Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЭРЭ и материалы.doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
15.04.2015
Размер:
531.97 Кб
Скачать

§5.1.5 Металлургия магния.

Сырье – магнезит, доломит (минералы) [MgCo3•CaCO3], бишофит – получают из соленой морской воды (рассол) (MgCl2•6H2O) 1000 т воды 1т магния.

Технология подготовки сырья: обжиг при t≈900ºC

минерального: MgCO3 до MgO

  • хлорирование окиси магния → MgCl2

  • электролиз с добавкой NaCl

Бишофит обезвоживают, хлорируют MgO, плавят MgCl2 и на электролиз подают, получая металл магний.

Технология электролиза Mg – сырья аналогична Al-технол. с теми же показателями расхода энергии.

Термическая технология получения магния основана на вытеснении магния другими элементами (ряд активности):

MgO+CaO+Si→CaO•SiO2+Mg

Восстановление ведется в реторах из нержавеющей стали (с кристаллизаторами) в вакуумных (0,1 атм) при tº=1200ºС. Нагрев реторт – в печах электрических или топливных. Достоинство – безвредность производства.

Электротермическая технология получения магния аналогична ЭТ алюминия, т. е. готовят сырье, очищают, используют дуговые электропечи. Расплав магния с примесями смешивают с жидкой ртутью и подвергают возгонке чистый магний.

§5.2 Порошковая металлургия.

Порошковая металлургия (ПМ) – производство металлических порошков и спеченных изделий из них, а также композиций металлов с неметаллами (пек-ов).

Методы ПМ позволяют получать такие материалы, которые невозможно получить путем плавки. Методами ПМ получают тугоплавкие металлы (титан, цирконий, ванадий, тантал, хром, молибден, вольфрам), а также платиновые металлы (рутений, родий, осмий, иридий, платина). Композиции из несплавляющихся металлов иначе не получить. Твердые сплавы, спеченные из карбидов тугоплавких металлов и сцементированные пластичным металлом-связкой, применяются для изготовления режущего инструмента. Стеллит (звезда) и победит - получают ПМ на основе кобальта и никеля.

Керметы – искусственные материалы, получаемые прессованием и спеканием керамических и металлических порошков. Используются для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах в экстремальных условиях (покрытия космических объектов).

Технология ПМ:

Схема прокатки порошков в металлургическую ленту:

(в обработке)

1 – бункер для порошка

2 – валки для холодной прокатки

3 – лента

4 – печь для спекания

5 – печи для отжига

Исходными материалами служат порошковые (мет. и немет.) материалы. Также могут быть названы и готовые изделия, если их получают спеканием порошков. В ряде случаев спеченные металлы имеют лучшие свойства, чем полученные плавлением. Например, спеченные сплавы (САП – спеченная алюминевая пудра) алюминия и меди используются как жаростойкие и жаропрочные по сравнению со сплавами алюминия и меди, полученными плавкой.

Тема 6. Теория и технология обработки металлов и сплавов.

§6.1 Теория и технология термической обработки сталей.

Теория базируется на представлениях о кристаллической структуре металлов, существовании твердых растворов. Основной метод анализа – структурный с применением ДС. Термическая обработка (ТО) заключается в том, что нагревом металла до определенной температуры, выдержкой при этом tº и последующим быстрым или медленным охлаждением вызывают желаемое изменение свойств металла или сплава. Операции ТО: отжиг, нормализация, закалка, отпуск.

Температурные пределы полного отжига, неполного отжига, высокого отпуска и нормализации показаны на ДС системы железо–цементит для участка стали (С до 2%) при tº вторичной перекристаллизации показаны на рис. 3.1(а) (стр 18 [11]). Температурные пределы ковки и закалки – на ДС рис. 3.1(б). Итак: сталь не греют выше 1100ºС; результат термообработки зависит от скорости охлаждения.

(в обработке)

рис 3.1

Термическая обработка имеет ряд разновидностей, основанных на том, что неустойчивая при низких температурахаустенитная структура сталей в зависи-мости от охлаждения сплава превращается в структуры продуктов распада.

Мартенсит

Трооктит

Сорбит

Перлит

Нв=600÷700

V=200º/сек

Неустойчив.

Нв=350÷500

V=80º/сек

Мелкодисперсный

Нв=250÷350

V≤50º/сек

Вязкий, твердый, более крупное зерно

Нв=200

V=40º/сек

Вязкость

Твердость

Комментарий:

К рис. 3.1(а)

Отжиг – фазовая перекристаллизация – заключается в нагреве выше линии А3 с последующим медленным охлаждением. Состояние стали – структурноравновесное (феррит+перлит).

Неполный отжиг – нагрев выше А1, но ниже А3, полной перекристаллизации не происходит. Применяются для снижения твердости, повышения вязкости, снятия внутренних напряжений, что улучшает обрабатываемость.

Нормализация –охлаждение стали на воздухе после нагревавыше Ат с откло-нением от равновесного структурного состояния. Применяют для размельчения зерна основной металлической массы и повышения ее прочности.

К рис. 3.1(б)

Отпуск – нагрев закаленной стали до температуры ниже А1 с последующим медленным охлаждением. V<40º/сек. Служит для повышения вязкости закален-ной стали при сохранении высокого предела прочности.

Закалка – нагрев стали выше критической линии А3-А1 с последующим быс-трым охлаждением, когда аустенит не разлагаясь переохлаждается и фер-ритно-цементитная смесь становится все более мелкозернистой, что повышает ее твер-дость. При очень большой скорости аустенит превращается в мартенсит. Закалка на троостит-сорбит – промежуточная между отжигом и нормал. обраб.

Неполная закалка – нагрев выше А1 и ниже А3 с охлаждением на троостит-сорбит (80÷50º/сек).

К химико-термической обработке относятся также операции: создание жаро-прочных, износостойких, инструментальных и др. специальных сортов металла (это большая проблема для специалистов); резка и сварка химическая, при которых нагрев производится за счет химических реакций (термитная, газовая, горн-кузнечная). Пример: газовая сварка, реакция ацетилено-кислородного пламени: С2Н2+2,5О2=2СО2+Н2О+13700кал/м³ Пропорции при сварке О2:С2Н2=1:1,2; tº=3000ºС

Теплопередача происходит за счет конвекции; защита глаз – синими защит-ными стеклами; присадочный материал – малоуглеродистая проволока; флюс при сварке стали: 50% Na2CO3+50NaHCO3; после сварки – отжиг при tº≈800ºС.

Трудно свариваются нержавеющие хромоникелевые стали Х18К9Т из-за выпадения тугоплавих карбидов хрома Cr2O3, которые остаются в шве как неметаллические включения.

Кислородная резка сжигает металл с выделением тепла, шлаки выдуваются струей. Реакция таже, что и при сварке, но термоусловия другие: tвоспл(мет)<tплавл(мет); tпл(оксид)<tпл(мет); теплопроводность металла должна быть низкой. Этим условиям удовлетворяют только железоуглеродистые спла-вы до 0,7%С. Если %С больше, то нужен подогрев. Не поддаются газовой резке высоколегированные стали, чугун и цветные металлы.

Термическая обработка стальных отливок является одной из операций в общем технологическом процессе производства фасонного стального литья (Раздел курса «Технология конструкционных материалов»). Литая сталь толс-тостенных отливок имеет крупнозернистое строение, т. е. плохие механические свойства, и внутренние напряжение. Для улучшения отливок проводят отжиг: скорость нагрева (60÷100)º/час до 700-900º, выдержка 1 час на каждые 35÷50мм толщины. Охлаждение – без выемки из печи до 400ºС, а затем на воздухе. Если отжиг не дал результатов, то проводят нормализацию, т. е. ускоренное охлажде-ние в интервале критических температур на воздухе, вне печи. Образуется мел-козернистая структура. Легированные стали кроме О и Н подвергают закалке и отпуску. Особенность – в меньшей теплопроводности за счет легирующих доба-вок, поэтому большие внутренние напряжения и меньшие скорости диффузии. Неоходимы большие выдержки для полного протекания диффузионных процес-сов и выравнивания химического состава.