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

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

Khái niệm gang đúc là gì?

Gang là hợp kim của Sắt, Carbon và một số nguyên tố khác như Si, Mn, P, S, trong đó hàm lượng Carbon chiếm tỷ lệ lớn nhất từ ​​2 – 5%. Màu sắc chủ đạo của gang thường là màu xám, tính giòn, nhiệt độ nóng chảy cao và khả năng chống ăn mòn tốt. Hiện nay, gang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp, dân dụng, đặc biệt là trong sản xuất các loại van công nghiệp như van bi, van một chiều, van cổng,…

Bạn đang xem: Gang là gì? Kiến thức tổng quan từ A-Z

Phân loại gang

Theo thống kê hiện nay, gang được chia làm 2 loại chính như sau:

Gang trắng

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

• Gang trắng tiền kết tinh %C ≤ 4,3%.

• Gang trắng có %C = 4,3%.

• Độ kết tinh gang trắng cuối cùng %C ≥ 4,3%. (Theo Wikipedia)

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

Gang xám

Gang xám là một loại gang được tạo thành từ toàn bộ cacbon tồn tại dưới dạng than chì. Than chì này ở dạng tấm, phiến, dây chuyền… Bề mặt của gang xám khi bị nứt có màu xám, là màu đặc trưng của ferit và than chì tự do. Đây là loại gang thông dụng nhất, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là cơ khí.

Vì than chì có độ bền cơ học kém nên gang xám có độ bền kém, độ dẻo, dai kém. Tuy nhiên, than chì có ưu điểm là tăng khả năng chống mài mòn của gang xám, giúp gang dễ bị vỡ vụn khi cắt, giảm độ rung, giảm độ co ngót khi nấu chảy. Vì vậy, nó có khả năng gia công tốt và chống mài mòn.

Tính chất của gang

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

Gang được coi là một hợp kim giòn. Màu xám khi gãy thường là đặc điểm nhận dạng của gang, là sự phân bố tự do của khối lượng cacbon, có hình dạng giống như tấm khi hợp kim đông đặc lại.

Gang được sản xuất như thế nào?

Gang là một trong những vật liệu được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hiện nay. Vậy quy trình sản xuất gang diễn ra như thế nào?

Nguyên liệu để sản xuất gang là gì?

Nguyên liệu sản xuất sắt là các loại quặng sắt như quặng magnetite (chứa Fe304), quặng hematit; than cốc (than tinh luyện); Không khí có nhiều oxy và một số chất phụ gia khác như đá vôi CaCO3,…

Nguyên lý sản xuất gang là gì?

Sử dụng oxit cacbon để khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim.

Quy trình sản xuất gang

• Quặng, than cốc, đá vôi có kích thước vừa phải được đưa vào lò cao qua miệng lò và xếp thành từng lớp xen kẽ nhau. Không khí nóng được thổi từ hai bên của lò từ dưới lên.

Phản ứng tạo thành khí CO:

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

Xem thêm : Cấu tạo từ tiếng Việt và những kiến thức về từ cần nắm rõ

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

• Khử oxit sắt thành sắt.

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

Một số oxit khác có trong quặng như MnO2, SiO2,… cũng bị khử thành các nguyên tố đơn Mn, Si,…

Sắt nóng chảy hòa tan một lượng nhỏ cacbon và một số nguyên tố khác tạo thành sắt lỏng chảy vào lò và được đưa ra ngoài qua cửa sắt.

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

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

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

Ứng dụng của gang

Với những ưu điểm và đặc tính vượt trội như độ giòn cao, chống ăn mòn, chịu nhiệt tốt nên gang được sử dụng rộng rãi để sản xuất trong nhiều lĩnh vực. Đặc biệt:

• Trong ngành chế tạo máy, đúc các dây đai máy lớn, có độ phức tạp cao không cần chịu lực uốn lớn nhưng cần đảm bảo khả năng chịu nén tốt.

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

• Trong sản xuất các loại van công nghiệp: Van cổng, van bướm, van cầu, van cân bằng cho nước, khí nén, hơi nóng…

• Gang được dùng để chế tạo trục khuỷu, ống nước đường kính lớn, nắp hố ga, rào chắn… vì độ an toàn cao, dễ thi công và giá thành rẻ.

• Trong lĩnh vực trang trí, gang có khả năng đúc tốt và bề mặt có thể dễ dàng đánh bóng.

Xem thêm:

Sách giáo khoa bài tập gang có lời giải

Dựa vào các lý thuyết trên, các em có thể vận dụng để giải một số bài tập sau trong SGK Hóa học lớp 9:

Bài tập 1 (Sách giáo khoa Hóa học lớp 9, trang 63)

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

Câu trả lời được đề xuất:

Hợp kim là chất thu được sau khi 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 và cacbon, trong đó hàm lượng cacbon dao động từ 2% đến 5%. Ngoài ra, gang còn chứa một số nguyên tố khác như Si, Mn, S…

Xem thêm : Rượu etylic (C2H6O): Tính chất, cấu tạo phân tử, ứng dụng và cách điều chế

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

Ứng dụng của gang và thép:

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

• Thép được sử dụng để chế tạo nhiều bộ phận máy móc, công cụ, dụng cụ lao động. Thép đặc biệt được sử dụng để làm vật liệu xây dựng cho nhà cửa, cầu cống và xe cộ.

Bài tập 2 (Sách giáo khoa Hóa học lớp 9, trang 63)

Nêu nguyên tắc sản xuất sắt và viết các phương trình phản ứng hóa học.

Câu trả lời được đề xuất:

Nguyên lý sản xuất sắt: Sử dụng oxit cacbon để khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò nung (lò cao). Phương trình hóa học xảy ra là:

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 nguyên tố khác để tạo thành gang.

Bài tập 3 (Sách giáo khoa Hóa học lớp 9, trang 63)

Nêu nguyên tắc biến sắt thành thép và viết các phương trình hóa học.

Câu trả lời được đề xuất:

Nguyên lý luyện sắt thành thép: Loại bỏ khỏi gang hầu hết các nguyên tố cacbon, silic, mangan…

Thổi khí oxy vào lò chứa sắt nóng chảy, khí oxy oxy hóa sắt thành FeO. Khi đó FeO sẽ oxy hóa một số nguyên tố có 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 timhieulichsuquancaugiay.edu.vn đã giới thiệu cho các bạn băng đảng là gì? Nguyên lý và quy trình sản xuất gang như thế nào? Hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn. Nếu các bạn có nhu cầu tìm hiểu thêm về nhiều môn học khác có thể vào trực tiếp website timhieulichsuquancaugiay.edu.vn để có thêm nhiều kiến ​​thức thú vị nhé!

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục