PHÂN TÍCH CÔNG NGHIỆP 2 CHỦ ĐỀ 6 Phân tích Kim loại Kim loại, hợp kim, hợp kim đen, hợp kim màu. Ảnh hưởng của S,C,P Đến tính chất cơ lý của gang thép. Nguyên tắc xác định và điều kiện tiến hành. Giáo viên: Trần Quang Hải NỘI DUNG CHÍNH • Các khái niệm và một số tính chất cơ lý quan trọng của kim loại; hợp kim; hợp kim đen; hợp kim màu. • Ảnh hưởng của các nguyên tố C, S, P đến tính chất của gang. • Ảnh hưởng của các nguyên tố C, S, P đến tính chất của thép. • Nguyên tắc xác định các nguyên tố trên và điều kiện tiến hành. 1. CÁC KHÁI NIỆM VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ QUAN TRỌNG KIM LOẠI Kim loại là nguyên tố có Tình chất cơ lý: chúng thông khả năng tạo cation thường có ánh kim, có khối thường được chia làm 2 lượng riêng tương đối lớn, dễ loại là kim loại đen và kim kéo dài và dát mỏng, thông loại màu . thường có điểm nóng chảy cao, cứng, có khả năng dẫn nhiệt và điện tốt. Hợp kim là dung dịch rắn của nhiều nguyên tố kim loại hoặc giữ nguyên tố kim loại với nguyên tố phi kim Hợp kim đen là những hợp Hợp kim màulà hợp kim kim cuả sắt , trong đó sắt của các kim loại khác ngoài chiếm 95,7 -99,8%, C chiếm sắt. Trong số này có đồng 0,2–4,3%, ngoài ra còn có Si, thau, đồng điếu, hợp kim P,S,Mn nhôm, vàng tây... 2. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA GANG: • Cacbon: là nguyên tố thúc đẩy quá trình graphit hóa. + Cacbon nhiều thì độ dẻo và tính dẫn nhiệt giảm. +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. 2 .ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA GANG • Photpho: + Làm giảm độ bền, tăng độ giòn của gang, dễ gây nứt vật đúc. + P tăng tính chảy loãng, tác dụng này được sử dụng để đúc tượng, chi tiết mỹ thuật. • Lưu hùynh: + 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 giòn. + S kết hợp với Fe tạo thành FeS gây bở nóng. + Vì vậy thành phần S trong gang không quá 0,1%. 3. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA THÉP: • Cacbon: Cacbon có mặt trong thép giúp tăng khả năng chịu ăn mòn, tạo đặc tính cứng và bền cho thép. • Lưu huỳnh: được thêm vào giúp tăng hiệu suất gia công. Tuy nhiên, lưu huỳnh chỉ được thêm với hàm lượng nhỏ bởi vì sự có mặt của lưu huỳnh là một trong những nguyên nhân xuất hiện sunfua bẩn. • Photpho: + Tăng độ cứng, tăng tính chịu kéo. + Tính dát mỏng, tính dẻo giảm. + Dễ gia công cắt gọt. + Ở nhiệt độ thường tính va đập đặc biệt kém, sinh các vết nứt. Đây là hiện tượng giòn nguội, vì vậy đây là chất có hại. n ấO g p 4. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CACBON 2 o THEO TCVN 1821:2009 tt x ại Nguyên tắc h ụ o ở ct ù h n n àh g n i h ện th b iằ đ ện ộ tg tđ d h ộ d í Điều kiện tiến hành Nếu C>3%, để mẫu phân hủy nhanh cần sử dụng xúc tác. Tốc độ cung cấp khí phải phù hợp khoảng 4-5 giọt/s. Nguồn cấp khí phải là khí O2 sạch, khô. Phương trình phản ứng : C + O2  CO2 Fe3C + 3O2  CO2 + Fe3O4 Mn3C + 3O2  CO2 + Mn3O4 4Cr3C2 + 17O2  8CO2+ 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, Cách 2: Hấp thụ hidro chuẩn độ bằng peoxit và chuẩn độ bằng NaOH với chỉ thị MR dd Iot với chỉ thị hồ tinh bột Điều kiện tiến hành 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 13500C đối với thép và gang hợp kim cao, 1300oC 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). V1 - thể tích dung dịch axit sunfuric tiêu tốn khi chuẩn độ để cân bằng màu trong trường hợp màu của hai bình không đồng nhất(ml). TS - độ chuẩn dung dịch iot hoặc natri hydroxyt, tính bằng số g lưu huỳnh 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. 6.PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH P THEO TCVN 1821:2009 Nguyên tắc Hòa tan mẫu bằng HNO3 và HCl. Tách P vào dạng kết tủa amoni photpho molipdat. Hòa tan kết tủa bằng NH4OH ,kết tủa ion molipdat bằng chì axetat. Lọc, rửa, sấy, cân kết tủa => Tính được hàm lượng P. Điều kiện tiến hành • Khối lượng mẫu:tùy thuộc hàm lượng photpho cần xác định mà cân mẫu cho phù hợp. • Phân hủy mẫu:Phân hủy mẫu bằng hỗn hợp axit HNO3 và HCl nóng. • Đun sôi dung dịch để đuổi khí NO, NO2, cô khô mẫu tạo keo Silic=>loại bỏ Si. • Lọc bỏ keo Si và cặn không tan: Mẫu sau khi cô khô, đem hòa tan trong HCl, dung dịch sau thu được có chứa PO43-.