NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG P VÀ Mn TRONG GANG VÀ THÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

ĐAI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÁI NGUYÊN - Nguyễn Lệ Thúy NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG P VÀ Mn TRONG GANG VÀ THÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐAI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÁI NGUYÊN - Nguyễn Lệ Thúy NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG P VÀ Mn TRONG GANG VÀ THÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG Chun ngành: HĨA PHÂN TÍCH Mã số: 60 44 29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐÀO VĂN BẢY THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Môc lôc MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ QUẶNG VÀ GANG THÉP 1.1.1 Quặng 1.1.2 Các tổ chức hợp kim Fe – C [18]-Tr18 1.1.3 Gang [6]-Tr227 .3 1.1.4 Thép [6]-Tr252 .4 1.2 ẢNH HƢỞNG CỦA P VÀ Mn ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA GANG THÉP .6 1.2.1 Ảnh hƣởng P Mn đến tính chất gang 1.2.2 Ảnh hƣởng P Mn đến tính chất thép 1.3 TÌNH HÌNH PHÂN TÍCH P, Mn TRONG GANG THÉP 1.4 TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG GANG THÉP [5] 1.5 TÍNH CHẤT CỦA P 1.5.1 Tính chất P nguyên tố [11] 1.5.2 Các phản ứng phát ion photphat 1.5.3 Trạng thái tự nhiên P 10 1.6 TÍNH CHẤT CỦA Mn 11 1.6.1 Tính chất vật lý Mn 11 1.6.2 Tính chất hóa học Mn 11 1.6.3 Cac phản ứng phát ion Mn2+ 12 1.6.4 Trạng thái tự nhiên ứng dụng Mn 13 1.7 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P 14 1.7.1 Xác định hàm lƣợng P phƣơng pháp trọng lƣợng 15 1.7.2 Xác định hàm lƣợng P phƣơng pháp thể tích [25] 15 1.7.3 Xác định hàm lƣợng P phƣơng pháp trắc quang 16 1.8 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Mn 18 1.8.1 Xác định hàm lƣợng Mn phƣơng pháp thể tích [25] 18 1.8.2 Xác định hàm lƣợng Mn trắc quang dung dịch MnO4- [105] 19 1.8.3 Xác định Mn phƣơng pháp trắc quang với thuốc thử formaldoxim [17, 22,28] 19 1.8.4 Xác định Mn phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 20 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 DỤNG CỤ, MÁY MÓC, HÓA CHẤT 21 2.1.1 Dụng cụ, máy móc 21 2.1.2 Hóa chất 21 2.2 NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P 23 2.2.1 Khảo sát hình thành phổ hấp thụ electron 23 2.2.2 Khảo sát điều kiện tối ƣu 23 2.2.3 Xây dựng phổ hấp thụ electron hợp chất màu xanh molipden 25 2.2.4 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng P 25 2.2.5 Đánh giá độ tin cậy đƣờng chuẩn xác định P 25 2.3 NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MANGAN 27 2.3.1 Khảo sát hình thành phổ hấp thụ electron phức màu đỏ cam 27 2.3.2 Khảo sát điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo phức màu .27 2.3.3 Xây dựng phổ hấp thụ electron phức màu 29 2.3.4 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định Mn [17,21] 29 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3.5 Đánh giá độ tin cậy đƣờng chuẩn xác định Mn .30 2.4 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 31 2.4.1 Chuẩn bị mẫu gang thép chuẩn 31 2.4.2 Chuẩn bị mẫu gang thép sản xuất nƣớc 31 2.5 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÍ MẪU 32 2.5.1 Xử lí mẫu gang, thép để xác định P 32 2.5.2 Xử lí mẫu gang, thép để xác định Mn 34 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P 39 3.1.1 Kết khảo sát hình thành phổ hấp thụ electron hệ màu 39 3.1.2 Kết khảo sát điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo màu 39 3.1.3 Kết chụp phổ hấp thụ electron hợp chất màu xanh molipden 42 3.1.4 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng P 43 3.2 XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Mn 46 3.2.1 Kết khảo sát hình thành phổ hấp thụ electron hệ 46 3.2.2 Kết khảo sát điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo phức màu 46 3.2.3 Kết chụp phổ hấp thụ electron phức màu đỏ cam 49 3.2.4 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Mn 51 3.3 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P, Mn TRONG CÁC MẪU GANG, THÉP CHUẨN 55 3.3.1 Kết phân tích mẫu thép chuẩn Trung Qc (TC số 7/2009) 55 3.3.2 Kết phân tích mẫu thép chuẩn Trung Qc (TC số 15/2009) 55 3.3.3 Kết phân tích mẫu thép chuẩn Trung Quôc (TC số 20/2009) 56 3.3.4 Kết phân tích mẫu gang chuẩn Trung Qc (TC số 1-92/2009) 56 Nhận xét 56 3.4 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P, Mn TRONG CÁC MẪU GANG, THÉP THÁI NGUYÊN 57 3.4.1 Kết phân tích mẫu gang trục cán mẻ số 469 (06/4/2010) 57 3.4.2 Kết phân tích mẫu gang trục cán mẻ số 471 (07/4/2010) 57 3.4.3 Kết phân tích mẫu gang trục cán mẻ số 479 (13/4/2010) 58 3.4.4 Kết phân tích mẫu thép CT3 mẻ số 617 (21/5/2010) 58 3.4.5 Kết phân tích mẫu thép CT3 mẻ số 622 (23/5/2010) 59 3.4.6 Kết phân tích mẫu thép CT3 mẻ số 624 (24/5/2010) 59 3.5 QUY TRÌNH PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P TRONG CÁC MẪU GANG, THÉP 60 3.5.1 Nguyên tắc 60 3.5.2 Cách tiến hành 61 3.5.3 Cơng thức tính kết 62 3.6 QUY TRÌNH PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Mn TRONG CÁC MẪU GANG, THÉP 62 3.6.1 Nguyên tắc 62 3.6.2 Cách tiến hành 63 3.6.3 Công thức tính kết 65 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 70 Phụ lục Xử lí đƣờng chuẩn xác định P thống kê tốn học 70 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Phụ lục Xử lí đƣờng chuẩn xác định P chƣơng trình Excel 71 Phụ lục Xử lí thống kê, đánh giá độ tin cậy đƣờng chuẩn xác định P 72 Phụ lục Xử lí thống kê - đánh giá kết thực nghiệm 75 Phụ lục Hình ảnh phức màu Mn2+ với formaldoxim 83 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Giới hạn lƣợng chứa % nguyên tố để phân chia gianh giới tạp chất nguyên tố hợp kim Bảng 1.2 Đối chiếu số mác thép, gang theo nƣớc[5]-Tr 14 Bảng 2.1 Chuẩn bị dung dịch màu thể tích TNKH khác 24 Bảng 2.2 Chuẩn bị dung dịch màu giá trị pH khác 27 Bảng 2.3 Chuẩn bị dung dịch màu thể tích thuốc thử khác 28 Bảng 2.4 Chuẩn bị dung dịch màu để xây dựng đƣờng chuẩn 30 Bảng 2.5 Các mẫu gang thép tiêu chuẩn Trung Quốc 31 Bảng 2.6a Các mẫu gang sản xuất Thái Nguyên 31 Bảng 2.6b Các mẫu thép sản xuất Thái Nguyên 31 Bảng 3.1 Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đƣờng chuẩn xác định P 43 Bảng 3.2 Đánh giá độ tin cậy đƣờng chuẩn xác định P 45 xử lí thống kê (xem phụ lục 3) 45 Bảng 3.3 Các dung dịch màu giá trị pH khác 46 giá trị mật độ quang A 46 Bảng 3.4 Các dung dịch màu thể tích thuốc thử khác 47 giá trị mật độ quang A 47 Bảng 3.5 Sự phụ thuộc mật độ quang A phức màu vào thời gian 48 bƣớc sóng lý thuyết 450nm 48 Bảng 3.6 Sự phụ thuộc mật độ quang A vào bƣớc sóng 50 dung dịch có nồng độ khác 50 Bảng 3.7 Chuẩn bị dung dịch màu để xây dựng đƣờng chuẩn xác định Mn 51 Bảng 3.8 Xử lý thống kê đƣờng chuẩn theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu 52 Bảng 3.9 Kết xác định lại nồng độ Mn theo đƣờng chuẩn 53 Bảng 3.10 Xử lý thống kê kết phân tích mẫu có nồng độ 54 Bảng 3.11 Kết xác định hàm lƣợng P Mn mẫu thép chuẩn 55 (Mẫu thép TC số (Trung Quốc SX: 2009) 55 Bảng 3.12 Kết xác định hàm lƣợng P Mn mẫu thép chuẩn 55 (Mẫu thép TC số 15 (Trung Quốc SX: 2009) 55 Bảng 3.13 Kết xác định hàm lƣợng P Mn mẫu thép chuẩn 56 (Mẫu thép TC số 20 (Trung Quốc SX: 2009) 56 Bảng 3.14 Kết xác định hàm lƣợng P Mn mẫu gang chuẩn 56 (Mẫu gang hợp kim TC số 1-92 (Trung Quốc SX: 2009) 56 Bảng 3.15a Kết xác định hàm lƣợng P mẫu gang 57 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 469 (06/4/2010) 57 Bảng 3.15b Kết xác định hàm lƣợng Mn mẫu gang 57 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 469 (06/4/2010) 57 Bảng 3.16a Kết xác định hàm lƣợng P mẫu gang 57 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 471 (07/4/2010) 57 Bảng 3.16b Kết xác định hàm lƣợng Mn mẫu gang 57 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn sản xuất Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 471 (07/4/2010) 57 Bảng 3.17a Kết xác định hàm lƣợng P mẫu gang 58 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 479 (13/4/2010) 58 Bảng 3.17b Kết xác định hàm lƣợng Mn mẫu gang 58 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu gang trục cán mẻ số 479 (13/4/2010) 58 Bảng 3.18a Kết xác định hàm lƣợng P mẫu thép 58 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 617 (21/5/2010) 58 Bảng 3.18b Kết xác định hàm lƣợng Mn mẫu thép 58 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 617 (21/5/2010) 58 Bảng 3.19a Kết xác định hàm lƣợng P mẫu thép 59 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 622 (23/5/2010) 59 Bảng 3.19b Kết xác định hàm lƣợng Mn mẫu thép 59 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 622 (23/5/2010) 59 Bảng 3.20a Kết xác định hàm lƣợng P mẫu thép 59 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 624 (24/5/2010) 59 Bảng 3.20b Kết xác định hàm lƣợng Mn mẫu thép 59 sản xuất Thái Nguyên (Mẫu thép CT3 mẻ số 624 (24/5/2010) 59 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 3.1 Phổ đồ chứng minh tạo thành hợp chất màu xanh molipden 39 Hình 3.2 Ảnh hƣởng pH đến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden 39 Hình 3.3 Ảnh hƣởng Si dến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden sử dụng thuốc thử R khơng có kali antimonyl tactrat 40 Hình 3.4 ảnh hƣởng Si dến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden 40 sử dụng TNKH có kali antimonyl tactrat 40 Hình 3.5 Sự phụ thuộc mật độ quang hợp chất màu xanh molipden 41 vào thể tích TNKH 41 Hình 3.6 Sự phụ thuộc mật độ quang hợp chất màu xanh molipden 41 vào thời gian 42 Hình 3.7a Phổ hấp thụ electon dung dịch màu xanh molipden 42 Hình 3.7b Phổ hấp thụ loạt dung dịch màu xanh molipden 43 Hình 3.8 Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng P (sự phụ thuộc A – f(CP ) 44 Hình 3.9 Sự tạo thành phổ hấp thụ electron 46 Hình 3.10 Ảnh hƣởng pH đén phản ứng tạo phức màu A = f(pH) 47 Đo bƣớc sóng lý thuyết 450nm 47 Hình 3.11 Sự phụ thuộc mật độ quang vào thể tích thuốc thử formaldoxime(đo bƣớc sóng lý thuyết 450nm) 48 Hình 3.12 Đồ thị phụ thuộc độ hấp thụ vào thời gian 49 bƣớc sóng lý thuyết 450nm 49 Hình 3.13 Phổ hấp thụ electron dung dịch nồng độ khác 49 Trong dải bƣớc sóng λ = 400 – 600 nm 49 Hình 3.14 Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Mn phụ thuộc A – f(CMn) 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Loài ngƣời biết sử dụng kim loại từ 7.000 năm trƣớc , đó là các kim loại có sẵn t ự nhiên nhƣ vàng , bạc, đờng,… Sau ngƣời đã biết gia cơng (luyện, đúc, rèn, ) kim loại Đáng chú ý là ở phƣơng đông (Trung Quốc, Ấn Độ , Việt nam ) có lịch sử sử dụng kim loại lâu đời Ở Ấn Độ ngƣời ta tì m đƣ ợc kiếm có có niên đại trƣớc công nguyên khoảng 3.000 năm Ở nƣớc ta cho thấy , chúng ta có văn minh từ sớm , với lị ch sƣ̉ khoảng 4.000 năm, các cuộc khai quật nhƣ̃ng năm qua đã chƣ́ng tỏ cha ơng ta cách hàng nghìn năm , đã sống ở thời kỳ đồ đồng rất thị nh vƣợng tiêu biểu là nền văn hoá Bắc Sơn , Đông Sơn Thời xƣa loài ngƣời chỉ biết và hiểu kim loại qua kinh nghiệm sƣ̉ dụng của chƣa biết đƣợc chất Lịch sử khoa học kim loại chỉ bắt đầu và phát triển thật sƣ̣ tƣ̀ thế kỷ XVIII , công nghiệp và giao thông đƣờng s nƣớc tƣ châu  u phát triển mạnh , đòi hỏi phải có nhiều gang, thép với chất lƣợng tớt Vì vậy, Thép Gang chiếm vị trí cực kỳ quan trọng ngành chế tạo khí, q́c phòng, giao thơng, vận tải, xây dƣ̣ng cũng nhƣ mọi ngành kinh tế quốc dân So với thép, gang loại vật liệu kim loại rẻ, dễ chế tạo có số đặc tính khác, thực tế gang đƣợc sử dụng rộng rãi trí thay thép số điều kiện cho phép [3]-Tr227 Gang và Thép là vật liệu không thể thiếu đƣợc của công nghi ệp, Thép lại đƣợc sản xuất tƣ̀ Gang, bởi vậy luyện gang là một nhƣ̃ng công việc quan nhất của ngành luyện kim Muốn kiểm tra , đánh giá đƣợc chất lƣợng của Gang và Thép thì phải phân tí ch đƣợc thành phần hóa học của chúng Vì thành phần hóa học ảnh hƣởng lớn đến tính chất kim loại hợp kim việc xác định thành phần hóa , học hàm lƣợng chúng liên quan mật thiết đến công việc nghiên cƣ́u công nghệ chế tạo hợp kim Trong sản xuất , bảo quả n không tốt có thể gây nhầm lẫn các số hiệu thép , đó việc xác đị nh thành phần hoá học để khẳng định mác thép là rất cần thiết quang trọng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ QUẶNG VÀ GANG THÉP 1.1.1 Quặng Ở Việt nam có nhiều mỏ quặng tài nguyên liên quan đến công nghiệp gang thép nhƣ: Quặng sắt, quặng cromit, quặng mangan, quặng niken, … Theo đánh giá sơ bộ, tổng trữ lƣợng quặng sắt khoảng 910 triệu tấn, nhƣng trữ lƣợng quặng có khả khai thác chỉ vào khoảng 513 triệu Đáng chú ý mỏ sắt Thạch khê (Hà Tĩnh) mỏ sắt lớn nhất, tổng trữ lƣợng tính đến độ sâu 700m khoảng 544 triệu tấn, nhƣng trữ lƣợng quặng khai thác đƣợc tính đến độ sâu 400m khoảng 286 triệu Quặng vùng Thái Nguyên Quý Xa (Lào Cai) có hàm lƣơng Mn cao, ƣớc tính hàm lƣợng Mn quặng khoảng – triệu [3]-Tr16 Quặng chứa Fe có nhiều loại [13]-Tr27: - Quặng manhêtit (quặng sắt từ) chủ yếu dạng Fe3O4 Hàm lƣợng Fe từ 45 -70%, đƣợc coi quặng giàu hàm lƣợng Fe ≥ 60% Quặng chắc, đặc nên khó hồn ngun - Quặng hêmatit (quặng sắt đỏ) chủ yếu dạng Fe2O3 Hàm lƣợng Fe từ 40 -60%, đƣợc coi quặng giàu hàm lƣợng Fe ≥ 50% Quặng dễ hoàn nguyên quặng manhêtit - Quặng limonit (quặng sắt nâu) chủ yếu dạng Fe2O3.nH2O, hay gặp loại Fe2O3.3H2O Hàm lƣợng Fe từ 30 – 45%, đƣợc coi quặng giàu hàm lƣợng Fe ≥ 45% Loại quặng nghèo Fe nhƣng độ xốp cao nên dễ hồn ngun Quặng cromit sa khống vùng Núi Nƣa (Thanh Hóa) có trữ lƣợng lớn, khoảng 20 triệu Ngồi Cr, quặng cịn chứa Ni (0,7%) Co (0,05%) Sau tuyển đãi, tinh quặng cromit chứa Cr2O3 tới 45 – 50%, tính quặng có tỉ lệ Fe tƣơng đối cao Quặng mangan tập trung Cao Bằng Tuyên Quang Mỏ quặng Mn Tốc Tác (Cao Bằng) có trữ lƣợng khoảng 1,4 tiệu tấn, với hàm lƣợng Mn từ 28 – 34%, tiw lệ Mn/Mn = 50/50 cao Mỏ quặng Mn Chiêm Hóa (Tuyên Quang) có trữ lƣợng hơn, nhƣng chất lƣợng lại Gần phát mỏ quặng Mn Nghệ An, Hà Tĩnh số nơi khác [3]-Tr16 Quặng mangan nguyên liệu để điểu chế ferromangan Trong thành phẩn quặng Mn cịn có nhiều loại oxit khác nhƣ: SiO2, Al2O3, CaO, MgO…[12]-Tr191 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.1.2 Các tổ chức hợp kim Fe – C [18]-Tr18 Ở trạng thái rắn, hệ hợp kim Fe – C tồn tổ chức pha hai pha gồm: - Tổ chức xementit (Xe): hợp chất hóa học Fe C (C = 6,67%), tổ chức có độ cứng cao, tính cơng nghệ kém, độ giịn lớn nhƣng chịu mài mòn tốt - Tổ chức ostennit (γ,Os): dung dịch đặc xen kẽ C Fe(γ) – sắt ostennit Lƣợng hòa tan C tối đa 2,14% 1147oC Tại 727oC lƣợng hòa tan C 0,8% Ostennit pha dẻo dai dễ biến dạng - Tổ chức Ferit (α,F): dung dịch đặc xen kẽ C Fe(α) Lƣợng hòa tan C ferit nhỏ Ở 727oC hòa tan C 0,02% Nhiệt độ giảm lƣợng hịa tan giảm nên coi ferit sắt nguyên chất - Tổ chức Pecit (P): tổ chức gồm hai pha, hỗn hợp học ferit xementit Khi hạ nhiệt độ xuống dƣới 727oC ferit xementit kết tinh thể rắn tạo nên tinh peclit có số lƣợng lớn Tính chất học pclit tùy thuộc vào lƣợng ferit xementit phụ thuộc vào hình dạng xementit - Tổ chức Ledeburit (L): hỗn hợp học tinh ostennit xementit Tại 1147oC 4,43%C tinh ledeburit hình thành Ledeburit có độ cứng cao giịn 1.1.3 Gang [6]-Tr227 Gang hợp kim Fe – C với hàm lƣợng C >2% (đúng 2,14%), nhƣng cao chỉ cho phép hàm lƣợng C gang mức < 6,67% [18]-Tr21 Về thành phần hóa học cac bon nguyên tố quan trọng gang Thƣờng không sử dụng loại gang có hàm lƣợng C cao 4% Hai nguyên tố khác thƣờng gặp gang với hàm lƣợng lớn (từ 0,5 – 2%) Mn Si Hai nguyên tố có tác dụng điều chỉnh tạo graphit tính gang P S hai nguyên tố có mặt gang với hàm lƣợng ít, chỉ vào khoảng 0,05 – 0,5% Trong S nguyên tố có hại gang, có mặt S tốt Ngồi gang cịn có mặt số nguyên tố hợp kim nhƣ: Cr, Ni, Mo số nguyên tố biến tính nhƣ: Mg, Ce [6]-tr228 Do có hàm lƣợng C cao thép, nên tổ chức gang nhiệt độ thƣờng nhƣ nhiệt độ cao tồn dạng xementit cao Đặc tính chung gang cứng giịn, có nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ đúc [18]-Tr21 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Dựa vào tổ chức tế vi, ngƣời ta chia gang thành loại gang: trắng, xám, cầu, dẻo Gang trắng gang tất C dạng liên kết hợp chất xêmentit Fe3C Các gang xám, cầu, dẻo loại gang phần lớn hay tất C dạng tự – graphit Tổ chức tế vi gang có graphit phụ thuộc vào tỉ lệ phân bố C pha graphit xêmentit Ngƣời ta chia tổ chức chúng hai phần: phần phi kim loại – graphit phần kim loại (gồm ferit xêmentit) Chính đặc điểm tổ chức tế vi mà loại gang có tính cơng dụng khác [6]-tr228 Xêmentit Fe3C pha khơng hồn toàn ổn định, chế độ nhiệt định (700 – 800OC) chúng bị phân hủy [6]-tr233: - Thành auxtenit graphit: Fe3C → Feγ(C) (auxtenit) + C (graphit) (1.1) - Thành ferit graphit: Fe3C → Feα (ferit) + C (graphit) (1.2) Lợi dụng tính chất phân hóa xêmentit trạng thái rắn, ngƣời ta tiến hành nhiệt luyện gang để đạt mức độ graphit nhƣ mong muốn 1.1.4 Thép [6]-Tr252 Cũng tƣơng tự nhƣ gang, thép hợp kim Fe – C với hàm lƣợng C