Dəmir əsaslı ərintilər nə adlanır? Dəmir və onun ərintiləri. Dəmir Dəyişiklikləri

Məqalənin məzmunu

QARA METALLAR, dəmir və onun ərintiləri, texnologiya və sənaye istehsalında ən mühüm struktur materialları. Çelik adlanan dəmir və karbon ərintiləri maşınqayırma və ağır sənayedə demək olar ki, bütün strukturların hazırlanmasında istifadə olunur. Maşınlar, yük maşınları, maşınlar, dəmir yolları, gəmilərin gövdələri və hərəkət sistemləri - bütün bunlar əsasən poladdan hazırlanır. Polad istehsalının miqyası dövlətin ümumi texniki-iqtisadi inkişaf səviyyəsinin əsas xüsusiyyətlərindən biridir. Polad bütün metal məmulatlarının təxminən 95%-ni təşkil edir.

filiz və koksun enən qarışığının temperaturu 600-700 ° C-ə çatdıqda, nəticədə bərk, lakin məsaməli süngər dəmir əmələ gəlir ki, bu da daha sonra domna sobasının (dəmirçinin) aşağı, daha isti hissəsində əridilir.

Əgər yüksək soba təmiz dəmir oksidi və karbonla doldurula və təmiz oksigenlə təmizlənə bilsəydi, o zaman domna sobasının termokimyası yuxarıda yazılmış sadə tənliklərə endirildi. Əslində, üfürülən hava oksigendən daha çox azot ehtiva edir və filizdə 50% -dən çox qeyri-bərabər minerallar (qanq), əsasən silikatlar ola bilər. Azot reaksiya vermədən sobadan keçir, lakin silikatlarla vəziyyət daha mürəkkəbdir. Silikatları dəmirdən ayırmaq və onları sobadan çıxarmaq üçün onlar maye olmalıdır. Dəmir filizinin tərkibində olan silikatlar əhəng CaO ilə reaksiya verdikdə ərimiş şlak əmələ gətirir. Bunun üçün lazım olan nisbətdə filizlə birlikdə əhəngdaşı CaCO 3 sobaya yüklənir. Əhəng daşı və ya "flux" reaksiyaya uyğun olaraq sobanın yuxarı hissəsində parçalanır

dəmir filizinin silikat çirklərini maye şlaka çevirmək üçün lazım olan əhəng əmələ gətirmək. Bir domna sobası, demək olar ki, çuqun qədər şlak istehsal edir. Şlak sərtləşdikcə o, əvvəllər polad emalı zavodlarının yaxınlığındakı böyük şlak zibilliklərində yığılmış qaranlıq, şüşəvari materiala çevrilir. Hal-hazırda şlakdan beton üçün doldurucu, dəmir yolu balastı, şlak yun və avtomobil yolları üçün sürüşməyə qarşı örtük hazırlanır.

Yuxarıda göstərilənlərdən, domna sobasının dizaynı üçün əsas tələblər aşağıdakılardır. Yanacağın, filizin və axının yuxarıdan davamlı yüklənməsini, havanın fasiləsiz verilməsini və aşağıdan maye məhsulların dövri olaraq çıxarılmasını təmin etməlidir. Fırın lazımi kimyəvi reaksiyaların baş verməsi üçün kifayət qədər yüksək olmalıdır. Hava sobanın aşağı hissəsində yerləşən tuyerlər vasitəsilə üfürülür və yük vasitəsilə yuxarı qalxır. Azaldılmış süngər dəmir və şlaklar çiyin səviyyəsində, sobanın ən geniş hissəsində əridilir və maye dəmirçidə, tuyerlərin altında toplanır. Döşəmədə gil ilə möhürlənmiş bir kran çuxuru vaxtaşırı metal və (bir qədər yüksək) şlak kranı çuxurunu buraxmaq üçün deşilir.

Dəmir oksidinin süngər dəmirə qədər azalması və əhəngdaşı axınının parçalanması şaftda - domna sobasının əsas hissəsində - yükün yavaş çökməsi prosesi zamanı baş verir. Şarj yuxarıda - şaftın yuxarı ucunda istiləşməyə başlayır. Karbon qazı və azot yuxarıdan geniş bir baca vasitəsilə davamlı olaraq boşaldılır. Domna sobasının normal işləməsi zamanı sobadakı qaz təzyiqi atmosfer təzyiqindən yüksək olduğundan, sobanın yuxarı ucunu yükləmək üçün sadəcə açmaq mümkün deyil, əks halda qaz təzyiqi aşağı düşəcək və yükün incə üyüdülmüş komponentləri partlayacaq. sobanın. Bunun qarşısını almaq üçün iki konuslu şlüz doldurma cihazı təmin edilir. Aşağı konus, yükləmə çuxurunu sıx şəkildə örtməsi üçün qaldırılır, sonra isə yükləmə üçün yuxarı endirilir. Bundan sonra, yuxarı konus yenidən qaldırılır, sobanın girişini möhürləyir və aşağısını endirərək yükün bir hissəsi (kolosh) bacaya verilir.

Müasir domna sobası böyük bir quruluşdur. Gündə 1000 ton çuqun istehsal edən sobanın hündürlüyü təxminən 30 m, çiyin səviyyəsindəki diametri isə təqribəndir. 8 m.Soba quraşdırılıb beton təməl, odadavamlı kərpic işlərinin bir polad korpusda ifşa edildiyi. Alt hissə Bu dizayn su ilə soyudulur.

Domna sobasının ölçüsü nə qədər təsir edici olsa da, özü dəmir əritmə zavodunun yalnız kiçik bir hissəsidir. Onun üçün normal əməliyyat Bizə həmçinin yük materiallarının ayrılması, sobanın yüklənməsi üçün qaldırıcı qurğular, hava tədarükü üçün nasoslar (üfürmə) və hava qızdırıcıları (kuperlər), şlak daşıyıcıları və ərimiş metal üçün tökmə və ya qəbuledici sistem lazımdır. Bantlı konveyerlər bəzən domna sobalarını yükləmək üçün istifadə olunur, lakin daha tez-tez filiz, yanacaq və axın skip qaldırıcılar tərəfindən təmin edilir - aşağı doldurma bunkerlərindən yuxarı yükləmə platformasına maili relslər boyunca təkərlər üzərində hərəkət edən kiçik gəmilər (skiplər), burada avtomatik olaraq devrilərək qəbuledici bunker doldurma aparatına boşaldılır.

İsti partlayışdan istifadə edərkən domna sobasının səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə artır. Tuyerlərə verilən hava 1000° C-ə çata biləcək temperatura qədər qızdırılır. Qızdırma hər biri yüksək sobanın özündən çox da kiçik olmayan kowperlərdə aparılır. Kəpənək odadavamlı kərpicdən hazırlanmış daxili “dama taxtası” başlığı olan şaquli silindrik polad korpusdur.

Domna sobasının yuxarı ucundan boşaldılan qazda karbonmonoksit və yanan digər qazlar var. Bu qaz geniş maili qaz kanalları vasitəsilə çəngəlin aşağı hissəsinə verilir, burada toz filtrindən keçdikdən sonra yanma kamerasında yandırılır. Yanma məhsulları yuxarı qalxır, kərpic nozzini qızdırır. Burun kifayət qədər qızdırıldıqda, yanma kamerasına yanacağın və qazın tədarükü bağlanır və üfürücülər işə salınır, bu da havanı domna sobasının borularına sürtür. Hər bir domna sobası üçün adətən dörd tülkü verilir: ikisi qızdırılır, digər ikisi isə isti partlayış verir. Qaz və hava axınları vaxtaşırı olaraq dəyişdirilir temperatur təyin edinəsən.

Domna sobasının səmərəliliyini daha da artırmaq üçün bir sıra yollar var. Onlardan biri təzyiq altında işləyir daxili qazlar, iki dəfə atmosfer təzyiqi. Bu, məhsuldarlığı təxminən 15% artırır və koks istehlakını təxminən 10% azaldır. Artan məhsuldarlığın iqtisadi faydaları daha böyük üfleyici avadanlıqların dəyəri və odadavamlı hörgülərin xidmət müddətinin mümkün azalması ilə bir qədər kompensasiya edilir.

Əritmə yüksək sobadan buraxıldıqda, şlak onun kranın dəliyindən, metal isə aşağıda yerləşən kran dəliyindən axır. Əvvəllər şlak şlak maşınlarına - dəmir yolu təkərli arabalarındakı böyük vedrələrə tökülürdü və bərkiməmiş şlakları zibilxanalara aparırdı. Hal-hazırda şlak adətən domna sobasının yanında yerləşən emal müəssisəsinə aparılır, orada su ilə soyudulur və qranullaşdırılır, bundan sonra beton üçün aqreqat kimi istifadə olunur və s.

Kran çuxurundan axan maye metal sobanın qarşısındakı qum “yataq”ında hazırlanmış tıxaclardan keçirdi. Oluklardan qumda uzanan yan çökəkliklər boyunca yayıldı, burada külçə adlanan külçələr şəklində sərtləşdi (çoxlu donuz balalarına bənzədiyinə görə). Artıq qum tökmə üsulundan istifadə edilməsə də, yüksək sobalarda əridilmiş metal hələ də çuqun adlanır (“süngü” çuqun termini də istifadə olunur). İndiki vaxtda çuqun tələb olunduqda, ərinmiş metal konveyer lentində domna sobasının qarşısında davamlı olaraq hərəkət edən polad qəliblərə tökülür. Metal sərtləşdikdə, qəliblər çevrilir və donuzlardan azad edilərək növbəti tökmə üçün qaytarılır. Çuqunların qəliblərə yapışmasının qarşısını almaq üçün onlar kömür qatranı və ya əhənglə örtülür.

Çuqun.

Yüksək sobada əridilmiş dəmir, karbon və silisium ərintisi təqribən ərimə nöqtəsinə malikdir. 1150° C. Ərinmiş vəziyyətdə çuqun istənilən konfiqurasiyalı tökmə qəliblərini asanlıqla doldurur. Buna görə də bir çox növ məhsul hazırlamaq üçün çox əlverişlidir.

Dəmir tökmə zavodunda əsas istehsal vasitələri əritmə sobası, məhsul modelləri və qəlibləmə materiallarıdır. From əritmə sobalarıƏn asan yol kubbeli sobadır, yəni. odadavamlı kərpiclərlə üzlənmiş kiçik şaft tipli soba. Onun aşağı hissəsində tuyerlər, yuxarı hissəsində isə işlənmiş qazlar üçün baca var. Yan çuxurdan yanacaq və çuqun yüklənir, soba alovlanır və partlayış işə salınır. Ərinmiş çuqun ocaq plitəsinə yığılır və lazım olduqda kranın çuxurundan buraxılır. Daha böyük dəmir tökmə zavodlarında çuqun reverberator sobalarında əridilir.

Dökümlər əldə etmək üçün yaxşı keyfiyyətçox mürəkkəb avadanlıqlara ehtiyac yoxdur. İlk addım məhsulun modelini hazırlamaqdır. Model, sərtləşmə zamanı çuqunun büzülməsinə imkan verən təcrübəli model ustası tərəfindən ağacdan hazırlanır. Dəmir tökmə üçün tökmə qəlibləri yapışqan, lakin məsaməli olan qəlib qarışığından (gil və qum) hazırlanır. Model “kolbalardan” ibarət parçalanmış çərçivənin içərisinə yerləşdirilir və kolbalar qəlib qumu ilə doldurulur. Sonra kolbalar ayrılır və model çıxarılır. Onlar yenidən bir araya gətirildikdə, qəlibləmə qumu modelə tam uyğun gələn qəlib boşluğu yaradır. Qalan şey, maye çuqunun qəlib boşluğuna axması üçün çuxurlar və kanallar yaratmaqdır.

Quruduqdan sonra qəlib tökülməyə hazırdır. Əgər tökmə yaxşı gedirsə, o zaman maye çuqun kalıbın bütün boşluqlarını doldurur, heç bir hava qabarcığı qoymur. Çuqun sərtləşdikdə, tökmə "soyulur", kalıbı qırır. Bir çox hallarda, məhsulu "bitirmək" üçün tökmənin qeyri-bərabər kənarlarını üyüdərək hamarlamaq kifayətdir.

Ən çox tökmə üçün istifadə edilən çuquna boz çuqun deyilir, çünki onun səthi qırılan zaman boz, hətta hisli görünür. Bu görünüş dəmirdə qrafit lopaları şəklində olan yüksək karbon tərkibi (təxminən 4%) ilə izah olunur. Boz çuqun mayedir, aşağı ərimə nöqtəsinə malikdir və həmçinin vibrasiya enerjisini yaxşı mənimsəyir - çuqun zəngi çalmır. Bunun sayəsində çuqun piano çərçivələri, yuvarlanan dəyirman yataqları, torna, freze və digər maşınların istehsalı üçün uygundur. Boz çuqundan hazırlanmış çox yayılmış bir məhsul avtomobil mühərrikinin silindr blokudur; Bu tətbiq üçün çuqun yaxşıdır, çünki ucuzdur və asanlıqla mürəkkəb konfiqurasiyalı qəliblərə tökülə bilər.

Boz çuqun möhkəm olmasına baxmayaraq, kövrəkdir və kəskin zərbəyə məruz qaldıqda asanlıqla qırılır. Buna görə də, tez-tez yerinə çevik çuqun istifadə olunur. Çevik dəmir tökmələr iki mərhələdə istehsal olunur. Birincisi, tökmə nisbətən aşağı karbon və silikon tərkibli ağ çuqundan hazırlanır. Belə çuqun çox kövrəkdir, lakin 24 saat yüksək temperaturda tavlandıqdan sonra onun elastikliyi əhəmiyyətli dərəcədə artır. Çevikliyin artması tavlama zamanı baş verən metalda karbonun yenidən paylanması ilə əlaqədardır. Ağ çuqunda karbon dəmir karbid Fe 3 C şəklində olur. Yuvlama prosesi zamanı karbid dəmir və qrafitə parçalanır. Bu qrafit kiçik sferik daxilolmalar formasına malikdir, onlar bir-birindən ayrılaraq ətrafdakı dəmir matrisin çevikliyini demək olar ki, azaltmır. Çevik dəmir boru fitinqləri və dəmir yolu avadanlıqlarının istehsalı üçün istifadə olunur.

Polad

Əvvəlcə domna sobaları əsasən çuqun əridilməsi üçün tikilirdi. Sonralar çuqun emaldan dəmirə çevrilməsi yolları tapıldı və domna metalı belə dəmir üçün başlanğıc material oldu. Bessemer və Siemens proseslərinə əsaslanan irimiqyaslı, aşağı qiymətli polad istehsalının inkişafı ilə yüksək soba çuqunu polada çevirmək iqtisadi cəhətdən məqsədəuyğun oldu. Hazırda bu proses üçün domna sobalarının demək olar ki, bütün çuqunlarından istifadə olunur. Polad yuvarlanma, ştamplama, presləmə, tökmə və ya emal yolu ilə demək olar ki, hər hansı bir formaya çevrilə bilən xüsusilə qiymətli struktur materialdır. Alaşımlama və istilik müalicəsi ilə müxtəlif fiziki və kimyəvi xassələrə malik poladlar əldə etmək mümkündür. Məsələn, bəzi poladlar o qədər yumşaqdır ki, onları sadə əl alətləri ilə emal etmək olar, digərləri isə o qədər sərtdir ki, şüşəni kəsməyə imkan verir.

Polad İSTEHSAL PROSESLERİ

Yüksək sobada əridilmiş çuqun polad çevrildikdə, demək olar ki, bütün karbon və bütün silisium oksidləşmə yolu ilə ondan çıxarılır. Alaşımlı elementlər kimi manqan, nikel və ya xrom əlavə edilə bilər. Hal-hazırda domna sobasında əridilmiş çuqun emalının əsas üsulu oksigen çevirici prosesə çevrilmişdir, baxmayaraq ki, bəzi yerlərdə hələ də ocaq prosesindən istifadə olunur.

Polad istehsalının mühüm xüsusiyyəti onun təkrar istifadəsinin nisbətən asanlığıdır. Həm oksigen çeviricisi, həm də açıq ocaq sobası böyük bir polad qırıntısı (hurda) ilə işləyə bilər, elektrik sobası isə sadəcə qırıntı ilə işləyə bilər. Tullantıların atılması probleminin daha da kəskinləşdiyi bu günlərdə bu, xüsusilə vacibdir.

Yenidən istifadənin dəyəri əsasən metal qırıntılarının keyfiyyətindən asılıdır. Tərkibində qalay və ya mis olan metal qırıntıları polad istehsalında arzuolunmazdır, çünki bu çətin çıxarılan metallar poladın mexaniki xüsusiyyətlərini pisləşdirir. Ən böyük dəyər mənşəyi məlum olan iri metal qırıntılarıdır. Belə tullantıların müəyyən miqdarları metal emalı zavodlarından və daha çox - köhnəlmiş zavod və dəmir yolu avadanlıqlarının sökülməsindən və dəniz və çay gəmilərinin metal qırıntılarına kəsilməsindən sonra gəlir. İstifadə olunmuş avtomobillər və qida qabları şəklində olan qırıntılar daha az qiymətlidir, çünki çox güman ki, tərkibində mis və qalay var.

Alaşımlı elementlər adətən poladda ferroərintilər şəklində əlavə edilir. Ferroərintilərdə ərinti elementlərinin daşıyıcısı kimi xidmət edən əhəmiyyətli miqdarda dəmir var. Ən vacib ferroərintilərə bütün çeliklər üçün lazım olan ferromanqan (məsələn, şpigel və ya güzgü çuqun) daxildir; ferrosilikon, xüsusi ilə polad istehsal etmək üçün istifadə olunur maqnit xassələri və elektrik sobalarında əridilmiş poladların oksidləşməsi üçün; ferroxrom və ferrovanadium. Nikel təmiz metal kimi əlavə olunur.

Konverter prosesi.

20-ci əsrin birinci yarısında. Orijinal Bessemer prosesi tədricən əvvəlki əhəmiyyətini itirdi. Məsələ burasındadır ki, Bessemer konvertorunda ayrılan istilik metal qırıntılarını əritmək üçün kifayət deyil - yüksək sobadan qaynar metaldan daha ucuz xammal. Bessemer konvertorunda sürətli ərimə axını poladın təhlilini və onun tərkibini texniki şərtlərə uyğun olaraq tənzimləməyi qeyri-mümkün etdi. Açıq ocaq prosesi soba yükündə metal qırıntılarının əhəmiyyətli faizinin olmasına imkan verir və onun içindəki reaksiyalar kifayət qədər ləng gedir ki, ərimə prosesində analiz aparmaq və metalı buraxmazdan əvvəl tərkibi düzəltmək mümkün olsun.

Lakin 1950-ci illərdə konvertorun poladqayırma prosesi yenidən həyata qayıtdı və növbəti 35 il ərzində konvertorda havadan oksigen partlayışına çevrilməyə imkan verən ucuz, təmiz oksigen istehsal etmək üçün texnologiya işlənib hazırlandığından, növbəti 35 il ərzində açıq ocaq prosesini tamamilə əvəz etdi. Bu texnologiyaya görə, tonlarla ölçülən miqdarda oksigen maye havanın fraksiya distilləsi ilə istehsal olunur; polad istehsalı 99,5% təmizliyi ilə oksigen tələb edir.

Hava 80% azotdan ibarətdir və azot konvertor poladqayırma reaksiyalarında iştirak etməyən inert qazdır. Beləliklə, Bessemer çeviricisində ərimiş metal vasitəsilə çoxlu miqdarda yararsız qaz üfürülür. Ancaq bu kifayət deyil - azotun bir hissəsi poladda həll olunur. Sonradan həll edilmiş azotun nitridlər şəklində buraxılması deformasiyadan sonrakı yaşlanmaya səbəb ola bilər - elastikliyin tədricən azalması, təzyiqlə müalicə zamanı çətinliklərə səbəb olur. Konvertordakı metal hava ilə deyil, təmiz oksigenlə üfürülürsə, bu cür çətinlik aradan qalxır. Lakin Bessemer çeviricisində havadan oksigenə sadə keçid qəbuledilməzdir, çünki tuyerlərin güclü istiləşməsi səbəbindən çevirici tez sıradan çıxacaq. Bu problem belə həll edildi: oksigen partlayışı su ilə soyudulan boru vasitəsilə ərimiş çuqun səthinə verilir. 1952-ci ildə Avstriyanın Linz şəhərində VOEST zavodunda bu tip 35 tonluq konvertor uğurla işə salındı. LD prosesi adlanan bu texnologiya (şirkətdə mühəndis olan Linz və R.Dürrerin abbreviaturası) sonradan oksigen çevirici prosesinə çevrildi. Konvertor yükündəki sürətli oksidləşmə reaksiyası, aşağı səth sahəsinin həcminə nisbəti ilə xarakterizə olunur, istilik itkisini minimuma endirir və 40% -ə qədər metal qırıntılarının yükə daxil olmasına imkan verir. Oksigen çeviricisi hər 45 dəqiqədən bir 200 ton polad istehsal edə bilir ki, bu da ocaq sobasının məhsuldarlığını 4 dəfə artırır.

Üst təmizləyici oksigen çeviricisi diametri təqribən, armud formalı bir qabdır (açıq, dar üst boyunlu). 6 m və hündürlüyü təqribən. 10 m, içəridən maqnezium (əsas) kərpiclə üzlənmişdir. Bu astar təxminən 1500 istiliyə davam edə bilər. Konvertor dayaq halqalarında bərkidilmiş yan sancaqlar ilə təchiz olunmuşdur ki, bu da onu əyməyə imkan verir. Dönüştürücünün şaquli vəziyyətində onun boynu tüstü egzoz şöminesinin egzoz başlığının altında yerləşir. Bir tərəfdən yan çıxış, drenaj zamanı metalın şlakdan ayrılmasına imkan verir. Konvertor mağazasında adətən çeviricinin yanında yükləmə yeri olur. Domna sobasından çıxan maye çuqunu böyük çömçədə bura daşır, metal qırıntıları isə yükləmək üçün polad qablara yığılır. Bütün bu xammal yerüstü kran vasitəsilə konvertora ötürülür. Konvertorun digər tərəfində tökmə yuvası var, burada əridilmiş polad üçün qəbuledici çömçə və onu tökmə yerinə daşımaq üçün dəmir yolu vaqonları var.

Oksigen çevirici prosesi başlamazdan əvvəl konvertor yükləmə yerinə doğru əyilir və boyundan metal qırıntıları tökülür. Tərkibində təxminən 4,5% karbon və 1,5% silikon olan yüksək sobadan çıxan maye metal daha sonra çeviriciyə tökülür. Metal əvvəlcə çömçədə kükürddən təmizlənir. Konvertor şaquli vəziyyətə qaytarılır, yuxarıdan su ilə soyudulmuş lans daxil edilir və oksigen təchizatı açılır. Çuqundakı karbon CO və ya CO 2-ə qədər oksidləşir və silisium dioksid SiO 2-ə qədər oksidləşir. Silikon dioksid ilə şlak əmələ gətirmək üçün "boğucu" (yükləmə qabı) boyunca əhəng əlavə olunur. Çuqun tərkibində olan silisiumun 90%-ə qədəri şlakla təmizlənir. Hazır poladda azotun miqdarı CO-nin yuyulması səbəbindən xeyli azalır. Təxminən 25 dəqiqədən sonra üfürmə dayanır, konvertor bir qədər əyilir, nümunə götürülür və təhlil edilir. Düzəlişlər etmək lazımdırsa, siz konvertoru yenidən şaquli vəziyyətə qaytara və boyuna oksigen nizə daxil edə bilərsiniz. Ərinmənin tərkibi və temperaturu spesifikasiyalara cavab verirsə, o zaman konvertor tökmə yuvasına doğru əyilir və polad çıxışdan boşaldılır.

Üst təmizləmə ilə oksigen çevirici prosesinə əlavə olaraq, konvertorun altından yanacaq axınında oksigenin tədarükü ilə bir oksigen çevirici prosesi var. Konvertorun altındakı tuyerlər eyni vaxtda üfürmə ilə qorunur təbii qaz. Bu proses üst zərbə prosesindən daha sürətli və daha məhsuldardır, lakin metal qırıntılarının əridilməsi zamanı daha az səmərəlidir. Bununla belə, alt üfürmə yuxarıdan üfürmə ilə birləşdirilə bilər.

Açıq ocaq sobası.

Artıq qeyd edildiyi kimi, bir sıra ölkələrdə açıq ocaqda poladqayırma üsulundan hələ də istifadə olunur, baxmayaraq ki, tədricən oksigen-konvertor prosesi ilə əvəz olunur. Açıq ocaq sobası adətən 500 ton polad tutur. Onun geniş, dayaz döşəməsi və istiliyi döşəmənin altına əks etdirən alçaq tağlı tonozu var. Qaz və hava bir ucundan daxil edilir və ocağın üstündə yandırılır. Karbon miqdarı nə qədər aşağı olarsa, ərimə nöqtəsi bir o qədər yüksək olar. Minimum karbon tərkibli poladın əridiyi temperatura nail olmaq üçün istilik bərpası prinsipi istifadə olunur. Ocağın hər iki ucunda domna sobalarında olduğu kimi eyni kərpic qablaşdırma ilə regenerasiya kameraları var. Yanma məhsulları bu kameralardan birindən keçirilir. Astar kifayət qədər qızdırıldıqda, sobadan keçən axının istiqaməti tərsinə çevrilir. Daxil olan hava və qaz burunun kərpiclərindən istilik alır və işlənmiş qazlar ikinci kameranı qızdırır. Bu, yanacağa qənaət edir və işləmə temperaturunu artırır.

Açıq ocaq sobası böyük bir quruluşdur və poladın əridilməsi prosesi kifayət qədər uzun müddət çəkir. Ocağı filiz, metal qırıntıları və çuqunla yükləmək üçün təqribən vaxt lazımdır. 5 saat, ərimə üçün 4 saat və poladın son tərkibinin təmizlənməsi və tənzimlənməsi üçün daha 3-4 saat.Çuqun və metal qırıntıları ehtiyacdan və iqtisadi mülahizələrdən asılı olaraq müxtəlif nisbətlərdə yüklənə bilər.

Ocaq sobasında poladın əridilməsinin termokimyəvi prosesi mürəkkəbdir. Artıq qeyd edildiyi kimi, çuqun əsas çirkləri silikon Si, karbon C, kükürd S və fosfor P-dir.

Silikon dəmir filizi [dəmir (III) oksidi Fe 2 O 3 ] ilə reaksiya verir, nəticədə silikon dioksid SiO 2 və dəmir yaranır:

Karbon yanır, karbonmonoksit CO əmələ gətirir və filizdən dəmiri azaldır:

Fosfor da fosfor pentoksidi P 2 O 5 əmələ gətirərək filizdən dəmiri buraxır:

Kükürd, əhəng CaO və karbonla reaksiya verərək kalsium sulfid CaS və karbonmonoksit CO əmələ gətirir:

Kalsium sulfid və fosfor pentoksid təmizlənmiş dəmirin səthində üzən şlaklara çevrilir. Şlak əsasən silisium dioksidin əhənglə reaksiyası zamanı əmələ gələn kalsium silikat CaSiO 3-dən ibarətdir:

Əritmə prosesində şlaklara poladın özündən az diqqət yetirilmir, çünki şlak və metal arasındakı reaksiyalar nəticəsində yaxşı polad alınır.

Elektrik sobası.

Elektrik sobaları əvvəlcə yalnız yüksək keyfiyyətli alətin və əvvəllər tigelərdə əridilmiş paslanmayan poladların əridilməsi üçün istifadə olunurdu. Lakin tədricən elektrik sobaları yüksək sobadan çuqun təkrar emalı tələb olunmadığı hallarda metal qırıntılarından aşağı karbonlu polad istehsalında mühüm rol oynamağa başladı. Hazırda təqribən. Təmizlənməmiş poladın 30%-i elektrik sobalarında əridilir. Elektrik qövs sobaları ən çox yayılmışdır. Qövsün altında polad soba odadavamlı ilə örtülmüşdür kərpic işləri, dam su ilə soyudulur və sobanı yükləmək üçün yan tərəfə köçürülə bilər. Karbon elektrodları damdakı üç dəlikdən daxil edilir. Elektrodlar və sobanın döşəməsindəki metal qırıntıları arasında bir qövs boşalması alovlanır. Böyük bir sobada qövs cərəyanı 100.000 A-a çata bilər.

Polad əriməsi adətən aşağıdakı kimi aparılır. Ocağın damı yan tərəfə köçürülür və metal qırıntıları diqqətlə sobanın altına yüklənir. Bundan sonra, tağ öz yerinə qaytarılır və elektrodlar yüklənmiş metal qırıntılarının yuxarı hissəsinə 2-3 sm çatmamaq üçün aşağı salınır. Qövsü yandırın və doldurucu əriyəndə gücü tədricən artırın. Yükdə karbon və silisiumu oksidləşdirmək üçün sobaya oksigen, şlak əmələ gətirmək üçün isə əhəng daxil edilir. Bu mərhələdə ərimə kimyası əsas oksigen prosesində olduğu kimidir. Oksidləşmə dövrünün sonunda nümunə götürülür, təhlil edilir və lazım olduqda tərkibi düzəldilir. Sonra qövs söndürülür, elektrodlar qaldırılır, soba əyilir və polad çömçəyə buraxılır.

Elektrik polad istehsalı prosesi də tapır mühüm tətbiq poladın vakuumda əridilməsi. Bunun üçün adətən induksiya elektrik sobaları istifadə olunur. Polad, mis induktor bobini ilə əhatə olunmuş qrafit tigeyə yerləşdirilir. İndüktör yüksək tezlikli alternativ gərginliklə təchiz edilmişdir. Qrafit potada bir induktor tərəfindən induksiya edilən burulğan cərəyanları onu qızdırır, çünki müqavimət qrafit olduqca böyükdür. İndüktörlü bir qab vakuum kamerasına yerləşdirilirsə, vakuumda əriyən polad oksigen və digər həll olunmuş qazlardan azad olur. Nəticə oksidləri olmayan çox təmiz poladdır. Vakuum əriməsi bahalıdır və yalnız xüsusilə güclü və etibarlı polad tələb olunduğu hallarda, məsələn, təyyarənin eniş qurğuları üçün istifadə olunur. Vakuum əriməsi nəticəsində poladın mexaniki xüsusiyyətlərinin yaxşılaşması, adi poladda tez-tez çatlara səbəb olan oksid hissəciklərinin olmaması ilə əlaqələndirilir.

Polad tökmə.

Yuxarıda təsvir edilən istehsal prosesinin son mərhələsi poladın ayrı-ayrı külçələrə və ya davamlı külçəyə tökülməsidir. Fərdi külçələr əldə etmək üçün polad kütləvi çuqun qəliblərə tökülür. Polad bərkidikdən sonra külçələr qəliblərdən ayrılır və hələ isti halda isitmə quyusuna köçürülür. Burada böyük miqdarda külçələr yuvarlanmağa hazır olana qədər yüksək temperaturda saxlanılır.

Poladın qəliblərə tökülməsi, külçələrin “sökülməsi” (qəliblərdən ayrılması), onların istilik quyusuna köçürülməsi və sonra yuvarlanması üçün çıxarılması çoxsaylı daşıma və emal əməliyyatlarını tələb edir ki, bu da demək olar ki, külçəyə davamlı tökmə üsulu ilə qarşısını almaq olar. son forma. Polad su ilə soyudulmuş mis qəlibə tökülür, burada bərkimə xarici səthdən başlayır. Kalıpdan çəkilmiş polad, nozzle ilə püskürən su ilə tamamilə bərkiənə qədər daha da soyudulur.

Təzyiq müalicəsi.

Polad külçəyə konstruksiya materialı kimi poladın istifadəsi üçün uyğun bir forma verilməlidir. Çox vaxt külçələr isti yayma ilə işlənir (müvafiq hazırlıqdan sonra). Bu üsulla güclü elektrik mühərrikləri ilə idarə olunan üfüqi rulonların arasından keçən yastı çubuq (plitələr) uzadılır və nazikləşdirilir. Qaynar polad külçələrin ilk yuvarlanması üçün dəyirman qıvrım dəyirmanı adlanır. Külçə qalınlığı bir qədər azaltmaq üçün quraşdırılmış rulonların arasına daxil edilir. Birinci keçiddən sonra rulonların fırlanma istiqaməti tərsinə çevrilir, aralarındakı məsafə azalır və külçə onlardan əks istiqamətdə keçirilir. Bu proses dəfələrlə təkrarlanır, nəticədə daha incə və uzun külçə alınır. Eyni zamanda, metalın tökmə qeyri-bərabərliyi aradan qaldırılır. İsti yayma poladı homojenləşdirir və möhkəmliyini artırır.

Hamar barel rulonları arasında davamlı yuvarlanan külçə təbəqəyə çevrilir. Profilli rulonlarda uzun məhsullar istehsal olunur müxtəlif profillər: sadə (dairə, kvadrat, üçbucaq, zolaq), formalı (relslər, I-tirlər, kanallar, bucaqlı dəmir) və xüsusi (təkərlər, təkərlər və s.). Son məhsulun çox sıx ölçülü tolerantlıqları varsa, o, olacaq son mərhələ soyuq yuvarlanmaya məruz qalır. Bu vəziyyətdə, əvvəlcə iş parçasının ölçüləri təxminən azaldılır tələb olunan ölçülər isti yayma, sonra polad otaq temperaturuna qədər soyudulur və rulonlardan keçərək bitirilir. Nəticədə, rulonlardan keyfiyyətli təmiz və parlaq bir səthlə çıxır.

Bəzi formaları yuvarlamaqla istehsal etmək mümkün deyil; bu halda döymə və ştamplama istifadə olunur. Döymə yolu ilə metalların formasını dəyişdirmə üsulları qədim zamanlarda məlum idi. Onun müasir üsulları geniş miqyas ilə xarakterizə olunur - buxar və ya hidravlik sürücü ilə çəkic və preslərin istifadəsi, eləcə də zımbalarla ölür və ölür. Metal boşluq iki bərkimiş polad kalıpdan əmələ gələn boşluğa yerləşdirilir. Kalıplar sıxıldıqda, iş parçasının qızdırılan metalı axır, boşluğu doldurur və istədiyiniz formanı alır.

Polad keyfiyyətinə nəzarət.

Hazır məhsulların istehsalında keyfiyyətə nəzarət böyük əhəmiyyət kəsb edir. Haddelenmiş poladdakı qüsurlar qeyri-metal daxilolmalar və gözeneklilik səbəbindən yarana bilər. Buna görə də, yayma sexindən çıxışda istənilən kritik təyinatlı polad keçir əyilməz nəzarət. Belə nəzarətin ən mühüm üsulları ultrasəs və maqnit qüsurlarının aşkarlanmasıdır.

Kompüter nəzarəti.

Avtomatlaşdırılmış idarəetmə sistemlərində (ACS) polad yayma, yüksək soba istehsalı, emalatxanada işin planlaşdırılması və s. üçün kompüterlərdən istifadə etməklə əmək intensivliyinin böyük azalmasına nail olmaq olar. Mərkəzi idarəetmə cihazı kimi yüksək sürətli kompüterlə nəzarət davamlı proseslər üçün zəruridir, xüsusən belə proseslər diskretlərdən daha sadə olduğundan və avtomatlaşdırılması daha asandır. Fasiləsiz polad istehsalı üçün ən perspektivli üsullardan biri olan sürətli axan oksigen-konvertor prosesi həm də kompüterə nəzarət edən avtomatlaşdırılmış idarəetmə sistemini tələb edir.

Polad XÜSUSİYYƏTLƏRİ

Tərkibini dəyişdirərək, çox fərqli xüsusiyyətlərə malik poladları əldə etmək mümkündür - ərintilər, paslanmayan, alət. Bütün digər növlərdən daha çox karbon polad istehsal olunur. Karbon polad dəmirin karbon və manqan ilə ərintisidir. Qeyd edildiyi kimi, poladda mövcud olan oksigen və kükürdün zərərli təsirlərini yatırtmaq üçün manqan əlavə edilir. Karbon poladın mexaniki xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Poladdakı karbon miqdarı 0,1 ilə 1,2% arasında dəyişə bilər. Tərkibində 0,1-0,3% karbon olan polad kifayət qədər möhkəm və olduqca çevikdir. I-bölmə şəklində bu tip haddelenmiş polad tikinti şüaları kimi istifadə olunur. Avtomobil kuzovları və qalay qutuları hazırlamaq üçün aşağı karbonlu poladdan nazik təbəqələrdən istifadə olunur.

Ən çox biri mühüm xüsusiyyətlər polad ondan ibarətdir ki, onun xassələri sadəcə karbon tərkibini dəyişdirməklə çox geniş diapazonda dəyişdirilə bilər. Poladda karbon nə qədər çox olarsa, onun dartılma gücü bir o qədər yüksəkdir, lakin daha az çeviklik, yəni. uğursuzluğa qədər deformasiya. Orta karbon tərkibli qeyri-alaşımlı polad, relslər kimi möhkəmlik və aşınma müqaviməti tələb edən məhsullar üçün uyğundur. Təxminən 0,8% karbon ehtiva edən polad istehsal üçün uyğun olmaq üçün kifayət qədər sərtləşdirilə bilər. kəsici alətlər, məsələn, matkaplar və bıçaqlar. Polad daha çox yüksək məzmun karbon ülgüc bıçaqları üçün material kimi xidmət edir; çox sərt və aşınmaya davamlı olmalıdır, lakin çox sərtlik tələb etmir.

Poladın istilik müalicəsi.

İstilik müalicəsi poladın mexaniki xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Bəzi tətbiqlər üçün qızdırılır və sonra sürətli soyutma ilə bərkidilir. Yuvlanmış vəziyyətdə (yəni yavaş soyuduqdan sonra), yüksək karbon tərkibli polad, forma vermək üçün kifayət qədər plastikdir. düzgün alət və ya digər məhsul. Sonra adətən bərkidilir. Bu halda poladın dartılma gücü 10 dəfə arta, çeviklik isə eyni miqdarda azala bilər. Poladda nə qədər çox karbon varsa, sərtləşdikdən sonra onun sərtliyi bir o qədər yüksəkdir. Sərtləşdirilmiş xüsusi polad ən sərt metallardan başqa hamısını kəsmək üçün uyğundur.

İstilik müalicəsində üç vacib məqam var. Əvvəlcə polad qızdırılır yüksək temperatur(adətən qırmızı istilik, baxmayaraq ki, ən yüksək karbon dərəcələri ağ istilik tələb edir). Bu istilikdən sonra sürətli soyutma - söndürmə aparılır, bundan sonra polad yenidən qızdırılır, lakin indi nisbətən aşağı temperatura - "təmizlənmiş". İlk dəfə qızdırıldıqda dəmirdə karbonun bərk məhlulu əmələ gəlir. Əgər belə qızdırmadan sonra polad yavaş-yavaş soyudulursa (tavlanır), həll olunmuş karbon karbon karbid hissəcikləri şəklində məhluldan düşərək poladı kifayət qədər yumşaq edir. Sərtləşmə zamanı polad o qədər tez soyuyur ki, dəmir karbid məhluldan ayrılmağa vaxt tapmır. Karbon atomları dəmir atomları arasındakı boşluqlar üçün çox böyük olduğundan, bərkimiş poladın kristal quruluşu çox deformasiyaya uğrayır. Bu quruluş martenzitik adlanır; son dərəcə yüksək sərtliyə və kövrəkliyə uyğundur. Kövrəkliyi azaltmaq üçün bərkimiş polad temperlənir, yəni. 200-600 ° C temperaturda qızdırılır, qırmızı istiliyə çatmır və bir müddət məruz qaldıqdan sonra yenidən soyudulur. Belə qızdırma ilə martensitin qismən parçalanması məhluldan artıq karbonun çökməsi ilə baş verir. Temperaturun temperaturu nə qədər yüksək olarsa, belə çöküntülər bir o qədər çox olur və polad daha yumşaq (və daha çevik) olur. İstənilən sərtlik dərəcəsi müvafiq temperləmə ilə əldə edilə bilər. Tələb olunan temperləmə dərəcəsi poladın məqsədindən asılıdır. Məsələn, bir bıçaq bıçağını çox buraxsanız, o, tez darıxdırıcı olacaq. Əgər kifayət qədər buraxmasanız, o, çox kövrək olacaq və parçalanacaq.

İstilik müalicəsinin ən vacib hissəsi sərtləşmədir. Yüksək temperaturda əmələ gələn dəmirdə karbonun bərk məhlulunun parçalanmasının qarşısını almaq üçün kifayət qədər tez həyata keçirilməlidir. Bunun üçün qırmızı istiliyə qədər qızdırılan polad soyuq suya batırıla bilər. Ancaq yalnız nisbətən kiçik həcmli polad tez soyudula bilər. Alaşımsız poladın qənaətbəxş sərtləşməsi yalnız təxminən 1,5 sm-dən çox olmayan qalınlıqda mümkündür, bu da müxtəlif böyük maşın və mexanizmlərdə ərinməmiş poladdan istifadə imkanlarını əhəmiyyətli dərəcədə məhdudlaşdırır. Alaşımlı çeliklərdən istifadə edərkən bu çətinlik yox olur.

Alaşımlı poladlar.

Polada bir neçə faiz nikel, xrom və ya molibden əlavə edilərsə, ərinməmiş polad üçün tələb olunandan daha aşağı soyutma sürətində martensitik vəziyyətə qədər bərkidilə bilər. Fakt budur ki, bərk məhlul, məsələn, dəmirdə olan nikel və karbon, soyuduqda, tək karbonun dəmirdəki məhlulundan daha yavaş parçalanır. Bunun sayəsində kütləvi alaşımlı polad məhsulların tam sərtləşməsi mümkündür. Əlavə lehimli elementlər başqa faydalar gətirir. Onlar poladın möhkəmliyini və möhkəmliyini artırır və yüksək temperatura davamlılıq xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırır. Bir sıra tipik alaşımlı poladların tərkibi, xüsusiyyətləri və tətbiqi cədvəldə təqdim olunur. Alaşımlı poladlar maşınqayırmada geniş istifadə olunur.

Polad konstruksiyalar.

Aşağı qiymətə və tez-tez digər materiallardan üstün olan xüsusiyyətlərinə görə, polad ən geniş tətbiq olunan metaldır. Buna görə də, hətta forma və görünüş Hər gün qarşılaşdığımız bir çox şey əsasən polad və çuqunun gücü, çevikliyi və korroziyaya davamlılığı ilə müəyyən edilir. Binalarda, hasarlarda və körpülərdə çuqun və polad elementlər material xüsusiyyətləri ilə dizayn arasında sıx əlaqənin əla nümunələridir. Bəlkə də ən çox, polad hündürmərtəbəli binaları olan şəhərlərin görünüşünü dəyişdirdi - yalnız polad və ya polad dəmir-beton sayəsində çərçivəni dolduran hörgü pərdə divarlarının ağırlığını daşıya bilən strukturlar, sac metal və şüşə.

Polad tikinti və mühəndislikdə öz dominant mövqeyini yalnız aşağı qiymətə və yüksək mexaniki xüsusiyyətlərin birləşməsinə görə deyil, həm də polad sənayesi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılmış xassələri olan ərinti poladları hazırladığına görə saxlayır. Bu, paslanmayan poladdan danışarkən artıq qeyd edilmişdir və yüksək sürətli çeliklər. Söndürülmədən tam sərtləşən maraj poladının və atmosfer korroziyasına davamlı konstruktiv poladın yaradılması, rəngləməni lazımsız edən qoruyucu xarici təbəqənin əmələ gəlməsi ilə olduqca yavaş paslanan poladın bundan sonra da əhəmiyyətini qoruyub saxlayacağına zəmanətdir. insanların həyatı.

Cədvəl: Müəyyən elementlərin polad üzərində təsiri ; TOZ METALURGİYASI.

Ədəbiyyat:

Metallurgiyanın əsasları, cild. 1–6. M., 1961–1973
Polad istehsalı, cild. 1–2. M., 1964

BƏZİ ELEMENTLƏRİN POLADA TƏSİRİ
Tipik poladlar (təxminən 0,40% C)	Fərqli xüsusiyyət	Ərizə
Sadə karbon (0,40% C)	Yaxşı güc və emal qabiliyyəti	dəmir yolu boltları; avtomobil oxları; karotaj, yol, kənd təsərrüfatı maşınları; yaylar, qayçı, taxta alətlər
Orta manqan (1,75% Mn)	-""-	-""-
Sadə xrom (0,95% Cr)	-""-	-""-
Nikel (0,30% C, 3,5% Ni)	Zərbə gücü	Pnevmatik matkapların və çəkiclərin hissələri, krank valları
Vanadium karbon (0,5% C, 0,18% V)	Zərbə gücü	Lokomotiv hissələri və komponentləri
Molibden-karbon (0,20% C, 0,68% Mo)	İstilik müqaviməti	Buxar qazanının qabıqları, yüksək təzyiqli buxar avadanlığı
Yüksək silikon təbəqə (4.00% Si)	Yüksək elektrik səmərəliliyi	Transformatorlar, elektrik maşınlarının cərəyan generatorları, elektrik mühərrikləri
Silikomanqan (2.00% Si, 0.75% Mn)	Elastiklik	Avtomobil və vaqon yayları
Xrom-nikel (0,60% Cr, 1,25% Ni)	Səthin bərkidilməsi	Avtomobil sürət qutuları, piston sancaqları, transmissiyalar
Xrom vanadium (0,95% Cr, 0,18% V)	Yüksək güc və sərtlik	Avtomobil sürət qutuları, valları pervaneler, birləşdirən çubuqlar
Xrom-molibden (0,95% Cr, 0,20% Mo)	Zərbə, yorğunluq gücü, istilik müqaviməti	Təyyarə enerji dəsti
Molibden-nikel (1,75% Ni, 0,35% Mo)	Yorğunluq gücü	Dəmir yolu podşipnikləri, avtomobil sürət qutuları
Manqan-molibden (1,30% Mn, 0,30% Mo)	Zərbə və yorğunluq gücü

Dəmir və karbon ərintiləri (polad, çuqun) mexaniki və alət istehsalında ən çox yayılmış materiallardır.

Dəmir (Fe) parlaq açıq boz metaldır. Atom nömrəsi 26, sıxlığı 7,87 Mg/m3, ərimə temperaturu 1539 °C, qaynama temperaturu 2880 °C, normal elastik modulu 210 GPa. Dəmirin mexaniki xüsusiyyətləri onun saflığından asılıdır. Texniki cəhətdən təmiz dəmirin dartılma müqaviməti 300-400 MPa, axma müqaviməti 100-250 MPa, nisbi uzanma 30-50%, nisbi daralma 70-80%, HB 60-90-dır.

Dəmir-karbon ərintilərindəki karbon (C) kimyəvi cəhətdən bağlanmış və ya sərbəst vəziyyətdədir. Atom nömrəsi 6, sıxlığı 2,6 Mg/m 3, ərimə nöqtəsi 4000 °C, qaynama nöqtəsi 4200 °C. Onun iki kristal modifikasiyası var - qrafit və almaz. Normal şəraitdə altıbucaqlı qəfəsə malik olan qrafit sabitdir; almaz zaman əldə edilir yüksək təzyiqlər və temperaturda, kub (metastabil) qəfəsə malikdir.

Temperaturdan və karbon tərkibindən asılı olaraq dəmir-karbon ərintiləri bir sıra struktur komponentlər (fazalar) əmələ gətirir.

Ferrit (F)- a-dəmirdə karbon interstisialının bərk məhlulu, bədən mərkəzli kub qəfəsə malikdir, 727°C-də maksimum həllolma qabiliyyəti 0,02% təşkil edir. Ferrit maqnitdir, Fe-C faza diaqramında bölgəni tutur G.P.Q.(Şəkil 1.7). Ferrit aşağı möhkəmlik (о в = 250 MPa, о 0 2 = 120 MPa) və sərtlik (НВ 80-100) və yüksək çeviklik (5 = 50%; |/ = 80%) ilə xarakterizə olunur.

düyü. 1.7. Dəmir-karbon faza diaqramı (sementit) Ostenit (A)- y-dəmirdə karbon interstisialının bərk məhlulu, üz mərkəzli kub qəfəsə malikdir. 1147 °C temperaturda y-dəmirdə karbonun məhdudlaşdırıcı həlli 2,14% təşkil edir. Austenit qeyri-maqnitdir və faza diaqramında bölgəni tutur AESG. 5 = 40-50% HB 160 sərtliyinə malikdir.

Sementit (C) - dəmirin karbonla kimyəvi birləşməsi (dəmir karbid Fe 2 C), 6,67% C ehtiva edir, ərimə nöqtəsi dəqiq müəyyən edilməmişdir, lakin təxminən 1260 ° C olduğu güman edilir. Sementit maqnitdir, yüksək sərtlik (> HB 800) və aşağı çeviklik ilə xarakterizə olunur. Sementit metastabil fazadır və müəyyən şərtlərdə sərbəst qrafitin ayrılması ilə parçalanır. Yaranma şəraitindən asılı olaraq ərimənin bərkiməsi zamanı mayedən əmələ gələn ilkin sementit, austenitin parçalanması zamanı ikinci dərəcəli və ferritdən karbonun ayrılması zamanı üçüncü dərəcəli sementit fərqlənir.

Qrafit sərbəst karbondur, yumşaqdır və aşağı gücə və elektrik keçiriciliyinə malikdir. Çuqun və qrafitləşdirilmiş poladda daxilolmalar şəklində olur. Qrafit daxilolmalarının forması ərintilərin mexaniki və texnoloji xüsusiyyətlərinə təsir göstərir.

Perlit(77) - tərkibində 0,83% C olan ferrit və sementitin evtekoid mexaniki qarışığı; austenitin soyuması zamanı parçalanması nəticəsində 727 °C-də əmələ gəlir: Fe y -> Fe a (C) + Fe 3 C. Perlit lamel və dənəvər ola bilər. Bu, perlitin mexaniki xüsusiyyətlərini müəyyənləşdirir. Otaq temperaturunda dənəvər perlit o = 800 MPa, plastiklik 5 = 15%, HB 160-200 gücünə malikdir.

Ledeburit (L) - austenite və sementit bir mexaniki qarışığı (eutectic), 1147 ° C və 4,3% C məzmunu bir maye əriməsi formalaşır. Sərtlik HB 600-700, kövrək. Evektoiddən aşağı temperaturda (727 ° C-dən aşağı) austenit perlitə çevrildiyindən, evtekoid xəttinin altındakı ledeburit /Г "А" ibarətdir. sementit və perlitdən.

Qeyd olunan komponentlərə əlavə olaraq, dəmir-karbon ərintilərinin tərkibində dəmirlə müxtəlif fazalar meydana gətirən qeyri-metal daxilolmalar (oksigen, azot, kükürd, fosfor və s. ilə birləşmələr) ola bilər.

Fe - C diaqramının xətlərindəki kritik nöqtələr adətən hərflə təyin olunur A indeksi ilə G, nöqtə soyutma əyrisində olarsa və ilə - istilik əyrisi üzərində. İndekslərlə ilə gi xətlərdə sözügedən nöqtənin mövqeyini göstərən rəqəm qoyulur. Beləliklə, 911 °C-də oc-dən y-dəmirə keçidin kritik nöqtəsi ^ - qızdırıldıqda və A g- soyuduqda.

Materialşünaslıq: mühazirə qeydləri Alekseev Viktor Sergeeviç

4. Ərintilərin təsnifatı. Dəmir və onun ərintiləri

Polad və çuqun– maşınqayırmada əsas materiallar. Onlar texnologiyada istifadə olunan bütün ərintilərin 95%-ni təşkil edir.

Polad 2,14%-ə qədər karbon ehtiva edən karbon və digər elementlərlə dəmirin ərintisi. Karbon- poladın ən vacib çirki. Poladın gücü, sərtliyi və çevikliyi onun tərkibindən asılıdır. Dəmir və karbondan əlavə, poladda silikon, manqan, kükürd və fosfor da var. Bu çirklər ərimə prosesi zamanı poladın içərisinə daxil olur və onun qaçılmaz yoldaşlarıdır.

Çuqun- dəmir əsaslı ərinti. Çuqun və polad arasındakı fərq onun daha yüksək karbon tərkibidir - 2,14% -dən çox. Ən çox yayılmışları 3-3,5% karbon olan çuqunlardır. Çuqun polad kimi eyni çirkləri ehtiva edir, yəni silikon, manqan, kükürd və fosfor. Bütün karbonun dəmirlə kimyəvi birləşmədə olduğu çuqunlar ağ adlanır (sınıq növünə görə), karbonun hamısı və ya çox hissəsi qrafitdən ibarət olan çuqunlar isə boz adlanır. Ağ çuqun həmişə daha bir struktur komponentdən ibarətdir - ledeburit. Bu, evtektikdir, yəni kristallaşma prosesi zamanı əldə edilən austenit və sementit taxıllarının vahid mexaniki qarışığıdır, tərkibində 4,3% karbon var. Ledeburit +1147 °C temperaturda əmələ gəlir.

Ferrit– az miqdarda karbonun (0,04%-ə qədər) və digər çirklərin bərk məhlulu? - vəzi. Demək olar ki, təmiz dəmirdir. Sementit– dəmir və karbonun kimyəvi birləşməsi – dəmir karbid.

Perlit– ferrit və sementit ərintisində vahid mexaniki qarışıq. Bu qarışıq bu adı aldı, çünki aşındırma zamanı nazik hissə mirvari rəngə malikdir. Perlit ikincili kristallaşma prosesləri nəticəsində əmələ gəldiyi üçün ona evtekoid deyilir. +727 °C temperaturda əmələ gəlir. Tərkibində 0,8% karbon var.

Perlit iki növdə olur. Tərkibindəki sementit lövhələr şəklində yerləşirsə, lamel adlanır, sementit taxıl şəklində yerləşirsə, perlit dənəvər adlanır. Mikroskop altında sementit plitələri parlaq görünür, çünki onlar böyük sərtliyə malikdirlər, yaxşı cilalanırlar və yumşaq ferrit plitələrə nisbətən turşu ilə aşındırma ilə daha az korroziyaya məruz qalırlar.

Dəmir-karbon ərintiləri müəyyən temperaturlara qədər qızdırılırsa, allotropik çevrilmə baş verəcəkmi? -dəmir? -dəmir və adlanan struktur komponent əmələ gəlir austenit.

Ostenit karbonun (2,14%-ə qədər) və digər çirklərin bərk məhluludur? -dəmir. Karbon qabiliyyəti

dəmirdə həll olur müxtəlif temperaturlar. +727 °C temperaturda? -dəmir 0,8%-dən çox olmayan karbonu həll edə bilər. Eyni temperaturda austenit perlit əmələ gətirmək üçün parçalanır. Ostenit yumşaq struktur komponentidir. Böyük plastiklik ilə xarakterizə olunur və maqnit xüsusiyyətlərinə malik deyil.

Dəmir-karbon ərintilərinin struktur komponentlərini öyrənərkən müəyyən edilmişdir ki, otaq temperaturunda onlar həmişə iki struktur elementdən ibarətdir: yumşaq plastik ferrit və ərintiləri gücləndirən sərt sementit.

Metal emalı kitabından müəllif Korshever Natalya Gavrilovna

Dəmir Bu, artıq qədim zamanlarda məlum idi. Orta əsrlərdə isə onlar təkcə polad, dəmir və çuqun deyil, həm də onların müxtəlif növlərini fərqləndirirdilər. Məsələn, silah bıçaqları adi poladdan və ya Dəməşq poladından - məşhur damask poladından hazırlana bilər. O dövrün dəmirçilərinin, təbii ki, xəbəri yox idi

"Şam nümunəsinin sirri" kitabından müəllif Qureviç Yuri Qriqoryeviç

Mis və ərintilər Çox vaxt ev mexanikləri misə üstünlük verirlər ( xüsusi çəkisi 9,0 q/sm2), çünki onun yumşaqlığı və çevikliyi dəqiqliyə imkan verir və Yüksək keyfiyyət hər növ hissələrin və məmulatların istehsalında.Saf (qırmızı) mis əladır

Materials Science kitabından: Mühazirə qeydləri müəllif Alekseev Viktor Sergeeviç

Hindistan kralı Poranın “Ağ Dəmiri” Eramızdan əvvəl I minilliyin ikinci yarısında bir çox ölkə və xalqlar artıq dəmiri bilirdilər. Ondan şum və balta, xəncər və qılınc hazırlanırdı. Silah ustaları xəncərləri və qılıncları möhkəm və möhkəm, sərt və iti etməyə çalışırdılar. Qədim dövrlərdə bu

Döyüş gəmiləri kitabından müəllif Perlya Ziqmund Naumoviç

MÜHAZİRƏ № 5. Ərintilər 1. Metalların quruluşu Metallar və onların ərintiləri maşınqayırmada əsas materiallardır. Əsasən daxili quruluşlarına görə bir çox qiymətli xüsusiyyətlərə malikdirlər. Yumşaq və çevik metal və ya ərinti bərk və kövrək edilə bilər və əksinə.

Zərgərlik üçün materiallar kitabından müəllif Kumanin Vladimir İqoreviç

1. Dəmir-sementit diaqramı Dəmir-sementit diaqramı 6,67%-ə qədər karbon ehtiva edən dəmir-karbon ərintilərinin vəziyyətini əhatə edir. düyü. 7. Dəmir-karbon ərintilərinin vəziyyətinin diaqramı (bərk xətlər - Fe-Fe 3 C sistemi; kəsik xətlər - Fe-C sistemi) Karbon

Suyun təmizlənməsi üçün filtrlər kitabından müəllif Xoxryakova Elena Anatolyevna

2. Mis ərintiləri Mis qədim zamanlardan məlum olan metallardan biridir. İnsanın mislə erkən tanışlığına onun təbiətdə sərbəst vəziyyətdə bəzən əhəmiyyətli ölçülərə çatan külçələr şəklində baş verməsi kömək etdi. Hal-hazırda

Materials Science kitabından. Beşik müəllif Buslaeva Elena Mixaylovna

3. Alüminium ərintiləri “Alüminium” adı latın alumen sözündən gəlir - eramızdan əvvəl 500 il. e. Alüminium alum adlanır, parçalar rənglənərkən və dəri aşılanarkən turşu üçün istifadə olunurdu.Təbiətdə yayılma baxımından alüminium üçüncü yeri tutur.

Müəllifin kitabından

4. Titan ərintiləri Titan gümüşü-ağ metaldır. Təbiətdə ən çox yayılmış elementlərdən biridir. Yer qabığındakı bolluğuna görə (0,61%) digər elementlər arasında onuncu yeri tutur. Titan yüngüldür (sıxlığı 4,5 q/sm3), odadavamlıdır

Müəllifin kitabından

5. Sink ərintiləri Sink və misin bir ərintisi - mis - qədim yunanlar və misirlilərə məlum idi. Lakin sinkin sənaye miqyasında əridilməsi yalnız 17-ci əsrdə başlamışdır.Sink açıq boz-mavi rəngli metaldır, otaq temperaturunda və 200 °C-də qızdırıldıqda kövrək olur.

Müəllifin kitabından

Buxar və dəmir 18-ci əsrin son onilliklərində Avropanın fabriklərində böyük dəyişikliklər baş verdi. Metallurgiya, maşınqayırma və toxuculuq zavodları və fabrikləri üçün buxar və digər maşınlar ixtira edilmişdir. Maşın istehsalı əl əməyini əvəz etdi. Aktiv

Müəllifin kitabından

7.4. Qızıl və gümüş ərintilərini təqlid edən mis ərintiləri Bədii məmulatların maya dəyərini azaltmaq üçün ucuz zərgərlik məmulatlarının istehsalında tombac, mis, kupronikel, nikel gümüşdən geniş istifadə olunur; bədii məmulatların istehsalında - tunc.Sinklə mis ərintiləri,

Müəllifin kitabından

10. Gümüş və onun ərintiləri Gümüş kimyəvi element, metaldır. Atom nömrəsi 47, atom çəkisi 107.8. Sıxlıq 10,5 q/sm3. Kristal qəfəs üz mərkəzli kubdur (fcc). Ərimə nöqtəsi 963 °C, qaynama nöqtəsi 2865 °C. Brinell sərtliyi 16.7 Gümüş – ağ metal

Müəllifin kitabından

11. Qızıl və onun ərintiləri Qızıl kimyəvi elementdir, metaldır. Atom nömrəsi 79, atom çəkisi 196,97, sıxlığı 19,32 q/sm3. Kristal qəfəs üz mərkəzli kubdur (fcc). Ərimə nöqtəsi 1063 °C, qaynama nöqtəsi 2970 °C. Brinell sərtliyi – 18.5.Qızıl – sarı metal

Müəllifin kitabından

Adi dəmir Dəmir təbiətdə ən çox yayılmış elementlərdən biridir. Yer qabığında onun tərkibi çəki ilə təxminən 4,7% təşkil edir, ona görə də dəmir, təbiətdə olması baxımından adətən makroelement adlanır.Təbii suyun tərkibində dəmir var.

Müəllifin kitabından

27. Dəmirin quruluşu və xassələri; metastabil və stabil dəmir-karbon faza diaqramları. Karbon poladlarının strukturunun formalaşması. Poladda karbon tərkibinin struktura görə təyini Dəmir və karbon ərintiləri ən çox yayılmış metallardır

Müəllifin kitabından

47. Titan və onun ərintiləri Titan və onun əsasında hazırlanmış ərintilər yüksək korroziyaya davamlılığa və xüsusi gücə malikdir. Titanın dezavantajları: atmosfer qazları ilə aktiv qarşılıqlı təsiri, hidrogenin kövrəkləşməsinə meyli.Azot, karbon, oksigen və hidrogen, titan gücləndirici,

Dəmir ərintiləri dəmir əsaslı metal ərintiləridir. 19-cu əsrin əvvəllərinə qədər dəmir ərintilərinə əsasən polad və çuqun adlanan Fe-C (Si, Mn, S, P qarışıqları ilə) daxil idi. üçün texniki tələblərin artırılması metal materiallar, ilk növbədə mexaniki xassələrinə, istiliyə davamlılığına, müxtəlif aqressiv mühitlərdə korroziyaya davamlılığına görə tərkibində Cr, Ni, Si, Mo, W və s olan yeni dəmir ərintilərinin yaranmasına səbəb olmuşdur.

Hal-hazırda dəmir ərintilərinə aşağıdakılar daxildir: karbon çelikləri, çuqunlar, tərkibində karbondan başqa digər elementlər olan alaşımlı poladlar və xüsusi fiziki-kimyəvi və mexaniki xassələri olan poladlar.

Bundan əlavə, poladda ərinti elementləri daxil etmək üçün ferroərintilər adlanan xüsusi dəmir ərintiləri istifadə olunur.

Texnologiyada dəmir ərintiləri adətən qara metallar adlanır və onların istehsalı qara metallurgiya adlanır.

Çuqun poladdan yüksək karbon tərkibinə və xassələrinə görə fərqlənir. O, kövrəkdir, lakin yaxşı tökmə xüsusiyyətlərinə malikdir. Çuqun poladdan daha ucuzdur. Çuqun əsas hissəsi polad emal olunur.

Poladın xassələrini dəyişdirmək üçün xüsusi olaraq daxil edilən elementlərə alaşımlı elementlər, belə elementləri ehtiva edən polad isə ərintilər adlanır. Ən əhəmiyyətli ərinti elementlərinə Cr, Ni, Mn, W, Mo daxildir. İstiliyədavamlı nikel əsaslı ərintilər (nikel və xrom tərkibli nikrom və başqaları) geniş istifadə olunur.

Mis-nikel ərintilərindən (kupronikel və s.) sikkələr, zinət əşyaları və məişət əşyaları hazırlanır.

Dəmir ərintiləri sənayedə ən çox istifadə olunur. Əsas olanlar - polad və çuqun - dəmir və karbon ərintiləridir. Göstərilən xüsusiyyətləri əldə etmək üçün alaşımlı elementlər polad və çuquna daxil edilir. Aşağıda dəmir-karbon ərintilərində struktur və faza çevrilmələrini, həmçinin ərinti elementləri olan dəmir ərintilərində fazaları nəzərdən keçiririk.

1. DƏMİR - KARBON SİSTEMİNDƏKİ KOMPONENTLƏR VƏ FAZALAR

Dəmir boz rəngli bir metaldır. Atom nömrəsi 26, atom kütləsi 55,85, atom radiusu 0,127 nm. Hal-hazırda əldə edilə bilən saf dəmir ehtiva edir texniki dərəcələr Dəmirin ərimə nöqtəsi 1539 ° C-dir. Dəmirin iki polimorf modifikasiyası var və -dəmir modifikasiyası 910 °C-dən aşağı və yuxarı temperaturlarda mövcuddur (Şəkil 82). 1392-1539 °C temperatur aralığında a-dəmir tez-tez -dəmir kimi təyin olunur.

A-dəmirin kristal qəfəsi 0,28606 nm qəfəs dövrü olan bədən mərkəzli bir kubdur. Temperatura qədər dəmir maqnitdir (ferromaqnit). Maqnit çevrilməsinə, yəni ferromaqnit vəziyyətindən paramaqnit vəziyyətə keçidə uyğun olan temperatur Küri nöqtəsi adlanır və təyin olunur.

Dəmirin sıxlığı.

düyü. 82. Təmiz dəmirin soyutma əyrisi (a) və ferrit və austenit mikrostrukturunun diaqramı - dəmir 910-1392 ° C temperaturda mövcuddur; paramaqnitdir.

Dəmirin kristal qəfəsi üz mərkəzli kub nm-dir

Aufisin çevrilməsinin kritik nöqtəsi. 82) at müvafiq olaraq (qızdırarkən) və (soyutma zamanı) təyin edilir. Kritik keçid nöqtəsi (qızdırma zamanı) və (soyutma zamanı) təyin edilir.

Karbon dövri sistemin IV qrupunun II dövrünün qeyri-metal elementidir, atom nömrəsi 6, ərimə sıxlığı, atom radiusu 0,077 nm. Karbon polimorfdur. Normal şəraitdə qrafitin modifikasiyası şəklində tapılır, lakin almazın metastabil modifikasiyası şəklində də mövcud ola bilər.

Karbon dəmirdə maye və bərk vəziyyətdə həll olunur, həmçinin kimyəvi birləşmə - sementit və yüksək karbonlu ərintilərdə və qrafit şəklində ola bilər.

Sistem aşağıdakı fazaları ayırır: maye ərintisi, bərk məhlullar - ferrit və austenit, həmçinin sementit və qrafit.

Ferrit dəmirdə karbon və digər çirklərin bərk məhluludur. Aşağı temperaturda karbonda həll olan ferrit və yüksək temperaturda ferrit var.

karbonun məhdudlaşdırıcı həllolma qabiliyyəti Karbon atomu kub üzünün mərkəzində ferrit qəfəsdə yerləşir, burada dəmirin radiusu 0,29 atom radiusu olan kürə yerləşdirilir, həmçinin boş yerlərdə, dislokasiyalarda və s. Mikroskop altında , ferrit bircins çoxüzlü dənəciklər şəklində aşkar edilir.

Ferrit (0,06% C-də). təxminən aşağıdakı mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir:

Austenit, vahid hüceyrənin mərkəzində yerləşən (bax. Şəkil 29, b) dəmir qəfəsindəki karbon atomunun tərkibindəki karbon və digər çirklərin bərk məhluludur (bax. Şəkil 29, b), dəmirin atom radiusunun radiusu olan bir kürənin yerləşə biləcəyi. ) və kristalın qüsurlu sahələrində.

Bcc və fcc qəfəslərindəki elementar kürələrin müxtəlif həcmləri dəmirdə həll olunma qabiliyyəti ilə müqayisədə karbonun -dəmirdə əhəmiyyətli dərəcədə daha çox həllini əvvəlcədən müəyyən etdi. Austenit yüksək çevikliyə, aşağı axma gücünə və möhkəmliyə malikdir. Ostenitin mikro strukturu çoxüzlü dənəciklərdir (şək. 82, c).