Что называют дислокацией в кристаллических веществах? Объясните влияние количества дислокаций на механические свойства металлов. Какие есть способы увеличения дислокаций?
Какие электрические печи применяют для выплавки стали? Кратко опишите их
В настоящее время для выплавки стали широко применяют электропечи. Основными достоинствами электропечей являются:
. Возможность быстрого нагрева металла, что позволяет вводить в печь большое количество легирующих добавок;
. Возможность создать окислительную, восстановительную, нейтральную или вакуумную атмосферу, что позволяет выплавлять сталь любого состава, раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических включений;
. Возможность плавно и точно регулировать температуру металла. Поэтому электропечи используют для выплавки высоколегированных, конструкционных, специальных сталей и сплавов.
Плавильные печи бывают:
1. Дуговыми;
. Индукционными.
Основное количество электростали выплавляют в дуговых печах. Доля стали, выплавляемой в индукционных печах, в общем объеме выплавки невелика.
Дуговая плавильная печь
Дуговая электропечь состоит из рабочего пространства с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты. Плавку стали ведут в рабочем пространстве печи, ограниченным куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен заключена в металлический кожух. Она может быть основной (магнезитовой, магнезитохромитовой) или кислой (динасовой). В съемном своде расположены три цилиндрических электрода из графитизированной массы, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх или вниз, автоматически регулируя длину дуги. Печь питается трехфазным переменным током.
|
|
|
Шихтовые материалы загружают на под печи сверху в открываемое рабочее пространство. После их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев шихты осуществляется за счет тепла электрических дуг, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой.
Для управления ходом плавки в печи имеются рабочее окно и отверстие для выпуска по желобу готовой стали (летка). С помощью поворотного механизма печь может наклоняться в сторону сталевыпускного отверстия или рабочего окна. Вместимость дуговых печей может составлять 0,5 - 400 т. В металлургических цехах используют электропечи с основной футеровкой, а в литейных - с кислой.
В основной дуговой печи можно осуществить плавку двух видов:
· без окисления примесей методом переплава шихты из легированных отходов;
· с окислением примесей на углеродистой шихте.
Индукционная плавильная печь
|
|
|
Печь состоит из водоохлаждаемого индуктора, внутри которого находится тигель с металлической шихтой. Через индуктор от генератора высокой частоты проходит переменный ток повышенной частоты. Ток создает переменный магнитный поток, пронизывая куски металла в тигле, наводит в них мощные вихревые токи, нагревающие металл до расплавления и необходимых температур перегрева. Тигель может быть изготовлен из кислых и основных огнеупоров. Емкость тигля составляет до 25 т.
В соответствии с заданным химическим составом металла при загрузке тщательно подбирают состав шихты. Необходимое для этого количество ферросплавов загружают на дно тигля вместе с шихтой. После расплавления шихты на поверхность металла загружают шлаковую смесь для уменьшения тепловых потерь металла и уменьшения угара легирующих элементов, а также для защиты его от насыщения газами.
При плавке в кислой печи после расплавления и удаления шлака наводят новый шлак с высоким содержанием SiO2. Металл раскисляют ферросилицием, ферромарганцем и алюминием перед выпуском его из печи. В печах с кислой футеровкой выплавляют конструкционные стали, легированные другими элементами.
В печах с основной футеровкой выплавляют высококачественные легированные стали с высоким содержанием марганца, никеля, титана, алюминия.
|
|
|
Индукционные печи имеют ряд преимуществ перед дуговыми. Основными их них являются:
· отсутствие электрической дуги, что позволяет выплавлять сталь с низким содержанием углерода, газов и малым угаром элементов;
· наличие электродинамических сил, которые перемешивают металл в печи, способствует выравниванию химического состава, всплыванию неметаллических включений;
· небольшие размеры печей позволяют помещать их в камеры, где можно создать любую атмосферу или вакуум.
К недостаткам этих печей можно отнести:
· недостаточная температура шлака для протекания металлургических процессов между металлом и шлаком;
· малая стойкость футеровки, что приводит к частым ремонтам и остановкам.
Поэтому в индукционных печах выплавляют сталь из легированных отходов методом переплава или методом сплавления чистого шихтового железа и скрапа с добавкой ферросплавов.
Что называют дислокацией в кристаллических веществах? Объясните влияние количества дислокаций на механические свойства металлов. Какие есть способы увеличения дислокаций?
|
|
|
Дислокация - это дефекты кристаллического строения, представляющие собой линии, вдоль и вблизи которых нарушено характерное для кристалла правильное расположение атомных плоскостей.
Простейшие виды дислокаций - краевые и винтовые.
Линейное несовершенство кристаллической решетки, которое в двух измерениях имеет размеры порядка атомных, а в третьем - значительно больший размер.
Наличие определенного небольшого числа дислокаций в кристаллах металла делает его более мягким в сравнении с металлом без дислокаций. Но при увеличении плотности дислокаций прочность и жесткость металла увеличиваются. Это объясняется тем, что увеличение плотности дислокаций ведет к образованию как параллельных друг другу дислокаций, так и дислокаций в разных плоскостях и направлениях. Таким образом, дислокации мешают перемещению друг друга и прочность повышается. Аналогично, прочность повышается при наличии других дефектов, мешающих перемещению дислокаций: например, в случае со сталью роль таких дефектов играет небольшое количество атомов углерода.
Собственно, сопротивление металлов пластическим деформациям растет с увеличением плотности ρ дислокаций,
ρ = Σ(L)/V,
где L - длины дислокаций, пропорционально
G*√ρ,
где G - модуль сдвига.
Если сильно увеличить плотность дислокаций, то по той причине, что скопления дислокаций являются концентраторами внутренних напряжений, в металле появятся микроскопические трещины. Это приведет к снижению его прочности.
От числа, характера расположения и подвижностей дислокаций в кристаллах зависят механические и многие физические свойства моно- и поликристаллов. Из-за наличия дислокаций прочность реальных кристаллов во много раз меньше, чем идеальных. В то же время значительное увеличение плотности дислокаций в металлических материалах приводит к повышению их прочностных характеристик после обработки давлением. Пластическая деформация осуществляется, главным образом, в результате движения дислокаций.
Дислокационные механизмы упрочнения реализуются в кристаллических материалах. В их основе лежат процессы размножения дислокаций, изменения их плотности и торможения.
Варианты упрочнения, реализуемые на основе дислокационных механизмов:
1. Твердорастворное упрочнение.
2. Дисперсионное упрочнение.
. Дисперсное упрочнение.
. Получение сверхмелкого зерна (зернограничное упрочнение)
5. Упрочнение сплавов путем образования прочной межзёренной сетки при их кристаллизации.
6. Деформационное упрочнение.
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 228; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!