Содержание:

Введение ………………………………………………………………………….2

1.Опишите схему технологии пирометаллургического способа производства рафинированной меди.………………………………………………………..

2. Опишите превращения аустенита при изотермической выдержке 700° С, 650° С, 550° С и при охлаждении до 20° С со скоростью выше критической в стали У8……………………………………………………………

3. Опишите технологию термической обработки закаленного 30 мм, l = 90 мм, для полученияпальца, изготовленного из стали 35, минимальной твердости. ………….

4. Дайте характеристику сталям, предназначенным для изготовления деталей, подвергаемых улучшению.………………………….....8

5.Охарактеризуйте свойства, структуру, приведите примеры применения сплавов с особыми тепловыми свойствами.

6. Для получения отливки детали (рис. 5) из серого чугуна СЧ15 требуется изготовить литейную форму.

7. Опишите последовательность операций изготовления литейной формы по выплавляемым моделям конкретной детали. Преимущества, недостатки и область применения этого способа. Ответ поясните схемами.

8. На диаграмме состояния сплавов Fe-Fe3С укажите температурный интервал горячей обработки давлением для сталей. Определите температуру начала и конца свободной ковки заготовки из стали '40. Обоснуйте выбор температур.

9. Приведите упрощенную электрическую схему трехфазного сварочного выпрямителя, вольт - амперные характеристики. Опишите его работу, преимущества, недостатки. Применение технологии сварки постоянным током.

10. Опишите сущность технологии сварки трением, ее преимущества, недостатки, область применения. Ответ поясните схемой процесса.

Заключение…………………………………………………………………….....15

Список использованной литературы…………………………………………...16

 

 

1. Опишите схему технологии пирометаллургического способа производства рафинированной меди.

Известны два способа извлечения меди из руд и концентратов: гидрометаллургический и пирометаллургический.

Первый из них не нашел широкого применения. Его используют при переработке бедных окисленных и самородных руд. Этот способ в отличие от пирометаллургического не позволяет извлекать попутно с медью драгоценные металлы.

Второй способ пригоден для переработки всех руд и особенно эффективен в том случае, когда руды подвергают обогащению.Основу этого процесса составляет плавка, при которой расплав­ленная масса разделяется на два жидких слоя: штейн — сплав сульфидов и шлак — сплав окислов. В плавку поступает либо сырая медная руда, либо обожженные концентраты медных руд. Обжиг концентратов осуществляют с целью снижения содержания серы до опти­мальных значений.

Жидкий штейн продувают в конвер­терах воздухом для окисления сернис­того железа, переводя железо в шлак, и выделения черновой меди. Черновую медь далее подвергают ра­финированию — очистке от примесей. Упрощенная схема пирометаллургиче­ского производства меди показана на рис. 1.

Рис.1. Схема технологии пирометаллургического способа производства рафинированной меди

2. Опишите превращения аустенита при изотермической выдержке 700° с, 650° с, 550° с и при охлаждении до 20° с со скоростью выше критической в стали у8.

Превращения аустенита при изотермической выдержке:

При нагреве стали выше критических температур с образованием аустенита исходной структурой является механическая смесь феррита и цементита - перлит. Превращение можно проследить на примере эвтектоидной стали с содержанием углерода 0,8%.

Превращение перлита в аустенит происходит в соответствии с общими закономерностями фазового превращения в твердом состоянии. Во-первых, движущей силой превращения является стремление системы достичь минимума свободой энергии (рис.2).

Рис.2. Изменение свободной энергии аустенита и перлита.

Зародыши новой фазы - аустенита - образуются на межфазных поверхностях раздела феррита и цементита. Переход перлита в аустенит состоит из двух элементарных процессов: полиморфного превращения Fe_α → Fe_γ и растворения в γ-железе углерода. Скорость образования аустенита зависит от разности свободных энергий аустенита и перлита и скорости диффузии атомов углерода, необходимых для образования аустенита.

а)	б)	в)	г)

Рис. 3 Схема превращений эвтектоидной стали при нагреве:а )- исходная перлитная структура; б )- перлит с зародышами аустенита;в )- аустенит с остатками цементита и растворение цементита;

г )- однородный аустенит

Важной структурной характеристикой нагретой стали является величина зерна аустенита. От размера зерна аустенита зависят механические свойства изделия. Особенно чувствительна к размеру аустенитного зерна ударная вязкость, которая заметно падает с укрупнением зерна.

Склонность к росту зерна стали зависит, с одной стороны, от содержания в ней легирующих элементов - почти все легирующие элементы (за исключением марганца) тормозят рост аустенитного зерна. Наиболее сильно замедляют рост аустенитного зерна V, Ti, Al и Zr. Основной причиной такого действия легирующих элементов считается образование в аустените карбидов и оксидов этих элементов, которые являются барьерами для растущего зерна.

С другой стороны, склонность к росту зерна стали сильно зависит от технологии производства и режима раскисления, так как они определяют наличие в стали разного количества мельчайших примесей карбидов, оксидов, сульфидов и нитридов, также затрудняющих рост зерна.

Превращения аустенита при охлаждении:

Аустенит является устойчивым только при температурах выше А_с1. При охлаждении стали ниже критических температур аустенит становится неустойчивым и начинается превращение аустенита в перлит (перлитное превращение). Рассмотрим это превращение на примере эвтектоидной стали.

Чем ниже температура превращения, тем больше степень переохлаждения аустенита и тем быстрее будет происходить превращение аустенита в перлит.

С другой стороны такое превращение носит диффузионный характер и связано с перераспределением углерода, причем чем ниже температура, тем медленнее идет процесс диффузии. Такое противоположное действие обоих факторов (переохлаждения аустенита и диффузии углерода) приводит к тому, что с понижением температуры скорость превращения возрастает, достигает максимума, а затем скорость превращения убывает.

Перлит растет из отдельных центров в виде пластин (рис.4). Зародышем перлитных пластин обычно является цементит (рис.4, а), зарождение которого облегчено на границе аустенитных зерен. При утолщении цементитной пластины вблизи нее аустенит обедняется углеродом и создаются условия для зарождения путем полиморфного γ → α превращения ферритных пластин, примыкающих к цементитной пластине (рис.4,б).

При утолщении же ферритной пластины (малое содержание углерода) он оттесняется в аустенит, в результате чего создаются благоприятные условия для появления новых цементитных пластин. Кроме бокового (рис.4,а, б, в) при превращении А → П имеет место и торцевой рост пластин феррита и цементита (рис.4,г, д).

а	б		в
г		д

Рис. 4. Схема зарождения и роста перлитных колоний

В зависимости от степени переохлаждения аустенита образуются разные структуры феррито-цементитной смеси. Рассмотрим структуры, образующиеся при диффузионном превращении аустенита.

При температуре 650-700 °С образуется собственно перлит. При перлитном превращении ведущей фазой является цементит. В результате образования пластинок цементита соседние участки аустенита обедняются углеродом, что в свою очередь приводит к образованию пластинок феррита.

При увеличении переохлаждения увеличивается количество зародышей новой фазы. Естественно, что с ростом числа чередующихся пластин феррита и цементита уменьшаются их размеры и расстояния между ними (рис.5). Другими словами, с понижением температуры растет дисперсность (степень измельчения) продуктов распада аустенита. Под степенью дисперсности понимают расстояние между соседними пластинками феррита и цементита. При температуре 600-650 °С образуется структура сорбит, а при 550-600 °С - тростит.

Рис. 5. Схемы феррито-цементитных структур:

а - перлит; б - сорбит; в - тростит

Перлит, сорбит, тростит являются структурами одной природы - механической смесью феррита и цементита и отличаются друг от друга лишь степенью дисперсности. С увеличением степени дисперсности пластин цементита растет твердость и прочность стали. Перлит, сорбит и троститназывают перлитными структурами.

Перлитное превращение с образованием структур перлита, сорбита и троостита носит диффузионный характер и происходит в сталях при невысоких скоростях охлаждения.

Если скорость охлаждения велика, то диффузионное перераспределение углерода невозможно и процесс превращения аустенита носит бездиффузионный характер. При этом меняется только тип решетки γ на α, а весь углерод, содержащийся в аустените, остается в решетке феррита, несмотря на то, что в феррите при комнатной температуре может содержаться только 0,006% С. В результате образуется пересыщенный твердый раствор углерода в α – железе. Такая структура называется мартенсит.

3. Опишите технологию термической обработки закаленного 30 мм, l = 90 мм, для полученияпальца, изготовленного из стали 35, минимальной твердости.

Закалка – упрочняющая термическая обработка, при которой сталь нагревают на 30…50 ^оС выше температуры фазовых превращений (А₃ или А₁), выдерживают во времени и быстро охлаждают со скоростью выше критической V_кр (рис. 6.1). Для углеродистых сталей V_кр ≈ 150 ^оС/с, а охлаждение в воде обеспечивает среднюю скорость 200 ^оС/с.

Целью закалки является получение высокой твердости, прочности и износостойкости стали. Такие свойства обеспечивает образующаяся в ре Мартенсит (М)– пересыщенный твердый раствор углерода в α- железе (назван по имени немецкого металловеда А. Мартенса – Adolf Martens).

Определяющим этапом формирования структуры мартенсита при закалке является охлаждение стали из аустенитной области до комнатной температуры. При быстром охлаждении после полиморфного превращения, т.е. перестройки кристаллической решетки аустенита (ГЦК) в решетку феррита (ОЦК), «лишний» углерод остается в решетке ОЦК вследствие подавления диффузионных процессов. Образуется пересыщенный твердый раствор углерода в α – железе. Перенасыщенность мартенсита углеродом создает в его решетке большие внутренние напряжения, которые приводят к искажению ее формы и превращению из кубической в тетрагональную Уровень внутренних напряжений оценивается степенью тетрагональности, т.е. отношением длины ребра  зультате закалки неравновесная (метастабильная) структура мартенсита «с» высоты параллелепипеда к ребру его основания «а». Закалка не является окончательной термообработкой. Чтобы уменьшить внутренние закалочные напряжения, приводящие к хрупкому разрушению, а также получить требуемый комплекс механических свойств, после закалки сталь обязательно подвергают отпуску. (Рис.6 термическая обработка закаливания)

(Рис.6 термическая обработка закаливания)