Bài giảng Hợp kim của sắt: Gang thép

HỢP KIM CỦA SẮTGang-ThépBài 33: HỢP KIM SẮTMục đích : - Biết thành phần tính chất và ứng dụng của gang, thép - Biết phương pháp sản xuất gang, thépI. 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, tính chất, ứng dụng :Gang trắngGang xámTính chấtỨng dụng-Chứa ít cacbon,rất ít Si, C ở dạng xementit Fe3C-Rất cứng và giòn-Chứa nhiều C và Si-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,...3.Sản xuất gang : a.Nguyên liệu : -Quặng sắt (30-95% oxit sắt, rất ít S,P)-Than cốc (cung cấp nhiệt cháy, tạo ra CO, tạo thành gang)-Chất chảy CaCO3 (phân hủy thành CaO hóa hợp với SiO2 tạo ra xỉ dễ tách khỏi gang)Quặng manhetit Fe3O4Quặng hematit Fe2O3 khanQuặng hematit nâuFe2O3.nH2OQuặng xiđerit FeCO3Sản xuất gangCQuặng sắt oxit FexOyThổi khơng khí đã làm giàu oxi vàsấy nĩng tại ~900oC(1) C +O2  CO2 + Q: tỏa nhiệt(2) CO2 + C  2CO và 2C + O2  2COCOCOCO(3) 3Fe2O3 + CO  2Fe3O4 + CO2(4) Fe3O4 + CO  3FeO + CO2(5) FeO + CO  Fe + CO2Gang lỏng:Fe + >2%CXỉ CaSiO3Khí lị cao:CO2, CO, H2, (3a) CaCO3  CaO + CO2(5a) CaO + SiO2  CaSiO3 Lị cao1800oC1500oC400oC200oC500-600oC700-800oC1000oC1300oCII. 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,...)2.Phân loại, tính chất, ứng dụng của thép:a.Thép thường (thép cacbon):-Thành phần :chứa ít C, Si, Mn và rất ít S, P-Đặc điểm: độ cứng phụ thuộc tỉ lệ C-thép cứng > 0,9%C, thép mềm  0,1 %C -Ứng dụng: xây dựng nhà cửa, chế tạo vật dụng,...Thép thườngThép thườngThép thườngb.Thép đặc biệt :-Thành phần: có chứa thêm 1 số nguyên tố khác Si, Mn, Cr, Ni, W, V,...-Đặc điểm: có tính chất cơ lý rất quý-Ví dụ: +Thép không gỉ (74%Fe, 18%Cr, 8%Ni) để chế tạo dụng cụ,...+Thép W-Mo-Cr rất cứng dùng để chế tạo dao cắt kim loại,...Thép đặc biệt: thép inox3.Sản xuất thép :a.Nguyên liệu :-Gang trắng hoặc gang xám-Sắt thép phế liệu -Chất chảy là CaO-Nhiên liệu: dầu mazut hoặc khí đốt, O2Phôi thépb. Phản ứng hóa học :* C, S bị oxh thành chất khíC + O2 CO2S + O2 SO2* Si, P bị oxh thành oxit, sau đó hóa hợp với CaO tạo ra xỉ Si + O2 SiO3 4P + O2 P2O5 SiO3 + CaO CaSiO3 P2O5 + CaO Ca3(PO4)2Ph.pháp BetxơmePh.pháp MactanhPh.pháp lò điệnNguyên tắc hoạt độngO2 nén dưới áp suất 10 atm thổi trên bề mặt và trong lòng gang nóng chảyNhiên liệu cùng với không khí và O2 được phun vào lòDùng than chì và gang như 2 điện cực tạo ra hồ quang điện giữ chúng Ưu điểmThời gian luyện thép ngắnLuyện được thép có chất lượng caoLuyện thép đặc biệt*Phương pháp Betxome :* Phương pháp Mactanh (lò bằng):* Phương pháp lò điện :Hình ảnh sản xuất thépLò điện siêu công suất 30 tấn/mẻMáy trộn oxiSản xuất thép cuộnThép ra lòHình ảnh sản xuất thépGangThépĐịnh nghĩaGang là hợp kim của sắt với Cacbon, và một số nguyên tố khác (Si, Mn, S, ...) trong đó hàm lượng Cacbon từ 2-5%Thép là hợp kim của sắt với Cacbon, và một số nguyên tố khác (Si, Mn, S, ...) trong đó hàm lượng Cacbon < 2%Tính chấtGiòn và cứng hơn sắt.Có tính đàn hồi, cứng, ít bị ăn mòn hơn so với sắt.Ứng dụngGang trắng: Dùng để luyện thépGang xám: Dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước,...Chi tiết máy, vật dụng, dụng cụ lao động, vật liệu xây dựng,..TỔNG KẾTLUYỆN TẬP :Ghép cột trái-phải sao cho đúngA.Cacbon1.Là nguyên tố KLB.Thép2.Là nguyên tố PKC.Sắt3.Là hợp kim Fe-C(0,01-2%)D.Xementit4.Là hợp kim Fe-C(2-5%)E.Gang5.Là quặng hematit nâu6.Là hợp chất Fe và CBài tậpA 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.5:2B.4:3C.3:4D.2:5