Thép là gì? Định nghĩa, tính chất, cách sản xuất và ứng dụng

Khái niệm thép là gì?

Thép được biết đến là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%. Thép sẽ có độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, và sức bền kéo đứt khác nhau.

Phân loại thép

Thép được phân loại dựa trên nhiều yếu tố khác nhau. Tuy nhiên ở đây, chúng ta chỉ xét trường hợp phân loại thép theo thành phần hóa học. 

Phân loại thép theo hàm lượng cacbon gồm:

• Thép Cacbon thấp: Hàm lượng Cacbon không vượt quá 0,25%.

• Thép Cacbon trung bình: Hàm lượng Cacbon từ 0,25-0,6%.

• Thép Cacbon cao: Hàm lượng Cacbon từ 0,6-2%.

Phân loại thép theo hàm lượng các nguyên tố kim loại thêm vào:

• Thép hợp kim thấp: Tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác dưới 2,5%.

• Thép hợp kim vừa: Tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác từ 2,5-10%.

• Thép hợp kim cao: Tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác lớn hơn 10%.

Tính chất của thép

Đặc tính cơ bản của thép là tính dẻo, tính cứng, tính bền, khả năng chống oxi hóa của môi trường, khả năng đàn hồi và tính hàn. Các tính chất này của thép được quyết định bởi các nguyên tố hóa học như cacbon(C), sắt(Fe), nito(N), lưu huỳnh(S)...

Độ dẻo của thép phụ thuộc vào hàm lượng Cacbon có trong thép. Lượng Cacbon có trong thép càng nhiều, thép càng cứng và ngược lại. Đồng thời, hàm lượng Cacbon trong thép làm giảm tính dễ uốn và giảm tính hàn của thép.

Sản xuất thép như nào?

Thép là vật liệu được sử dụng rộng rãi hiện nay. Vậy quy trình sản xuất thép như thế nào?

Nguyên liệu chính để sản xuất thép là gì?

Nguyên liệu chính được sử dụng để sản xuất thép là gang, sắt phế liệu và khí oxi.

Nguyên tắc sản xuất thép là gì?

Nguyên tắc sản xuất thép không quá phức tạp. Đó là oxi hóa một số kim loại, phi kim để loại ra khỏi gang phần lớn các nguyên tố cacbon, silic, mangan,...

Quá trình sản xuất thép

Quá trình sản xuất thép được thực hiện trong các lò luyện thép ví dụ như lò Bet-xơ-me. Khí oxi sẽ được thổi vào lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao. Khi đó các nguyên tố trong gang như C, Mn, Si, S, P,... sẽ bị oxi hóa. Sản phẩm cuối cùng thu được là thép.

Xem thêm: 

• Gang là gì? Kiến thức tổng quan từ A-Z
• Kim loại sắt: Khái niệm, tính chất và ứng dụng
• Nhôm là kim loại gì? Các tính chất, ứng dụng và cách sản xuất nhôm

Ứng dụng của thép

Thép là vật liệu không thể thiếu trong đời sống hằng ngày của chúng ta. Bởi nó có rất nhiều ứng dụng và gần như chúng ta không thể sống thiếu thép.

Ứng dụng trong ngành xây dựng

Trong ngành xây dựng, thép được sử dụng làm bê tông cốt thép. Bởi sử dụng thép để xây nhà sẽ giúp cho công trình của bạn trở nên chắc chắn và kiên cố hơn. Bởi vậy nên đây được coi là ứng dụng quan trọng nhất của thép. Ngoài ra, ngoài việc sử dụng để xây nhà, thép còn được sử dụng trong các công trình cầu cống đường xá. 

Ứng dụng của thép trong ngành công nghiệp đóng tàu

Với độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt, thép còn được sử dụng trong ngành công nghiệp đóng tàu thuyền. Đặc biệt là phần vỏ tàu, sử dụng nhiều thép cho phần vỏ tàu sẽ làm tăng thời gian sử dụng của tàu.

Bài tập về thép sách giáo khoa Hóa học 9 kèm lời giải

Dựa vào những kiến thức trên, bạn hãy dựa vào đó để giải một số bài tập sau:

Bài 1 SGK Hóa học 9 trang 63

Thế nào là hợp kim? Thế nào là gang, thép? Thành phần , tính chất và ứng dụng của gang và thép là gì?

Gợi ý đáp án: 

• 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.

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

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

• Ứng dụng của gang thép:

• Gang có thể dùng để luyện thép, chế tạo máy móc và thiết bị

• Thép dùng để chế tạo chi tiết máy, dụng cụ lao động. Đặc biệt, thép dùng để làm vật liệu xây dựng nhà cửa, cầu cống, đường phố và cả phương tiện giao thông.

Bài 3 SGK Hóa học 9 trang 63

Hãy cho biết nguyên tắc luyện gang thành thép và viết các phương trình hóa học.

Gợi ý đáp án: 

Nguyên tắc luyện gang thành thép là loại bỏ các nguyên tố cacbon, silic, mangan,...ra khỏi gang. Thổi khí oxi vào lò đựng gang nóng chảy, khí oxi oxi hóa sắt thành FeO. Sau đó FeO sẽ oxi hóa một số nguyên 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

Qua đó, khái niệm thép là gì không còn quá xa lạ với chúng ta. Tóm lại, thép là vật liệu vô cùng quan trọng trong nền công nghiệp của nước ta. Thép được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và quá trình sản xuất thép cũng vô cùng đơn giản và dễ dàng.