Hợp kim của sắt – Gang, thép: Tính chất, ứng dụng, cách sản xuất - HocVienKhoiNghiep.Edu.Vn
Rate this post

Sắt là một trong những nguyên tố hóa học quan trọng và mang tính ứng dụng cao trong cuộc sống. Hiểu về sắt và những hợp kim của sắt sẽ giúp bạn biết được những kiến thức hóa học chuẩn xác nhất cũng như có được những kiến thức thực tế hữu ích.

monkey3-7343890

10 triệu++ trẻ em tại 108 nước đã
giỏi tiếng Anh như người bản xứ &
phát triển ngôn ngữ vượt bậc qua
các app của Monkey

Đăng ký ngay để được Monkey tư vấn sản phẩm phù hợp cho con.

Bạn đang đọc: Hợp kim của sắt – Gang, thép: Tính chất, ứng dụng, cách sản xuất

Khái niệm hợp kim của sắt

Trong đời sống lúc bấy giờ bạn hoàn toàn có thể phát hiện sắt ở mọi nơi. Chúng Open rất nhiều trong đời sống hàng ngày và trong nhiều nghành sản xuất. Đặc biệt sắt hay những hợp kim của sắt còn là một thành phần rất quan trọng trong nhiều ngành nghề kỹ thuật khác nhau. Bởi vậy việc hiểu được sắt và những kỹ năng và kiến thức tương quan hợp kim của sắt sẽ giúp bạn có được những mạng lưới hệ thống nhận thức toàn vẹn và tuyệt vời và hoàn hảo nhất nhất .

hop-kim-cua-sat-1139130

Khái niệm chung

Mọi người thường chỉ biết tới nguyên tố sắt. Tuy nhiên nếu đi sâu nghiên cứu và điều tra thì bạn chắc như đinh sẽ cần tìm hiểu và khám phá về hợp kim của sắt. Để hiểu hợp kim của sắt thì bạn cần hiểu hợp kim là gì. Theo đó, hợp kim chính là một sản phẩm chất rắn thu được sau khi triển khai làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều sắt kẽm kim loại và phi kim hoặc của nhiều sắt kẽm kim loại khác nhau .
Dựa vào những khái niệm của hợp kim hoàn toàn có thể thấy được, sắt lúc bấy giờ cũng có nhiều hợp kim khác nhau. Phổ biến nhất về hợp kim của sắt chính là thép và gang. Hai ứng dụng này được coi là hợp kim của sắt quan trọng nhất và được ứng dụng nhiều nhất trong đời sống .

Khái niệm gang là gì?

Trên trong thực tiễn có rất nhiều người nhầm lẫn gang và thép là như nhau. Tuy nhiên chúng chỉ có điểm chung là cùng là hợp kim của sắt. Cụ thể, gang là một hợp kim phổ cập của sắt. Chúng chính là hợp kim của sắt và carbon, trong đó thành phần của carbon có khoảng chừng 2 – 5 % .

hop-kim-cua-sat-1-2269298

Ngoài thành phần chính đó thì trong gang còn có một số nguyên tố thường gặp khác như : S, Mn, Si … Mặc dù là hợp kim của sắt nhưng gang giòn và cứng hơn sắt. Trên thực tiễn lúc bấy giờ có những loại gang chính là gang trắng và gang xám .

Khái niệm thép là gì?

Thép cùng với gang cũng là một hợp kim của sắt. Theo đó, thép chính là hợp kim của sắt với cacbon cùng với rất nhiều những nguyên tố khác. Tuy nhiên hàm lượng carbon có trong đó chỉ dưới 2%. So với sắt thì thép có những tính chất vật lý vô cùng đặc biệt như: Ít bị ăn mòn, cứng và có độ đàn hồi tốt.

Trong đời sống lúc bấy giờ thì thép có rất nhiều ứng dụng khác nhau. Trong đó thông dụng nhất chính là sử dụng thép để sản xuất ra rất nhiều những dụng cụ lao động, đồ vật hay những cụ thể máy … Đặc biệt nhất lúc bấy giờ chính là việc thép được sử dụng hầu hết để sản xuất những phương tiện đi lại giao thông vận tải, phương tiện đi lại vận tải đường bộ và đặc biệt quan trọng là vật tư thiết kế xây dựng .

Phân loại hợp kim của sắt

Cả gang và thép đều là hợp kim của sắt. Chúng đều có những thành phần khá giống nhau. Tuy nhiên trên thực tiễn, hàm lượng của từng loại sẽ có sự độc lạ. Và chính vì sự độc lạ đó đã tạo nên gang và thép như lúc bấy giờ .

hop-kim-cua-sat-2-4872585

Gang

Gang là một hợp kim quan trọng của sắt. Hiện nay có nhiều loại khác nhau. Cụ thể :

  • Gang xám: Gang xám có thành phần nhiều silic và carbon hơn so với gang trắng. Gang xám sẽ có đặc tính ít giòn và mềm hơn. Hiện nay gang xám sẽ được sử dụng để sản xuất các vật liệu như ống nước, bệ máy…

  • Gang trắng: Gang trắng sẽ có thành phần ít silic và carbon hơn so với gang xám. Gang trắng sẽ có đặc tính cứng và giòn hơn. Do đó mà trên thực tế, gang trắng sẽ được sử dụng để luyện thép.

  • Gang graphit: Gang graphit cũng là một hợp kim của sắt và carbon. Thành phần carbon trong đó chiếm khoảng 2.14% cùng nhiều nguyên tố khác như S,, Si, Mn…

  • Gang cầu: Gang cầu có thành phần gồm 4.3% nguyên tố C và 4.6% nguyên tố Si. Gang cầu được sử dụng phổ biến để sản xuất các loại van công nghiệp, các chi tiết máy…

  • Gang dẻo: Gang dẻo sẽ được ủ “graphit hóa” từ gang trắng. Gang dẻo có ưu điểm là tuổi thọ lâu dài, tính dẻo tốt, độ bền tốt, chống chịu điều kiện khắc nghiệt tốt.

Thép

Cũng là một hợp kim quan trọng của sắt, thép lúc bấy giờ cũng mang đến rất nhiều những ứng dụng tuyệt vời trong đời sống. Thép có thành phần khá giống với gang tuy nhiên lượng carbon trong thép lại có hàm lượng rất nhỏ và chỉ dưới 2 %. Hiện nay, thép có hai loại chính là :
Thép có nhiều ứng dụng trong đời sống

  • Thép đặc biệt: Thép đặc biệt có trong thành phần nhiều nguyên tố như Cr, Mn và Si. Thép đặc biệt sẽ có đặc tính chắc chắn và cứng.

  • Thép thường: Trong thành phần của thép thường sẽ có ít silic, carbon và mangan. Thép thường sẽ được sử dụng để chế tạo, sản xuất những vật dụng hàng ngày.

Tính chất của gang và thép

Gang và thép lúc bấy giờ được sử dụng rất nhiều trong đời sống và trong nhiều ngành công nghiệp sản xuất. Mỗi loại sẽ có những đặc thù khác nhau. Hiểu rõ về đặc thù của chúng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về những loại hợp kim của sắt .

hop-kim-cua-sat-3-1219570

Tính chất của gang

  • Gang có độ giòn cao, độ cứng cao, khó gia công hàn hoặc cắt .
  • Trong công nghiệp, gang graphit được sử dụng nhiều hơn bởi chúng dễ gia công và đặc tính mềm .
  • Trong gia công đúc, gang được sử dụng nhiều để làm những chi tiết cụ thể phức tạp như thân máy, vỏ máy, trục khuỷu, bánh đai, bánh răng, bánh đà, trục cán, ổ trượt …
  • Gang xám có đặc tính khó rèn, chống uốn kém, dễ bị nguội nên dễ bị biến trắng và rất khó gia công cơ khí .
  • Gang trắng được sử dụng nhiều trong công nghệ tiên tiến đúc bởi chúng có đặc tính giòn, cứng, tính cắt gọt kém .
  • Gang dễ nấu luyện, có độ giòn cao, có tính đúc tốt, có độ loãng chảy cao và thường không tương thích để gia công hàn .
  • Gang chịu được tải trọng cao, chịu nén, tốt, chống mài mòn tốt, chống va đập tốt .
  • Gang có nhiệt độ nóng chảy khoảng chừng 1150 – 1200 độ C .

Tính chất của thép

  • Thép có ánh kim, có tính dẫn điện mạnh .
  • Thép chịu va đập tốt, chịu nhiệt tốt .
  • Thép bị hóa dẻo ở nhiệt độ từ 500 – 600 độ C .
  • Ở nhiệt độ dưới – 50 độ C thì thép rất dễ nứt và giòn .
  • Thép có năng lực chống oxi hóa của môi trường tự nhiên .

Sản xuất hợp kim của sắt như thế nào?

Gang và thép là hợp kim đặc biệt quan trọng và thông dụng nhất của sắt. Chúng được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và trở thành một thành phần quan trọng trong nhiều ngành sản xuất. Vậy gang và thép được sản xuất như thế nào ?

hop-kim-cua-sat-4_1-2155757

Sản xuất gang

Nguyên liệu sản xuất gang với thành phần chính là quặng sắt và than cốc. Theo đó, quặng sắt trong tự nhiên gồm có hematit ( chứa Fe2O3 ), quặng manhetit ( chứa Fe3O4 ). Tại Nước Ta thì hoàn toàn có thể tìm thấy nhiều quặng sắt ở thành phố Hà Tĩnh, Yên Bái hay Thái Nguyên. Ngoài ra để sản xuất gang còn cần một lượng than cốc, không khí có giàu oxi cùng một số ít chất phụ gia khác như đá vôi CaCO3 …

Nguyên tắc sản xuất gang: Gang sẽ được sản xuất dựa trên nguyên tắc dùng cacbon oxit để khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim.

hop-kim-cua-sat-7-8288703

Quá trình sản xuất gang trong lò luyện kim:

  • Quặng, than cốc cũng như đá vôi sẽ được xử lý để có kích thước vừa phải để có thể đưa vừa vào miệng của lò luyện kim. Các lớp sẽ được xếp với nhau một cách xen kẽ. Không khí trong lò luyện kim sẽ được đốt nóng từ dưới lên. Khi đó sẽ có phản ứng tạo ra khí CO.

    Xem thêm: 99+ Hình Avatar Mèo Cặp cute và Cực Chất Cho Các Couple | TTTVM – Thamtrangtraivinamilk

C ( r ) + O2 ( k ) → CO2 ( k )
C ( r ) + CO2 ( k ) → 2CO ( k )

  • Khí CO sẽ được sử dụng để khử oxit sắt trong quặng thành sắt. Các oxit khác có trong quặng sắt cũng sẽ được khử để tạo thành đơn chất như Si, Mn … Sắt khi nóng chảy sẽ hòa tan một lượng nhỏ carbon cũng như một số nguyên tố khác để hoàn toàn có thể tạo thành gang lỏng chảy xuống nồi lò và sẽ được đưa ra ngoài trải qua cửa tháo gang .

3CO ( r ) + Fe2O3 ( r ) → 3CO2 ( k ) + 2F e ( r ) ( điều kiện kèm theo nhiệt độ cao )

  • Đá vôi khi phân hủy sẽ tạo thành CaO. Khi đó, CaO sẽ liên tục phối hợp với những oxit SiO2 .

CaO ( r ) + SiO2 ( r ) → CaSiO3 ( k ) ( điều kiện kèm theo nhiệt độ )

  • Khí trong quy trình tạo thành trong lò cao sẽ được thoát ra trải qua miệng lò được gắn ở phía trên .

Sản xuất thép

  • Nguyên liệu sản xuất thép: Chủ yếu là gang, khí oxi và sắt phế liệu.

  • Nguyên tắc sản xuất thép: Thép sẽ được sản xuất thông qua việc oxi hóa một số kim loại, phi kim. Điều này sẽ giúp loại ra khỏi gang những nguyên tố như mangan, silic, carbon…

  • Quá trình sản xuất thép: Thép sẽ được sản xuất trong lò luyện thép như lò bet-xơ-me. Để sản xuất thép, khí oxi sẽ được thổi và lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao. Khí oxi sẽ oxi hóa các nguyên tố có trong gang như P, S, Si, Mn, C… và sản phẩm thu được khi đó chính là thép.

C + O2 → CO2 ( k ) ( điều kiện kèm theo nhiệt độ )

Xem thêm: 

Các ứng dụng hợp kim của sắt gang và thép

Gang và thép lúc bấy giờ được sử dụng khá nhiều trong những nghành của đời sống. Cụ thể những ứng dụng của gang và thép như sau :

Ứng dụng của thép

Thép được sử dụng trong rất nhiều nghành sản xuất. Theo đó bạn hoàn toàn có thể phát hiện thép được dùng trong :

hop-kim-cua-sat-5-9507361

  • Ngành công nghiệp đóng tàu: Thép cũng được sử dụng rất nhiều trong ngành công nghiệp đóng tàu. Thép khi đó sẽ được sử dụng để đóng tàu thuyền bởi chúng có khả năng chịu nhiệt, độ bền cao, mài mòn tốt và rất dễ dát mỏng. Bạn có thể thấy được thép được sử dụng nhiều nhất để làm phần vỏ tàu.

  • Ngành xây dựng: Thép được sử dụng nhiều trong ngành xây dựng. Cụ thể chúng được dùng để chế tạo bê tông cốt thép. Sự xuất hiện của thép sẽ mang đến sự chắc chắn, kiên cố cho công trình. Ngoài ra, thép cũng được dùng trong các công trình giao thông, hạ tầng cơ sở dân dụng.

Ứng dụng của gang

Gang cũng được sử dụng rất nhiều trong đời sống. Bạn hoàn toàn có thể thấy được gang sử dụng nhiều trong :

  • Trước đây, gang được sử dụng để làm vũ khí, lưỡi cày, nồi, nông cụ …
  • Gang được sử dụng để làm những cụ thể ít chịu va đập và ít chịu tải .
  • Gang cũng được dùng để sản xuất những cụ thể chịu mài mòn, ma sát .
  • Gang dùng để sản xuất vỏ máy, bệ máy, thân máy, hộp số, hộp máy, đĩa phanh, xi lanh động cơ, đĩa bánh răng, dụng cụ nấu ăn, thiết bị khai thác mỏ …

Bài tập về hợp kim của sắt sách giáo khoa Hóa học 9 kèm lời giải

Hợp kim của sắt là một kiến thức và kỹ năng quan trọng trong Hóa học lớp 9. Bởi vậy mà có rất nhiều bài tập tương quan đến hợp chất của sắt như gang, thép. Cụ thể, có 1 số ít bài tập cơ bản về hợp kim của sắt như sau :

hop-kim-cua-sat-6-8396264

Bài tập 1 (SGK Hóa học 9 trang 63)

Đề bài : Thế nào là hợp kim ? Thế nào là gang, thép ? Nếu thành phần, đặc thù và ứng dụng của gang và thép .

Bài giải:

  • Các chất thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều sắt kẽm kim loại hay hỗn hợp phi kim, sắt kẽm kim loại được gọi là hợp kim .
  • Thép chính là hợp kim của sắt với cacbon cùng nhiều nguyên tố khác. Trong thành phần của thép thì carbon chỉ chiếm dưới 2 % .
  • Gang là hợp chất của sắt với cacbon cùng nhiều nguyên tố khác. Trong đó thành phần của carbon chiếm từ 2 – 5 % .
  • Ứng dụng của gang : Gang trắng thường được sử dụng để luyện thép, gang xám thường được dùng để sản xuất thiết bị, máy móc .
  • Ứng dụng của thép : Thép sẽ được sử dụng để sản xuất đồ vật, dụng cụ lao động, chi tiết cụ thể máy, vật tư thiết kế xây dựng, phương tiện đi lại giao thông vận tải vận tải đường bộ …

Bài tập 3 (SGK Hóa học 9 trang 63)

Đề bài : Nguyên tắc luyện gang thành thép như thế nào ? Viết những phương trình hóa học cụ thể .

Bài giải:

Gang sẽ được luyện thành thép trải qua nguyên tắc : Thực hiện vô hiệu gang ra khỏi những nguyên tốt như mangan, silic, carbon …
Khí oxi sẽ được thổi vào lò đựng gang đang nóng chảy. Khí oxi sẽ oxi hóa sắt thành FeO. FeO sẽ liên tục oxi hóa một số nguyên tố trong gang như : S, P, Si, Mn, C. Ví dụ :
2F e + O2 → 2F eO
FeO + C → Fe + CO
2F eO + Si → 2F e + SiO2
FeO + Mn → Fe + MnO .

Bài tập 4 (SGK Hóa học 9 trang 63)

Đề bài : Những khí thải ( CO2, SO2 … ) trong quy trình sản xuất gang, thép có tác động ảnh hưởng như thế nào đến thiên nhiên và môi trường xung quanh ? Dẫn ra 1 số ít phản ứng để lý giải. Thử nêu giải pháp để chống ô nhiễm môi trường tự nhiên ở khu dân cư gần cơ sở sản xuất gang thép .

Bài giải:

Trong quy trình luyện gang, những khí thải thí dụ như SO2, CO2 ảnh hưởng tác động đến môi trường tự nhiên xung quanh .
Khí SO2 gây ô nhiễm không khí, ô nhiễm cho con người và động thực vật .
Làm cho nồng độ axit trong nước mưa cao hơn mức thông thường .
SO2 + H2O → H2SO3
H2SO3 liên tục bị oxi hóa thành H2SO4 .

CO2 + H2O → H2CO3

Xem thêm: Top 120+ tin nhắn gửi yêu thương ngọt ngào, lãng mạn ghi điểm trong lòng đối phương

Biện pháp chống ô nhiễm thiên nhiên và môi trường : Xây dựng mạng lưới hệ thống liên hoàn giải quyết và xử lý khí thải ô nhiễm trước khi đưa khí thải ra ngoài không khí. Trồng vành đai xanh để hấp thụ khí CO2 .

Thông qua những kiến thức chi tiết nhất về hợp kim của sắt sẽ giúp bạn biết được gang và thép đều được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và mang đến những hiệu quả vượt trội trong mỗi lĩnh vực. Bạn có thể truy cập ứng dụng Monkey để có thêm nhiều kiến thức về các môn học khác một cách chuẩn xác nhất.

Source: https://thcsbevandan.edu.vn
Category : Thông tin cần biết

Bình luận