18. Стали и сплавы металлов. Чугуны

Сталь — широко распространённый конструкционный материал. Путем легирования и специальной обработки (термической, химико-термической, термомеханической и др.) стали можно придать нужные свойства, удовлетворяющие самым разнообразным требованиям современной техники. Сталь обладает высокой прочностью и твёрдостью, достаточной пластичностью и вязкостью. Её можно обрабатывать резанием и давлением, отливать. По способу производства сталь разделяют на :мартеновскую, конверторную (кислородно-конверторную, бессемеровскую, томасовскую), электросталь и сталь, получаемую прямым восстановлением из обогащённой руды (окатышей). Мартеновский способ производства вытесняется более простым и экономичным, с точки зрения технологии производства, кислородно-конверторным способом. Предпочтение отдаётся также электроплавильным способам, которые позволяют получать сталь самого высокого качества. Стали и сплавы специального назначения делят на две группы: с особыми химическими и с особыми физическими свойствами. 1.Стали и сплавы с особыми химическими свойствами (коррозионно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные) предназначены для работы в агрессивных средах и при высоких температурах.2.Стали и сплавы с особыми физическими свойствами (магнитные, с зданным температурным коэффициентом линейного расширения и др.) применяются в основном в приборостроении, электротехнической, радиотехнической и электронной промышленности. Необходимые свойства у сталей обеих групп достигаются в результате специального легирования, что также учитывается при назначении режимов термической обработки. Сплавы металлов, металлические сплавы, твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с различными неметаллами.

Чугун – сплав железа и углерода с сопутствующими элементами (содержание углерода более 2,14 %). Для выплавки чугуна в доменных печах используют железные руды, топливо, флюсы. К железным рудам относятся: магнитный железняк (магнетит), красный железняк (гематит, бурый железняк (лимонит). Топливом для доменной плавки служит кокс, возможна частичная замена газом, мазутом. Флюсом является известняк или доломитизированный известняк, содержащий и , так как в шлак должны входить основные оксиды ( ), которые необходимы для удаления серы из металла. Чугун выплавляют в печах шахтного типа – доменных печах. Сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается в восстановлении оксидов железа, входящих в состав руды оксидом углерода, водородом и твердым углеродом, выделяющимся при сгорании топлива. При выплавке чугуна решаются задачи: 1. Восстановление железа из окислов руды, науглероживание его и удаление в виде жидкого чугуна определённого химического состава. 2.Оплавление пустой породы руды, образование шлака, растворение в нём золы кокса и удаление его из печи. Устройство и работа доменной печи. Доменная печь имеет стальной кожух, выложенный огнеупорным кирпичом. Рабочее пространство печи включает колошник, шахту, распар, заплечики, горн, лещадь. В верхней части колошника находится засыпной аппарат 8, через который в печь загружают шихту. При нагревании шихты за счет горения кокса, которое обеспечивает вдуваемый в горн горячий воздух, в печи идут сложные физико-химические процессы, и шихта постепенно опускается навстречу поднимающимся горячим газам. В результате взаимодействия компонентов шихты и газов в нижней части печи, горне, образуются два несмешивающихся жидких слоя – чугун и шлак.