Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Вопрос №13.

Металлические материалы – это металлы.

Свойства металлов: специфический блеск, непрозрачность, ковкость, высокая тепло- и электропроводность, а также возрастание электросопротивления с повышением температуры.

Свойства металлов зависят от их химического состава и числа входящих в них металлов и неметаллов.

Металлы делятся на простые и сложные (сплавы), черные (железо и его сплавы (сталь и чугун)) и цветные(все, кроме железа и сплавов на его основе).

Простые металлы состоят из одного основного элемента и незначительного количества примесей других элементов.

Сплавы – сложные металлы, представляющие сочетание какого-либо простого (основы сплава) с другими металлами или неметаллами. Химический элемент, входящий в состав металла или сплава, называется компонентом. Кроме основного компонента, преобладающего в сплаве, различают еще легирующие компоненты, вводимые в состав сплава для получения требуемых свойств.

Виды сплавов: двухкомпонентные (двойные) и трехкомпонентные (тройные) и др.

Все металлы и сплавы имеют кристаллическое строение.

Кристаллическая решетка – правильная геометрическая система.

Типы кристаллических ячеек металлов: кубическая объемно центрированная, кубическая гранецентрированная и гексагональная.

Легкие металлы - алюминий, магний, титан, литий, беррилий, которые имеют более низкую относительную плотность, чем у Fe. Тяжелые металлы - медь, никель, кобальт, относительная плотность выше, чем у Fe и температура плавления достаточно высокая. Тяжелые легкоплавкие – цинк, свинец, олово, кадмий, имеют высокую относительную плотность, но температура плавления ниже, чем у Fe. Дополнительно выделяют: тугоплавкие, урановые, редкоземельные и щелочноземельные металлы. Все твердые тела делятся на аморфные и кристаллические. В (1) атомы располагаются хаотично, т.е. беспорядочно (стекло, клей). Во (2) - в строго определенном порядке с определенной геометрической зависимостью. Все металлы и сплавы имеют кристаллическое строение. Если атомы металлов мысленно соединяются линиями, то получается правильная геометрическая система – кристаллическая решетка. Порядок расположения атомов в пространстве кристаллической решетки может быть разным, однако выделяют: кубическую объемно центрированную (9 атомов), кубическую гранецентрированную (14), гексоганальную (17). Атомы металлов образуют кристаллическую решетку благодаря наличию металлической связи. В узлах кристаллической решетки располагается положительно заряженные ионы, удерживающие на определенном расстоянии свободные электроны – этим и объясняется электро- и теплопроводность. Характерные признаки металлов обусловлены их внутренним строением. Расстояние между атомами в кристаллической решетке, измеряющиеся в различных направлениях, а также плотность – неодинаковы, значит и свойства кристаллов по разным направлениям - разные. Неодинаковость свойств металлов материалов называется анизотропией. Если аморфные тела отличаются хаотичным расположением атомов в пространстве, плотность атомов в различных направлениях одинакова, - они изотропны. В жидком металле при повышенных температурах атомы находятся в беспорядочном движении. Правильное кристаллическое строение они приобретают в процессе затвердевания, т.е. при переходе из жидкого состояния в твердое. Процесс образования кристаллов при переходе из жидкого состояния в твердое называется первичной кристаллизацией. Если же кристаллическое строение металла изменяется в твердое состояние при повышенной температуре, то такой процесс называется вторичной кристаллизацией или полиморфизмом. Существование одного и того же металла в различных кристаллических решетках в зависимости от температуры называется аллотропией. Процессы кристаллизации сплавов протекают значительно сложнее, чем металлов. Кристаллизация сплавов протекает в интервале от температуры начала кристаллизации до температуры конца кристаллизации. Следовательно, сплавы в отличие от чистых металлов при затвердевании или плавлении имеют не одну, а две критических точки.


Вопрос №14.

Черные металлы применяются в авиа- и дизелестроении, тяжелом машиностроении, в химической и нефтяной промышленности.

Влияние кремния. Кремний является компонентом, который способствует выделению графита. Увеличение массового содержания кремния в чугуне приводит к уменьшению в нем количества цемента и, следовательно, к улучшению обрабатываемости его режущим инструментом.

Влияние марганца. С углеродом марганец образует карбидмарганца. При небольшом содержании марганец повышает прочность чугуна. При значительном содержании он препятствует процессу графитизации и таким образом получается белый чугун.

Влияние серы. Сера понижает жидкотекучесть чугуна, делая его густым, плохо заполняющим форму, препятствует выделению графита и придает чугуну хрупкость. При остывании отливок с повышенным содержанием серы образуются трещины — красноломкость.

Влияние фосфора. Фосфор понижает механические свойства чугуна, придает ему хрупкость в холодном состоянии. Фосфор повышает износоустойчивость чугуна, понижает температуру плавления, увеличивает его жидкотекучесть и уменьшает усадку. Это позволяет получить из фосфористого чугуна тонкие отливки с чистой и гладкой поверхностью.

Легирующие элементы позволяют целенаправленно изменять свойства чугуна: повышать прочность, твердость, износостойкость, коррозионную стойкость.

Чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цемента, называется белым чугуном. Белый чугун отличается высокой твердостью (НВ 450—500) и хрупкостью, обработке резанием не поддается. Основное количество белого чугуна идет на передел в сталь.

Чугуны, содержащие свободный углерод в виде графита, называют серыми. При прочих равных условиях, чем больше мелких и округлых включений содержится в графите, тем прочнее и пластичнее будет чугун.

Свойства чугуна определяются структурой металлической основы, формой, количеством и размерами графитовых включений. Металлическая основа чугуна аналогична по строению и близка по свойствам стали.

По типу структуры металлической основы различают перлитные (наиболее прочные), ферритно-перлитные и ферритные (наименее прочные) серые чугуны. Ферритный чугун обладает более высокой пластичностью, чем перлитный, но меньшей твердостью. По сравнению со сталью ковкий чугун более дешевый, имеет лучшие литейные свойства, меньшую чувствительность к надрезам, прекрасно гасит возникающие в нем вибрации.

По сравнению с серым чугуном ковкий чугун более пластичный, вязкий и прочный. Серьезным конкурентом ковкого чугуна является высокопрочный чугун, у которого высокие механические свойства получены при менее сложных технологических процессах.

Основным классификационным признаком чугуна как товарной продукции является его назначение. По этому признаку его делят на предельный, литейный и чугуны специального назначения.


Вопрос №15.

Чугун – сплав железа с углеродом, в котором углерода более 2,14%. По сравнению со сталями, в чугунах температура конца кристаллизации постоянна и составляет 1147 градусов. Низкая температура кристаллизации и хорошая жидкотекучесть чугуна позволили использовать чугуны в качестве одного из литейных сплавов. 94% всех металлов на земле - черные, 74% металлов в машиностроении - черные.

Компоненты сырья: железная руда (оксиды и пустые породы, железняки), топливо (кокс, природный газ, мазут), флюс (собрали вредные примеси: серу, фосфор).

Основным видом сырья являются железные руды - горные породы, содержащие главным образом химические соединения железа с кислородом и пустые породы, состоящие из кремнезема, глинозема, оксидов кальция, магния и др.

Промышленное значение имеют:

- магнитные железняки (окислы), содержащие 45-70% железа;

- красные железняки, содержащие 55-60% железа;

- бурые железняки, содержащие 35-50% железа;

- железный штат (карбонат), содержащий 30-45% железа.

Кроме железных руд для выплавки руд используются железосодержащие отходы мартеновского производства и марганцевые руды. В качестве топлива для производства чугуна используется:

- кокс, полученный из коксующих углей путем их нагрева в специальных печах до 1000-1100 градусов без доступа воздуха;

природный газ, применение которого способствует более рациональному использованию кокса, уменьшению расхода (существенно сказывается на снижении себестоимости чугуна).

В число сырых материалов входят: флюсы, минеральные вещества.

Требования к топливу:

- высокая теплота сгорания;

- небольшая зольность;

- низкое содержание вредных примесей;

- максимальное содержание углерода;

- низкое содержание влаги;

- экологически чистое;

- прочное и достаточно пористое.

Подготовка шихтовых материалов:

1) Подготовка руды. Бедные руды подвергаются обогащению, в процессе чего удаляется значительная часть пустой породы, возрастает содержание железа. Способы обогащения: гравитационный, магнитный, флотационный.

2) Агломерация (окускование).

Чугун выплавляют в доменных печах. Доменная печь представляет собой башню высотой примерно 36 метров, состоящую из двух усеченных конусов, прикасающихся широкими основаниями к невысокому цилиндру.

Технико-экономические показатели: производительность, качество, себестоимость, интенсивность. Снаружи доменная печь имеет металлический кожух. Внутри выложена огнеупорным кирпичом. Сущность доменного процесса состоит в восстановлении железа из оксидов в руде, науглероживании железа и ошлаковании пустой породы.

Доменный процесс работает по принципу противотока. Шихтовые материалы, состоящие из металлизованных окатышей кокса и флюса, постепенно опускаются вниз, а навстречу им движется поток газов, образующихся при сгорании топлива. При температуре 500-900 град происходит основной процесс плавки. В домне получают чугуны разного состава и назначения. По назначению: литейные (20%) (их используют для изготовления чугунного литья, различных деталей), передельные (из которых затем выплавляют сталь), специального назначения. В некоторых доменных печах выплавляют домны для легирования стали кремнием и марганцем. Но основный продукт современных доменных печей – передельный чугун (около 80% выхода). Продуктами доменной плавки являются: доменный газ, который используется в качестве топлива для нагрева воздухонагревателей доменных печей, водяных и паровых котлов; доменный шлак – сплав пустой породы флюсов и золы кокса (широко применяют в строительстве в изготовлении щебенки, шлаковой ваты); ферросплавы - сплавы железа с кремнием, хромом и другими металлами (для легирования сталей в процессе их выплавки); колошниковая пыль (изготавливается и используется при изготовлении агломерата).

№16. Классификация чугунов по структуре и виду нахождения углерода.

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Они содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве.В зависимости от состояния углерода в чугуне, различают:

Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида, и чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, что определяет прочностные свойства сплава.

Чугуны подразделяют на:

1) серые - пластинчатая или червеобразная форма графита;

2) высокопрочные - шаровидный графит;

3) ковкие - хлопьевидный графит. Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85), высокопрочный - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85), ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85). СЧ10 - серый чугун с пределомпрочности при растяжении 100 МПа; ВЧ70 - высокопрочный чугун ссигма временным при растяжении 700 МПа; КЧ35 - ковкий чугун с?в растяжением примерно 350 МПа.

Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ - антифрикционный чугун: С - серый, В - высокопрочный, К - ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.

Продуктами доменного производства являются чугун, шлак и доменный(колошниковый)газ. Около 90% выплавляемого чугуна направляется на переработку в сталь (передельный чугун), а остальная часть используется как конструкционный материал для изготовления чугунных изделий методом литья и производства ферросплавов. По типу структуры металлической основы чугун бывает: ферритным, перлитным и ферритно-перлитным.

№17. Основным классификационным признаком чугуна как товарной продукции является его значение. По этому признаку его делят на передельный, литейный и чугуны специального назначения.

Методы контроля по ГОСТ 805-95 «Чугун передельный. Техн.усл.»и ГОСТ 4832-95 «Чугун литейный. Техн.усл.»:

1. Контроль качества поверхности чушек проводят визуально без увеличительных приборов; 2. Контроль количества боя чушек проводят по методике, согласованной между потребителем и изготовителем; 3. Отбор проб для определения хим-го состава чугуна определяется по ГОСТ 7565-81; 4. Химический анализ передельного чугуна проводят по ГОСТ 22536.1-88 – ГОСТ 22536.8-87, ГОСТ 22536.10-88, ГОСТ 22536.11-87, ГОСТ 27809-95, ГОСТ 27611-88, а хим. анализ литейного чугуна по ГОСТ 22536.1-88 – ГОСТ 22536.5-87, ГОСТ 22536.7-88, ГОСТ 22536.8-87, ГОСТ 22536.10-88 – ГОСТ 22536.12-88, ГОСТ 27809-95, ГОСТ 27611-88 или другими методами, обеспечивающими требуемую точность определения; 5. В литейных чугунах массовую долю свинца определяют по методикам, согласованным изготовителем и потребителем.




№18. Сталеплавильное производство, производство стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов.

Сталеплавильное производство включает 2 основных технологических процесса — выплавку и разливку стали.

В современной металлургии важнейшие способы выплавки стали — кислородно-конвертерный процесс (кислородные конвертера), мартеновский процесс (мартеновские печи) и электросталеплавильный процесс (электрические печи).

Полученную в сталеплавильном агрегате сталь выпускают в разливочный ковш, а затем либо разливают в металлические формы — изложницы, либо направляют на установки непрерывной разливки стали (машины непрерывного литья); лишь около 2% всей производимой стали идёт на фасонное литьё. В результате затвердевания металла получаются стальные слитки или заготовки, которые в дальнейшем подвергают обработке давлением (прокатке, ковке). Сталеплавильное производство — повышение качества стали путём внепечного рафинирования. Наибольшее промышленное значение имеют следующие методы: продувка металла в ковше или специальном агрегате инертными газами или окислительными смесями; вакуумная обработка стали; обработка стали синтетическими шлаками.

19.Сталь, ее свойства и состав. Основное количество стали производят путем удаления из чугуна избыточного количества углерода, кремния, марганца, серы и фосфора. Этот процесс осуществляется тремя основными способами: кислородно-конвертерным, мартеновским и в электропечах. Сталь – это сплав железа с углеродом, а также возможно добавление легирующих элементов.

Влияние углерода: после медленного охлаждения углеродистые конструкционные стали имеют ферритно–перлитную структуру, сост из 2х фаз- феррита и цементита. Колличество цементита возрастает прямопропорционально содержанию углерода.

Феррит имеет низкую прочность, но сравнительно пластичен; цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок, поэтому с ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность и уменьшается вязкость и пластичность стали.

Рост прочности происходит при содержании углерода до 0,8%. При увеличении содержания углерода более 0,8% уменьшается не только пластичность, но и прочность.

Углерод оказывает влияние на технологические свойства. С увеличением его содер. ухудшается свариваемость, способность деформироваться в горячем и холодном состоянии.

Классификационные признаки:

1. По химическому составу: Углеродистые и Легированные. И те и те могут быть: низкоуглеродистые –С до 0,3%; среднеуглеродистые – С от0,3 – 0,7%; высокоуглеродистые свыше С-0,7%. Легированные по количеству введенных элементов могут быть низколегированные (до 5%легирующих элементов), среднелегируемые (5-10%), высоколегированные(более 10%)

2. По степени раскисления: Спокойные (раскисляются марганцем, кремнием и алюминием), полуспокойные (марганцем и алюминием), кипящие (марганцем).

3. По способу производства: выплавленные в электропечах, мартеновских печах, кислородно-конвертерным способом.

4. По структуре: 1.Доэвтектоидная (С до 0,8%). 2. Эвтектоидная (С около 0,8%), 3. Заэвтектоидная (С 0,8-2,14%). 5. По качеству: Обыкновенного качества, качественные, высококачественные, особовысококачественные.

6. По назначению: Конструкционные (С до 0,8%), инструментальные (С свыше 0,8%).

Товарная классификация проводится по следующим признакам: химический состав, назначение стали и ее качество, так как от их суммы зависят свойства стали, ее стоимость, методы приемочного контроля.




Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 27 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | <== 6 ==> | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.01 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав