Министерство образования и науки Украины

Запорожская государственная инженерная академия

Кафедра обработки металлов давлением

Середа Б.П.

Иващенко В.И.

Кругляк И.В.

«Материаловедение и технология конструкционных материалов»

Учебное пособие

для студентов специальностей: «Промышленная теплоэнергетика», «Гидроэнергетика» и « Энергетический менеджмент»

Запорожье

2010 г.

Дисциплина «Материаловедение и технология конструкционных материалов» введена учебным планом общетехнической инженерной подготовки специалистов в том числе и энергетического профиля, так как в практической и научной деятельности инженеры – энергетики используют различные материалы, в том числе металлы и их сплавы. Определенные представления о методах получения металлов, их свойствах и областей применения позволяет инженеру – энергетику наиболее эффективно их использовать.

В этом отношении энергетика и металлургия неразрывно связаны между собой, дополняют друг – друга. Металлургия и энергетика в праве называются фундаментом развития цивилизованного общества.

Этим ни сколько не уменьшается значение других отраслей промышленности и человеческой деятельности: образование и культуры, геологии и горного дела, машиностроения, сельского хозяйства, обороны, транспорта, космонавтики. Пренебрежение к развитию одного звена этой разветвленной цепи отрицательно сказывается на все общества в целом. Примеров, когда ошибки, в том числе и инженерные, приводили к серьезным катастрофам – Чернобыльская АЭС и Саяно- шушенская гидроэлектростанция и другие.

Прежде чем непосредственно приступить к изложению самой дисциплины необходимо остановиться на некоторых организационных вопросах.

Курс дисциплины включает аудиторные занятия и самостоятельную работу студента. В настоящее время акцент в обучении переводится на все большее выполнение студентами самостоятельной работы и на переход к кредитно-модульной системе. Общие принципы этой системы Вам уже доводились до сведения. Каким образом она трансформируется на данную дисциплину?

Обучение складывается из нескольких элементов:

- аудиторных занятий – лекции и лабораторные работы;

- самостоятельной работе;

- модульного контроля.

Аудиторные занятия включают слушание лекционного материала (32 часа) и лабораторного практикума (32 часа). Завершается обучение получением зачета.

СОДЕРЖАНИЕ

Литература 4

ВВЕДЕНИЕ 6

1. Металловедение 15

1 ОСНОВЫ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ 16

1.1 Физические свойства 17

1.2 Химические свойства 18

1.3 Механические свойства 19

1.4 Технологические свойства 25

1.5 Эксплуатационные свойства 27

2.Кристаллическое строение металлов 27

2.1 Общая характеристика строения металлов 27

2.2 Структура полимеров, стекла и керамики 36

3. Основы теории сплавов 39

Часть 2. Металлургия железа 84

2.1 Железные руды 84

2.2 Структура современного металлургического производства железа 90

2.3 Продукция черной металлургии 91

2.4 Технология производства чугуна 94

2.4.4. Технология прямого восстановления железа из руды 105

Главными недостатками общепринятой схемы производства стали являются: двухстадийность процесса (руда -> чугун -> сталь), необходимость специальной подготовки шихты для доменной печи (измельчение, обогащение и окускование руды, получение кокса), дефицит и высокая стоимость коксующихся углей, загрязнение стали серой из кокса, вредные экологические выбросы коксохимзаводов, аглофабрик и доменных печей. Поэтому металлургами многих стран неоднократно предпринимались попытки устранить частично или полностью указанные недостатки. В целом, разработки, направленные на изменение и усовершенствование классической схемы производства стали, можно разделить условно на две группы: 105

Заинтересованы реализовать проект на Ингулецком, Полтавском, Северном и Центральном ГОКах. 113

2.4.5 Технология производства стали 113

2.5. Современные технологии получения стали высокого качества Внепечная металлургия 123

Глава 3. Литейное производство 126

3.1. Кристаллизация 126

Глава 4. Основы термической обработки 150

4.1. Общие вопросы 150

4. 2 Отжиг и нормализация 153

4.2.1. Отжиг 153

4.2.2. Нормализация 160

4. 2. 3. Закалка и отпуск 160

4. 2.1. Закалка 160

4.3. Термомеханическая обработка стали 163

4.4. Химико-термическая обработка 165

4.4.1. Цементация 167

4.4. 2. Азотирование 171

4.4. 3. Цианирование 172

4.4.4. Борирование 173

4.4.5. Силицирование 173

4.5. Защитные покрытия, полученные в условиях СВС 174

4.6. Особенности термической обработки легированных сталей 178

4.7. Классификация стали 179

Доменный цех № 2 основан в 1973 году и имеет одну жлменную печь производственной мощностью 3 млн. 700 тыс. т чугуна в год. Сталеплавильный комплекс состоит из цехов: мартеновского, конвертерного, подгоьлвки состава цехов, огнеупорно- известкового, копрового. 210

Конвертерный цех имеет мощность – 5,4 млн. тонн стали в год с шестью 160-тонными конвертерами. В цехе производится выплавка кипящих, полуспокойных, спокойных, легированных и низколегированных марок стали. 210

Прокатное производство состоит из семи цехов: обжимного (блюминг 1 и 2), прокатного (сортопрокатный 1-3), вальцетокарный, цех переработки металлопродукции 210

211

Рис. 5.22. Вид прокатного стана 211

Сортопрокатный цех -1 имеет четыре стана: мелкосортовой - мощностью 495 тыс. т в год ( круглая, арматурная сталь); мелкосортовой – мощностью 500 тыс. т в год ( угловая, полосовая, арматурная, мелкосортовая сталь) сортовой стан – мощностью 685 тыс. т ( арматурная сталь); проволочный стан – мощностью 695 тыс. т (катанка); сортовопрокатный. 211

Сортопрокатный цех-2 имеет три стана: мелкосортовой – мощностью 740 тыс. т в год (арматурная сталь); мелкосортовой стан – мощностью 1150 тыс. т (круглая, арматурная сталь, квадрат); проволочный стан – 765 тыс. т (катанка, арматура); прокатный цех-3 – мощность 430 тыс. т ( мелкосортовой стан для производства сортового проката и бунта; катанка). 211

Обзор производство черных металлов в мире и Украине