Производство стали
Сталь — сплав железа, содержащий до 2,14 % углерода (на практике обычно менее 1,5 %); получение её из чугуна означает удаление большей части углерода и вредных примесей (S, P, Si, Mn). В расплавленный чугун вдувают кислород: сначала окисляется часть железа: 2Fe + O₂ → 2FeO, затем FeO окисляет примеси: FeO + C → Fe + CO↑, 2FeO + Si → 2Fe + SiO₂, FeO + Mn → Fe + MnO, 5FeO + 2P → 5Fe + P₂O₅. Оксиды переходят в шлак; сера связывается реакцией FeS + CaO → CaS + FeO, фосфор — реакцией 3CaO + P₂O₅ → Ca₃(PO₄)₂. Сегодня сталь выплавляют главным образом в кислородных конвертерах и электродуговых печах; они почти полностью вытеснили мартеновские печи, которые когда-то были широко распространены. По составу сталь бывает углеродистой и легированной; легирующие добавки — Cr, Ni, Mo, V, W, Ti. По назначению различают конструкционную сталь (детали машин, мосты, здания), инструментальную сталь (режущие инструменты) и стали специального назначения (нержавеющие, жаропрочные); нагревание и охлаждение (закалка) изменяют твёрдость стали. В химических задачах мы часто находим формулу: по массе воды, потерянной при нагревании кристаллогидрата, находим n, а по растворению оксида металла в кислоте находим атомную массу металла.
Составьте таблицу: для чугуна и стали укажите содержание углерода, свойства, применение и способ получения. Разделите стальные предметы (инструмент, мост, нож, медицинский инструмент) на группы: конструкционные, инструментальные, нержавеющие. Закалку стали проводит только инструктор в подходящих условиях; не нагревайте и не сжигайте ничего в качестве опыта дома.