31. Произ-во чер-х мет-ов,св-ва,применение сталей и чугунов.

Ме делят на черные(железо и сплавы на его основе) и цветные(все остальные ме-имеют характерную окраску (красную,желт);обладают пластичностью;малой плотностью;относительно низкой температур плавления,нет полиморфизма).Черные имеют: темно-серый цвет;большую плотность;высокую температуру плавления;относительно высокую твердость;обладают полиморфизмом(способностью существовать в различном кристалл-м состоянии).Сплавы на его основе–чугуны и стали.На их долю приходится 95 % производимой в мире металлопродукции, а на цветные – только 5 %.

Основной схемой произ-ва черных ме явл получение чугуна в доменной печи и передел чугуна на сталь.Исходным сырьем для произ-ва чугуна явл железные руды,топливо и флюсы.В кач-ве топлива использ каменноуг-й кокс или природный газ.Флюсы–известняки,вводятся в доменную печь для отделения пустой породы и золы.Для осуществления доменного процесса в печь подают сжатый воздух,нагретый до 1200 С и обогащ-й кислородом.В доменном произ-ве выплавляют 3 вида чугуна:передельный(85 % от общ объема-использ для дальнейш передела в сталь),литейный(12 %- для получения литейных чугунов),спец-й(3 %- ферросплавы применяются в кач-ве присадок и раскислителей при выплавке сталей).

Сталь по сравнению с чугуном имеет более высокие физико-механич св-ва,она прочнее и пластичнее,хорошо обрабат-ся методами пластической деформации.Задача передела чугуна в сталь состоит в том,чтоб из чугуна удалить избыток углерода и примесей.Сталь произв-ся нескол-ми способам.В зависимости от степени раскисления различают сталь кипящую,спокойную и полуспокойную.

Кипящая сталь раскисляется не полностью только ферромарганцем.После разливки она продолжает кипеть,имеет небольшую плотность и прочность,высокую пластичность,применяется для изготовления хоз-х тов-в.Преимуществом кипящей стали явл высокий выход годного продукта–до 95 %.

Спокойная сталь раскислена полностью в печи и застывает спокойно,выход готового продукта–85 %.Кач-во стали выше,чем у кипящей,она применяется для произ-ва ответств-х деталей и конструкций.

Полуспокойная сталь по св-вам и кач-ву явл промежуточ м/у спокойной и кипящей сталью.Больший выход годного продукта,однородность структуры слитка.

В металлургии применяют 3 способа произ-ва стали в зависимости от вида печей:кислородно-конверторный,мартеновский и элетросталеплавильный.

32. Обработка стали

Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Это важнейший материал, который применяется в большинстве отраслей промышленности. Существует большое число марок сталей, различающихся по структуре, химическому составу, механическим и физическим свойствам. Основные характеристики стали: плотность, модуль упругости и модуль сдвига, коэффициент линейного расширения.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1-1,0%), кремний (до 0,4%).

Сталь содержит также вредные примеси (фосфор, серу, газы - несвязанный азот и кислород). Фосфор при низких температурах придает ей хрупкость (хладноломкость), а при нагревании уменьшает пластичность. Сера приводит к образованию мелких трещин при высоких температурах (красноломкость).

Чтобы придать стали какие-либо специальные свойста (коррозионной устойчивости, электрические, механические, , магнитные, и т.д.), в нее вводят легирующие элементы. Обычно это металлы: алюминий, никель, хром, молибден, и др. Такие стали называют легированными.

Свойства стали можно изменять путем применения различных видов обработки: термической (закалка, отжиг), химико-термической (цементизация, азотирование), термо-механической (прокатка, ковка).

Стали класс-ют по хим составу,кач-ву и назнач-ию.

По хим составу стали условно подразд-ют на углеродистые(без легирующих элементов),низколегированные,легированные,высоколегированные,стали и сплавы с особыми физико-химич.свой-ми.Легиров-ыми наз-ют стали, в кот.кроме железа,углерода,случ-ых примесей и технолог-их добавок содер-ся легирующие элем-ты для придания сталям спец св-в.Основными легирующими элементами явл марганец,кремний,хром,никель и др.В завис-ти от вида легирующ.элем-ов стали наз-ют марганцовистыми, кремнистыми, хромистыми и т.д.

По назначению выделяют топочную и котельную,для ж\д транспорта,конструкционную(для изгот-ия различ.металлоконструкций,строит-ва зданий, мостов),шарикоподшипниковую,инструмен-ую (для изгот-ия различ.инструментов, резцов и др.), рессорно-пружинную,трансформаторную,трубную и др.

По кач-ву стали подраз-ют на стали обыкнов.кач-ва, качест-е,высококач-ые и особо высококач-ые. Главн.призн-ми по кач-ву яв-ся более жесткие треб-ия по химсоставу,прежде всего,по содер-ию вредных примесей,таких как фосфор и сера. Категория обыкнов.кач-ва относ-ся только к углеродистым сталям.

Обработка давлением основана на пластичности ме.При произ-ве метал-х изделий применяют обработку ме давлением в горячем и в холодном состоянии.Основными способами обработки ме давлением явл:прокатка,волочение(для изготовления проволоки- протягивании заготовки ч/з отверстие),прессование(ме выдавливают из замкнутой полости ч/з отверстие),ковка(обработка ме,находящ-ся в пластическом состоянии под действием молотка динамич-е воздействие) или пресса (статич воздействие),штамповка.

Прокатка.Сущность процесса заключ в деформировании заготовки ме м/у вращающимися валками прокатных станов в целях уменьшения поперечного сечения заготовки и придания ей заданной формы.Различ горячую,холодную и теплую прокатку.Основная часть проката произ-ся горячей прокаткой при нач-х температурах стали 1000 – 1300 С. Холодная прим-ся главным образом для произ-ва листов и ленты толщиной менее 1,5 – 6 мм.Теплая прокатка происходит с целью снижения упрочнения ме при его деформации.

Штамповка—процесс деформации ме в штампах,форма и размеры внутренней полости кот-х определяют форму и размер получаемой поковки.Различают объемную и листовую штамповку в нагретом и холодном состоянии.

Термообработка-процесс,связ-й с нагреванием и охлаждением, вызывающие изменения внутр-го строения сплава и обусловленные этим изменения физич-х,механич и др св-в.Цель термич обработки–получение в необходимого комплекса физико-механич св-в за счет образования необходимой структуры ме.Виды термич обработки:отжиг(нагрев стали выше температуры фазовых превращений с последующ медленным охлаждением,цель-снижение твердости и улучшение обрабатываемости),нормализация(после нагрева охлаждается на воздухе в цехе,сталь приобретает мелкозернистую и однородную структуру),закалка(нагрев стали до температуры выше фазовых превращений,выдержка при этой температуре и быстрое охлаждение со скорост больше критич,цель-повышение твердости и прочности стали),отпуск(смягчает действие закалки,уменьшает остаточные напряжения,повышает вязкость,уменьшает твердость и хрупкость стали).Термичобработка состоит из нагрева до определенной темпера­туры,выдержке при этой температуре и охлаждения.