3.5. Диаграмма для неограниченных твердых растворов.

При определенных условиях растворимость одного металла в другом может быть неограниченной. Диаграмма для такого сплава представлена на рис. 3.9. Применим к данной диаграмме правила чтения. В соответствии с этими правилами кристаллизация сплава, выделенного вертикальной линией начнется в точке 1 на линии ликвидус. В точке 2 в сплаве одновременно присутствуют жидкость химического состава, соответствующего точке 4 и кристаллы твердого раствора, химический состав которого при этой температуре соответствует точке 5.

Рис. 3.9. Диаграмма для неограниченного твердого раствора.

Если входящие в состав твердых растворов химические элементы заметно отличаются температурой плавления, при кристаллизации может проявиться ДЕНДРИТНАЯ ЛИКВАЦИЯ – химическая неоднородность в пределах одного кристалла. Центр кристалла содержит больше тугоплавкого элемента, вблизи границ выше концентрация легкоплавкого. В результате снижается ударная вязкость и пластичность, усиливается анизотропия. В конструкционных сталях дендритная ликвация проявляется редко, но в сплавах меди, жаропрочных на основе никеля и в инструментальных сталях может существенно влиять на свойства.

Тема 4 Производство чугуна и стали

Значительно раньше железа люди научились добывать медь и золото. Народы Египта, Месопотамии и Китая производили гигантские строительные работы, чтобы обуздать реки и направить воду на поля. Для этих работ требовалось много орудий, а для защиты от набегов много оружия - мечей и стрел. В то же время меди добывалось не так уж много. Необходимо было найти металл более распространенный в природе. Скорее всего, первые открытия железа как материала для изготовления различных предметов связаны с находками железных метеоритов, состоящих из самородного железа с примесью никеля. Может быть, наблюдая, как метеоритное железо ржавеет, люди догадались, что железо содержится в желтых землистых охрах, встречающихся часто на поверхности земли, а затем открыли способы выплавки железа.

Железо выплавляли в специальных очагах, выложенных из камней - горнах. В горн загружали руду и древесный уголь и вдували мехами воздух для повышения температуры. Происходил процесс восстановления железа и в результате получалась спекшаяся масса – крица, которую затем проковывали на наковальнях. По мере совершенствования процесса горны становились больше, повышалась температура, увеличивалось время контакта железа с углеродом. Поэтому восстановленный металл науглероживался и превращался в чугун. Такой чугун использовался для отливок, так как он получался в расплавленном состоянии.

Для получения ковкого материала чугун нагревали в горнах и выжинали из него излишки углерода.

Когда в конце в XVIII в. и в начале XIX в. потребовалось огромное количество стали, в Англии был введен в производство процесс пудлингования - переработка чугуна в пламенных (отражательных) печах с применением в качестве топлива каменного угля, который в такой печи не соприкасался непосредственно с чугуном. И более полувека сталь производилась пудлингованием

4.1 Металлургия чугуна

Чугун – сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14 до 6,67%. Чугун выплавляется в доменных печах. Около 80% чугуна идет на производство стали. Такой чугун называется передельным. Кроме передельного производится чугун для фасонного литья – литейный, и ферросплавы , используемые как раскислители и легирующие добавки при выплавке стали.