HỢP KIM CỦA SẮT

I. Gang

1. Khái niệm: Gang là hợp kim của sắt – cacbon trong đó có từ 2% – 5% cacbon, ngoài ra còn một lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, S...

2. Phân loại: có 2 loại

a) Gang xám: Gang chứa cacbon ở dạng than chì. Gang xám được dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước...

b) Gang trắng: Gang chứa ít cacbon hơn và cacbon chủ yếu ở dạng xementit . Gang trắng dùng để luyện thép.

3. Sản xuất gang

a) Nguyên tắc: Khử quặng sắt oxit bằng than cốc trong lò cao

b) Nguyên liệu: Quặng sắt, than cốc và chất chảy ( hoặc ).

4. Các phản ứng xảy ra trong quá trình luyện gang

* Phản ứng tạo ra chất khử CO:

tỏa nhiệt

thu nhiệt

* Phản ứng khử oxit sắt về sắt và tạo gang:

xảy ra ở khoảng 400°C

xảy ra ở khoảng 500 – 600°C

xảy ra ở khoảng 700 – 800°C

* Các phản ứng tạo xỉ, xảy ra ở khoảng 1500°C.

II. Thép

1. Khái niệm: Thép là hợp kim của sắt chứa từ 0,01% – 2% khối lượng cacbon, ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố S, P, Mn, Si.

2. Phân loại: Gồm có 2 nhóm chính

a) Thép thường (hay thép cacbon).

- Thép mềm: chứa không quá 0,1%C. Thép mềm dễ gia công dùng chế tạo các vật dụng trong đời sống và xây dựng nhà cửa.

- Thép cứng chứa trên 0,9% C dùng chế tạo các chi tiết máy như vòng bi, vỏ xe bọc thép.

b) Thép đặc biệt

Đưa thêm vào thép thường một số nguyên tố làm cho thép có những tính chất đặc biệt.

- Thép chứa 13% Mn rất cứng, được dùng làm máy nghiền đá

- Thép chứa khoảng 20% Cr và 10% Ni rất cứng và không gỉ dùng làm dụng cụ gia đình, dụng cụ y tế

- Thép chứa 18% W và 5% Cr rất cứng dùng chế tạo máy cắt, gọt kim loại như máy phay, máy nghiền đá.

3. 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 khỏi thép.

b) Các phương pháp luyện thép

- Phương pháp Bet-xơ-me, thời gian luyện thép ngắn nhưng không luyện được thép có thành phần theo ý muốn.

- Phương pháp Mac-tanh: thời gian luyện thép kéo dài 6 – 8 giờ, nhưng điều chế được thép có thành phần theo ý muốn.

- Phương pháp lò điện: luyện được thép đặc biệt trong lò có hồ quang điện, nhược điểm của lò điện là dung tích nhỏ.