Контрольные вопросы

1. Что называют сырьем для технологических процессов?

2. По каким признакам классифицируют сырье, применяемое в различ­ных технологиях?

3. Какие виды сырья по происхождению Вам известны?

4. Назовите основные виды природного сырья.

5. Что такое вторичное сырье?

6. На какие виды делят сырье по агрегатному состоянию?

7. Какие стадии включает подготовка сырья к переработке?

8. Что такое топливо?

9. Как определяется ценность топлива?

10. По каким признакам классифицируют топливо?

11. Какие виды энергии используют в промышленности?

12. В каких технологических процессах используется электрическая энер­гия?

13. Каковы области использования тепловой энергии?

14. В каких технологических процессах используют химическую и свето­вую энергию?

15. Назовите основные области использования механической энергии в промышленности.

Самостоятельная работа №4 классификация и маркировка чугунов и сталей. Маркировка сталей в соответствии с евростандартом

Чугуны классифицируют:

А) по назначению:

- передельные (0,3…1,3 % Si) - используются в основном для передела в сталь;

- литейные (до 3,5 % Si) - используются как конструкционный мате­риал в литейном производстве;

- специальные - легированные и ферросплавы;

Б) по степени графитизации (состоянию выделений углерода):

- белые (не графитизированные) чугуны. Весь углерод находится в свя­занном состоянии в виде цементита Fe C, отличается высокой твердостью, хрупкостью, низкой прочностью, трудоемкостью механической обработки (это и есть передельный чугун), имеет ограниченное применение как конст­рукционный материал (тормозные колодки). Отливки из белого чугуна слу­жат для получения деталей из ковкого чугуна с помощью графитизирую­щего отжига;

- серые (графитизированные) чугуны – практически весь углерод в виде графита, что обеспечивает снижение твердости по сравнению с белыми, дос­таточно хорошую обрабатываемость резанием, высокие антифрик-ционные свойства и демпфирующую способность. Является самым дешевым литей­ным материалом, широко применяется как конструкционный материал;

- половинчатые чугуны – обобщенное название ряда чугунов, имеющих струк­туру из двух составляющих – белого и серого чугуна;

- чугуны с отбеленной поверхностью (отбеленные чугуны) – разновидность половинчатых чугунов, в которых основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой – белого, используются для деталей, работающих в условиях высокого износа (валки прокатных станов, колодки тормозных устройств).

В) в зависимости от формы выделений графита, рис.1:

• обычные серые чугуны – с пластинчатой формой графита;

• высокопрочные чугуны – с шаровидной формой графита, получают при

модифицировании (добавки перед разливкой) серого чугуна магнием, це­зием;

- ковкие чугуны – с хлопьевидной формой графита, получают графитизирующим отжигом из белых;

- чугуны с вермикулярным графитом – получают добавлением в серый чугун комплексного модификатора – магния+редкоземельных элементов; имеют осо­бый вид вермикулярного (гусеницеподобного) графита.

Рисунок  1 – Схемы микроструктур чугунов: а – обычные серые чугуны; б – ковкие; в – высокопрочные; г – с вермикулярным графитом

Механические свойства машиностроительных чугунов (серых, ковких, вы­сокопрочных, с вермикулярным графитом) в значительной мере опреде-ля­ются размерами и формой графитных включений. При переходе от пласти­н-ча­той формы частиц графита к шаровидной прочность и пластичность чу­гунов увеличиваются, т.к. снижается отрицательная роль графитных включе­ний как надрезов металлической основы.

Маркировка чугунов производится по механическим свойствам (ДСТУ3133-95). Чугуны маркируются буквами “СЧ”, “ВЧ”, “КЧ”, «ЧВГ» с ука­занием механических свойств (предела прочности и относительного удлинения - для КЧ, ВЧ, ЧВГ):

• серые чугуны:СЧ10,СЧ15,СЧ20…СЧ35, а также СЧ18, СЧ21, СЧ24– всего 9 марок; цифра – предел прочности на рас­тяжение в МПа, уменьшенный в 10 раз, т.е. для марки СЧ10: _в = 100 МПа, для марки СЧ35 - _в = 350 МПа ;

• ковкие чугуны: КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ37-12, КЧ45-7, … КЧ80-1,5 – всего11 марок; первая цифра – предел прочности в МПа, уменьшенный в 10 раз, вторая – от­носите­льное удлинение в %, т.е. для марки КЧ30-6: _в = 300 МПа,  = 6 %;

- высокопрочные чугуны: ВЧ 350-22, ВЧ400-15, ВЧ450-5, … ВЧ1000-2; пер­вая цифра – предел прочности в МПа, вторая – относительное удлинение в %;

- чугуны с вермикулярным графитом : ЧВГ 300-4, ЧВГ 300-5, ЧВГ 400-4, ЧВГ 500-1; маркировка аналогична высокопрочным чугунам;

• легированные чугуны маркируют буквой «Ч», далее буквами,

обозначающими наличие легирующих элементов, и цифрами, показываю­щими их содержание:

• жаростойкие ЧХ1, ЧХ2 ( Х - хромистые), ЧС5 (С - кремнистые), ЧС5Ш (кремни­стые, с шаровидным графитом), ЧЮХШ ( Х - хром+алюминий - Ю);

• коррозионностойкие ЧХ22С, ЧХ28, ЧС13, ЧНДХМШ;

• износосостойкие ЧХ3Т, ЧХ9Н5, ЧХ22;

• жаростойкие +износостойкие ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш;

• антифрикционные АЧС-1, АЧС-5, АЧС-6, АЧВ-1, АЧК-2 (А – антифри­кционный, ЧС, ЧВ, ЧК – чугун серый, высокопрочный, ковкий, ци­фра – условный номер).

Существует около 3000 марок сталей, которые классифицируют:

1. по химическому составу: на углеродистые (90% всей выплавляемой

стали) и легированные (содержат специально вводимые легирующие элеме­нты для улучшения их свойств).

Углеродистые стали дешевле легированных, имеют удовлетворитель­ные механические свойства, хорошо обрабатываются давлением и резанием.

Известно более 1500 марок легированных сталей, они дороже углеродис­тых, проходят, как правило, дополнительную термообработку для получения оп­тимальной структуры; по количеству легирующих элементов делятся на низ­колегированные (легирующих элементов до 2,5%), среднеле­гированные (2,5-10%), высоколегированные (свыше 10%), существует также микролегирова­ние (количество легирующего элемента < 0,1%);

2. по структуре в равновесном состоянии ( в зависимости от типа фаз, входящих в состав сплава);

3. по качеству (в основном, в зависимости от содержания серы S и фосфора Р): стали обыкновен­ного качества ( до 0,06% S , до 0,07% Р), бывают только углеродистыми; ка­чественные (до 0,04%S и Р), высококачественные (до 0,025% S и Р), особо­высококачественные (содержание S и Р не более 0,015%);

4. в зависимости от способа производства: стали, выплавленные в кисло­родных конвертерах,- кислородно-конвертерные; в мартеновских печах - ма­ртеновские; в электропечах - электростали;

5. по степени раскисления (раскисление – процесс удаления из жид­кого металла кислорода, проводимый с целью предотвращения хрупкого раз­рушения стали при горячей деформации): кипящие, полуспокойные, спокой­ные;

6. по назначению: конструкционные; инструментальные стали (стали для режу­щего инструмента, для штампового инструмента, для измерительного ин­ст­румента); стали и сплавы с особыми свойствами (а) – с особыми эксплуа­та­ционными свойствами: коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные, хладостойкие; (б) – с особыми физическими свойствами: магнитные стали и сплавы, стали и сплавы с высоким электрическим сопротивлением, сплавы с заданным коэффициентом термического расширения и т.д..

В Украине принята буквенно-цифровая маркировка сталей.

Углеродистые конструкционные стали маркируют в зависимости от ка­чества и степени раскисления:

А) углеродистые стали обыкновенного качества (ДСТУ 2651-94): СтО, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп,…Ст6пс, Ст6сп (цифра – услов­ный номер, индекс – степень раскисления); с увеличением номера стали уве­личиваются ее прочность и твердость, уменьшается пластичность. Эти стали наиболее рас­пространенные и наиболее дешевые.

Б) углеродистые качественные конструкционные стали (ГОСТ 1050-88): сталь 08кп,08пс, 08, 10кп, 10пс,10, 15кп, 15пс,15, … 20, 25,30,35, 40, 45,50, 55,60 (цифра – среднее содержание углерода в сотых долях процента, индекс указывает степень раскисления, кроме спокойной стали). Эти стали имеют бо­лее высокие, чем у сталей обыкновенного качества, механические свой­ства; предназначены для изготовления изделий, которые подвергаются т/о, поэтому стандарт регламентирует их химический состав.

Углеродистые инструментальные качественные и высококачест­венные стали выплавляют в мартеновских и электропечах и поставляют в соответст­вии с ДСТУ 3833-98, ГОСТ 1435-99 по химическому составу.

Качественные углеродистые инструментальные стали: У8, У10, У12 (цифра – содержание углерода в десятых долях процента);

Высококачественные углеродистые инструментальные стали: У8А, У10А, У12А.

Легированные конструкционные стали маркируются следующим обра­зом: первые две цифры в начале марки указывают содержание углерода в со­тых долях %, последующие буквы – наличие легирующих элементов (А – азот - но не в конце и не в начале марки, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – мар­ганец, Д – медь, К – кобальт, М – молибден, Н – никель, П – фосфор, Р – бор, С – сили­ций, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ц – цирконий. Ю – алюми­ний), цифры после букв – среднее содержание обозначенного этими буквами легирующего элемента в процентах : 18Х2Н4В (0,18% С, до 2 % Cr, 4% Ni, порядка 1% W). Буквы в конце марки обозначают: А – высококачественная сталь (38ХГСА), Ш – особовысококачественная (98Х18-Ш), Л – сталь для литья (25Л), Я – сталь, разлитая в ва­кууме.

В марках инструментальных легированных сталей содержание угле­рода указывается в десятых долях процента (9ХС, 6ХВГ), а если его массовая доля  1%, то начальную цифру не указывают: Х12, ХВГ. Все эти стали вы­сококаче­ственные.

К высоколегированным инструментальным сталям относятся быстроре­жущие стали, легированные вольфрамом - Р9, Р18 (цифра – содер­жание вольфрама в процентах), а также молибденом, кобальтом, хромом, ва­надием: Р6М5 (6 % W, 5% Mo), Р9К5 (9% W , 5% Co) и др.

Некоторые легированные стали имеют особую маркировку: ШХ15 (1,5 % Cr), ШХ15СГ – шарикоподшипниковые; 110Г13Л, 20ХГСФЛ - литейные; ЕХ2, ЕХ3 – магнитные и т.д.

Современный период развития характеризуется все большей открыто­стью границ и ускоренной глобализацией мировой экономики, значитель­ными объемами экспорта и импорта промышленной продукции, интеграцией Украины в международное сообщество. Особую роль в структуре экспортно-импортных поставок Украины играет металлоторговля, прежде всего, про­дукция черной металлургии. Поэтому достаточно актуальной является ин­формация о принципах маркировки сталей за рубежом, в соответствии с Ев­ростандартом и их аналогах в отечественной классификации.

Европейская система обозначения сталей приведена в стандарте EN (Euronorm) 10027, которая состоит из двух частей: часть 1 (в свою очередь, делится на две группы) определяет порядок маркировки сталей с помощью буквенно-цифровых обозначений; часть 2 – присвоением сталям соответст­вующих номеров.

Рассмотрим наиболее распространенную систему маркировки сталей в соответствии с частью 1, группой 2, в основу которой положена марки­ровка сталей в соответствии со стандартом DIN Германии.

Группа 2 разделена на четыре подгруппы в зависимости от назначения и содержания легирующих элементов в стали.

1. Нелегированные стали с содержанием Mn  |1% (кроме|крім| автоматных) – ана­лог отечественных углеродистых качественных сталей: обозначаются буквой «С» и ци­фрой, которая указывает содержание углерода в сотых доля процента, например, С10 – сталь со средним содержанием углерода 0,10 % (отечест­венный аналог – сталь 10).

2. Нелегированные стали с содержанием Mn  | 1 %; легированные стали (кроме быстрорежущих) с содержанием каждого легирующего элемента до 5 % - аналог отечественных низколегированных сталей. Первое число указывает среднее содержание углерода, умноженное на 100; далее идут буквы – символы химических элементов и цифры, соответствующие среднему содержанию элеме­нта, умноженному на следующие коэффициенты:

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4

Al, Ве, Cu, Мо, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 10

Ce, N, P, S 100

B 1000

Например, 28Mn6 – легированная сталь со средним содержанием угле­рода 0,28 % і марганца 1,5 % (6:4), аналог – 30Г2; 13CrMo4-5 – легированная сталь со средним содержанием углерода 0,13 %, хрома – 1%, молибдена – 0,5 % (близкий аналог отечественной стали 12ХМ); 100Cr6 – легированная сталь со средним содержанием углерода 1,0%, хрома 1,5 % (отечественный аналог – ШХ15).

3. Легированные стали (кроме быстрорежущих) со средним содержанием по крайней мере одного из легирующих элементов более 5 %. Первое число: сре­д-нее содержание углерода, умноженное на 100; далее идут символы химических элементов, расположенные по уменьшению содержания (при одинаковом соде­р-жании – в алфавитном порядке): цифры соответствуют среднему содержанию элемента. Например, X5CrNi18-10 – легированная сталь с содержанием углерода 0,05 %, хрома – 18 %, никеля – 10 %; аналог – 08Х18Н10.

4. Быстрорежущие стали. Например, HS2-9-1-8. Числа: содержание леги­рующих элементов в следующем порядке: W, Мо, V, Co.