- •1. Металловедение 15
- •3. Основы теории сплавов 39
- •Часть 2. Металлургия железа 84
- •Глава 3. Литейное производство 126
- •Глава 4. Основы термической обработки 150
- •4.7. Классификация стали 179
- •Литература
- •Введение
- •1. Страницы истории и научно – популярная
- •50.Ахметов с.Ф., Иванов с.Н. Многоликий кремний.- м.: Знание, -1987г., с 64
- •1. Металловедение
- •1 Основы свойств материалов
- •1.1 Физические свойства
- •1.2 Химические свойства
- •1.3 Механические свойства
- •1.4 Технологические свойства
- •1.5 Эксплуатационные свойства
- •2.Кристаллическое строение металлов
- •2.1 Общая характеристика строения металлов
- •2.2 Структура полимеров, стекла и керамики
- •3. Основы теории сплавов
- •3.1 Основные сведения о сплавах
- •3.2 Диаграммы состояния
- •3.2.1 Диаграмма состояния сплавов для случая неограниченной
- •3.2.1.1Правило отрезков (правило фаз)
- •3.2.2. Диаграмма состояния сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов.
- •3.2.3.Диаграмма состояния сплавов для случая ограниченной
- •3.2.4. Диаграммы состояния сплавов, образующих химические соединения
- •3.2.5. Связь между свойствами сплавов и типом диаграмм состояния.
- •3.3. Диаграмма состояния железо – углерод
- •2 Материаловедение
- •Часть 2. Металлургия железа
- •2.1 Железные руды
- •2.2 Структура современного металлургического производства железа
- •2.3 Продукция черной металлургии
- •2.4 Технология производства чугуна
- •2.4.1. Подготовка сырья к доменной плавки агломерацией
- •2.4.2 Производство железосодержащих окатышей
- •2.4.3. Процесс доменной плавки
- •2.4.4. Технология прямого восстановления железа из руды
- •Заинтересованы реализовать проект на Ингулецком, Полтавском, Северном и Центральном гоКах.
- •2.4.5 Технология производства стали
- •2.4.5.1. Кислородно - конвертерный процесс
- •2.4.5.2 Производство стали в мартеновских печах
- •2.4.5.3. Получение стали в электрических печах
- •2.4.5.4. Выплавка стали в индукционных печах
- •2.5. Современные технологии получения стали высокого качества Внепечная металлургия
- •Глава 3. Литейное производство
- •3.1. Кристаллизация
- •3.2. Основы технологии литейного производства
- •3.2.1. Литье в песчанно-глинистые формы
- •3.2. 2. Литье в оболочковые формы
- •3.2.3. Отливки по выплавляемым моделям
- •3.2.4. Литье в кокиль
- •3.2.5. Центробежное литье
- •5.6. Литье под давлением
- •3.3.7. Литье под низким давлением
- •5.7. Литье вакуумным всасыванием
- •3.3.9. Литье непрерывное и полунепрерывное
- •3.3.10. Другие виды литья
- •Глава 4. Основы термической обработки
- •4.1. Общие вопросы
- •4. 2 Отжиг и нормализация
- •4.2.1. Отжиг
- •4.2.2. Нормализация
- •4. 2. 3. Закалка и отпуск
- •4. 2.1. Закалка
- •4.3. Термомеханическая обработка стали
- •4.4. Химико-термическая обработка
- •4.4.1. Цементация
- •4.4. 2. Азотирование
- •4.4. 3. Цианирование
- •4.4.4. Борирование
- •4.4.5. Силицирование
- •4.4.6. Хромирование.
- •4.5. Защитные покрытия, полученные в условиях свс
- •4.6. Особенности термической обработки легированных сталей
- •4.7. Классификация стали
- •4.7.1 Классификация по химическому составу
- •4.7.2. Легированные конструкционные стали
- •4.7.3 Классификация по назначению
- •4.7.4. Классификация по качеству
- •4.7.5. Классификация по степени раскисления
- •4.7.6. Классификация по структуре
- •4.7.6.1.Классификация по равновесной структуре
- •Глава 5.Предприятия черной металлургии Украины.
- •5.1. Предприятия горно-рудного сырья и обогащения.
- •5.1.1.Железо горно- рудные предприятия
- •5.1.2. Марганцевые горно-рудные предприятия
- •5.1.3. Предприятия производства известняка и попутных материалов
- •5.2. Металлургическое производство
- •5.3. Производство ферросплавов
- •5.5. Трубное производство
- •5.6. Метизное производство
- •5.7. Коксохимическое производство
- •Глава 7. Производство продукции предприятиями черной металлургии мира и Украины (Статистическая информация)
4.4.4. Борирование
Борирование - насыщение поверхностного слоя стали бором при нагреве в соответствующей среде.
Диффузионный слой состоит из боридов FeB и Fe2B. Борированный слой обладает высокой твердостью (1800 - 2000 HV), износостойкостью (главным образом, абразивной), коррозионной стойкостью, окалиностойкостью (до 800 ° С) и теплостойкостью.
Борирование применяют для повышения износостойкости втулок грязевых нефтяных насосов, дисков пяты трубобура, вытяжных, гибочных и формовочных штампов, деталей пресс - форм и машин для литья под давлением. Стойкость указанных деталей после борирования возрастает в 2 - 10 раз.
4.4.5. Силицирование
Силицирование - насыщение поверхности стали. Силицирование придает стали высокую коррозионную стойкость в морской воде, в азотной, соляной и серной кислотах и несколько увеличивает устойчивость против износа.
Силицированный слой является твердым раствором кремния в α - железе. Под диффузионным слоем часто наблюдается слой перлита. Это объясняется оттеснением углерода из диффузионного слоя вследствие пониженной растворимости его в кремнистом феррите.
Силицированию подвергают детали, используемые в оборудовании химической, бумажной и нефтяной промышленности (валики насосов, трубопроводы, гайки, болты и т. д.).
Поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, цинком и другими элементами называют диффузионным насыщением металлами.
Алитирование - это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали, содержащей 0,1 - 0,2 % С алюминием. Температура алитирования 700 - 1100°С. Толщина алитированного слоя 0,2 - 1 мм, а концентрация алюминия в поверхностном слое до 30 %. Алитирование применяют для повышения жаростойкости углеродистых сталей. Алитируют чехлы термопар, детали разливочных ковшей, клапаны и | другие детали, работающие при высокой температурах.
4.4.6. Хромирование.
Хромирование - это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя хромом. Хромирование повышает окалиностойкость, и износостойкость деталей в агрессивных средах.
Хромируют детали паровых турбин, насосов для перекачки агрессивных сред и т. п.
Структуры этих видов сплавов показаны на рис. 4.18.
Рис. 4.18. Микроструктура алитированного (а), хромированного на железе (б) и стали (е), силицированного (г) и борированного (д) слоев, Х200
4.5. Защитные покрытия, полученные в условиях свс
Сущность самораспростроняющегося высокотемпературного синтез – процесса (СВС) сводится к следующему. В системе, состоящей из смеси порошков химических элементов, локально инициируется экзотермическая реакция синтеза. Выделившееся в результате реакций тепло, благодаря теплопередаче, нагревает соседние "холодные" слои вещества, возбуждая в них реакцию, и приводит к возникновению «самораспространяющегося» процесса. В таком процессе химическая реакция протекает в узкой зоне, самопроизвольно, перемещаясь по веществу с определенной линейной скоростью, а высокая температура, необходимая для быстрого протекания реакции, создается в результате освобождения химической энергии, запасенной в исходной системе. Протекание реакции сопровождается ярким свечением. Такой процесс является разновидностью горения и рассматривается на основе математической теории горения.
Химизм процесса может быть представлен следующим выражением:
m n
∑ai Xi + ∑ b j Yj = Z + Q
i=l j=l
где Q - тепловой эффект;
X - Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Mo, W и др.;
Y-B,C,N,Si,Se,S,Al и дp.;
Элементы X представляют собой порошки металлов,
Y - используются в порошкообразном, жидком или газообразном состояниях, продукт Z является тугоплавким и при температуре горения находится обычно в твердом состоянии.
СВС является одним из самых высокотемпературных процессов горения ( tr = 800 - 4000°C).
В зависимости от агрегатного состояния элементов Y осуществляются три типа СВС - процессов:
-
Горение смесей порошков X и Y в вакууме или инертной газовой среде (например, получение карбидов, боридов, силицидов);
-
Горение порошков X в газообразном окислителе Y (например, получение нитридов при горении металлов в газообразном азоте);
-
Горение порошков X в жидком окислителе Y (например, получение нитридов при горении металлов в жидком азоте).
На базе СВС развиваются сейчас различные комбинированные процессы. Один из них представляет собой сочетание СВС и металлотермии. Возможны две схемы процесса:
a) MeXm + Y → MeYn + YXk
где MeXm - восстанавливаемое соединение;
Y - элемент восстановитель и окислитель;
MeYn - целевой продукт;
YXk - побочный продукт.
Пример: W0 3 + З В = WB + В20 3
б) MeXm + Me' + X’ → MeXn ‘ + Me' Xk
где MeXm - восстанавливаемое соединение;
Me' - элемент восстановитель;
X' - элемент окислитель;
МеХn' - целевой продукт;
Me'Xk - побочный продукт.
Пример: МоО3 + 2 А1 + 2 Si = MoSi2 + А120 3
Сущность этого комбинированного процесса заключается в том, что металл, являющийся одним из реагентов в СВС- процессе, образуется в результате металлотермической реакции, которая предшествует СВС -процессу. Элемент-восстановители и окислители могут быть как одинаковыми (вариант "а"), так и разными (вариант "б").
Наибольшее применение в настоящее время метод СВС получил для производства порошков тугоплавких соединений, хотя возможны и представляют интерес другие его применения.
Общая схема использования СВС-процессов и СВС-продуктов изображена на рис.4.19.
Рис. 4. 19. Схема использования СВС-процессов и СВС-продуктов
Тг. -температура СВС-процесса (горения);
Тпл. - температура плавления продуктов.
Микроструктуры покрытий, полученных в условиях СВС, приведены на рис.4. 20 и рис.4. 21.
Х 500 Х500
Рис. 4.20. В режиме горения СВС – систем
Рис. 4.21. В режиме теплового воспламенения СВС - систем