Tìm hiểu sự ảnh hưởng của các nguyên tố c, si,mn,p,s đến tính chất cơ lý của gang,thép và phương pháp xác định c và s

CHỦ ĐỀ: TÌM HIỂU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ C, SI,MN,P,S ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GANG,THÉP VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH C VÀ S GVHD: Trần Quang Hải... GIỚI THIỆU VỀ GANG THÉPẢNH HƯỞNG CỦA

CHỦ ĐỀ: TÌM HIỂU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ C, SI,MN,P,S ĐẾN

TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GANG,THÉP VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH C VÀ S

GVHD: Trần Quang Hải

GIỚI THIỆU VỀ GANG THÉP

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẾN

TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA GANG

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẾN

TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA THÉP

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH C VÀ S

1.Giới Thiệu Về Gang Thép

• 1.1 Khái niệm về gang và thép

• 1.1.1 Gang

Khái niệm: Gang là hợp kim của sắt và cacbon

cùng một số nguyên tố khác như: Si, Mn, P, S, Cr,

Ni, Mo, Mg, Cu hàm lượng cacbon trong gang lớn hơn 2,14%

Phân loại: gang chia là 2 loại chính

Gang trắng

Gang Graphit

1.1.2 Thép

Khái niệm: Thép là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe), với cacbon (C), từ 0,02% đến

2,14% theo trọng lượng, và một số nguyên tố hóa học khác.

Phân loại:

Thép cacbon

Thép hợp kim

2 Ảnh hưởng của các nguyên tố đến tính

chất của Gang

- Cacbon (C): là nguyên tố thúc đẩy quá trình graphit hóa Nhưng

gang có nhiều cacbon thì độ dẻo và tính dẫn nhiệt giảm Nếu

cacbon chứa trong gang ở dạng hợp chất hóa học xementit thì gang đó gọi là gang trắng, nếu cacbon ở dạng tự do (graphit) thì gang đó gọi là gang xám Sự tạo thành các loại gang khác nhau phụ thuộc vào thành phần hóa học và tốc độ nguội của nó

- Silic (Si): Silic là nguyên tố ảnh hưởng nhiều nhất đến cấu trúc

tinh thể của gang, vì nó thúc đẩy quá trình graphit hóa Hàm

lượng Si tăng sẽ làm tăng độ chảy loãng, tăng tính chịu mài mòn

và ăn mòn của gang Thường thì hàm lượng Si trong gang là 1,5 - 3%

• - Phốt pho (P): P là một nguyên tố có hại trong gang, nó làm giảm độ bền, tăng độ dòn của gang, dễ gây nứt vật đúc Tuy nhiên P tăng tính chảy loãng, tác dụng này được sử dụng để đúc tượng, chi tiết mỹ thuật Trong trường hợp đúc các chi tiết thành mỏng, hàm lượng P trong các chi tiết quan trọng không được quá 0,1%, còn các chi không quan trọng có thể tới 1,2%

• - Lưu hùynh (S): là nguyên tố có hại trong gang, nó làm cản trở

graphit hóa, nên làm giảm tính chảy loãng do đó làm giảm tính đúc Lưu hùynh làm giảm độ bền cho gang dòn S kết hợp với

Fe tạo thành FeS gây bở nóng Vì vậy thành phần S trong gang không quá 0,1%

•- Mangan (Mn): Mn trong gang thúc đẩy

sự tạo thành gang trắng và ngăn cản

graphit hóa Bởi vậy trong gang trắng

thường chứa 2 - 2,5% Mn, trong gang xám lượng Mn không quá 1,3% Mn là nguyên

tố tăng tính chịu mài mòn, tăng độ bền,

giảm tác hại của lưu hùynh (S).

3 Ảnh hưởng của các nguyên tố đến tính

chất hóa học của thép

• Cacbon: tăng khả năng chống ăn mòn, tăng độ cứng và bền cho thép

• Mangan: Ngăn quá trình oxi hóa, loại FeO có hại cho thép

• Silic: Chống sự ăn mòn của axit H2SO4

• Lưu Huỳnh: Tăng hiệu suất gia công tuy nhiên chỉ thêm 1 lượng nhỏ.

• Photpho:gây giòn nguội hay bở nguội (ở nhiệt độ

thường) Chỉ cần có 0,10%P hòa tan, ferit đã trở nên

giòn, nên để tránh giòn lượng phôtpho trong thép phải ít hơn 0,050%

4.Phương pháp xác định Cacbon theo

TCVN 1821:2009

• Nguyên tắc:

Đốt mẫu trong dòng oxi ở nhiệt độ thích hợp , hấp thụ khí CO2 tạo thành bằng dd KOH Từ hiệu số đo thể tích trước và sau khi hấp thụ cùng nhiệt độ áp suất của khí, tính ra hàm lượng Cacbon trong mẫu

• Điều kiện tiến hành:

+ Tiến hành ở nhiệt độ cao (12000C – 12500C), với thép hợp

kim(13000C – 13500C)

+ Nguồn cấp khí phải là khí O2 sạch, khô

+ Tốc độ cung cấp khí phải phù hợp khoảng 4-5 giọt/s

• Nếu C>3%, để mẫu phân hủy nhanh cần sử dụng xúc tác

 Phương trình phản ứng :

C + O2  CO2

Fe3C + 3O2  CO2 + Fe3O4

Mn3C + 3O2  CO2 + Mn3O4 4Cr3C2 + 17O2  8COCO2+ 6Cr2O3

 Công thức:

%C = P.100%

Trong đó:

+ V1: hiệu số chỉ thước đo trước và sau hấp thụ khí C mẫu thí nghiệm(ml)

+ V0: hiệu số chỉ thước đo trước và sau hấp thụ Cacbon mẫu trắng(ml)

+ G: khối lượng mẫu(gam)

+ P: hệ số chỉnh áp suất và nhiệt độ

•

5 Phương pháp xác định Lưu Huỳnh theo

TCVN 1820 - 76

• Nguyên tắc:

Đốt mẫu trong dòng oxi ở nhiệt độ thích hợp để oxi hóa SSO2

+ Cách 1: hấp thụ SO2 bằng nước, chuẩn độ bằng dd Iot với chỉ thị hồ tinh bột.

+ Cách 2: hấp thụ hidro peoxit và chuẩn độ bằng NaOH với chỉ thị MR.

• Điều kiện xác định:

+ Lượng mẫu: tùy theo hàm lượng S trong hợp kim mà khối lượng mẫu lấy sao cho phù hợp.

+ Cần có thêm chất chảy là thiếc hoặc đồng để mẫu dễ nóng chảy có khả năng đốt cháy hoàn toàn mẫu.

+ Nhiệt độ đốt 1350 o C đối với thép và gang hợp kim cao, 1300 o C đối với thép và gang hợp kim thấp và trung bình

• Phương trình phản ứng:

3FeS+5O2  Fe3O4 + 3SO2

H2SO3+H2O+I2  2HI+H2SO4

3MnS+5O2  Mn3O4+ 3SO2

H2SO3+H2O2  H2SO4+H2O

SO2+H2O  H2SO3

H2SO4+2NaOH  Na2SO4+2 H2O

• Công thức tính kết quả:

trong đó :

V - thể tích dung dịch iot hoặc NaOH tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu thí

nghiệm(ml)

trong trường hợp màu của hai bình không đồng nhất(ml)

trong 1 ml dung dịch

G - lượng cân mẫu, tính bằng (g)

P - hệ số nồng độ giữa dung dịch iot với dung dịch thiosunfat hoặc giữa dung dịch natri hydroxyt với axit sunfuric 0,02N khi chuẩn độ.

•