Hợp kim của sắt là gì? Gang và thép (cách sản xuất) - Tự Học 365

Hợp kim của sắt là gì? Gang và thép (cách sản xuất)

Gang và thép là gì?

Gang và thép là gì?

Gang: là hợp kim của Fe chứa từ 2 – 4% cacbon. Trong gang còn có 1 số tạp chất: Si, P, Mn, S.

Thép: hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó cacbon chiếm dưới 2%

Cách sản xuất gang và thép

Nguyên tắc sản xuất gang

Dùng  CO  để  khử  oxit  sắt  (các  quặng cacbonat hay pirit khi nung nóng (có mặt O2) đều biến thành oxit)

Nguyên liệu:  quặng  sắt,  than  cốc, không khí.

Oxi  của không khí đực  sấy nóng đến 900oC

C + O2 → CO2 + 94Kcal

Nhiệt độ lên đến khoảng 2000oC, nên: CO2 + C → 2CO – 42Kcal

Oxit cacbon khử oxit sắt: 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2

FeO + CO → Fe + CO2

♦  Chất  chảy  kết  hợp  với  tạp  chất  trong nguyên liệu tạo thành xỉ:

CaO + SiO2 → CaSiO3

♦  Fe sinh ra tạo thành ḥp kim với C, Si, Mn ...  thành gang nóng chảy trong lò ($t_{s}^{0}$ gang nhỏ hơn $t_{s}^{0}$ Fe)

Nguyên tắc sản xuất thép

♦  Luyện gang thành thép bằng cách lấy ra khỏi gang phần lớn C, Si, Mn và hầu hết P, S tự sự oxi hóa gang nóng chảy.

♦  Các phản ứng xảy ra theo thứ tự:

Si + O2 → SiO2

2Mn + O2 → 2MnO

C + O2 → CO2

CO2 + C → 2CO

S + O2 → SO2

4P + 5O2 → 2P2O5

♦ Các khí (CO2, SO2, CO) bay ra khỏi  hệ. SiO2  và P2O5  là những  oxi  axit  kết  ḥp với FeO, MnO tạo thành xỉ.

♦  Khi các tạp chất bị oxi hóa hết thì Fe bị oxi hóa:

2Fe + O2 → 2FeO (nâu)

♦  Thêm vào lò một ít gang giàu C để điều chỉnh tỉ lệ C và một lựng nhỏ Mn cũng đực thêm vào lò để khử oxit sắt:

FeO + Mn → Fe + MnO

Luyện bài tập vận dụng tại đây!