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 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 giòn hơn sắt.  

2. 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 động...

II. SẢN XUẤT GANG, THÉP

1. Sản xuất gang như thế nào?

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: 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 trên và được đưa ra ở cửa tháo xỉ.

2. Sản xuất thép như thế nào

- 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.