- •Предисловие
- •Тема 1. Введение. Структура курса
- •1.1. Цель и задачи изучения дисциплины. Структура курса.
- •1.2. История развития науки о металлах.
- •1.3. Значение конструкционных материалов и способов их обработки в промышленности и строительном производстве.
- •Тема 2. Строение и свойства металлов
- •2.1. Основные сведения о кристаллическом строении металлических тел.
- •2.2. Типы кристаллической решетки.
- •2.3. Особенности строения кристаллических тел.
- •2.4. Особенности существования кристаллических тел.
- •2.5. Дефекты кристаллического строения.
- •2.6. Изучение макро- и микроструктуры металлов и сплавов.
- •2.7. Свойства металлов и сплавов.
- •2.8. Методы испытания механических свойств.
- •Основные марки строительных сталей и их механические характеристики
- •Механические свойства строительной стали по гост 27772-88*
- •Тема 3. Металлические сплавы
- •3.1. Основные понятия о металлических сплавах.
- •3.2. Диаграмма состояния двойных сплавов.
- •3.2.1. Основная информация о диаграмме состояния.
- •3.2.2. Порядок построения диаграммы состояния.
- •3.3. Железоуглеродистые сплавы.
- •3.3.1. Компоненты и основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
- •3.3.2. Характеристика основных точек и линий диаграммы.
- •3.3.3. Структура сталей.
- •3.3.4. Чугуны. Структура чугунов.
- •3.4. Влияние углерода и легирующих элементов на свойства стали.
- •3.5. Цветные металлы и их сплавы.
- •Тема 4. Производство черных и цветных металлов
- •4.1. Основные понятия в металлургии.
- •4.2. Основные способы получения металлов из руд.
- •4.3. Топливо и огнеупорные материалы металлургического производства.
- •4.4. Производство чугуна.
- •4.4.1. Материалы для выплавки чугуна.
- •4.4.2. Подготовка исходных материалов к плавке.
- •4.4.3. Доменный процесс.
- •4.5. Производство стали.
- •4.5.1. Кислородно-конвертерный способ.
- •4.5.2. Выплавка стали в мартеновских печах.
- •4.5.3. Выплавка стали в электрических печах.
- •4.5.4. Разливка стали.
- •4.6. Производство цветных металлов.
- •4.6.1. Производство алюминия.
- •4.6.2. Производство меди.
- •4.6.3. Производство титана.
- •Тема 5. Обработка металла давлением
- •5.1. Общие сведения.
- •5.2. Прокатное производство.
- •5.3. Волочение.
- •5.4. Прессование.
- •5.5. Свободная ковка.
- •5.6. Горячая объемная штамповка.
- •5.7. Холодная объемная штамповка.
- •5.8. Листовая штамповка.
- •Тема 6. Термическая и химико-термическая обработка стали
- •6.1. Превращения при нагреве стали.
- •6.2. Превращения в стали при охлаждении.
- •Характеристика структурных составляющих закаленной стали
- •6.3. Основные виды термической обработки стали.
- •6.4. Химико-термическая обработка сталей.
- •Тема 7. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение
- •7.1. Классификация сталей.
- •1. По структуре:
- •2. По способу производства:
- •3. По химическому составу.
- •4. По качеству.
- •5. По степени раскисления.
- •6. По назначению:
- •7.2. Конструкционные стали.
- •7.2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.
- •7.2.2. Углеродистые и легированные качественные стали.
- •7.2.3. Стали высококачественные и особо высококачественные.
- •7.2.4. Цементуемые углеродистые и легированные стали.
- •7.2.5. Улучшаемые углеродистые и легированные стали.
- •7.2.6. Высокопрочные легированные стали.
- •7.2.7. Рессорно-пружинные стали.
- •7.2.8. Шарикоподшипниковые стали.
- •7.2.9. Износостойкие стали.
- •7.3. Инструментальные стали.
- •7.4. Легированные стали специального назначения.
- •7.5. Стали, применяемые для конструкций зданий и сооружений.
- •Марки стали, заменяемые сталями по гост 27772-88
- •7.6. Определение марки стали экспресс-методом.
- •Тема 8. Общие сведения о коррозии металлов
- •Список литературы
- •Содержание
- •Тема 1. Введение. Структура курса 5
- •Тема 2. Строение и свойства металлов 15
- •Тема 3. Металлические сплавы 32
- •Тема 4. Производство черных и цветных металлов 50
- •Тема 5. Обработка металла давлением 68
- •Тема 6. Термическая и химико-термическая обработка стали 87
- •Тема 7. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение 99
- •Тема 8. Общие сведения о коррозии металлов 115
- •«Металлы и сварочные работы в строительстве»
- •«Технология металлов»
4.3. Топливо и огнеупорные материалы металлургического производства.
В металлургическом производстве много процессов происходит с применением тепла, которое выделяется при горении топлива – твердого, жидкого или газообразного. В доменном производстве применяют каменноугольный кокс. При производстве стали применяют газообразное топливо (доменный, коксовый, генераторный и природный газы) и жидкое топливо – мазут.
Огнеупорные материалы применяют для футеровки плавильных печей, а также другого оборудования, которое подвергается воздействию высоких температур. Эти материалы должны обладать высокой огнестойкостью, достаточной механической и термической стойкостью, а также стойкостью к химическим воздействиям расплавленного металла и шлака. По химическим свойствам огнеупорные материалы делятся на кислые, основные и нейтральные.
Кислые огнеупоры содержат не менее 90% кремнезема SiO2. К ним относятся огнеупоры из природных кварцевых материалов – динасы. Их огнестойкость достигает 17300С.
Основные огнеупоры состоят из оксида магния MgO и оксида кальция CaO. К ним относят магнезит и доломит, огнестойкость которых достигает 20000С.
Нейтральные огнеупоры содержат глинозем Al2O3. Это шамот, который состоит из глинозема и кремнезема. Огнестойкость достигает 1600...20000С.
Огнеупоры подбирают по химическому составу пустой породы или шлаков.
4.4. Производство чугуна.
Технология получения чугуна состоит из подготовки руд к плавке и доменного процесса. Чугун получают в доменных печах восстановлением из руды железа с постепенным насыщением его углеродом и другими элементами. Материалами для выплавки чугуна служат руды, топливо и флюсы.
4.4.1. Материалы для выплавки чугуна.
Руды.
Железная руда состоит из природных химических соединений железа и пустой породы. Пустая порода состоит из глинозема, известняка CaCO3, доломита MgCО3. Железные руды содержат и небольшое количество вредных примесей – серные и фосфорные соединения.
Железные руды делятся на богатые, которые содержат 45...70% железа, и бедные.
В доменном производстве используют такие руды:
1) Магнитный железняк, который содержит 50...70% железа в виде оксида Fe3O4. Пустая порода – кварцит.
2) Красный железняк содержит до 65% железа в виде Fe2O3. Добывают в Кривом Рогу. Также имеет название гематит.
3) Бурый железняк (или лимонит) содержит до 60% железа в виде водных оксидов 2Fe2O3*3H2O. Добывают на Керченском полуострове. Содержит вредные примеси в виде фосфора, а также мышьяка.
4) Комплексные руды содержат, кроме железа, другие металлы (хром, никель, ванадий), которые восстанавливаются при доменном плавлении и улучшают свойства чугуна.
5) Марганцевые руды состоят из окислов марганца и пустой породы. Содержат до 60% марганца и применяются для повышения количества марганца в чугунах.
Топливо.
В доменной печи топливо осуществляет две функции:
1. Выделяет большое количество тепла при сгорании.
2. Углерод топлива непосредственно принимает участие в реакциях восстановления железа.
При выплавке чугуна в доменном производстве применяют в основном кокс, а также природный газ.
Флюсы.
Предназначены для сплавления пустой породы с золой топлива и последующего их удаления в виде шлака. Применяют известняк или доломитизированный известняк CaCO3*MgCO3.