Bài 20. Hợp kim sắt: Gang, thép

HỢP KIM CỦA SẮT
Gang-Thép
Bài 33: HỢP KIM SẮT
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,......








2.Phân loại,thành phần, tính chất, ứng dụng :
Gang trắng

Gang xám
Tính chất
Ứng dụng

-Chứa ít cacbon,
và cacbon chủ
yếu ở dạng
xementit (Fe3C)
-Rất cứng và giòn
-Chứa nhiều C ở dạng than chì
-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,...
Thành phần
3.Sản xuất gang :
b. Nguyên liệu :

-Quặng sắt oxit (30-95% oxit sắt, rất ít S,P)thường là quặng hematit đỏ Fe2O3
-Than cốc , chất chảy (CaCO3 hoặc SiO2)

a. Nguyên tắc:
Khử quặng oxit bàng than cốc trong lò cao
Quặng manhetit Fe3O4
Quặng hematit Fe2O3� khan
Quặng hematit nâu
Fe2O3.nH2O
Quặng xiđerit FeCO3
3. Sản xuất gang:
c. Các phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành than:
Quặng sắt oxit FexOy
Thổi không khí đã làm giàu oxi và

sấy nóng tại ~900oC
(1) C +O2  CO2 + Q: tỏa nhiệt
(2) CO2 + C  2CO và 2C + O2  2CO
CO
CO
CO
(3) 3Fe2O3 + CO  2Fe3O4 + CO2
(4) Fe3O4 + CO  3FeO + CO2
(5) FeO + CO  Fe + CO2
Gang lỏng:
Fe + >2%C
Xỉ CaSiO3
Khí lò cao:
CO2, CO, H2, …
(3a) CaCO3  CaO + CO2
(5a) CaO + SiO2  CaSiO3
Lò cao
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,...)

Theá naøo laø theùp?
2.Phân loại, tính chất, ứng dụng của thép:
2.Phân loại, tính chất, ứng dụng của thép:
> 0,9%C
? 0,1 %C
Chứa 15% Mn
20%Cr, 10%Ni
18%W, 5%Cr
Cứng
Dễ kéo sợi, cán mỏmg
Rất cứng
Không gỉ
Rất cứng
Chế tạo công cụ, chi tiết máy
Xây dựng, đời sống
Làm máy nghiền đá
để chế tạo dụng cụ y tế...
Chế tạo máy cắt, máy phay
Thép mềm
Thép mềm
Thép cứng
Thép đặc biệt: thép inox( thép không gỉ)
3.Sản xuất thép :
a.Nguyên tắc :
Làm giảm hàm lượng các tạp chất C,S, Si, Mn. có trong gang bằng cách oxi hoá cá tạp chất đó thành oxit rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép.
Phôi thép

Cho bieát nguyeân taéc saûn
xuaát theùp ?
b. Các phương pháp luyện thép :

Cho bieát caùc phöông phaùp
luyeän Theùp, öu ñieåm , nhöôïc ñieåm
cuûa moãi loaïi ?
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, thành phần như ý muốn
Nhược điểm
Không luyện được thép có thành phần theo ý muốn, không luyện được thép từ gamg
Thời gian kéo
dài, 6-8 giờ
Dung tích nhỏ
*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
TỔNG KẾT
CỦNG CỐ :
Ghép cột trái-phải sao cho đúng
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