Sự ảnh hưởng của các nguyên tố c, s, p, mn, si tới tính chất cơ lí của gang thép và phương pháp xác định hàm lượng c s trong gang thép

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Công Nghệ Hóa Học
ࢣࢣࢣࢣࢣࢣ
Bài tập môn:PHÂN TÍCH
CÔNG NGHIỆP 2
Nhóm thực hiện: Nhóm 10
1. Dì Kim Tuyết
2. Nguyễn Thị Trang
3. Nguyễn Thị Tuyên
4. Vũ Thị Xuân
5. Vũ Thị Phương Hoa

Nhóm 10_ PTCN2


Chuyên đề:
 Sự ảnh hưởng của các nguyên tố: C, S, P, Mn, Si tới tính chất
cơ lí của gang thép.
 Và phương pháp xác định hàm lượng C & S trong gang thép.

Nhóm 10_ PTCN2


 Sự ảnh hưởng của các nguyên tố: C, S, P, Mn, Si tới tính chất cơ lí của gang
thép.

Định nghĩa

Gang

Thép

• Là hợp kim của Fe và C cùng một số nguyên tố khác với hàm

• Là hợp kim của sắt được điều chế từ gang bằng cách làm giảm hàm

lượng nhỏ.

lượng C xuống còn 0,2 - 1,7%, đồng thời đưa thêm một số nguyên tố

•Trong gang hàm lượng C > 2%, nhưng trong thực tế thường

khác như Cr, Ni, V, W… và làm giảm hàm lượng Si, P, S, Mn nhằm

dùng gang có hàm lượng C=1,7- 6,6%.

làm tăng tính cơ lý cho thép.
• Tổng các nguyên tố tạp chất không quá 2%.

Đặc điểm

• Thường có màu nâu, xám, dễ nứt rạn khi chịu tác dụng của

• Có độ bền cao, chịu được lực kéo, uốn, có tính đàn hồi và biến

lực cơ học nhưng dễ đúc, dễ gia công.

dạng tốt.

Nhóm 10_ PTCN2

Các yếu tố ảnh

Gang

Thép

hưởng
Cacbon

Hàm lượng cacbon càng cao thì màu của

Hàm lượng C cho phép trong thép từ 0,1- 0,8%. Khi hàm lượng

gang càng xám, độ bền cơ học, độdẻo,

C càng nhiều thì sẽ làm tăng độ cứng, sức bền kéo, uốn xoắn,

tính dẫn nhiệt giảm xuống.

độ đàn hồi cũng tăng nhưng khi hàm lượng C lớn thì sức bền
giảm, độ dẻo giảm và khó gia công.

Silic

Làm gang xám, dễ tạo bọt bên trong khối gang làm

Si làm cho tính đàn hồi của thép cao, có độ thẩm từ cao nên

gang dễ rạn nứt.

thép được dùng làm lõi của máy biến thế.
Hàm lượng cho phép của Si từ 0,1 - 0,35%,

Mangan

Làm tăng tính mài mòn, tăng độ bền của

Mn làm tăng tính mài mòn của thép.

gang nhưng hàm lượng Mn cao dễ chuyển

Hàm lượng Mn: 0,2 - 0,8%.

gang hợp kim thành gang trắng.

Nhóm 10_ PTCN2


Các yếu tố ảnh

Gang

Thép

hưởng
Photpho

Làm màu của gang xám, cứng nhưng rất giòn,

P là nguyên tố có trong thép do lẫn từ quặng khi luyện

làm cho gang dễ nóngchảy, làm tính linh động

gang đưa vào và luyện thép không khử hết. P làm tăng độ

của dung dịch gang ở trạng thái nóng chảy cao

bền, độ cứng, làm tăng tính linh động của thép lỏng trong

nên dễ đúc.

lò luyện. Nhưng nếu hàm lượng P lớn làm thép dòn, chịu
va chạm cơ học kém, không biến dạng tốt khi thép nguội.
Hàm lượng P cho phép 0,05 - 0,07%

Lưu Huỳnh

Làm gang cứng, giòn, dễ nứt cục bộ, là một nguyên tố rất có
hại cho gang.

Là thành phần có hại, thường có do quá trình luyện gang
và luyện thép không khử hết làm thép cứng, dòn, nóng
cục bộ, hàm lượng cho phép là < 0,06%.

Nhóm 10_ PTCN2


 Phương pháp xác định hàm lượng C trong gang thép:
1. Nguyên tắc

• Đốt mẫu trong dòng oxi ở nhiệt độ thích hợp. Hấp thụ khí cacbonic tạo thành bằng dung dịch KOH. Từ hiệu số đo thể tích
trước và sau khi hấp thụ cùng với nhiệt độ và áp suất của khí, tính ra hàm lượng cacbon trong mẫu.
2.Phương trình phản ứng:
• C + O2  CO2
• 4Fe3C + 13O2  4CO2 + 6Fe2O3
• Mn3C + 3O2  CO2 + Mn3O4
•4Cr3C2 + 17O2  8CO2 + 6Cr2O3

Nhóm 10_ PTCN2


3. Công thức tính:
 

%C= . 100

Trong đó:

• V1 = V2 - V'1: là hiệu số chỉ trên thước đo sau và trước khi hấp thụ khí cabonic của mẫu thí nghiệm;
• V0: là số hiệu chỉ trên thước đo sau và trước khi hấp thụ khí cacbonic của mẫu trắng;
• G: là khối lượng mẫu, tính bằng gam;
• p: là hệ số hiệu chỉnh áp suất và nhiệt độ.

Nhóm 10_ PTCN2


3. Điều kiện tiến hành

- Nhiệt độ phải cao, đảm bảo C cháy hết
o

- Với thép thường 1200-1250 C.
o
- Đối với thép hợp kim, nhiệt độ đốt mẫu là 1300-1350 C.

- Nguồn khí cung cấp là khí
- Sử dụng chất trợ dung ( chất xúc

O2 phải sạch, khô

tác): Sn, Pb hay Cu..

- Tốc độ cung cấp khí: phải

- Lượng cân mẫu và lượng chất trợ

phù hợp để lượng khí đủ dư

dug phải phù hợp với hàm hượng C

để thực hiện quá trình đốt

có trong mẫu.

cháy

Điều kiện đốt
mẫu
Nhóm 10_ PTCN2

Điều kiện hấp thụ và đo khí CO2:
+ Đo thể tích khí phải chính xác
+ Hấp thụ CO2 vào dung dịch KOH phải được
tiến hành nhiều lần
+ Có dùng NaOH để hấp thụ CO2 được không?

Nhóm 10_ PTCN2


4. Sơ đồ và cách tiến hành

Nhóm 10_ PTCN2


• 1. Bình chứa oxi tinh khiết
• 2. Đồng hồ và van điều chỉnh oxi
• 3. Bình rửa bằng thủy tinh chứa dung dịch KOH
• 4. Lò điện
• 5. Biến thế để điều chỉnh nhiệt độ lò
• 7. Ống sứ tráng men, hai đầu nút kín bằng cao su mềm
• 8. Thuyền sứ không tráng men
• 9. Ống thủy tinh chứa đầy bông thủy tinh
• 10. Bình hấp thụ SO2
• 11. Ống làm lạnh
• 12. Khóa thủy tinh ba nhánh
• 13. Ống đo khí có thước chia
• 14. Nhiệt kế để đo nhiệt độ hỗn hợp khí
• 15. Bình thăng bằng
• 16. Bình hấp thụ, đựng dung dịch KOH
Nhóm 10_ PTCN2

 Phương pháp xác định hàm lượng S trong gang thép:
1. Nguyên tắc:
• Đốt mẫu trong dòng oxi ở nhiệt độ thích hợp để oxi hóa lưu huỳnh đến lưu huỳnh dioxit.
3FeS + 5O2  Fe3O4 + 3SO2
3MnS + 5O2  Mn3O4 + 3SO2
• Cách 1: Hấp thụ lưu huỳnh dioxit bằng nước, chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch iot với
chỉ thị hồ tinh bột;
SO2 + H2O  H2SO3
H2SO3 + H2O + I2  2HI + H2SO4

• Dung dịch chuyển từ không màu sang màu xanh tím

Nhóm 10_ PTCN2


• Cách 2: hấp thụ bằng hiđro peoxit và chuẩn độ bằng natri hiđroxit với chỉ thị metyl đỏ.
H2SO3 + H2O2  H2SO4 + H2O
H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + 2H2

• Tại điểm tương đương dung dịch chuyển màu từ hồng da cam thành màu vàng

Nhóm 10_ PTCN2


2. Công thức tính:
 

%S = .100

Trong đó:

• R là dung dịch tiêu chuẩn I2 hoặc NaOH
• C: Nồng độ đương lượng của R (N)
• V: Thể tích dung dịch R tiêu tốn để chuẩn độ (ml)
• G: Khối lượng mẫu (g)

Nhóm 10_ PTCN2


3. Điều kiện tiến hành:
• Lượng mẫu: Tùy theo hàm lượng lưu huỳnh trong hợp kim mà khối lượng mẫu lấy sao
cho phù hợp.
• Cần có thêm chất chảy là thiếc hoặc đồng để mẫu dễ nóng chảy, có khả năng đốt
cháy hoàn toàn mẫu.
• Nhiệt độ đốt: 1350oC đối với thép và gang hợp kim cao; hoặc 1300oC đối với thép và
gang hợp kim thấp và trung bình.

Nhóm 10_ PTCN2


4. Sơ đồ và cách tiến hành

Nhóm 10_ PTCN2


Chú dẫn:
• 1. Bình chứa oxi;
• 2. Đồng hồ và van điều chỉnh tốc độ dòng oxi;

• 3. Bình chứa dung dịch kali pemanganat 4%, pha trong dung dịch natri hydroxit 40%
• 4. Tháp làm khô oxi;
• 5. Khóa thủy tinh hai hoặc ba nhánh,
• 6. Biến trở, để điều chỉnh nhiệt độ lò
• 7. Lò điện, bảo đảm nhiệt độ đến 1350oC
• 8. Ống sứ không tráng men
• 9. Thuyền sứ không tráng men
• 10. Cặp nhiệt điện, để kiểm tra nhiệt độ lò
• 11. Ống hút bụi, chứa bông thủy tinh sạch
• 12. Bình hấp thụ và chuẩn độ.

Nhóm 10_ PTCN2


Thanks for watching
Have a nice day! 

Nhóm 10_ PTCN2