Bài 33. Hợp kim của sắt

TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
NGUYỄN ĐÌNH CHIỂU
Bài soạn:
Bài 33
HỢP KIM CỦA SẮT
Bến Tre, tháng 2 năm 2009
HỌC SINH:
LỚP:
12
15
Lê Thị Diễm Trinh
I. GANG
1. Khái niệm
Gang là hợp kim của sắt với Cacbon, trong đó có từ 2 – 5% khối lượng Cacbon, ngoài ra còn một lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, S...
 Gang chứa cacbon ở dạng than chì .
 Dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước, cánh cửa...
2. Phân loại
a) Gang xám
 Gang chứa ít cacbon hơn và cacbon chủ yếu ở dạng xementit (Fe3C).
 Gang trắng được dùng để luyện thép.
b) Gang trắng
3. Sản xuất gang
 Khử quặng sắt oxit bằng than cốc trong lò cao.
a) Nguyên tắc
 Quặng sắt oxit ( thường là quặng hematit đỏ
Fe2O3), than cốc và chất chảy (CaCO3 hoặc SiO2).
b) Nguyên liệu
Nhà máy luyện gang
Quy trình luyện gang – thép
Fe + CO2
FeO + CO2
Fe3O4 + CO2
2
t°
Phản ứng tạo thành chất khử CO
C + O2
CO2 + C
Phản ứng sắt oxit
3
Phản ứng tạo xỉ
CaCO3
c) Các phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang :
CO2
CO
t°
2
t°
3
Fe3O4 + CO
t°
FeO + CO
t°
CaO + CO2
CaO + SiO2
CaSiO3 (canxi silicat)
Fe2O3 + CO
– Ở phần bụng lò có nhiệt độ khoảng 1500°C, sắt nóng chảy có hòa tan một phần cacbon và một lượng nhỏ các nguyên tố Si , Mn... tạo thành gang.
d) Sự tạo thành gang
– Gang nóng chảy tích tụ ở nồi lò.
– Sau một thời gian nhất định người ta tháo gang ra khỏi lò cao.
II. THÉP
1. Khái niệm
Thép là hợp kim của sắt chứa từ 0,001 – 2% khối lượng cacbon cùng với một số nguyên tố khác (Si, Mn, Cr, Ni...)
Vỏ đồng hồ bằng thép
a) Thép thường (hay thép cacbon):
Ống tròn bằng thép mềm
Công cụ làm bằng thép mềm
2. Phân loại
– Thép mềm: chứa không quá 1%C. Dễ gia công, kéo sợi, cán thành thép lá. Dùng chế tạo vật dụng trong đời sống và xây dựng nhà cửa....
– Thép cứng: chứa trên 0,9%C; được dùng để chế tạo các công cụ, các chi tiết máy như các vòng bi, vỏ xe bọc thép...
Xe bọc thép
Dao làm từ thép cứng
b) Thép đặc biệt
– Thép chứa 13% Mn, rất cứng.
Máy nghiền đá
– Thép chứa khoảng 20%Cr và 10%Ni, rất cứng, không gỉ.
Vỏ điện thoại bằng thép không gỉ
Thìa , nĩa
– Thép chứa khoảng 18%W và 5%Cr, rất cứng.
Máy phay đứng
2. Sản xuất thép:
a) Nguyên tắc
Giảm hàm lượng các tạp chất C, S, Si, Mn... có trong gang bằng cách oxi hóa các tạp chất đó thành oxit rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép.
Nhà máy luyện thép Thép Việt (Bà Rịa – Vũng Tàu)
b) Các phương pháp luyện thép
Phương pháp Bet-xơ-me:
Luyện thép trong lò thổi hình quả lê, vỏ ngoài bằng thép, bên trong lót gạch chịu lửa đi-nát. Luồng không khí mạnh thổi vào gang lỏng, đốt cháy tạp chất trong gang tạo thành thép trong thời gian ngắn.
* Nhược điểm: không luyện được thép từ gang chứa nhiều photpho, không luyện được thép có thành phần theo ý muốn.
Sơ đồ lò Betxơme đang hoạt động
Ba giai đoạn chuyển gang thành thép
Phương pháp Mac-tanh:
Quá trình luyện thép kéo dài 6 – 8 giờ nên có thể phân tích được sản phẩm và cho thêm những chất cần thiết để chế được các loại thép có thành phần mong muốn .
Sơ đồ lò Mac-tanh
Phương pháp lò điện :
Nhiệt lượng sinh ra trong lò cao, dễ điều chỉnh.
Luyện được những loại thép đặc biệt mà thành phần có những kim loại khó nóng chảy như vonfam, molipđen, crom.....
* Nhược điểm: dung tích nhỏ.
Sơ đồ lò điện
Có bao nhiêu phương pháp
sản xuất thép?
Có 3 phương pháp sản xuất thép:
Phương pháp Bet-xơ-me
Phương pháp Mac-tanh
Phương pháp lò điện