
2
SO
2
* Si, P bò oxh thành oxit, sau đó hóa
hợp với CaO tạo ra xỉ
Si + O
2
SiO
3
4P + O
2
P
2

O
5
SiO
3
+ CaO CaSiO
3
P
2
O
5
+ CaO Ca
3
(PO
4
)
2
Ph.
p
ha
ù
p
Betxơme
Ph.
p
ha
ù
p
Mactanh
Ph.
p

ha
ù
p
lo
ø
điện
Nguyên
tắc
hoạt
động
O
2
nén dưới áp
suất 10 atm thổi
trên bề mặt và
trong lòng gang
nóng chảy
Nhiên liệu
cùng với
không khí và
O
2
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
*Phöông phaùp Betxome :
* Phöông phaùp Mactanh (loø baèng):
* Phöông phaùp loø ñieän :
H
ì
nh ảnh sản
x
ua
á
t
t
he
ù
p
Lò điện siêu công
suất 30 tấn/mẻ
Máy trộn oxi
Saỷn xuaỏt theựp cuoọn
Theựp ra loứ

Hỡnh aỷnh saỷn xuaỏt theựp