I. GANG
1. Khái niệm
Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó C chiếm 2 – 5% về khối lượng, ngoài ra còn một lượng nhỏ các nguyên tố khác Si, Mn, S, …
2. Phân loại
- Gang xám: chứa C ở dạng than chì, dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước, cánh cửa
- Gang trắng: chứa ít C hơn và C chủ yếu ở dạng xementit (Fe3C), được dùng để luyện thép
3. Sản xuất gang
- Nguyên tắc luyện gang: khử oxit sắt trong quặng bằng than cốc trong lò cao thành sắt.
- Nguyên liệu: quặng sắt oxit ( thường là quặng hemantit đỏ), than cốc và chất chảy ( CaCO3 và SiO2)
- Các phương trình hóa học:
+ Tạo chất khử
C + O2 -> CO2 và C + CO2 -> 2CO.
+ Quá trình khử: sử dụng chất khử CO
Fe2O3 -> Fe3O4 -> FeO -> Fe.
+ Loại tạp chất trong quặng :
CaCO3 -> CaO + CO2
CaO + SiO2 -> CaSiO3
II. THÉP
1. Khái niệm
Là hợp kim của sắt với C trong đó C chiếm 0,01 – 2% về khối lượng.
2. Phân loại
- Thép thường ( thép cacbon): Thép mềm chứa không quá 0,1%C; dễ gia công, được dùng kéo sợi hay cán thành thép lá dùng trong vật dụng đời sống và xây dựng
- Thép cứng: chứa trên 0,9%C dùng để chế tạo công cụ, chi tiết máy
- Thép đặc biệt: cho thêm vào thép 1 số nguyên tố làm thép có 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, không gỉ, dùng làm dụng cụ gia đình, y tế
+ Thép chứa khoảng 18% W và 5% Cr rất cứng, dùng để chế tạo máy cắt, gọt,..
3. Sản xuất thép
- Nguyên tắc luyện gang thành thép: loại bỏ phần lớn các nguyên tố C, Si,Mn, S,… ra khỏi gang bằng cách oxi hóa chúng và chuyển thành xỉ.
- Các phương trình hóa học :
C + O2 -> CO2; S + O2 -> SO2
Si + O2 -> SiO2 ; 4P + 5O2 -> 2P2O5 (xỉ)
CaO + SiO2 -> CaSiO3 ; 3CaO + P2O5 -> Ca3(PO4)2 (xỉ).
- Phương pháp luyện thép:
+ Phương pháp Bet-xơ-me (lò thổi oxi)
+ Phương pháp Mac-tanh (lò bằng)
+ Phương pháp lò điện.
- Gang và thép được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp và đời sống.
Sơ đồ tư duy: Hợp kim của sắt
