Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов.

Металлы.Определение и основные св-ва.

Металлы, как материалы, обладают комплексом ценных для строительной техники свойств - большой прочностью, пластичностью, свариваемостью, выносливостью; способностью упрочняться и улучшать другие свойства при термомеханических и химических воздействиях.

Металлы.Классификация

Атомно-кристаллическое строение металлов

Атомы в них расположены закономерно в узлах кристаллической решетки и колеблются с частотой порядка 10Гц. С вязь в металлах и сплавах электростатическая, обусловленная силами притяжения и отталкивания между положительно заряженными ионами (атомами) в узлах кристаллической решетки и коллективизированными электронами проводимости, плотность которых составляет 10²²-10²³ электронов в 1 см. Атомы в решетке стремятся занять положение, соответствующее минимуму ее Энергии, образуя плотнейшие упаковки - кубическую объемно- и гранецентрированную и гексагональную. Плотность упаковки характеризуется координационным числом, представляющим собой число соседних атомов, находящихся на равном и наименьшем расстоянии от данного атома. Чем больше число, тем плотнее упаковка.

а)кубической гранецентрированной(К12) ; б)объемноцентрированной(К8); в)гексагональной(К 12)

4.Понятие аллотропии

Некоторые металлы способны испытывать превращения в твердом состоянии при изменении температуры, т.е. подвергаться так называемой Вторичной кристаллизации. Существование одного и того же металла в нескольких кристаллических формах с разным строением элементарной ячейки кристаллической решетки называется аллотропией, а процесс изменения кристаллической аллотропическим, или полиморфным превращением. Аллотропические формы металла обозначают начальными буквами греческого алфавита. При кристаллизации железа образуются четыре аллотропные его формы.

5.Основное сырье для получения стали и чугуна.

Исходными материалами для производства чугуна являются руды, топливо и флюсы. Основным видом сырья являются железные руды, которые представляют собой горные породы, содержащие главным образом химические соединения железа с кислородом, и пустые породы, состоящие из окислов кремния, алюминия, кальция, магния и др.

6.Получение чугуна. Химические реакции процессов получения

Чугун получают в ходе доменного процесса, основанного на восстановлении железа из его природных оксидов, содержащихся в железных рудах, коксом при высокой температуре. Кокс, сгорая, образует углекислый газ. При прохождении через раскаленный кокс он превращается в оксид углерода, который и восстанавливает железо в верхней части печи по обобщенной схеме: Fе₂O₃-Fе₃O₄-FеО-Fе. Опускаясь в нижнюю горячую часть печи, железо плавится в соприкосновении с коксом и частично растворяя его, превращается в чугун. В готовом чугуне содержится около 93% железа, до 5% углерода и небольшое количество примесей кремния, марганца, фосфора, серы и некоторых других элементов, перешедших в чугун из пустой породы. В зависимости от количества и формы связи углерода и примесей с железом, чугуны имеют разные свойства, в том числе цвет, подразделяясь по этому признаку на белые и серые.

7.Получение стали

Сталь получают из чугуна путем удаления из него части углерода и примесей. Существуют три основных способа производства стали: конвертерный, мартеновский и электроплавильный.

Конвертерный основан на продувке расплавленного чугуна в больших грушевидных сосудах-конвертерах сжатым воздухом. Кислород воздуха окисляет примеси, переводя их в шлак; углерод выгорает. При малом содержании в чугуне фосфора конвертеры футеруют кислыми огнеупорами, например, динасом, при повышенном - основными, периклазовыми. Бессемеровская и томасовская сталь. Конвертерный способ отличается высокой производительностью.

Мартеновский способ осуществляется в специальных печах, в которых чугун сплавляется вместе с железной рудой и металлоломом (скрапом). Выгорание примесей происходит за счет кислорода воздуха, поступающего в печь вместе с горючими газами и железной рудой в составе оксидов. Состав стали хорошо поддается регулированию, что позволяет получать в мартеновских печах высококачественные стали для ответственных конструкций.

Электроплавление - способ получения высококачественных сталей с заданными свойствами, но характерно повышенный расход электроэнергии. Электропечи бывают индукционные и дуговые- наибольшее применени. Изготавливаются специальные виды сталей - средне- и высоколегированные, инструментальные, жаропрочные, магнитные и другие.

Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов.

В системе Fe-F₃C различаются след фазы:

Феррит – твердый раствор внедрения углерода в Fe_α. Кристаллическая решетка феррита объемоцентрированный куб. При 20ºС максимальная концентрация углерода в феррите 0,006 %, а при 723ºС – 0,025 %. Феррит пластичен и магнитен. Твердость НВ =70-80.

Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в Fe_γ. Кристаллическая решетка аустенита- гранецентрированный куб. Максимальная концентрация углерода в аустените 2 % может наблюдаться при температуре не ниже 1130ºС. Концентрация углерода в аустените может меняться при изменении температуры сплава. Аустенит немагнитен и имеет более высокий удельный вес по сравнению с ферритом.

Цементит (карбид железа) – химическое соединение состава Fe₃С. По весу в цементите 6,67 % углерода, остальное железо. Цементит хрупкое и твердое соединение (НВ=800). Кристаллическая решетка цементита имеет сложную ромбическую форму. Магнитен до 210ºС. Три типа цементита: первичный – при охлаждении жидкого расплава железа с углеродом; вторичный –при охлаждении аустенита; третичный – при охлаждении феррита. По составу все эти типы одинаковы, но форма их кристаллов различная.

Графит – одна из разновидностей углерода, образуется при очень медленном охлаждении жидкого расплава. Имеет гексагональную кристаллическую решетку. Графит электропроводен, химически стоек, малопрочен и мягок.

К многофазным структурным составляющим относят перлит и ледебурит. Перлит – механическая смесь (эвтектика) феррита и цементита. Перлит содержит 0,8 % углерода. при температуре 723ºС: Fe_γ (С)0,8 → Fe_α (С)0,025 + Fe₃С. В зависимости от формы цементита перлит бывает пластинчатым и зернистым. Ледебурит – механическая смесь (эвтектика) аустенита и цементита, образуется при температуре 1130ºС и содержит 4,3 % углерода. При температуре 723ºС и ниже ледебурит состоит из перлита и цементита.

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 464; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!