Производственные технологии и товароведение

Для изучения процесса кристализации строят кривые охолаждения  которые показывают изменения температуры с течением времени по мере охлаждения  расплавленного метала

Металы имеют  одну единственную точку кристализации  однако некоторые металы: железо, титан, олово, никель в твердом состояние  при изменение температуры могут  изменять свое кристалическое строение существование одного и того же метала в несколких кристалических формах называется — аллотропией или вторичной кристализацие или полиморфизмом. Для отличия алотропных форм ( модификаций) химическому символу элемента добовляется буква греческого алфавита( например альфа-ферум)

№3 Кристализация  сплавов

Большинствоа  сплавов получают сплавлением компонентов ( метал+метал, метал+неметал)

в жидком состояние

При затвердевание  жидкого раствора в процессе первичной  кристализации могут образовыватся  кристалы с различными свойствами и строения

! для сплавов  свойственны те же особенности  свойств , что и для чистых  металов тоесть аллотропия, анизотропия  и другие свойства. Особеннсотью  сплавов является то что они  имеют 2 температуры кристализации  ( началы температуры кристализации и конца за исключения сплавов ( химические соеденения)

Компоненты из которых состоят сплавы в твердом  состояние могут по разному взаимодействовать  друг с другом образуя при этом сплавы-мехнические смеси , твердые  растворы или химические соеденения

Сплавы механичесеской смеси образуются когда компоненты не растворяются в друг друге и  не вступают в заимодействие друг с другом в таком сплаве каждого  компонента полностью сохраняют  свои индивидуальные свойства и их свойства определяются ка среднее арифметическое от велечины свойств обоих компонентов. Эти сплавы легко обрабатываются резаньем и имеют хорошие литейные свойства.

Сплавы твердые-растворы бывают твердые растворы замещения  и твердые растворы внедрения.

Бывают тверды растворы замещения и внедрения.

Твердые растворы плохо обрабатываются резанью.

Сплавы-химические соеденения образуются в том случае когда атомы двух металлов или  металла и неметала вступают друг с другом в химическое взаимодействие в определенном количественном соотношение. Состав химического соеденения постоянный и выражается определенной формулой.Кристалическая решетка химического соеденения и все его свойства могут резко отличатся от решеток и свойств входящих в него компонентов эти сплавы обладают высоким электросопротивлением, высокой твердостью и малой пластичностью

Затвердевание чистого метала происходит при одной  определенной температуре в соответствие с кривой охалождения такие кривые охалаждения имеют так же сплавы когда образуются химическе соеденения.

Кривые охалаждения сплавов механических смесе и твердых растворов более сложны и зависят от концентрации входящих элементов

Для обобщения  кривых охалождения двух компонентных сплавов разной концентрации служат диаграмы состояния которые строят в кординатах температура-концентрация одного из элементов. 

Диаграма состояния  — графичесое изображение состояниея любого сплава  изучаемой системы  в зависимости от его концентрации и температуры. Пользуясь диаграмой  состояния можно изучать фазы  и структурные составляющие сплава. Можно устанавливать возможность проведения  термической обработки и ее режимы, устанавливать температуры литья, горячей пластической диформации.

На основе диаграмы железо-углерод образуются слудующие  структурные составляющие:

1. аустенит
2. ферит
3. цементит
4. ледебурит
5. перлит
6. графит

 

Аустенит —  твердый раствор внедрения углерода в гама-железо. Кристалическая решетка  гранецентрированная кубическая. Максималная  концентрация углерода составляет 2.14% при температуре 1130 градусов цельсия

Свойства аустенита:

• высокая пластичесность
• мягкостью
• низким пределом прочности
• немагнитен

Фенит — твердый  раствор внедрения углерода в  альфо-железо

Кристалическая  решетка объемно-центрированная

Фенит по свойствам  близок к чистому железу и характеризуется  малой прочностью,малой твердостью, высокой пластичностью, магнитен.

Цементит —  это химическое соеденение железа с  углеродом( карбид железа) содержащий углерода 6.67% имеет температуру плавления 1600 градусов цельсия.

Цементит:

• твердый
• хрупкий

Ледибурит -  это эвтептическая механическая смесь аустинита с цементитом содержащий углерода 4.3% кристализация в жидкий сплав 1130 градусов цельзия 

Керлит —  это эвтектойдно-механическая смесь  фирита и вторичного цементита содержание углерода 0.8% углерода. 

Тема: основы технологие производства чугуна

Вопросы:

1. значение черных металов в общественном производстеве. Влияние химического состава на качество чугуна
2. основы технологии производства чугуна. Сущность доменного производства
3. класификация чугуна по структуре
4. товарная класификация чугуна
5. условия хранения, тансопортирования. Контроль качества чугуна

 

№1

Среди множества  конструкционных материалов таких  как металические, полимерные, композиционные и другие ведущее значение принадлежат  металическим материалам — чугуна и стали

Чугуны и стали  обладают комплексом уникальных свойств прочностью, пластичностью, корозионной стойкостью и другими.

Кроме того свойствами чугунов и стали можно управлять  так как свойства можно улучшать путем введения специальных элементов ( легирование)

Свойства можно  улучшать термической и химико-термической обработкой

Также свойства можно улучшать различными металургическими способами

А так же сырьевая база для производства черных сплавов  чугуна и стали достаточно богатая

Чугун — сплав  железа с углеродом содрежание которого находится в пределах от двух 2.14% до 6.6%. Кроме этого в чугуне содержатся постоянные примеси — марганец и кремний, а так же сера и фосор — вредные примеси.

Могут так же содержатся различные элементы специально введенные для придания чугуну тех  или ины свойств. Такие чугуны называются лигированные.

Влияние углерода: наиболее широкое применение получили чугуны содержащие углерода от 2.4% до 4.5%

Чем выше содержание углерода в разных чугунах тем  больше образуются в нем графита  и тем ниже его механические свойства отсюда вытекает что графитовые включения — вредны однако такое рассмотрение односторонне и не всегда правильно.

 В некоторых  условиях образование графита  может быть полезным

Положительные достоинства графитовых включений:

1. благодаря наличию углерода в виде графита чугун обладает высокими литейными свойствами т.к. Болеенизкая температура плавления чугуна по сравнению со сталью и кроме того графитовые включение повышают жидкотекучесть и заполняйсомть формы что обеспечивает получение высококачественных тонкостенных отливово из чугуна.
2. Наличие графитовых включений быстро гасит вибрации и резонансные колебания
3. чугун почти не чувствителен к дефектам поверхности, надрезам и тд
4. наличие графита облегчает обрабатываемость резаньем, делае стружку ломкой

Влияние кремния. Кремний является компонентом который способствует выделению графита. Увелечение массового содержание графита в чугуне приводит к уменьшению содержания цементита, а следовательно к улучшению обрабатываемости резаньем. Кроме того кремний увеличивает жидкотекучесть понижает температуру плавления и замедляет скорость охолаждения чугуна, что способствует лучшему формо-образованию отливов.

Влияние марганца. При небольшом содержание марганец повышает прочность чугуна. При значительном содержание он препятствует процессу графитизации. Углерод в чугуне будет находится в связанном состояние.

Влияние серы. Сера понижает жидкотекучесть чугуна Делая  его густым плохозаполняющим форму  препятствует выделению графита  и придает чугуну хрупкость. При  охолаждение отливок образуются трещены — это явление называется красноломкость.

Влияние фосфора  — понижает мехнические свойства чугуна, придает ему хладноемкость  тоесть хрупкость в твурдом состояние.

Понижает температуру  плавления чугуна увеличивает его  жидкотекучесть и уменьшает усадку. Это позволяет получать из фосфористого чугуна тонкостенные отливки с чистой и гладкой поверхностью

Лигирующие элементы позволяют целенаправленно изменять свойства чугуна: повышать прочность, износостойкость, карозионную стойкость.

№2

Класификация чугуна по структуре.

Содержащийся  в чугуне углерод в зависимость  от ряда факторов может находится:

1. в связанном с железом состояние в виде цементита
2. в свободном состояние в виде графита
3. одновременно в виде цементита и в виде графита

На свойства чугуна в значительной мере влияют количественные соотношения связанного и свободного углерода.

Чугун в котором  весь углерод находится в связанном  состояние в виде цементита называется белым ( передельным чугуном) эти  чугуны отличаются высокой твердостью, хропкостью, обработкой резанью не поддаются. Основное количество белого чугуна идет на передл в сталь

Чугуны содержащие свободный углерод в виде графита  называют серым чугуном — это  название не точное так как не отражает формы графитовых включений от которых  свойства чугуна сильно зависят

по форме графитовых включений чугн делят:

• серый — имеет форму графита в виде пластин различного размера он получается непосредственно при кристализации из жидкого состояния. Имеет низкие характеристики механических свойств при испытание на растяжение. Однако он обладает хорошими литейными свойствами хорошо обрабатывается резаньем обладает хорошоими антифрикционными свойствами, гасит вибрации и резанансные колебания в соответствие с гос стандартом маркируется буквами СЧ(серый чугун) и 2 цифрами которые показывают минимальные значения предала прочности при растяжение например СЧ-10. Его применяют для отлива кстамин, металорежищих станков и деталей работающих на износ
• высокопрочный чугун : имеет тот же состав что и серый чугун, но форма графитовых включений шаровидная. Получение такой формы графита обеспечивается обработкой расплавленого чугуна присадками щелочных или щелочноземельных металов. Количество составляет от 0.03-0.05% этот чугун имеет более более высокие показатели свойств ( предел прочности при растяжение, имеет так же хорошие литейные свойства и хорошо обрабатываются резаньем обладая способностью гасить вибрации ВЧ и цифрой характеризующую временного сопративления при растяжение. ВЧ-100
• ковкий : имеет тоже состав что и серый и высокопрочный, но форма графитовых включений хлопьевидная. Получается ковкий чугун в результате длительного отжига при температуре 750-100 градусов цельсия путем отжига из белого чугуна. Название ковкий чугун чисто условнное изделия из него получают только литьем.Он обладает высокой пластичностью. Маркеруют буквами КЧ и цифрами первые 2 цифры указывают предл прочности при растяжение вторые относительного удленения.Применяют для изготовления деталей работающих при ударных и вибрационных нагрузках.

«Основы технлогиии потребительские свойства стали» 

№1

Сталь — железоуглеродистый сплав, содержащий углерода до 2.14%

Постоянныи примесями  стали являются марганец и кремний. Их вводят в сталь в процессе раскисления, а также серу и фосфор.

Каждый из содержащихся элементов оказывает поределенное влияние на св-ва стали:

1. Углерод. Явялется вожнейшим элементом определяющим структуру и св-ва углеродистой стали. Даже при малом изменении содержания углерода. Оказывает заметное вляние на изменение свойств стали, поэтому с ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность стали, уменьшается вязкость и пластичность.Однако рост просночисть просиходит до 0.8% При увеличении содержании углерода более 0.8% уменьшается не только пластичность, но и прочность. Углерод оказывает большое влияние на технологические св-ва стали: сваривание, обрабатываемость давлением, резанье.