Gang là gì? Kiến thức tổng quan từ A-Z

Gang là gì? Gang luôn được biết tới là một loại vật liệu rắn, cứng. Độ bền cao trong quá trình sử dụng. Ít hao mòn, được hầu hết khách hàng tin sử dụng. Để tìm hiểu thêm về vật liệu phổ biến này. Cùng tham khảo bài viết dưới đây nhé!

Khái niệm gang là gì?

Gang là hợp kim của Sắt, Cacbon và một số yếu tố khác như Si, Mn, P, S, trong đó hàm lượng Cacbon chiếm tỷ trọng to nhất từ ​​2 - 5%. Gang với màu chủ đạo thường là màu xám, đặc tính giòn, nhiệt độ nóng chảy cao, chống ăn mòn tốt. Hiện nay gang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề: công nghiệp, nông nghiệp, dân dụng, đặc trưng là sản xuất những loại van công nghiệp như van bi, van một chiều, van cổng,...

Phân loại gang

Theo thống kê hiện nay gang được chia thành Hai loại chính như sau:

Gang trắng

Gang trắng, còn được gọi là gang thường là hợp kim Fe - C, trong đó hàm lượng cacbon ở dạng liên kết Fe3C là 3-3,5%. Đặc thù:

  • Gang trắng trước cùng tinh % C ≤ 4,3%.

  • Gang trắng cùng tinh% C = 4,3%.

  • Gang trắng sau hết tinh % C ≥ 4,3%. (Theo Wikipedia)

Đặc điểm của dòng gang này là với màu trắng sáng, độ cứng cao, giòn, khó cắt, hàn. Vì vậy, nó được sử dụng chủ yếu để luyện thép hoặc chế tạo những chi tiết máy cần chống ăn mòn cao. Hoặc sử dụng để đúc ủ thành những loại gang khác như gang dẻo, gang xám chuyển sang màu trắng.

Gang xám

Gang xám là một loại gang được cấu tạo bởi toàn bộ cacbon tồn tại ở dạng Graphit. Graphit này ở dạng tấm, phiến, chuỗi ... Bề mặt gang xám lúc đứt gãy với màu xám, là màu đặc trưng của ferit và graphit tự do. Đây là loại gang thông dụng nhất, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc trưng là cơ khí.

Do Graphit với độ bền cơ học kém nên gang xám với độ bền kém, độ dẻo và độ dai thấp. Tuy nhiên, graphit với ưu điểm là tăng khả năng chống mòn của gang xám, giúp gang dễ vỡ vụn lúc cắt, giảm rung động, giảm co ngót lúc nấu chảy. Vì vậy với khả năng gia công và chống mài mòn tốt.

Tính chất của gang

Gang được coi là tương tự như một hợp kim với chứa hai yếu tố: Sắt và cacbon ở trạng thái rắn. Nhiệt độ nóng chảy của gang từ 1150 tới 1200 độ C, thấp hơn 300 độ C so với sắt thuần chất.

Gang được coi là hợp kim giòn. Màu xám lúc đứt gãy thường là đặc điểm nhận dạng của gang đó là sự phân bố ở dạng tự do của khối lượng cacbon, với dạng như tấm lúc hợp kim đông đặc.

Sản xuất gang như thế nào?

Gang là một trong những vật liệu được sử dụng nhiều trong đời sống hiện nay. Vậy trật tự sản xuất gang được tổ chức như thế nào?

Vật liệu để sản xuất gang là gì?

Vật liệu để sản xuất gang là quặng sắt, ví dụ như quặng manhetit (chứa Fe304), quặng hematit; than cốc (than tinh luyện); ko khí với nhiều oxi và một số chất phụ gia khác như đá vôi CaCO3, ...

Nguyên tắc sản xuất gang là như thế nào?

Tiêu dùng cacbon oxit để khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện.

Quá trình sản xuất gang

  • Quặng, than cốc, đá vôi với kích thước vừa phải được đưa vào lò cao qua mồm lò và xếp thành từng lớp xen kẽ với nhau. Ko khí nóng được thổi từ Hai bên lò từ dưới lên. 

Phản ứng tạo thành khí CO:

 C(r) + O2(k) → CO2(k) (điều kiện với nhiệt độ)

 C(r) + CO2(k) → 2CO(k) (điều kiện với nhiệt độ)

  • Tính khử của oxit sắt thành sắt.

  3CO(k) + Fe2O3(r) → 2Fe(r) + 3CO2(k) (điều kiện với nhiệt độ cao)

Một số oxit khác với trong quặng như MnO2, SiO2,... cũng bị khử để tạo thành đơn chất Mn, Si,... 

Sắt nóng chảy hòa tan Một lượng nhỏ cacbon và một số yếu tố khác tạo thành gang lỏng chảy nồi lò và được đưa ra ngoài qua cửa tháo gang.

  • Đá vôi bị phân hủy thành CaO, kết hợp với SiO2 với trong quặng để tạo thành xỉ.

 CaO(r) + SiO3(r) → CaSiO3(r) (điều kiện với nhiệt độ)

Xỉ nhẹ nổi lên trên và được thải ra ngoài ở cửa thải xỉ.

  • Khí tạo thành trong lò cao được thoát ra ở phía trên sắp mồm lò.

Ứng dụng của gang

Với những ưu điểm và đặc tính nổi trội như độ giòn cao và chống ăn mòn, chịu nhiệt tốt thì gang được sử dụng rộng rãi để sản xuất trong nhiều ngành nghề. Đặc thù:

  • Trong ngành chế tạo máy, đúc những loại đai máy to với độ phức tạp cao, ko cần chịu uốn to nhưng cần đảm bảo sự chịu lực nén tốt.

  • Trong sản xuất dây đai máy dụng cụ (tiện, phay, bào,...), thân máy động cơ đốt trong.

  • Trong sản xuất những loại van công nghiệp: Van cổng, van bướm, van cầu, van thăng bằng trong nước, khí nén, tương đối nước nóng...

  • Gang được sử dụng để chế tạo trục khuỷu, ống dẫn nước đường kính to, nắp hố ga, rào chắn... vì tính an toàn cao, dễ thi công, giá thành rẻ.

  • Trong ngành nghề trang trí thì gang với tính đúc tốt, bề mặt với thể mài dũa thuận tiện.

  • Kim loại sắt: Khái niệm, tính chất và ứng dụng
  • Nhôm là kim loại gì? Những tính chất, ứng dụng và cách sản xuất nhôm

Bài tập về gang sách giáo khoa kèm lời giải

Dựa vào những lý thuyết trên bạn với thể dựa vào đó để giải một số bài tập trong Sách giáo khoa Hóa học lớp 9 sau:

Bài tập 1 (SGK Hóa học 9, trang 63)

Hợp kim là gì? Gang và thép là gì? Nêu thành phần, tính chất và ứng dụng của gang, thép.

Gợi ý đáp án:

Hợp kim là chất thu được sau lúc làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc hỗn hợp kim loại và phi kim loại.

Gang là hợp chất của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2% tới 5%. Ngoài ra trong gang còn với một số yếu tố khác như Si, Mn, S ...

Thép là hợp kim sắt của cacbon và một số yếu tố khác, trong đó hàm lượng cacbon nhỏ hơn 2%.

Ứng dụng của gang và thép:

  • Gang, thép với nhiều ứng dụng trong sản xuất, kỹ thuật và đời sống. Gang trắng sử dụng để luyện thép, gang xám sử dụng để chế tạo máy móc thiết bị.

  • Thép được sử dụng để chế tạo nhiều chi tiết máy, dụng cụ và dụng cụ lao động. Đặc thù thép được sử dụng để làm vật liệu xây dựng nhà cửa, cầu cống, phương tiện liên lạc.

Bài tập 2 (SGK Hóa học 9, trang 63)

Nêu nguyên tắc sản xuất gang và viết những phương trình phản ứng hoá học.

Gợi ý đáp án:

Nguyên tắc sản xuất gang: Tiêu dùng cacbon oxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện (lò cao). Phương trình hóa học xảy ra:

C + O2 → CO2

C + CO2 → 2CO

Khí CO khử oxit sắt trong quặng thành sắt:

3CO + Fe2O3 → 3CO2 ↑ + 2Fe

MnO2 + 2CO → Mn + 2CO2 ↑

SiO2 + 2CO → Si + 2CO2 ↑

Sắt nóng chảy hòa tan cacbon và một số yếu tố khác tạo thành gang.

Bài tập 3 (SGK Hóa học 9, trang 63)

Nêu nguyên tắc luyện gang thành thép và viết những phương trình hóa học.

Gợi ý đáp án:

Nguyên lý luyện gang thành thép: Loại bỏ khỏi gang hầu hết những yếu tố cacbon, silic, mangan...

Thổi khí oxi vào lò chứa gang đang nóng chảy, khí oxi oxi hóa sắt thành FeO. Lúc đó FeO sẽ oxi hóa một số yếu tố trong gang như C, Mn, Si, P, S. Ví dụ:

2Fe + O2 → 2FeO

FeO + C → Fe + CO

2FeO + Si → 2Fe + SiO2

FeO + Mn → Fe + MnO.

Trên đây Monkey đã giới thiệu tới những bạn gang là gì? Nguyên lý và trật tự sản xuất gang như thế nào? Kỳ vọng bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn. Nếu bạn cần tìm hiểu thêm về nhiều môn học khác với thể truy cập trực tiếp vào website Monkey để được với thêm nhiều tri thức thú vị nhé!

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *