Lý thuyết hợp kim sắt: Gang, thép

Lý thuyết hợp kim sắt: Gang, thép

I. HỢP KIM CỦA SẮT
Hợp kim là chất rắn thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc của kim loại và phi kim.
1. Gang
Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%, ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như Si, Mn, s,… Gang cứng và dòn hơn sắt.  
Có hai loại gang: gang trắng và gang xám. Gang trắng dùng để luyện thép, gang xám dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước,…
2. Thép
Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%.
Thép có nhiều tính chất lí, hóa quý hơn sắt. Thép được dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo máy, dụng cụ lao độngr..
II. SẢN XUẤT GANG, THÉP
1. Sản xuất gang
a) Nguyên liệu sản xuất gang là quặng sắt, thí dụ quặng manhetit (chứa Fe304), quặng hematit; than cốc (than đã được tinh chế); không khí giàu oxi và một số chất phụ gia khác như đá vôi CaCO3,…
b) Nguyên tắc sản xuất gang: Dùng cacbon oxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim.
c) Quá trình sản xuất gang trong lò luyện kim (lò cao).
–  Phản ứng tạo thành khí CO: C + O2 → CO2
                                            C + CO2 → 2CO
– Phản ứng khử oxit sắt thành sắt.
                                            3CO + Fe203 → 2Fe + 3C02
Sắt nóng chảy hòa tan một ít cacbon tạo thành gang.
– Đá vôi bị phân hủy thành CaO, kết hợp vơi SiO2 có trong quặng tạo thành xỉ.
                                          CaO + SiO3 → CaSiO3
Xỉ nhẹ nổi lên trển và được đưa ra ở cửa tháo xỉ.
2. Sản xuất thép
– Nguyên liệu sản xuất thép là gang, sắt phế liệu, khí oxi.
– Nguyên tắc sản xuất thép là oxi hóa một số kim loại, phi kim để loại ra khỏi gang phần lớn các nguyên tố cacbon, silic, mangan,…
– Quá trình luyện thép được thực hiện trong lò Bet-xơ-me. Khí oxi
oxi hóa các nguyên tố trong gang như C, Mn, Si,..
Sản phẩm thu được là thép.