Tìm hiểu sự ảnh hưởng của các nguyên tố c, si, mn, p, s đến tính chất cơ lý của gang,thép và phương pháp xác định c và s

Nhóm 2:
Hoàng Duy Điệp
Nguyễn Minh Đức
Phạm Anh Dũng
Nguyễn Thị Duyên
Nguyễn Thị Thu Hà
-

-

-

-

-


Tìm hiểu sự ảnh hưởng của
các nguyên tố C, Si, Mn, P, S
đến tính chất cơ lý của
gang,thép và phương pháp
xác định C và S

•
-

-

-

Gang

Là hợp kim của Fe và C cùng một số
nguyên tố khác với hàm lượng nhỏ.
Trong gang hàm lượng C > 2%, nhưng
trong thực tế thường dùng gang có hàm
lượng C=1,7- 6,6%.
Đặc điểm chung của gang là thường có màu
nâu, xám, dễ nứt rạn khi chịu tác dụng của
lực cơ học nhưng dễ đúc, dễ gia công.


Ảnh hưởng của các nguyên tố C, Si,
Mn, P, S trong gang :
Cacbon: Hàm lượng cacbon càng cao thì
màu của gang càng xám, độ bền cơ học, độ
dẻo, tính dẫn nhiệt giảm xuống.
Silic: Làm gang xám, dễ tạo bọt bên trong
khối gang làm gang dễ rạn nứt.
Mangan: Làm tăng tính mài mòn, tăng độ
bền của gang nhưng hàm lượng Mn cao dễ
chuyển gang hợp kim thành gang trắng.
Photpho: Làm màu của gang xám, cứng
nhưng rất giòn, làm cho gang dễ nóngchảy,
làm tính linh động của dung dịch gang ở
trạng thái nóng chảy cao nên dễ đúc.
Lưu huỳnh: Làm gang cứng, giòn, dễ nứt
cục bộ, là một nguyên tố rất có hại cho
gang.

•

-

-

-

-

-

•
-

Thép

Là hợp kim của sắt được điều chế từ gang
bằng cách làm giảm hàm lượng C xuống


-

-

-

còn 0,2 - 1,7%, đồng thời đưa thêm một số
nguyên tố khác như Cr, Ni, V, W… và làm
giảm hàm lượng Si, P, S, Mn nhằm làm tăng
tính cơ lý cho thép.

Tổng các nguyên tố tạp chất không quá 2%.
Đặc điểm chung của thép là có độ bền cao,
chịu được lực kéo, uốn, có tính đàn hồi và
biến dạng tốt.
•
Ảnh hưởng của các nguyên tố C, Si,
Mn, P, S trong thép :
Cacbon: hàm lượng C cho phép trong thép
từ 0,1- 0,8%. Khi hàm lượng C càng nhiều
thì sẽ làm tăng độ cứng, sức bền kéo, uốn
xoắn, độ đàn hồi cũng tăng nhưng khi hàm
lượng C lớn thì sức bền giảm, độ dẻo giảm
và khó gia công.
Silic và Mangan: Nếu tỉ lệ thành phần của 2
nguyên tố này tăng thì thép sẽ tăng độ bền
cơ học và độ cứng. Riêng Si làm cho tính
đàn hồi của thép cao, có độ thẩm từ cao nên
được dùng làm lõi của máy biến thế. Mn


-

-

làm tăng tính mài mòn của thép. Hàm lượng
cho phép của Si từ 0,1 - 0,35%, Mn: 0,2 0,8%.
Photpho: P là nguyên tố có trong thép do lẫn
từ quặng khi luyện gang đưa vào và luyện
thép không khử hết. P làm tăng độ bền, độ
cứng, làm tăng tính linh động của thép lỏng

trong 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: 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%.
•

Phương pháp xác định C
và S


Phương pháp xác định
Cacbon theo tiêu chuẩn TCVN
1821:2009
Nguyên tắc:
Đốt mẫu trong dòng oxi ở nhiệt độ
thích hợp , hấp thụ khí CO2 tạo thành
bằng dd KOH. Từ hiệu số đo thể tích
trước và sau khi hấp thụ cùng nhiệt
độ áp suất của khí, tính ra hàm lượng
Cacbon trong mẫu.
Điều kiện tiến hành:
+ Tiến hành ở nhiệt độ cao (12000C –

I.

-

-

-

12500C), với thép hợp kim(13000C –
13500C)
+ Nguồn cấp khí phải là khí O2 sạch, khô.
+ Tốc độ cung cấp khí phải phù hợp khoảng
4-5 giọt/s.
Nếu C>3%, để mẫu phân hủy nhanh cần sử
dụng xúc tác


-

Phương trình phản ứng :

C + O2 → CO2
Fe3C + 3O2
Mn3C + 3O2

→
→

CO2 + Fe3O4
CO2 + Mn3O4

4Cr3C2 + 17O2 → 8CO2+ 6Cr2O3
Công thức:

%C = .P.100%
-

Trong đó:

+ V1: hiệu số chỉ thước đo trước và sau hấp
thụ khí C mẫu thí nghiệm(ml).
+ V0: hiệu số chỉ thước đo trước và sau hấp
thụ Cacbon mẫu trắng(ml).
+ G: khối lượng mẫu(gam).

-

+ P: hệ số chỉnh áp suất và nhiệt độ.
II.
Phương pháp xác định Lưu Huỳnh
theo TCVN 1820 – 76
Nguyên tắc:


Đốt mẫu trong dòng oxi ở nhiệt độ thích
hợp để oxi hóa S→SO2
+ Cách 1: hấp thụ SO2 bằng nước, chuẩn độ
bằng dd Iot với chỉ thị hồ tinh bột.

-

-

+ Cách 2: hấp thụ hidro peoxit và chuẩn độ

bằng NaOH với chỉ thị MR.
Điều kiện xác định:
+ Lượng mẫu: tùy theo hàm lượng S 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, 1300oC đối với thép và gang
hợp kim thấp và trung bình.
Phương trình phản ứng:

3FeS+5O2 → Fe3O4 + 3SO2
H2SO3+H2O+I2 → 2HI+H2SO4


3MnS+5O2 → Mn3O4+ 3SO2
H2SO3+H2O2 → H2SO4+H2O
SO2+H2O → H2SO3
H2SO4+2NaOH → Na2SO4+2 H2O
Công thức tính kết quả:
trong đó :
V - thể tích dung dịch iot hoặc NaOH tiêu tốn
khi chuẩn độ mẫu thí nghiệm(ml)
V1 - thể tích dung dịch axit sunfuric tiêu tốn
khi chuẩn độ để cân bằng màu trong trường
hợp màu của hai bình không đồng nhất(ml)
TS - độ chuẩn dung dịch iot hoặc natri
hydroxyt, tính bằng số g lưu huỳnh trong

1 ml dung dịch
G - lượng cân mẫu, tính bằng (g)
P - hệ số nồng độ giữa dung dịch iot với dung
dịch thiosunfat hoặc giữa dung dịch natri


hydroxyt với axit sunfuric 0,02N khi chuẩn
độ.