3. Шихтовые материалы, топливо и флюсы, применяемые при плавке чугуна в вагранке. Их функциональное назначение и поведение при плавке.

1. металлическая шихта, в том числе: чушковые чугуны (литейные Л1-Л6 ГОСТ 4832-95, передельные ПЛ1и ПЛ2, перед. высококачественные ПВК1-ПВК3 ГОСТ805-95); вторичные материалы ГОСТ2787-86 (стальной лом и отходы, чугунный лом и отходы); возврат собственного производства (брак, литники, прибыли, выпоры, сливы и др.); ферросплавы (ферромарганец ФМн75-ФМн78 ГОСТ4755-91, ферросилиций ГОСТ1415-93 (ФС20…ФС90); силикомарганец ГОСТ4756-91 (МнС12…МнС25) содержание марганца в силикомарганце всех марок 60-65 %.

• Флюсы предназначены для понижения температуры плавления шлаков, увеличения их подвижности, предохранения металла от насыщения серой, окисления, а также для очистки металла от неметаллических включений.

В качестве флюсов применяют известняк металлургический, известь, плавиковый шпат и др.

Известняк (ГОСТ26671-85) основу которого (до 97 %) составляет СаСО₃. При нагреве известняк распадается с образованием извести СаО и СО₂.

Известь содержит 88-93 % СаО, 2 % МgО, не более 2 % SiO₂, не более 3 % (FeO+Al₂O₃) и не более 0.2 % S.

Плавиковый шпат (ГОСТ 29220-91) содержит в зависимости от марки 65-85 % СаF₂, 10-30 % SiO₂, остальные примеси – СаСО₃ и FeO. Применяют размельченный до фракции 3-10 мм.

• Для плавки чугуна используются твердые, жидкие и газообразные виды топлива.

Кокс литейный каменноугольный (ГОСТ3340-88) является основным видом твердого топлива коксовых вагранок, получают сухой перегонкой (нагревом до 1100^оС) без доступа воздуха коксующихся каменных углей. Горючей составляющей кокса является углерод. Различают три марки кокса табл. 1 (КЛ1, КЛ2, КЛ3). По размеру кусков они делятся на классы (минимальный размер-40 мм).

Мазут (ГОСТ 10585-76) используют в сушилах и других печах. Горючими составляющими является углерод (80-87 %) и водород (11-13 %).

Природный газ (ГОСТ 5542-87) применяется в коксогазовых и газовых вагранках, для розжига коксовых вагранок, в сушилах и других печах. Горючими составляющими являются метан (77-98 % СН₄).

4. В чем заключается принцип Шарпи ? Какие чугуны отвечают этому принципу ? Каковы особенности их получения?

ШАРПИ ПРИНЦИП - основное правило расположения в сплаве структурных фаз, обеспечивающих высокие антифрикционные и износостойкие свойства сплава, а также его прочность, вязкость и другие свойства. По шарпи принципу наиболее твердые структурные составляющие должны залегать в виде изолированных друг от друга включений, а наиболее вязкие - образовывать сплошную матрицу.

Билет №8

1. Роль примесных и легирующих элементов на формирование структуры и свойств стальных отливок.

ЛЭ – элемент, специально вводимый в сталь для получения заданных характеристик, структуры, мех.и спец.свойств.

Все ЛЭ, которые присутствуют в стали, можно разделить на карбидообразующие и некарбидообразующие, которые растворяются в железе и уменьшают устойчивость Ц и карбидов др.элементов.

Также ЛЭ классифицируются по строению стомно-кристаллической решетки и по влиянию на положение критических точек железа.

По атомно-кристаллической решетке можно выделить следующие группы элементов: 1) с ГЦК – решеткой: Ni, Cu, Mn и др. Они способствуют формированию в структуре аустенита.; 2) с ОЦК – решеткой: Al, Si, Cr и др. Они стабилизируют в структуре стали феррит; 3) с ГП-решеткой: Ti, Zr, Co.

По влиянию на критические точки железа: 1) расширяющие γ-область (Ni, Cu, Mn, С); 2) сужающие (замыкающие) γ-область (Al, Si, V).

ЛЭ вызывают образование новых структурных составляющих и изменение свойств существующих фаз. Введением в сталь определенных элементов в заданных количествах можно добиться значительного улучшения имеющихся свойств и получения спец.свойств.

Например, Mn упрочняет феррит, повышает твердость и прочность стали.

Ni – повышает прочность Ф при одновременном сохранении пластичности; понижает Т мартенситного превращения, увеличивает прокаливаемость стали.

Cr – повышает устойчивость Ф, образует прочные карбиды, повышает прокаливаемость стали.

V – карбидо- и нитридообразующий элемент – способствует изменению структуры стали при кристаллизации вследствие ограничения роста аустенита. V и Мо повышают мех.свойства углеродистых сталей.

Примесные элементы: C, Si, Mn, S, P, O2, N2, H2.

С оказывает решающее влияние на формирование структуры и свойства конструкционных сталей. С увеличением содержания С возрастают прочностные, но снижаются пластические свойства сталей вследствие увеличения количества Ц в структуре. Одновременно с этим повышается Т перехода сталей от вязкого разрушения к хрупкому – порог хладноломкости.

Si входит в твердый раствор α-железа, значительно повышая предел текучести.

S практически не растворяется в γ-железе. Она образует FeS, входящий в эвтектику γ+ FeS с температурой плавления 988 ⁰С. Эвтектика в процессе кристаллизации стали располагается по границам зерен и при наличии небольших напряжений при усадке способствует межзеренному разрушению стали (красноломкость). Устранение: соотношение в стали Mn : S >(8-10).

Р полностью растворяется в Ф, повышая его прочностные и снижая пластические характеристики, и, тем не менее, он является нежелательной примесью, поскольку даже сотые его доли процента повышают Т перехода из вязкого состояния в хрупкоею

Газовые примеси: O2, N2, H2 – все они в той или иной форме растворимы в Ф. О2 практически полностью связан в оксиды FeO, SiO2, Al2O3, которые снижают мех.свойства стали. Азот может быть связан в нитриды. При превышении предела растворимости водорода и азота в сталях могут возникнуть газовые дефекты.