Bài 33: Hợp kim của sắt

I. Gang

1. Khái niệm

Gang là hợp kim của sắt với các bon trong đó có từ 2 đến 5% khối lượng các bon, ngoài ra còn một lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, S,…

2. Phân loại

 Gang xám:  là gang chứa các bon ở dạng than chì.

 Gang trắng: là gang chứa ít các bon hơn, dùng để luyện thép.

3. Sản xuất gang

Nguyên tắc: khử quặng sắt oxit bằng than cốc trong lò cao.

Nguyên liệu:  Quặng sắt oxit , than cốc, chất chảy .

Các phản ứng xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang.

• Phản ứng tạo chất khử CO.

C + O₂ →(t^o) CO₂

CO₂ + C →(t^o)  2CO

• Phản ứng khử sắt oxit

3Fe₂O₃ + CO →(t^o)  2Fe₃O₄ + CO₂

Fe₃O₄ + CO →(t^o)  3FeO + CO₂ ↑

FeO + CO →(t^o)  Fe  + CO₂ ↑

• Phản ứng tạo xỉ.

CaCO₃ →(t^o)  CaO + CO₂↑

CaO + SiO₂ →(t^o)  CaSiO₃.

II. Thép

1. Khái niệm

Thép là hợp kim của sắt chứa từ 0,01 – 2% khối lượng các bon, cùng với một số nguyên tố khác (Si, Mn, Cr, Ni,,…)

2. Phân loại

Thép thường (hay thép cacbon): thép mềm và thép cứng.

Thép đặc biệt: đưa thêm vào thép thường  một số nguyên tố làm cho thép có tính chất đặc biệt.

3. Sản xuất thép.

Nguyên tắc: Giảm hàm lượng các tạp chất Si, Mn, S, P, C… chất trong gang bằng cách oxi hoá các tạp đó thành oxit, rồi biến thành sỉ và tách ra khỏi thép.

Các phương pháp luyện thép.

• Phương pháp Bet – xơ – me:
• Phương pháp Mactanh ( lò Mactanh)

• Phương pháp lò điện

  

  TRẮC NGHIỆM :

1. Xét các phương trình phản ứng:

(1). FeO + Mn → Fe + MnO

(2). Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + SiO₂

(3). 2FeO + Si → 2Fe + SiO₂

(4). FeO + C → Fe + CO

Phản ứng nào xảy ra trong quá trình luyện thép:

A. (1), (3), (4)

B. (1)

C. (3)

D. (2)

2. Có thể dùng dung dịch nào sau đây để hòa tan hoàn toàn một mẫu gang?

A. Dung dịch HCl

B. Dung dịch NaOH

C. Dung dịch H₂SO₄

D. Không có dung dịch nào.

3. Chọn câu trả lời sai trong số những câu trả lời dưới đây:

A. Các tính chất vật lý của kim loại do cấu tạo nguyên tử của nó tạo nên.

B. Hợp kim có những tính chất vật lý quan trọng hơn kim loại nên có nhiều ứng dụng hơn.

C. Để pha chế hợp kim người ta đun nóng chảy hỗn hợp các kim loại theo bất cứ tỉ lệ nào mong muốn.

D. Bạc là kim loại có ánh kim đặc biệt do ta có thể soi gương khi tráng một lớp bạc mỏng lên bề mặt thủy tinh.

4. Những nhận xét nào sau đây đúng:

1. Gang là hợp kim của sắt từ 1 đến 3,1% là các nguyên tố C, Si, Mn và S còn lại là Fe.

2. Thép là hợp kim của sắt trong đó hàm lượng cacbon chiếm 2%.

3. Thép được sử dụng trong ngành chế tạo máy và máy bay.

4. Để luyện thép, người ta oxi hóa gang nóng chảy để loại khỏi gang phần lớn các nguyên tố C, P, Si, Mn và S.

5. Thép đặc biệt là loại thép ngoài những nguyên tố có sẵn như thép thường, còn thêm các nguyên tố được đưa vào là Cr, Ni, Mo, W, Mn...

A. 1, 2, 4, 5

B. 1, 2, 3

C. 2, 3

D. 2, 3, 4

5. Chất nào dưới đây khi cho tác dụng với dung dịch axit HCl hay H₂SO₄ loãng, tạo ra hỗn hợp hai muối?

A. Fe₃O₄

B. Al₂O₃

C. Fe(OH)₂

D. FeO

6. Cho khí CO khử hoàn toàn 10g quặng hematit. Lượng sắt thu được cho tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ loãng thu đuqược 2,24 lít H₂ (đktc). Phần trăm khối lượng của Fe₂O₃ trong quặng là:

A. 75%

B. 85%

C. 70%

D. 80%

7. A là một loại quặng hematit chứa 60% Fe₂O₃. Khối lượng sắt có thể điều chế từ 1 tấn A là:

A. 0,32 tấn

B. 0,23 tấn

C. 0,46 tấn

D. 0,42 tấn

8. Dùng 2 tấn quặng sắt có chứa 64,15% sắt để luyện gang. Trong gang có 5% các nguyên tố khác và có 2% sắt mất theo xỉ. Khối lượng gang điều chế được là:

A. 1333,5 kg

B. Kết quả khác.

C. 1323,5 kg

D. 1423,5 kg

9. Thép được sản xuất theo nguyên tắc nào sau đây:

A. Dùng oxi đốt cháy tạp chất chuyển về dạng khí hoặc xỉ.

B. Dùng khí CO khử các oxit sắt ở nhiệt độ cao.

C. Dùng O₂ chuyển Fe thành FeO, sau đó FeO bị các tạp chất khử thành sắt, các tạp chất bị chuyển thành xỉ.

D. Dùng khí CO khử FeO ở nhệt độ cao.

10. Dùng 100 tấn quặng Fe₃O₄ để luyện gang (95% sắt). Cho biết hàm lượng Fe₃O₄ trong quặng là 80%. Hiệu suất quá trình phản ứng là 93%. Khối lượng gang thu được:

A. 53,876 tấn

B. 56,712 tấn

C. 57,931 tấn

D. 56,721 tấn