1. Какой сплав называется чугуном? Расскажите о классификации чугунов.
Чугун – сплав железа (основа) с углеродом (2-4%), содержащий постоянные примеси Si, Mn, S, P, а иногда и легирующие элементы Cr, Ni, V, Al и др. Как правило хрупок. Классифицируют: Белые чугуны— из за большого содержания цементита очень хрупкие и твердые. Серые чугуны – металл (основа)+графит (вкрапление). Ковкие чугуны— получают из белых чугунов, подвергая их специальному графитизирующему отжигу. Высокопрочные чугуны – получают модифицированием жидкими присадками магния, церия, иттрия и др. мет. Состоит из феррита и перлита. Чугуны специального назначения – подразд. на: жаростойкие, жаропрочные, корозионостойкие.
2. Какие исходные материалы используются для получения чугуна?
Железо (основа), углерод (2-4%), силициум, марганец, сера, фосфор. Лигирующие – хром, никель, ванадий, алюминий.
3. Какие детали изготовляют из высокопрочного и ковкого чугунов? Как обозначаются высокопрочные и ковкие чугуны?
Ковкие
чугуны обладая применяются при
изготовлении тонкостенных деталей,
работающих при ударных и вибрационных
нагрузках (фланцы, муфты, ступицы и
др.
). Согласно ГОСТу маркируются как
«КЧ», например КЧ45-7 первые 2 цифры –
мин предел прочности при растяжении,
цифры после тире – относительное
удлинение при растяжении %.
Высокопрочные чугуны используются для массивных отливок – цилиндры, шестеренки, коленчатый и распределительный вал.
4. Что такое доменная плавка. Назовите продукты доменного производства. Что такое коэффициент использования полезного объема доменной печи?
Доменная плавка относится к числу непрерывных металлургических процессов, в основу его механизма заложен принцип противотока, что обусловливает высокую экономичность протекающих при этом тепловых и массообменных процессов. Продукты производства — радиаторы машин, секции котлов, смывные бачки, трубы. Коэффициент использования полезного объема представляет собой отношение полезного объема доменной печи к ее суточной производительности при плавке чугуна.
5. Этапы металлургического производства. В чем заключается прямое получение железа из руд? На какие этапы делится сталеплавильный процесс?
1
этап – расплавление шихты и нагрев
металла.
2 этап – кипение металлической
ванны, восстановление железа из оксида
с выделением углекислого газа. 3 этап
– раскисление стали (восстановление
железа из оксида)
Под процессами прямого получения железа понимают такие химические, электрохимические или химико-термические процессы, которые дают возможность получать непосредственно из руды, минуя доменную печь, металлическое железо в виде губки, крицы или жидкого металла. Такие процессы ведутся, не расходуя металлургический кокс, флюсы, электроэнергию (на подготовку сжатого воздуха), а также позволяют получить очень чистый металл.
6. Что называется сталью? Что такое низкоуглеродистая, среднеуглеродистая, высокоуглеродистая сталь?
Сталь — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (и другими элементами), характеризующийся эвтектоидным превращением.
Низкоуглеродистая
сталь (менее 0,25% С) – устойчива к
деформационному старению. Среднеуглеродистая
сталь (от 0,25 до 0,6% С) – применяются в
судостроении, машиностроении.
Высокоуглеродистые (от 0,6% С) – используют
для получения канатной проволоки, при
изготовл. применяют патентирование,
быстро охлаждают до получения
мелкозернистой структуры.
7. В чем заключается конверторный способ получения стали?
Получение стали в сталеплавильных агрегатах — конвертерах путём продувки жидкого чугуна воздухом или кислородом. Превращение чугуна в сталь происходит благодаря окислению кислородом содержащихся в чугуне примесей (кремния, марганца, углерода и др.) и последующему удалению их из расплава.
8. В чем заключается мартеновский способ получения стали?
В
зависимости от состава огнеупорных
материалов подины печи мартеновский
способ выплавки стали может быть
основным (в составе огнеупора преобладают
СаО и MgO) и кислым (подина состоит из
SiO2).
Выбор футеровки зависит от предполагаемого
состава шлака в процессе плавки. Основной
принцип действия — вдувание
раскаленной смеси горючего газа и
воздуха в печь с низким сводчатым
потолком, отражающим жар вниз, на
расплав.
Нагревание воздуха происходит
посредством продувания его через
предварительно нагретый регенератор
(специальная камера, в которой выложены
каналы огнеупорным кирпичом). Нагрев
регенератора до нужной температуры
осуществляется очищенными горячими
печными газами
История изобретения стали | Великие открытия человечества
Сталь — важнейший продукт металлургии железа, представляющий собой сплав железа с углеродом. Уже в VII веке до нашей эры кельты научились получать железо из железной руды. Руду нагревали в открытой печи, используя пламя древесного угля. В результате получался твердый чугун. Однако из-за высокого содержания углерода чугун был хрупкий и непригодный для ковки. Если уменьшить процентное содержание углерода до 2,14%, то получится твердый и крепкий сплав, которому можно придавать различные формы путем ковки и штамповки. Это и была сталь, из которой стали производить инструменты, все виды оружия и различные детали машин. Для снижения содержания углерода и прочих ненужных примесей чугун вновь нагревается до жидкого состояния и подвергается фришеванию.
Качества стали улучшаются с добавлением легирующих элементов. Сплав железа (не менее 45%), углерода и легирующих элементов называют легированной сталью.
Но прежде, чем получить стальные изделия, следовало совершить множество трудоемких операций. Вначале из железной руды выплавляли чугун, который превращали в мягкое железо. Полученную железную крицу подвергали длительной проковке, в результате получали нужную стальную деталь, либо только заготовку, которую окончательно обрабатывали на металлорежущих станках. Изначально избыточное количество углерода удаляли из чугуна путем кричного передела. Процесс происходил в открытой печи (кричном горне). На горящий древесный уголь помещали чушки чугуна. Путем вдувания горячего воздуха очищали расплавленный чугун от излишнего углерода. Расплавленный металл собирался на поду горна. Происходило дополнительное удаление углерода путем окисления железистого шлака. Образовавшуюся кашицу (крицу) подвергали ковке для удаления шлака.
Кричный передел существовал с XIV века, в 1784 году английским металлургом Г.
Кортом была предложена новая технология получения стали — пудлингование. Согласно этой технологии, чугун плавился в специальной пудлинговой печи без контакта с топливом. Пудлинговая печь позволила заменить дорогостоящий древесный уголь на менее дорогой — каменный. Расплавленный чугун доводили до тестообразного состояния. С целью увеличения доступа кислорода расплавленную массу перемешивали металлическими штангами. Дальше тестообразную крицу проковывали. Правда, процесс получения стали таким методом был трудоемким, медленным и дорогим.
Бессемеровский способ производства стали
Бессемер усовершенствовал этот процесс и в 1856 году продемонстрировал конвертер, предназначенный для получения жидкой стали. Выходящий из доменной печи чугун поступал в конвертер — резервуар, на дне которого имелись отверстия для подачи воздуха. Благодаря подвижным опорам конвертер можно было свободно перемещать из горизонтального положения в вертикальное, когда он будет наполнен. Кислород воздуха, вдуваемый через нижние отверстия, соединяется с углеродом, выделяемым при нагревании из чугуна.
Когда процесс закончен, конвертер занимает горизонтальное положение и в нем образуется железо, в которое добавляют примеси. Получается сталь, содержащая низкий процент кислорода. Весь процесс занимал мало времени, за 20 минут получалось столько же стали, сколько бы пудлинговая печь выдала за целый день.
Мартеновский способ производства стали
В 1864 году был изобретен мартеновский способ выплавки стали, основанный на сходном принципе. Оба способа получили широкое распространение и позволили получать сталь в неограниченных количествах. Однако они не позволяли получить руду высокого качества из руды, которая содержала фосфор и серу. В 1878 году С. Томас решил эту проблему, добавив в конвертер 10-15% извести. Образовывающиеся шлаки удерживали фосфор и он выгорал с другими ненужными примесями. Полученная сталь была очень высокого качества. Уже в первые несколько лет после применения бессемеровского и мартеновского способов получения высококачественной стали ее выпуск вырос во всем мире на 60%.
Различные типы легированной стали: почему они важны
Немного истории
Сталь использовалась на протяжении тысячелетий из-за ее невероятной прочности и долговечности. Первоначально его просто использовали как железо, пока кто-то не открыл, как превратить его в сталь. Самое первое известное производство стали было почти 4000 лет назад, когда железо использовалось для создания стального оружия, которое использовалось римскими военными.
Текущий день
В настоящее время железо выплавляется и содержит углерод, но чтобы действительно стать сталью, в нем должно быть несколько уменьшено содержание углерода. Затем могут быть добавлены другие элементы для изготовления различных видов легированной стали, описанных ниже. Одна из лучших особенностей стали заключается в том, что в настоящее время она в основном полностью перерабатывается. Большинство (69%) стали только в США перерабатывается. Что еще более удивительно, так это то, что сталь никогда не теряет своей прочности или целостности на протяжении всего процесса переработки.
Сталь — большая часть семейства металлов. Все виды стали являются сплавами. Легированные стали производятся путем добавления таких металлов, как никель, вольфрам и хром, к железу. Каждый раз, когда вы добавляете к железу новый элемент, другое количество или другую комбинацию, вы создаете новый вид легированной стали. Ниже приведены несколько типов легированных сталей, которые можно производить.
Легированная сталь
Это общий термин, обозначающий железо, когда к нему добавляется другой элемент. Легированные стали являются основой строительной отрасли из-за их низкой стоимости, легкой доступности и устойчивости к термообработке.
Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь также может называться нержавеющей сталью. Он содержит не менее 10,5% хрома и не подвержен коррозии, ржавчине или пятнам. Однако в помещениях с низким содержанием кислорода или в плохо проветриваемых помещениях коэффициент устойчивости к пятнам снижается.
Причина, по которой нержавеющая сталь устойчива к коррозии и ржавчине, заключается в том, что хром образует пленку оксида хрома, которая блокирует диффузию кислорода с поверхности и препятствует проникновению коррозии во внутреннюю структуру. Для нержавеющей стали доступны различные классы уровня и отделки.
Углеродистая сталь
Углеродистая сталь также может быть разделена на три категории: низкая, средняя и высокая. Низкоуглеродистая сталь содержит от 0,04% до 0,30% углерода. Среднеуглеродистая сталь обычно имеет от 0,31% до 0,60%, а высокоуглеродистая сталь может варьироваться от 0,61% до 1,50%.
Низкоуглеродистая сталь, вероятно, самая большая группа, и она охватывает большое разнообразие форм. Среднеуглеродистая сталь прочнее низкоуглеродистой стали, поэтому ее труднее формовать и резать. Высокоуглеродистая сталь является самой прочной и ее чрезвычайно трудно резать и гнуть. После термической обработки высокоуглеродистая сталь становится невероятно твердой и хрупкой.
Инструментальная сталь
В основном это термин, который используется для широкого спектра износостойких, чрезвычайно твердых сталей. Подобные инструменты обычно используются для резки, формовки, штамповки или экструзии. Обычно он продается прямоугольной или круглой формы.
Оцинкованная сталь
Нельзя говорить о стали, не упомянув гальванику. Это когда цинк наносится на сталь, чтобы предотвратить ржавчину. Цинк образует коррозионностойкое покрытие на каждой части металла. Он служит защитой от вмятин, царапин или повреждений. Цинк возьмет на себя большую часть нагрузки, оставив сталь невредимой. Оцинкованная стальная лента используется для защиты грузов даже военными из-за ее прочности и устойчивости к непогоде.
Существует более 3500 различных марок стали, поэтому было бы невозможно охватить все, но вам может быть интересно узнать, что три четверти сталей были произведены в течение последних 20 лет. Сталь теперь более устойчива к вмятинам и почти в 30% раз прочнее, чем даже всего 10 лет назад.
Около 83 000 тонн стали было использовано для строительства моста Золотые Ворота, но из-за того, что сейчас сталь стала намного прочнее, сейчас для строительства такого же моста потребуется только половина этого количества. Скачки, которые сделала сталелитейная промышленность, больше, чем у любого другого металла.
Углеродистая сталь против. Легированная сталь
Знаете ли вы, что в 2020 году в мире было произведено 1,86 миллиарда метрических тонн стали? Сталь используется для самых разных целей и во многих зданиях и сооружениях, которые мы видим каждый день.
Но знаете ли вы, что существуют разные виды стали? Двумя наиболее распространенными типами стали являются углеродистая сталь и легированная сталь. У этих типов стали есть свои плюсы и минусы и различное использование в зависимости от их характеристик.
Хорошей новостью является то, что вы попали в нужное место, чтобы узнать о углеродистой стали и легированной стали, а также о преимуществах и использовании каждой из них.
Продолжайте читать, чтобы узнать все о различиях между этими двумя типами стали.
Что такое легированная сталь?
Легированная сталь — это тип стали, изготовленный из различных металлических сплавов, состоящих из железа, углерода и большого количества других элементов. Это один из самых популярных типов металла, и он называется легированной сталью из-за элементов, используемых для превращения легированной стали в сплав при смешивании. Эти элементы используются в качестве средства для улучшения свойств создаваемой легированной стали. Есть два разных типа легированной стали, о которых вам нужно знать.
Первая низколегированная сталь. Низколегированные стали изготавливаются с использованием небольшого количества легирующих элементов. Второй тип легированной стали — это высоколегированная сталь, и она называется так потому, что состоит из высоких уровней сплавов.
Отличным примером высоколегированной стали является нержавеющая сталь. Нержавеющая сталь обладает высокой устойчивостью к ржавчине и коррозии из-за сплавов, используемых для ее изготовления.
Коррозионная стойкость является одной из причин, почему нержавеющая сталь так популярна для кухонных принадлежностей. Легированная сталь также является популярным вариантом для крупных строительных проектов, таких как аэропорты и мосты. Они также популярны для больших стадионов и небоскребов.
Благодаря высокому уровню прочности легированной стали, она может выдерживать высокие нагрузки и выдерживать очень большие нагрузки. Легированная сталь также популярна, потому что она легче других металлов. Он отлично подходит для строительства например, небоскребов.
Наиболее популярные сплавы, используемые в легированной стали:
- Марганец
- Хром
- Молибден
- Ванадий
- Никель
Все эти сплавы отлично подходят для смешивания и получения высококачественной легированной стали.
Что такое углеродистая сталь?
Другим типом стали в этой статье является углеродистая сталь.
Углеродистая сталь изготавливается из смешивания железа и углерода, а также следовых количеств сплавов. Наиболее распространенными элементами, из которых состоят сплавы, являются марганец, сера, фосфор и кремний. Подобно легированной стали, углеродистая сталь также делится на две отдельные категории. Есть высокоуглеродистая сталь, а есть низкоуглеродистая сталь.
Высокоуглеродистая сталь получила свое название благодаря высокому содержанию углерода в стали. Наличие большого количества углерода приводит к различиям в свойствах высокоуглеродистой стали. Он менее пластичен и хуже поддается сварке.
Существует также низкоуглеродистая сталь, разновидность низкоуглеродистой стали. Этот более низкий уровень углерода означает, что он имеет более высокий уровень железа. Мягкая сталь более подвержена коррозии из-за высокого содержания железа и низкого уровня углерода.
Высокоуглеродистая сталь чаще всего встречается в стали, используемой для изготовления больших конструкций и инструментов, таких как ножи.
Во многом это связано с дополнительной прочностью, которую углерод придает стали.
Из различных видов углеродистой стали низкоуглеродистая сталь является самой дешевой. Из-за более низкой цены он чаще всего используется любителями, а не промышленностью. Он часто встречается в простых механических системах. Кроме того, его очень просто сваривать по сравнению с другими типами углеродистой стали. Среднеуглеродистая сталь гораздо хуже поддается сварке, но она намного прочнее и обладает гораздо большей износостойкостью, чем низкоуглеродистая сталь.
Существует также высокоуглеродистая сталь. Высокоуглеродистая сталь является самой дорогой, потому что это узкоспециализированный тип металла, и работать с ним непросто. Это очень прочная сталь, и она чаще всего используется в пружинах и проводах.
Также популярен среди производителей ножей. Углеродистая сталь 1075, которая содержит 0,75% углерода, великолепна, потому что это твердый углерод, но она не ломается легко и хорошо держит заточку.
Плюсы и минусы: углеродистая сталь против легированной стали
Одним из самых больших плюсов работы с углеродистой сталью является ее высокая прочность. Он прочен и устойчив к ударам, что делает его популярным выбором для строительства. Кроме того, он очень безопасен и прост в работе.
Если вы заботитесь об окружающей среде, углеродистая сталь также является экологически чистым металлом. Это один из самых простых видов металла для вторичной переработки. Это также очень экономичный выбор, потому что для строительства требуется не так много углеродистой стали из-за ее прочности. Это делает его экономически выгодным вариантом.
Недостатком углеродистой стали является то, что она не так устойчива к коррозии, как легированная сталь. Кроме того, он не так хорошо сваривается, как легированная сталь. Легированная сталь также имеет ряд преимуществ. Помимо высокой коррозионной стойкости, он также отлично подходит для сварки и с ним легче работать по сравнению с углеродистой сталью.