Автор: Пользователь скрыл имя, 04 Февраля 2013 в 13:32, реферат
Металлы – это непрозрачные, кристаллические, твёрдые при комнатной температуре (за исключением ртути) тела, отличающиеся характерным металлическим блеском, ковкостью, высокой электро- и теплопроводностью, прочностью, вязкостью и пластичностью. Они составляют три четверти всех элементов таблицы Д. Менделеева и образуют множество металлических сплавов. Условно металлы подразделяют на чёрные и цветные.
ПРОДУКЦИЯ ЧЁРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
1. Основы металловедения
Простые вещества в зависимости от свойства делятся на металлы и неметаллы. Некоторые вещества, которые по своим свойствам занимают промежуточное положение между металлами и неметаллами (бор, германий и др.), называются металлоидами.
Металлы – это непрозрачные, кристаллические, твёрдые при комнатной температуре (за исключением ртути) тела, отличающиеся характерным металлическим блеском, ковкостью, высокой электро- и теплопроводностью, прочностью, вязкостью и пластичностью. Они составляют три четверти всех элементов таблицы Д. Менделеева и образуют множество металлических сплавов. Условно металлы подразделяют на чёрные и цветные.
По степени чистоты (наличию примесей) металлы подразделяют на шесть подгрупп.
Металлическими сплавами называют материалы, которые представляют собой сложные системы из металлов, неметаллов и их соединений, сохраняющих типичные признаки металлического состояния вещества.
Все металлы и сплавы в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение, что обуславливает особенности их свойств по сравнению с аморфными веществами: различные свойства кристалла в различных направлениях (анизотропность); наличие плоскостей скольжения; существование критической температуры при затвердении (плавлении). Основные свойства металлов и сплавов существенно зависят от формы и размеров зерна. Для изменения параметров и количества зёрен в слитке металла используют модифицирование, пластическую деформацию, рекристаллизацию, аллотропию и др. методы.
2. Классификация и ассортимент чугунов и сталей
В металловедении железоуглеродистые сплавы в зависимости от содержания углерода подразделяют на две группы: чугуны, в которых содержание углерода составляет 2,14-6,67%, и стали, содержащие 0,03-2,14% углерода.
В товароведении важно, что из чугуна, обладающего высокими литейными свойствами, изделия получают простым способом – литьём с последующей обработкой, а для производства изделий из стали, обладающей высокими пластическими свойствами, можно использовать различные методы пластической деформации. Ассортимент стальных изделий разнообразнее, нежели чугунных, поэтому более 80% выплавляемого чугуна перерабатывают в сталь. На практике, если изделие можно получить дешёвым методом литья, используют чугун.
Сталь и чугун на ряду с пластмассами, камнем, керамикой, стеклом, деревом и т.п. относятся к основным конструкционным материалам, которые предназначены для изготовления деталей машин, приборов, оборудования, инженерных конструкций, подвергающихся механической нагрузке. Конструкционные материалы подразделяют на группы:
Чугун классифицируют по таким признакам:
В состав чугуна кроме железа и углерода ( содержание последнего – обычно 2,5-4,5%) входят как полезные примеси (марганец – до 1,5%, кремний – до 4,5%, легирующие элементы – хром, никель, алюминий и др.), так и вредные (сера – до 0,08%, фосфор – до 1,8%).
Ассортимент чугунов соответствует их классификации по назначению.
Выпускают такие марки литейного чугуна: Л1, Л2, Л3, Л4, Л5, Л6, а также ЛР1, ЛР2, ЛР3, ЛР4, ЛР5, ЛР6, ЛР7, где Л – литейные, Р – рафинированные магнием, цифра – порядковый номер в зависимости от содержания кремния. Процентное содержание кремния, от которого непосредственно зависят литейные свойства, в литейных чугунах находится в таких пределах: 3,2-3,6% - для марок Л1 и ЛР1; 1,2-1,6% - для марки Л6 и 0,8 – 1,2% - для марки ЛР7.
Предельный чугун выпускается марок П1 и П2 (для использования в сталеплавильном производстве), ПЛ1 и ПЛ2 (для литейного производства), а также ПФ1, ПФ2, ПФ3, ПВК1, ПВК2 и ПВК3, где П – передельный, Ф – фосфористый содержание фосфора – 0,8-2,0%), В – высококачественный, К – коксовый, цифра – порядковый номер в зависимости т содержания кремния (от 0,5% для марок с порядковым номером 3 до 1,2 для марок с порядковым номером 1).
Литейные и передельные чугуны по массовому содержанию марганца и фосфора подразделяют на классы, а по содержанию серы – на категории. Процентное содержание фосфора и серы определяет качество железоуглеродистых сплавов.
Легированные чугуны по суммарному содержанию легирующих элементов подразделяют на низколегированные (3%), среднелегированные (3-10%) и высоколегированные (более 10%). Если эти элементы содержатся в железной руде, то получаемые все из неё чугуны называются природнолегиоваными.
Легированные чугуны по применению подразделяют на конструкционные, ростоустойчивые (способные сопротивляться необратимому увеличению объёма при нагреве до высоких температур) и др.
Для улучшения свойств чугунов используют легирование, термическую обработку и модифицированные методы.
И – износостойкий; Ч – чугун; А – антифрикционный; С – серый; Ж – жаростойкий; К – ковкий; Х, Н, Г, Д, М, Ю – легирующие элементы (соответственно хром, никель, марганец, медь, молибден, алюминий), а цифры – содержание легирующего элемента в процентах (при отсутствии цифры оно не превышает 1%).
Изделия, получаемые путём заливки жидкого металла или сплава в литейные формы, называются отливками. Материал чугунных отливок оценивают по механическим свойствам и обработке. Чугуны для изготовления отливок подразделяют на серые (СЧ), высокопрочные (ВЧ), ковкие (КЧ), специальные (жаропрочные, антифрикционные и др.).
Отливки поставляются партиями и сопровождаются документом, в котором отражён товарный знак предприятия-изготовителя, номер чертежа детали или отливки, номер или дата плавки, количество и масса отливки, марка чугуна, результаты испытаний, штамп ОТК и обозначение стандарта.
Массовой продукцией литейного производства являются чугунные трубы и соединительные изделия к ним – фитинги (муфты, тройники, отводы, колена, пробки, заглушки и др.). Чугунные трубы на одном конце имеют раструб для их соединения. Они отличаются повышенной стойкостью против коррозии, большой толщиной стенки (6-27 мм.) и длительным сроком службы.
Выпускают напорные ( для транспортировки жидкости пол давлением) и канализационные чугунные трубы. Они характеризуются длиной, внутренним диаметром (условным проходом), толщиной стенки (с делением на классы), массой 1 м погонной длины.
При заказе чугунных труб и соединительных частей указывают их вид, размеры, класс, стандарт, например труба ЧНР150х6000 Б; труба Б-1 300 ЛА; труба ТЧК 100-2000; угольник У40х25; патрубок П-100х250. При этом используют такие обозначения: Р – раструбная; Б-1 – тип резиновой манжеты; Б; ЛА – класс трубы; ТЧК – труба чугунная канализационная; У – угольник; П – патрубок; Н – напорная; 150; 100 (40х25) – условные расходы; 6000; 2000 – длина, мм.
Упаковывают трубы в контейнеры, пакеты, кассеты или увязывают проволокой с учётом расположения раструба. Фитинги укладывают в контейнеры или транспортируют и хранят без упаковки в связке.
Чугунные трубы и
Ферросплавами называют сплавы железа с другими элементами. По способу получения их подразделяют на доменные и электропечные. Они используются для раскисления и легирования стали. Буквы в марках ферросплавов отражают наименование компонентов, а цифры – содержание основного элемента: углерода или полезных примесей
Сталь – основной конструкционный материал, ковкий железоуглеродистый сплав с содержанием углерода 0,1-1,4%. В её химический состав входят примеси: постоянные (углерод, марганец, кремний, сера и фосфор), скрытые (кислород, азот и водород), случайные (медь, цинк, свинец и другие металлы, попадающие в сталь с шихтовыми материалами) и специальные (легирующие добавки – хром, никель, молибден, вольфрам ванадий и др.)
Классификация стали осуществляется по следующим признакам:
Углеродистая сталь не содержит никаких специальных добавок. По количеству углерода её подразделяют на низко- (до 0,3%), средне- (0,3-0,6%) и высокоуглеродистую (0,7-1,6%). Чем больше углерода, тем выше прочность и твёрдость, но ниже пластичность стали. Углеродистая конструкционная сталь (углерода 0,1-0,85%) выпускается обыкновенного качества групп А (Ст0-Ст6), Б (БМСт1, БКСт7, МСт2, Кст5 и др.) и В (ВМСт6, Вст2 и др.), качественная (05кп,08пс,65Г и др.) и автоматная (А12,А40Г и др.). Инструментальная (углерода 0,65-1,4%) углеродистая сталь (У7, У13А, У8Г, У8ГА и др.) применяется для изготовления различных инструментов. Цифры в маркировках углеродистых конструкционных качественных сталей соответствуют содержанию углерода в сотых долях процента, а в инструментальных – в десятых.
В состав легированной стали, кроме углерода, входит одна или несколько добавок (легирующих элементов) в количестве, заметно изменяющем структуру стали, её свойства и условия обработки. Маркировка легированной стали состоит из сочетания букв и цифр, отражающих её химический состав. На первом месте маркировки – цифра, указывающая среднее содержание углерода. Далее идут буквы, обозначающие те или иные легирующие элементы, и цифры, характеризующие их среднее содержание в процентах. Буква «А» в конце маркировки обозначает высококачественную сталь.
Основными легирующими элементами, используемыми при производстве сталей, являются марганец (увеличивает прочность, прокаливаемость и износостойкость), кремний (улучшает прочностные, механические и режущие свойства, коррозионную стойкость и прокаливаемость), никель (повышает прочность и коррозионную стойкость, не снижая ударной вязкости), молибден (повышает прокаливаемость, глубину закладки, вязкость при низких температурах, ковкость и абразивную стойкость), вольфрам (повышает твёрдость и ржущие свойства).
Ассортимент легированных сталей включает конструкционные (низко- и среднелегированные, качественные и высококачественные, цементируемые и улучшаемые), инструментальные стали (в том числе быстрорежущие) и стали с особыми свойствами (жаропрочные, Коррозионностойкие, жаростойкие с большим электросопротивлением).
Если сталь подвергалась переплаву, то в конце её марки через тире буквами указывают его метод, например Ш – электрошлаковый, ВД – вакуумно-дуговой, ЭЛ – электро-лучевой, ПД – плазменно-дуговой, ВН – вакуумно-индукционная плавка, ШД – электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплав, ШЛ – электронно-лучевой и электрошлаковый переплав и т.д.
3. Стальной прокат и металлические изделия
большая часть выпускаемой стали (около 75%) прокатке (обработке давлением между вращающимися валками прокатных станов). Различают горячую и холодную прокатку. Получаемое стальное изделие называется прокатом, а форма его поперечного сечения – профилем. В качестве заготовок прокатного производства используются блюмы, слябы, сутунки и трубные заготовки.
Основные виды стального проката: сортовой (простой и фасонный), специальный и трубы . К простому сортовому прокату относят квадратный, круглый, треугольный, шестиугольный, овальный, полукруглый, сегментный, к фасонному – угловой (равнобокий и неравнобокий), швеллерный, одно- и двутавровый, зетобразный, колонный и др. Фасонный прокат выпускается по номерам, соответствующим его основным размерам. К специальному прокату относят рельсы, бандажи, колёса, профили с переменным сечением по длине (периодические профили). Стальные трубы выпускаются общего и специального назначения (презиционные, подшипниковые, для мотовелопромышленности, нефтяного сортамента, биметаллические и др.). С трубами поставляются и соединительные части к ним (фитинги). При заказе проката возможны три варианта его длины: складские (торговые), кратные и мерные.
К продукции дальнейшего предела проката относятся листовой прокат с покрытиями, сталь тонколистовая кровельная, тонколистовая оцинкованная, горячекатаная толстолистовая двухслойная, трёхслойная горячекатаная листовая и широкополосная, рифлёная, дикапированная, белая жесть и т.д.
Для получения металлических изделий кроме прокатки применяют литьё, ковку, штамповку, волочение, прессование, накатывание резьб и рифлений, нагартовку, калибрование.
При заказе стального проката указывают его вид, основные размеры, марку стали, стандарты и другие сведения. Например, запись «Круг В30/ВСт3пс2-1» означает круг обычной точности прокатки диаметром 30 мм; сталь марки ВСт3пс, второй категории, подгруппы 1 (для холодной обработки резанием).