Предмет: Технология металлов и других конструкционных материалов
Тип: Контрольная работа
Объем: 20 стр.
|
Закрыть
|
Производство чугуна. Доменный процесс. Производство стали. Конверторный и мартеновский способ. Строение и свойства металлов. Процессы кристаллизации металлов. Свойства металлов и методы их определения. Основы теории сплавов. Железоуглеродистые сплавы. Определение структуры железоуглеродистых сплавов. Чугуны. Углеродистые стали. Легированные стали
Содержание
1 Производство чугуна 3
2 Доменный процесс 4
3 Производство стали 6
4 Конверторный и мартеновский способ 6
5 Строение и свойства металлов 7
6 Процессы кристаллизации металлов 8
7 Свойства металлов и методы их определения 9
7.1 Физические свойства 9
7.2 Химические свойства 10
7.3 Механические свойства 10
7.4 Технологические свойства 11
7.5 Способы определения свойств металлов 11
8 Основы теории сплавов 11
9 Железоуглеродистые сплавы 14
10 Определение структуры железоуглеродистых сплавов 15
11 Чугуны 17
12 Углеродистые стали 18
13 Легированные стали 19
Список литературы 20
1 Производство чугуна
Чугун получил широкое распространение как конструкционный материал в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности в связи с рядом преимуществ перед многими материалами, среди которых основные - невысокая стоимость и хорошие литейные свойства. Изделия, изготовленные из него, имеют достаточно высокую прочность и износостойкость при работе на трение и характеризуются меньшей, чем сталь, чувствительностью к концентраторам напряжений.
В зависимости от структуры чугуны подразделяют на белые и серые. В белых чугунах весь углерод связан в химическое соединение карбид железа Fe3C - цементит. В серых чугунах значительная часть углерода находится в структурно-свободном состоянии в виде графита. Если серые чугуны хорошо поддаются механической обработке, то белые обладают очень высокой твердостью и режущим инструментом обрабатываться не могут. Поэтому белые чугуны для изготовления изделий применяют крайне редко, их используют главным образом в виде полупродукта для получения ковких чугунов. Получение белого или серого чугуна зависит от состава и скорости охлаждения.
2 Доменный процесс
Основной способ переработки природного железорудного сырья с получением чугуна (иногда ферросплавов и лигатур). Доменная плавка была освоена ещё в 14 в., и с тех пор уже в течение более 500 лет её технология практически не менялась. Сущность доменного процесса состоит в восстановлении железа из оксидов и получении расплавленного науглероженного металла (чугуна) и шлака, которые легко отделяются друг от друга вследствие различия в плотностях (плотность чугуна примерно в 2.5 раза превышает плотность шлака).
3 Производство стали
Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, которые человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей. В наши дни трудно найти такую область производства, научно-технической деятельности человека или просто его быта, где металлы не играли бы главенствующей роли как конструкционного материала.
Металлы разделяют на несколько групп: черные, цветные и благородные. К группе черных металлов относятся железо и его сплавы, марганец и хром. К цветным относятся почти все остальные металлы периодической системы Д. И. Менделеева.
4 Конверторный и мартеновский способ
Кислородно-конвертерный способ
Первое использование кислородно-конвертерного способа приходится на пятидесятые годы двадцатого столетия. В процессе производства стали, чугун продувают в конвертере чистым кислородом. При этом, процесс происходит без затраты топлива. Для того, чтобы переработать 1 тонну чугуна в сталь требуется около 350 кубометров воздуха. Стоит отметить, что кислородно-конвертерный способ получения стали является наиболее актуальным на сегодняшний день. При этом, процесс не ограничивается на одном способе вдувания кислорода. Различают кислородно-конвертерный процесс с комбинированной, верхней и нижней поддувкой. Конвертерный способ производства стали с комбинированной поддувкой является наиболее универсальным.
5 Строение и свойства металлов
Для металлов характерна способность атомов легко отщеплять внешние (валентные) электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Это отражается на свойствах, например высокая тепло- и электропроводности.
Металлы сочетают хорошие физико-механические свойства с технологичностью. Металлы обладают высокой прочностью, причем прочность на изгиб и растяжение у них того же порядка, что и прочность на сжатие. Плотность стали составляет 7850 кг/м3, что в три раза выше бетона.
Для определения качественных характеристик сталей важно знать следующие показатели.
6 Процессы кристаллизации металлов
Все металлы могут находиться в твердом, жидком или в газообразном состояниях. Переход из твердого состояния в жидкое происходит при определенной температуре плавления, переход из жидкого состояния в газообразное происходит при температуре кипения. Эти температуры зависят от давления. Температура плавления является одной из важнейших характеристик металла.
7 Свойства металлов и методы их определения
Правильный выбор металлов с соответствующими свойствами является решающим при создании надежных и экl 656g62hg 6;номически выгодных машин, станков, аппаратуры, инструмента. Качество металлов и их сплавов определяется физическими, химическими, механическими и технологическими свойствами.
7.1 Физические свойства
К физическим свойствам относятся:
- плотность (масса в граммах одного кубического сантиметра вещества);
- плавкость (способность металла переходить в жидкое состояние при определенной температуре);
- теплопроводность (способность металла проводить теплоту);
- электропроводность (способность металла проводить электрический ток);
- тепловое расширение (способность металлов расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении). Тепловое расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения, представляющим собой относительное увеличение единицы длины при повышении температуры на один градус.
7.2 Химические свойства
Наиболее важными химическими свойствами металлов и сплавов являются их химический состав и способность сопротивляться коррозии (ржавлению).
7.3 Механические свойства
Изменение формы, размеров или объема твердого тела под действием внешних нагрузок называется деформацией. Различают два вида деформаций: упругую и пластическую. Упругой называется деформация, исчезающая после снятия нагрузки; пластической или остаточной называется деформация, остающаяся в материале после снятия нагрузки.
К основным механическим свойствам металлов относятся:
7.4 Технологические свойства
Технологические свойства металлов и сплавов характеризуются литейными свойствами, ковкостью, свариваемостью и обрабатываемостью режущим инструментом и некоторыми другими.
7.5 Способы определения свойств металлов
В заводских условиях наиболее распространенными являются следующие способы определения свойств металлов: проверка химического состава, металлографические исследования, определение механических свойств, технологические пробы.
8 Основы теории сплавов
Металлический сплав - вещество, обладающее свойствами металла и получаемое в результате взаимодействия 2-х или нескольких элементов. Основу сплава составляет металл, а составной частью может быть любой химический элемент.
Дадим несколько определений.
Система - совокупность бесконечно большого числа сплавов, образованных данными металлами.
9 Железоуглеродистые сплавы
Железоуглеродистые сплавы, сплавы железа с углеродом на основе железа. Варьируя состав и структуру, получают Ж. с. с разнообразными свойствами, что делает их универсальными материалами. Различают чистые Ж. с. (со следами примесей), получаемые в небольших количествах для исследовательских целей, и технические Ж. с. — стали (до 2%С) и чугуны (св. 2% С), мировое производство которых измеряется сотнями млн. т. Технические Ж. с. содержат примеси. Их делят на обычные (фосфор Р, сера S, марганец Mn, кремний Si, водород Н, азот N, кислород О), легирующие (хром Cr, никель Ni, молибден Mo, вольфрам W, ванадий V, титан Ti, кобальт Со, медь Cu и др.) и модифицирующие (магний Mg, церий Ce, кальций Ca и др.).
10 Определение структуры железоуглеродистых сплавов
Строение Ж. с. определяется составом, условиями затвердевания и структурными изменениями в твёрдом состоянии. В зависимости от содержания углерода Ж. с. делят на стали и чугуны. Стали с концентрацией углерода, меньшей чем эвтектоидная S' и S (табл. 2), называют доэвтектоидными, а более высокоуглеродистые — заэвтектоидными.
11 Чугуны
Чугун - сплав железа с углеродом (содержанием обычно более 2,14 %). Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.
12 Углеродистые стали
Свойства углеродистых сталей определяются содержанием углерода и применяемой обработкой. Горячекатаные, нормализованные и отожженные стали имеют феррито-перлитную структуру.
Увеличение содержания углерода (перлита) приводит к росту прочности и падению пластичности и вязкости стали, при этом порог хладноломкости существенно повышается. Структура закаленной стали зависит от содержания углерода и температуры нагрева под закалку.
13 Легированные стали
Легированная сталь - сталь, которая кроме обычных примесей содержит элементы, специально вводимые в определенных количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.
Список литературы
1. Дриц М. Е., Москалев М. А. Технология конструкционных материалов и материаловедение: Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 1990. – 447 с.
2. Металловедение и технология металлов: Учеб. для вузов. / Солнцев Ю. П., Веселов В. А., Демянцевич В. П. и др. / Под ред. Ю. П. Солнцева. – М.: Металлургия, 1988. – 512 с.
3. Технология конструкционных материалов: Учеб. для вузов. / А. М. Дальский, В. С. Гаврилюк, Л. Н. Бухаркин и др. / Под общ. ред. А. М. Дальского. – 2-е изд., перераб. и доп. / М.: Машиностроение, 1990. – 352 с.
4. Технология металлов и материаловедение: Учеб. для вузов / Кнорозов Б. В., Усова Л. Ф., Третьяков А. В. и др. / Под. ред. Л. Ф. Усовой. – М.: Металлургия, 1987. – 800 с.
5. Технология обработки конструкционных материалов: Учеб. для вузов / П. Г. Петруха, А. И. Марков, П. Д. Беспахотный и др. / Под ред. П. Г. Петрухи. – М.: Высш. шк., 1991. – 512 с.
6. Технология электрической сварки металлов и сплавов: / Под ред. акад. Б. Е. Патона. – М.: Машиностроение, 1974. – 768 с.
7. Хренов К. К. Сварка, резка и пайка металлов: Изд. 4-е, стереотип. – М.: Машиностроение, 1973. – 408 с.
