Hợp kim của sắt –

Biết thành phần, tính chất và ứng dụng của gang, thép. Sắt tinh khiết ít được sử dụng trong thực tế, nhưng các hợp kim của sắt là gang và thép lại được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp và đời sống. Gang là hợp kim của Fe với C trong đó có từ 2 – 5% khối lượng C’, ngoài ra còn một lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, S. Phân loại, tính chất và ứng dụng của gang Gang trăng Gang trắng chứa ít cacbon, rất ít silic, chứa nhiều xementit Fe, C. Giang trắng rất cứng và giòn, được dùng để luyện thép.Giang xám Gang xám chứa nhiều cacbon và silic, Gang xám kém cứng và kém giòn hơn gang trắng, khi nóng chảy thành chất lỏng linh động (ít nhớt) và khi hoá rắn thì tăng thể tích, vì vậy gang xám được dùng để đúc các bộ phận của máy, ống dẫn nước, cánh cửa… (hình 7.6). Sản xuất gangNguyên liệu Quặng sắt dùng để sản xuất gang có chứa 30–95% oxit sắt, không chứa hoặc chứa rất ít lưu huỳnh, photpho. Than cốc (không có sẵn trong tự nhiên, phải điều chế từ than mỡ) có vai trò cung cấp nhiệt khi cháy, tạo ra chất khử là CO và tạo thành gang.Hinih 7.6. Cánh của đức bằng gang203 b)Chất chảy CaCO3, ở nhiệt độ cao bị phân huỷ thành CaO, sau đó hoá hợp với SiO2 là chất khó nóng chảy có trong quặng sắt thành xỉ silicat dễ nóng chảy, có khối lượng riêng nhỏ (D = 2,5 g/cm*) nổi lên trên gang (D = 6,9 g/cm*). Những phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang Phản ứng tạo thành chất khử CO Không khí nóng được nén vào lò cao ở phần trên của nồi lò, đốt cháy hoàntoàn than cốc (hình 7.7): C + O2 → CO2Nhiệt lượng của phản ứng toả ra làm cho nhiệt độ tới trên 1800°C. Khí CO2 đi lên phía trên gặp lớp than cốc, bị khử thành CO : CO + C – 2COPhản ứng này thu nhiệt làm cho nhiệt độ phần trên của phễu lò vào khoảng 13000C.Phản ứng khử oxit sắt Các phản ứng CO khử các oxit sắt đều được thực hiện trong phần thân lò, có nhiệt độ từ 400 – 800°C: Ở phần trên của thân lò (nhiệt độ khoảng 400°C) xảy ra phản ứng:3FeO + CO – 2FeO + CO, î Ở phần giữa của thân lò (nhiệt độ khoảng 500-600°C) xảy ra sự khử oxit sắt từ FeO4 thành sắt(II) oxit:FeO, + CO – 3FeO + CO. Ở phần dưới của thân lò (nhiệt độ khoảng 700 – 800°C) xảy ra phản ứng khử sắt(II) oxit thành Fe:FeO + CO —» Fe + CO, T Phản ứng tạo xỉ Ở phần bụng lò (nhiệt độ khoảng 1000°C) xảy ra phản ứng phân huỷ CaCO3 và phản ứng tạo xỉ: CaCO – CaO + CO, CaO + SiO2 → CaSiO3 (canxi silicat)سا200 (5 ×– Khi lò caoMiệng lò OOC 3Feo. 4 CO – 2Fe-o,+ Co., Fe, O. + CO → 3FeO + CO, Thân lo FeO + CO → Fe + CO, Сасо, —» Cao + co. CaO + SiO, -, CaSiO, Bung lò so C+ CO – 2COPhễu lò V, 1000 C c+o, , Со, +– Không khí nóng Nồi lò ਸ਼ Cửa tháo xỉ Cửa thảo gang Gan Hình 7.7. Các phản ứng hoá học xảy ra trong lò cao c). Sự tạo thành gang Ở phần bụng lò (nhiệt độ khoảng 1500°C) sắt nóng chảy có hoà tan một phần cacbon và một lượng nhỏ mangan, silic,… đó là gang. Gang nóng chảy tích tụ ở nồi lò. Sau một thời gian nhất định, người ta tháo gang và xỉ ra khỏi lò cao. II – THÉP 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,…) 1. Phân loại, tính chất và ứng dụng của thép Dựa vào thành phần và tính chất, có thể phân thép thành hai nhóm: a) Thép thường (hay thép cacbon) : chứa ít cacbon, silic, mangan và rất ít lưu huỳnh, photpho. Độ cứng của thép phụ thuộc vào hàm lượng cacbon. Thép cứng chứa trên 0,9% C, thép mềm không quá 0,1% C. Loại thép này thường được sử dụng trong xây dựng nhà cửa, chế tạo các vật dụng trong đời sống. b) Thép đặc biệt là thép có chứa thêm các nguyên tố khác như: Si, Mn, Cr, Ni, W, V,… Thép đặc biệt có những tính chất cơ học, vật lí rất quý. Thí dụ : Thép Cr – Ni rất cứng dùng chế tạo vòng bi, vỏ xe bọc thép,… Thép không gỉ có thành phần 74% Fe, 18% Cr, 8% Ni dùng để chế tạo dụng cụ y tế, dụng cụ nhà bếp…Thép W– Mo – Cr rất cứng dù ở nhiệt độ rất cao, dùng để chế tạo lưỡi dao cắt gọt kim loại cho máy tiện, máy phay,… c)Thép silic có tính đàn hồi tốt, dùng để chế tạo lò xo, nhíp ôtô. Thép mangan rất bền, chịu được va đập mạnh, dùng để chế tạo đường ray xe lửa, máy nghiền đá,… Sản xuất thép Nguyên liệu Nguyên liệu sản xuất thép gồm : gang trắng hoặc gang xám, sắt thép phế liệu : chất chảy là canxi oxit : nhiên liệu là dầu mazút hoặc khí đốt; khí oxi. Những phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện gang thành thép Khí oxi được dùng làm chất oxi hoá các nguyên tố phi kim trong gang thành những oxit. Cacbon và lưu huỳnh bị oxi hoá thành những hợp chất khí là CO2 và SO2 tách ra khỏi gang: C + O2 → CO2 S + O. – SO Silic và photpho bị oxi hoá thành những oxit khó bay hơi là SiO2 và P.Os: Si + O2 –> SiO, 4P+ 5O – 2P.O.Những oxit này hoá hợp với chất chảy là CaO tạo thành xỉ (canxi photphat và canxi silicat) nổi trên bề mặt thép lỏng:3CaO + P.O. — Cas (PO).CaO + SiO – CaSiO,Các phương pháp luyện thép Phương pháp Bet-xơ-me (lò thổi oxi) Oxi nén dưới áp suất 10 atm được thổi trên bề mặt và trong lòng gang nóng chảy, do vậy oxi đã oxi hoá rất mạnh những tạp chất trong gang và thành phần các chất trong thép được trộn đều (hình 7.8) Lò thổi oxi có ưu điểm là các phản ứng xảy ra bên trong khối gang toả rất nhiều nhiệt, thời gian luyện thép ngắn. Lò cỡ lớn có thể luyện được 300 tấn thép trong thời gian 45 phút. Ngày nay có khoảng 80% thép được sản xuất bằng phương pháp này. Thép nóng chảyHình 7.8. Sơ đồ lộ thổi o\! Phương pháp Mac-tanh (lò bằng)Nhiên liệu là khí đốt hoặc dầu cùng với không khí và oxi được phun vào lò đểoxi hoá các tạp chất trong gang (hình 7.9).Không khi nóng Cửa nạp nhiên liệuNhiên liệu khíXỉ nóng chảy Thép nóng chảyHinih 7.9. Sordó lò Mac-tanhƯu điểm của phương pháp này là có thể kiểm soát được tỉ lệ các nguyên tốtrong thép và bổ sung các nguyên tố cần thiết khác như Mn, Ni, Cr, Mo, W, V Do vậy, có thể luyện được những loại thép có chất lượng cao.Mỗi mẻ thép ra lò có khối lượng chừng 300 tấn trong thời gian từ 5 – 8 giờ. Khoảng 12 – 15% thép trên thế giới được sản xuất theo phương pháp này.Phương pháp lò điện Trong lò điện, các thanh than chì là một điện cực, gang được dùng như là điện cực thứ hai (hình 7.10). Hồ quang Sinh ra giữa chúng tạo được nhiệt độ cao hơn và dễ điều chỉnh hơn so với các loại lò trên. Do vậy phương pháp lò hồ quang điện có ưu điểm là luyện được những loại thép đặc biệt mà thành phần có những kim loại khó nóng chảy như vonfam (th: 3350°C). molípđen (th:2620°C), crom (t: 1890°C) và loại được hầu hết những nguyên tố có hại cho thép như lưu huỳnh, photpho. Nhược điểm của lò hồ quang điện là dung tích nhỏ nên khối lượng mỗi mẻ thép ra lò không lớn.Diēni CuC băng than chỉnguyên liệuThép nông chảyHình 7.10. Sơ đổ lổ điện207 Hãy ghép mỗi chữ cái ở cột trái với một số ở cột phải sao cho phù hợp: A. cacbon là nguyên tố kim loại B. thép là nguyên tố phi kim C. sắt là hợp kim sắt – cacbon (0,01 – 2%) D. xementit là hợp kim sắt – Cacbon (2 – 5%) E. gang là quặng hematit nâu. Hãy cho biết thành phần các nguyên tố và ứng dụng của: a) Gang và thép : b) Gang xám và gang trắng; c) Thép thường và thép đặc biệt. Hãy cho biết: a) Nguyên tắc sản xuất gang và nguyên tắc sản xuất thép; b) Nguyên liệu cho sản xuất gang và sản xuất thép: c) Các phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện gang và luyện thép. Hãy nêu những ưu điểm và nhược điểm chính của 3 phương pháp luyện thép, Người ta luyện gang từ quặng chứa Fe3O4 trong lò Cao. a) Viết phương trình hoá học cho các phản ứng xảy ra.số tạp chất. Giả thiết hiệu suất của quá trình là 87,5%,a) Viết một số phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi luyện thép từ gang. b) Cần bao nhiêu tấn muối chứa 80% sắt(III) sunfat để có một lượng sắt bằng lượngsắt trong 1 tấn quặng hematit chứa 64,0% Fe2O3 ?c). Nếu lấy quặng hematit trên đem luyện gang, rồi luyện thép thì từ 10 tấn quặng sẽ thu được bao nhiêu tấn thép chứa 0,1% C và các tạp chất. Giả thiết hiệu suất của quátrình là 75%.b) Tính khối lượng quặng chứa 92,8% Fe3O4 để có 100 tấn gang chứa 4% C và một ※

Bài giải này có hữu ích với bạn không?

Hợp kim của sắt

--Chọn Bài--

↡

Tài liệu trên trang là MIỄN PHÍ, các bạn vui lòng KHÔNG trả phí dưới BẤT KỲ hình thức nào!