- •1.Металлы. Строение и свойства металлов. Металлическая связь. Типы кристаллических решёток металлов. Полиморфизм и анизотропия.
- •2.Строение реальных металлов. Дефекты кристаллического строения. Зависимость между плотностью дефектов и прочностью металлов.
- •3.Термодинамические основы фазовых превращений. Процессы плавления и кристаллизации.
- •9. Конструкционная прочность материалов
- •Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений
- •Классификация сплавов твердых растворов
- •Вопрос 11. Стали
- •Вопрос 12.
- •13Классификация углеродистых сталей.
- •14. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства стали
- •15. Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
- •15Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
- •18. Общая характеристика процесса графитизации. Классы чугунов по структуре металлической основы. Белый и отбеленный чугун.
- •19. Серый, высокопрочный и ковкий чугун. Строение, свойства, условия получения, обозначение, применение.
- •16 Углеродистая качественная конструкционная сталь. Химический состав, свойства, обозначение, применение
- •17. Углеродистая инструментальная сталь. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
- •20.Теория термической обработки стали. Фазовые превращения при нагреве. Рост зерна аустенита при нагреве.
- •21.Перлитное и мартенситное превращение
- •22. Влияние то на свойства стали. Виды то.
- •23. Отжиг и нормализация стали. Отжиг первого и второго рода.
- •24. Способы закалки стали, охлаждающие среды.
- •31.Рессорно-пружинные стали
- •34.Инструментальные легированные стали. Общая характеристика, примеры, применение.
- •35. Бронза и латунь. Общая характеристика, обозначение, применение
- •36. Литейные и деформируемые алюминиевые сплавы
- •38 Получение чугуна. Исходные материалы. Сущность процесса доменной плавки
- •39 Устройство и работа доменной печи схема
- •40. Выплавка стали. Исходные материалы, их подготовка. Сущность процесса
- •41 Способы выплавки стали.
- •42 Производство стали в мартеновских печах. Материалы, устройство мартеновской печи(схема). Продукция мартеновского производства.
- •45 Специальные методы литья
- •46. Классификация процессов обработки давлением
- •47. Нагрев при обработке металлов давлением. Понятие о температурном интервале
- •48. Горячая объемная штамповка. Сущность, схемы и способы гош: в открытых и закрытых штампах, их особенности, преимущества и недостатки
- •55.Контактная сварка
- •56. Классификация методов обработки резанием
- •57. Класификация металлорежущих станков
- •61.Классификация этм. Свойства и количественные характеристики проводников.
- •62.Проводниковые материалы и их применение. Материалы с высокой проводимостью. Материалы с высоким удельным сопротивлением. Резистивные материалы. Материалы и сплавы различного назначения.
- •63.Поляризация диэлектриков. Механизмы поляризации. Виды поляризации.
- •67. Электропроводность, фотопроводимость полупроводников
- •68. Классификация полупроводниковых материалов
- •69. Методы получения монокристаллов
- •72. Магнитные материалы их свойства и применение
- •73. Магнитомягкие материалы
- •74. Магнитотвёрдые материалы
42 Производство стали в мартеновских печах. Материалы, устройство мартеновской печи(схема). Продукция мартеновского производства.
Периоды процесса получения стали в мартеновской печи длится 5—8 часов (при скоростном сталеварении - до 4,5—5,5 часа) и состоит из этапов:[1]
1. Плавление. Плавление начинается ещё до окончания загрузки печи. Плавление стараются проводить при максимальной температуре, чтобы препятствовать растворению в металле газов и не допустить излишнего окисления. В этот период интенсивно окисляются кремний, марганец, железо, фосфор, образуется большое количество закиси железа
2. Окисление. Происходит окисление углерода за счёт ранее образованного закиси железа Образующийся угарный газ приводит расплав в состояние кипения. В течении 2—3 часов доля углерода в расплаве уменьшается и становится ниже 2 %.
3. Раскисление. Если к окончанию плавки в стали растворено большое количество закиси железа, это придаёт стали хрупкость в горячем состоянии — красноломкость. Для удаления кислорода сталь раскисляют ферросилицием, ферромарганцем или алюминием. Иногда для проверки раскалённый кусок стали подвергают ковке - при плохой раскисленности образуются трещины.
При необходимости, после раскисления вводят легирующие элементы: ферротитан, феррохром, высококремнистый ферросилиций, чистый никель и др.
После окончания плавки сталь выпускают в ковш.
Схема работы мартена A. Вдувание газо-воздушной смеси; B. Теплообменник (нагрев); C. Жидкий чугун; D. Под (подина); E. Теплообменник (охлаждение); F. Выхлоп сгоревших газов
|
В основном мартеновских печах выплавляют стали углеродистые конструкционные, низко- и среднелегированные (марганцовистые, хромистые), кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в плавильных электропечах.
В кислых мартеновских печах выплавляют качественные стали. Применяют шихту с низким содержанием серы и фосфора. Стали содержат меньше водорода и кислорода, неметаллических включений. Следовательно, кислая сталь имеет более высокие механические свойства, особенно ударную вязкость и пластичность, ее используют для особо ответственных деталей: коленчатых валов крупных двигателей, роторов мощных турбин, шарикоподшипников.
43.
Литейные свойства сплавов
Получение качественных отливок без раковин, трещин и других дефектов зависит от литейных свойств сплавов, которые проявляются при заполнении формы, кристаллизации и охлаждении отливок в форме. К основным литейным свойствам сплавов относят: жидкотекучесть, усадку сплавов, склонность к образованию трещин, газопоглощение, ликвацию.
Жидкотекучесть – способность расплавленного металла течь по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки. При высокой жидкотекучести сплавы заполняют все элементы литейной формы. Жидкотекучесть зависит от многих факторов: от температурного интервала кристаллизации, вязкости и поверхностного натяжения расплава, температуры заливки и формы, свойств формы и т.д.Чистые металлы и сплавы, затвердевающие при постоянной температуре, обладают лучшей жидкотекучестью, чем сплавы, затвердевающие в интервале температур (твердые растворы). Чем выше вязкость, тем меньше жидкотекучесть. С увеличением поверхностного натяжения жидкотекучесть понижается. С повышением температуры заливки расплавленного металла и формы жидкотекучесть улучшается. Увеличение теплопроводности материала формы снижает жидкотекучесть. Так , песчаная форма отводит теплоту медленнее, и расплавленный металл заполняет ее лучше, чем металлическую форму. Наличие неметаллических включений снижает жидкотекучесть. Так же влияет химический состав сплава (с увеличением содержания серы, кислорода, хрома жидкотекучесть снижается; с увеличением содержания фосфора, кремния, алюминия, углерода жидкотекучесть увеличивается).
Усадка – свойство металлов и сплавов уменьшать объем при охлаждении в расплавленном состоянии, в процессе затвердевания и в затвердевшем состоянии при охлаждении до температуры окружающей среды. Изменение объема зависит от химического состава сплава, температуры заливки, конфигурации отливки. Различают объемную и линейную усадку.
В результате объемной усадки появляются усадочные раковины и усадочная пористость в массивных частях отливки. Для предупреждения образования усадочных раковин устанавливают прибыли – дополнительные резервуары с расплавленным металлом, а также наружные или внутренние холодильники.
Линейная усадка определяет размерную точность полученных отливок, поэтому она учитывается при разработке технологии литья и изготовления модельной оснастки. Линейная усадка составляет: для серого чугуна – 0,8…1,3 %; для углеродистых сталей – 2…2,4 %; для алюминиевых сплавов – 0,9…1,45 %; для медных сплавов – 1,4…2,3 %.
Газопоглощение – способность литейных сплавов в расплавленном состоянии растворять водород, азот, кислород и другие газы. Степень растворимости газов зависит от состояния сплава: с повышением температуры твердого сплава увеличивается незначительно; возрастает при плавлении; резко повышается при перегреве расплава. При затвердевании и последующем охлаждении растворимость газов уменьшается, в результате их выделения в отливке могут образоваться газовые раковины и поры.
Растворимость газов зависит от химического состава сплава, температуры заливки, вязкости сплава и свойств литейной формы.
Ликвация – неоднородность химического состава сплава в различных частях отливки. Ликвация образуется в процессе затвердевания отливки, из-за различной растворимости отдельных компонентов сплава в его твердой и жидкой фазах. В сталях и чугунах заметно ликвируют сера, фосфор и углерод.
Основные элементы литейной формы
Литейная форма (рис. 12) состоит из нижней 1 и верхней 2 полуформ, в которых выполнены полости будущей отливки 3, стержня 5 и литниковой системы 6. Верхняя и нижняя полуформы состоят из уплотненной песчаной смеси, называемой формовочной смесью, и металлических (иногда применяют другие материалы) рамок, называемых нижней 9 и верхней 7 опоками. Опоки имеют ушки 8 с отверстиями для штырей, посредством которых их соединяют между собой в процессе сборки. Перед заливкой форму нагружают грузом 4. Стержень 5 изготовлен из песчаной смеси, которая называется стержневой смесью. Полость Литейной формы выполняется по модели 10, которая по своей конфигурации соответствует будущей отливке. Стержень 5 изготавливают в стержневом ящике 12; стержень служит для выполнения внутренних и наружных поверхностей отливки, если их нельзя получить при помощи нижней или верхней полуформ. Для правильной установки стержня в форму и его фиксации на модели имеются стержневые знаки 11, дающие отпечаток в форме — посадочное место стержня 5. Модель и стержневой ящик составляют единое целое и называются модельным комплектом. Литейная песчаная форма относится к разовым формам, т. е. формам, в которые металл можно залить только один раз. После этого форму разрушают, в отличие от форм многократного использования, получивших название постоянных и полупостоянных. Формовщик ручной и машинной формовки имеет дело только с разовой песчаной литейной формой. Поэтому в дальнейшем речь будет идти только о такой литейной форме.
44
Цикличность изготовления литейного продукта, представляет структуру главных и промежуточных операций. Разовая литейная песчанно-глинистая форма( ПГФ) в основном состоит из двух половин для одной единой формы, получаемых путем уплотнения специальной формовочной заготовки/смеси вокруг данных частей модели в отведенных для этого специализированных опоках. Модель имеет отличительные особенности от отливки:
- увеличенными параметрами размерности на величину равную усадки применяемого сплава;
- наличием определенных формовочных требований и уклонов, которые облегчают процесс извлечения модельной части из формы;
- наличием определенной разъемной плоскости и знаковых (стержневых) частей , для установки объекта (стержня), благодаря которому внутри образуется полость.
Стержень – это прессованная смесь, чаще применяется на основе кварцевого песка, имеющего свойство при сушке или при химическом отвердевании с использованием добавок-крепителей - скрепляться в обособленные зерна.
В первой полуформе с использованием соответствующих модельных заготовок проделывается: 1. воронка, 2. каналы , 3. во-второй, полуформе питатели (каналы).
В целом это и образует единую литниковый «сосуд», система которого распределена так, чтобы метал или сплав поступающий от разливочного ковша в полость базовой формы, равномерно распределялся и на вспомогательные полости. При усадке остывающего металла, дополнительным накопительным резервуаром являются «прибыли». Он обеспечивает питание «рабочей» отливки в процессе его термического охлаждения и кристаллизации. Прибыли обычно выводят поверх массивных долей отливки.
После завершения всего этапа уплотнения, отливки и смеси отливки извлекают из форм. При установке нижней и верхней полуформы и стержня важна точность совмещения, что обеспечивается фиксированием специальных штырей. Заливка сплава происходит при скрепленных друг с другом скобами, для снижения риска приподнимания одной из полуформ расплавом, так как он находится в жидком состоянии, в ином случае на верхнюю часть фиксируют груз. Нарушение технологии на этом этапе может привести к отбраковке готового изделия, так как в период усадки металла при затвердевании в «теле» отливки возникает вероятность образования усадочных раковин. Или иными словами «пустот».