Kaip vadinami lydiniai geležies pagrindu? Geležis ir jos lydiniai. Geležies modifikacijos

Straipsnio turinys

JUODI METALAI, geležis ir jos lydiniai – svarbiausios technologinės ir pramoninės gamybos konstrukcinės medžiagos. Geležies ir anglies lydiniai, vadinami plienais, naudojami beveik visoms mechaninės inžinerijos ir sunkiosios pramonės konstrukcijoms gaminti. Automobiliai, sunkvežimiai, mašinos, geležinkeliai, laivų korpusai ir varomosios sistemos – visa tai daugiausia pagaminta iš plieno. Plieno gamybos mastai yra viena iš pagrindinių bendrojo techninio ir ekonominio valstybės išsivystymo lygio charakteristikų. Plienas sudaro apie 95% visų metalo gaminių.

kai besileidžiančio rūdos ir kokso mišinio temperatūra pasiekia 600–700 ° C. Dėl to susidaro kieta, bet porėta kempinė geležis, kuri vėliau išlydoma žemutinėje, karštesnėje aukštakrosnės (kalvės) dalyje.

Jei aukštakrosnę būtų galima įkrauti grynu geležies oksidu ir anglimi ir išvalyti grynu deguonimi, tada aukštakrosnės termochemija būtų sumažinta iki paprastų lygčių, parašytų aukščiau. Tiesą sakant, įpučiamame ore yra daugiau azoto nei deguonies, o rūdoje gali būti daugiau nei 50% nevaisingų mineralų (gaujos), daugiausia silikatų. Azotas praeina per krosnį nereaguodamas, tačiau su silikatais situacija yra sudėtingesnė. Kad būtų galima atskirti silikatus nuo geležies ir pašalinti iš krosnies, jie turi būti skysti. Geležies rūdoje esantys silikatai, reaguodami su kalkėmis CaO, sudaro išlydytą šlaką. Norėdami tai padaryti, į krosnį kartu su rūda reikiama proporcija įkraunama kalkakmenio CaCO 3. Kalkakmenis, arba „fliusas“, suyra krosnies viršuje pagal reakciją

formuojant kalkes, būtinas geležies rūdos silikatinėms priemaišoms paversti skystu šlaku. Aukštakrosneje susidaro beveik tiek pat šlako, kiek ir ketaus. Kietėjant šlakui, jis virsta tamsia, stikline medžiaga, kuri anksčiau kaupėsi dideliuose šlako sąvartynuose prie plieno perdirbimo gamyklų. Šiais laikais šlakas naudojamas betono užpildams, geležinkelių balastui, šlako vatai ir greitkelių neslystančioms dangoms gaminti.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, išplaukia pagrindiniai aukštakrosnės projektavimo reikalavimai. Jis turi užtikrinti nuolatinį kuro, rūdos ir srauto pakrovimą iš viršaus, nuolatinį oro tiekimą ir periodišką skystų produktų pašalinimą iš apačios. Krosnelė turi būti pakankamai aukšta, kad įvyktų reikiamos cheminės reakcijos. Oras į krosnį pučiamas per vamzdžius, esančius jos apatinėje dalyje, ir per įkrovą kyla aukštyn. Sumažinta kempinė geležis ir šlakas išlydomi pečių lygyje, plačiausioje krosnies vietoje, o skystis kaupiasi kalvėje, žemiau vamzdžių. Kalvėje periodiškai pramušama moliu užsandarinta čiaupo anga, kad būtų išleistas metalas ir (šiek tiek aukštesnė) šlako čiaupo anga.

Geležies oksidas redukuojamas į geležies kempinę ir kalkakmenio srauto skilimas vyksta šachtoje - pagrindinėje aukštakrosnės dalyje - lėto įkrovos nusėdimo proceso metu. Įkrovimas pradeda kaisti viršuje - viršutiniame veleno gale. Anglies dioksidas ir azotas nuolat išleidžiami per platų dūmų kanalą iš viršaus. Kadangi normaliai veikiant aukštakrosnei, dujų slėgis krosnyje yra didesnis nei atmosferos slėgis, viršutinio krosnies galo negalima tiesiog atidaryti pakrovimui, kitaip sumažės dujų slėgis ir bus išpūstos smulkiai sumaltos įkrovos dalys. krosnies. Siekiant to išvengti, yra numatytas dvigubo kūgio šliuzo užpildymo įrenginys. Apatinis kūgis pakeliamas taip, kad jis sandariai uždengtų pakrovimo angą, o tada viršutinis nuleidžiamas pakrovimui. Po to viršutinis kūgis vėl pakeliamas, uždarant įėjimą į krosnį, o nuleidus apatinį, dalis įkrovos (kolosas) patenka į dūmų kanalą.

Šiuolaikinė aukštakrosnė yra didelė konstrukcija. 1000 tonų ketaus per dieną pagaminančios krosnies aukštis yra apie 30 m, o skersmuo pečių lygyje – apytiksliai. 8 m Krosnelė sumontuota ant betoninis pamatas, ant kurio plieniniame korpuse atidengtas ugniai atsparus plytų mūras. Apatinė dalisŠis dizainas aušinamas vandeniu.

Kad ir koks įspūdingas aukštakrosnės dydis, ji pati yra tik nedidelė geležies lydyklos dalis. Jai normalus veikimas Taip pat reikalingas įkrovimo medžiagų atskyrimas, krosnies pakrovimo kėlimo įrenginiai, oro padavimo (pūtimo) siurbliai ir oro šildytuvai (kuperiai), šlako nešikliai ir išlydyto metalo liejyklos arba priėmimo sistema. Aukštakrosnių pakrovimui kartais naudojami juostiniai konvejeriai, tačiau dažniau rūda, kuras ir srautas tiekiami skipiniais keltuvais – maži laivai (skipai), judantys ratais pasvirusiais bėgiais iš apatinių pildymo bunkerių į viršutinę pakrovimo platformą, kur jie automatiškai patenka. apvirtus, iškraunant į priėmimo bunkerio pildymo aparatą.

Aukštakrosnės efektyvumas žymiai padidėja naudojant karštą srovę. Oras, tiekiamas į vamzdžius, pašildomas iki temperatūros, kuri gali siekti 1000 ° C. Šildymas atliekamas karviuose, kurių kiekvienas nėra daug mažesnis nei pati aukštakrosnė. Variklis yra vertikalus cilindrinis plieninis korpusas su vidiniu „šachmatų lentos“ antgaliu, pagamintu iš ugniai atsparių plytų.

Iš aukštakrosnės viršutinio galo išleidžiamose dujose yra anglies monoksido ir kitų dujų, kurios gali degti. Šios dujos plačiais nuožulniais dujų kanalais tiekiamos į apatinę varčios dalį, kur, perėjusios pro dulkių filtrą, sudeginamos degimo kameroje. Degimo produktai kyla aukštyn, kaitindami plytų antgalį. Pakankamai įkaitinus antgalį, išjungiamas kuro ir dujų tiekimas į degimo kamerą ir įjungiami orapūtės, kurios per varvą varo orą į aukštakrosnės vamzdžius. Kiekvienai aukštakrosnei paprastai pateikiami keturi varikliai: du šildomi, o kiti du tiekia karštą srovę. Dujų ir oro srautai periodiškai perjungiami taip, kad nustatyta temperatūra pučiantis.

Yra keletas būdų, kaip dar labiau pagerinti aukštakrosnės efektyvumą. Vienas iš jų dirba esant spaudimui vidinių dujų, dvigubai didesnis atmosferos slėgis. Tai padidina našumą maždaug 15 % ir sumažina kokso suvartojimą maždaug 10 %. Padidėjusio našumo ekonominę naudą šiek tiek kompensuoja didesnės orapūtės įrangos kaina ir galimas ugniai atsparaus mūro eksploatavimo trukmės sutrumpėjimas.

Kai lydymas išleidžiamas iš aukštakrosnės, iš jo čiaupo angos išteka šlakas, o iš žemiau esančios čiaupo angos – metalas. Anksčiau šlakas buvo pilamas į šlako sunkvežimius – didelius kibirus ant geležinkelio ratinių vežimų, kurie veždavo nesukietėjusį šlaką į sąvartynus. Šiais laikais šlakas dažniausiai išvežamas į šalia aukštakrosnės esančią perdirbimo gamyklą, kur jis atšaldomas vandeniu ir granuliuojamas, po to naudojamas kaip užpildas betonui ir kt.

Skystas metalas, tekantis iš čiaupo angos, buvo nukreipiamas per latakus, paruoštus smėlio „lovoje“ priešais krosnį. Iš latakų jis pasklido pailgomis šoninėmis smėlio įdubomis, kur sukietėjo luitų, vadinamų luitais, pavidalu (dėl jų panašumo į daugybę paršavedžių žindančių paršelių). Nors smėlio liejimas nebenaudojamas, aukštakrosnėse lydomas metalas vis dar vadinamas ketumi (taip pat vartojamas terminas „durtuvinis“ ketus). Šiais laikais, kai reikia ketaus, išlydytas metalas pilamas į plienines formas, kurios konvejerio juosta nuolat juda priešais aukštakrosnę. Kai metalas sukietėja, formos apverčiamos ir, išlaisvintos nuo kiaulių, grąžinamos kitam liejimui. Kad ketus nepriliptų prie formų, jos padengiamos akmens anglių derva arba kalkėmis.

Ketaus.

Aukštakrosnėje išlydyto geležies, anglies ir silicio lydinio lydymosi temperatūra yra apytiksliai. 1150° C. Išlydytas ketus lengvai užpildo bet kokios konfigūracijos liejimo formas. Todėl labai tinka daugelio rūšių gaminiams gaminti.

Pagrindinės gamybos priemonės geležies liejykloje yra lydymosi krosnis, gaminių modeliai ir liejimo medžiagos. Iš lydymosi krosnys Lengviausias būdas yra kupolinė krosnis, t.y. nedidelė šachtos tipo krosnis, išklota ugniai atspariomis plytomis. Apatinėje jo dalyje yra vamzdeliai, o viršutinėje – kaminas išmetamosioms dujoms. Per šoninę angą įkraunamas kuras ir ketus, užkuriama krosnis ir įjungiamas sprogimas. Išlydytas ketus surenkamas ant židinio plokštės ir prireikus išleidžiamas per čiaupo angą. Didesnėse geležies liejyklose ketus lydomas reverberacinėse krosnyse.

Norėdami gauti liejinius geros kokybės nereikia labai sudėtingos įrangos. Pirmasis žingsnis yra gaminio modelio kūrimas. Modelį iš medžio pagamino patyręs modelių gamintojas, todėl kietėjimo metu ketus susitrauks. Geležies liejinių liejimo formos gaminamos iš lipnios, bet porėtos liejimo mišinio (molio ir smėlio). Modelis dedamas į padalintą rėmą, susidedantį iš „kolbų“, o kolbos užpildomos formavimo smėliu. Tada kolbos atskiriamos ir modelis pašalinamas. Kai jie vėl sujungiami, formavimo smėlis sukuria formos ertmę, kuri tiksliai atitinka modelį. Belieka padaryti angas ir kanalus, kuriais skystas ketus galėtų tekėti į formos ertmę.

Išdžiūvus, forma yra paruošta pilti. Jei pylimas vyksta gerai, skystas ketus užpildo visas formos tuštumas, nepalikdamas oro burbuliukų. Kai ketus sukietėja, liejinys "nuimamas", sulaužant formą. Daugeliu atvejų gaminiui „apdailinti“ užtenka šlifuojant išlyginti nelygius liejinio kraštus.

Ketus, dažniausiai naudojamas liejimui, vadinamas pilkuoju, nes jo paviršius lūžęs atrodo pilkas, net suodingas. Tokia išvaizda paaiškinama dideliu anglies kiekiu (apie 4%), esančiu geležyje grafito dribsnių pavidalu. Pilkasis ketus yra skystas, žemos lydymosi temperatūros, taip pat gerai sugeria vibracijos energiją – ketaus varpas neskamba. Dėl šios priežasties ketus tinka fortepijono rėmų, valcavimo staklių, tekinimo, frezavimo ir kitų staklių gamybai. Labai paplitęs gaminys iš pilkojo ketaus yra automobilio variklio cilindrų blokas; Ketaus šiam pritaikymui yra geras, nes jis yra pigus ir gali būti lengvai pilamas į sudėtingos konfigūracijos formas.

Nors pilkasis ketus yra tvirtas, jis yra trapus ir lengvai lūžta nuo stipraus smūgio. Todėl vietoj jo dažnai naudojamas kalusis ketus. Kaliojo ketaus liejiniai gaminami dviem etapais. Pirma, liejinys gaminamas iš baltojo ketaus, kuriame yra palyginti mažai anglies ir silicio. Toks ketus yra labai trapus, tačiau po 24 valandų atkaitinimo aukštoje temperatūroje jo plastiškumas žymiai padidėja. Padidėjęs plastiškumas atsiranda dėl anglies perskirstymo metale, kuris vyksta atkaitinimo metu. Baltajame ketuje anglis yra geležies karbido Fe 3 C pavidalu. Atkaitinimo proceso metu karbidas skyla į geležį ir grafitą. Šis grafitas turi mažų sferinių intarpų formą, kurios, atskirtos viena nuo kitos, beveik nesumažina supančios geležies matricos plastiškumo. Kalusis ketus naudojamas vamzdžių jungiamosioms detalėms ir geležinkelio įrangai gaminti.

PLIENAS

Iš pradžių aukštakrosnės buvo statomos daugiausia ketaus lydymui. Vėliau buvo rasta būdų, kaip ketų perdirbti į kaltinį, o aukštakrosnių metalas tapo pradine tokios geležies medžiaga. Sukūrus didelės apimties pigią plieno gamybą, pagrįstą Bessemer ir Siemens procesais, tapo ekonomiškai pagrįsta aukštakrosnių ketus paversti plienu. Šiuo metu šiam procesui naudojamas beveik visas aukštakrosnių ketus. Plienas yra ypač vertinga konstrukcinė medžiaga, kurią valcuojant, štampuojant, presuojant, liejant ar apdirbant galima suformuoti praktiškai bet kokią formą. Legiruojant ir termiškai apdorojant galima gauti įvairiausių fizinių ir cheminių savybių turintį plieną. Pavyzdžiui, kai kurie plienai yra tokie minkšti, kad juos galima apdirbti paprastais rankiniais įrankiais, o kiti tokie kieti, kad leidžia pjauti stiklą.

PLIENO GAMYBOS PROCESAI

Aukštakrosnėje lydytą ketų paverčiant plienu, oksidacijos būdu iš jo pašalinama beveik visa anglis ir visas silicis. Kaip legiravimo elementai gali būti pridedami mangano, nikelio arba chromo. Šiuo metu pagrindiniu aukštakrosnėje lydyto ketaus apdirbimo būdu tapo deguonies konverteris, nors kai kur vis dar naudojamas atviro židinio procesas.

Svarbus plieno gamybos bruožas yra gana paprastas pakartotinis jo panaudojimas. Tiek deguonies keitiklis, tiek atviro židinio krosnis gali dirbti su dideliu plieno laužo (laužo) procentu, o elektrinė krosnis gali dirbti tik su laužu. Tai ypač aktualu šiais laikais, kai paaštrėjo atliekų išvežimo problema.

Pakartotinio naudojimo kaina labai priklauso nuo metalo laužo kokybės. Metalo laužas, kuriame yra alavo ar vario, yra nepageidautinas plieno gamyboje, nes šie sunkiai pašalinami metalai blogina mechanines plieno savybes. Didžiausia vertybė – stambus metalo laužas, kurio kilmė žinoma. Dalis tokio laužo atkeliauja iš metalo apdirbimo gamyklų, o dar daugiau – išmontavus pasenusią gamyklos ir geležinkelio įrangą bei į metalo laužą supjaustus jūrų ir upių laivus. Naudotų automobilių ir maisto taros laužas yra mažiau vertingas, nes jame greičiausiai yra vario ir alavo.

Legiravimo elementai paprastai dedami į plieną ferolydinių pavidalu. Geležies lydiniuose yra daug geležies, kuri tarnauja kaip legiruojamųjų elementų nešiklis. Tarp svarbiausių ferolydinių yra feromanganas (pvz., spiegelis arba veidrodinis ketus), būtinas visiems plienams; ferosilicis, naudojamas plienams gaminti su specialiomis magnetines savybes ir elektrinėse krosnyse lydytų plienų deoksidacijai; ferochromas ir ferovanadis. Nikelis pridedamas kaip grynas metalas.

Konverterio procesas.

XX amžiaus pirmoje pusėje. Pirminis Bessemer procesas pamažu prarado savo ankstesnę reikšmę. Faktas yra tai, kad Bessemer keitiklyje išsiskiriančios šilumos neužtenka išlydyti metalo laužą – pigesnę žaliavą nei karštas metalas iš aukštakrosnės. Dėl greito lydymosi srauto Bessemer keitiklyje neįmanoma išanalizuoti plieno ir pakoreguoti jo sudėtį pagal specifikacijas. Atviro židinio procesas leidžia krosnies apkrovoje patekti nemaža dalis metalo laužo, o reakcijos jame vyksta pakankamai lėtai, kad būtų galima atlikti analizę lydymosi proceso metu ir pakoreguoti sudėtį prieš išleidžiant metalą.

Tačiau šeštajame dešimtmetyje keitiklio plieno gamybos procesas atgijo ir per ateinančius 35 metus visiškai pakeitė atviro židinio procesą, nes buvo sukurta pigaus gryno deguonies gamybos technologija, leidžianti konverteryje iš oro konvertuoti į deguonies pūtimą. Pagal šią technologiją deguonis, matuojamas tonomis, gaunamas frakciniu skysto oro distiliavimu; plieno gamybai reikalingas 99,5% grynumo deguonis.

Oras yra 80% azoto, o azotas yra inertinės dujos, kurios nedalyvauja konverterio plieno gamybos reakcijose. Taigi Bessemer konverteryje per išlydytą metalą pučiamas didelis kiekis nenaudingų dujų. Tačiau to neužtenka – dalis azoto ištirpsta pliene. Vėlesnis ištirpusio azoto išsiskyrimas nitridų pavidalu gali sukelti senėjimą po deformacijos – laipsnišką plastiškumo mažėjimą, dėl kurio kyla sunkumų apdorojant slėgiu. Toks sunkumas išnyksta, jei keitiklyje esantis metalas pučiamas ne oru, o grynu deguonimi. Tačiau paprastas perėjimas nuo oro prie deguonies Bessemer keitiklyje yra nepriimtinas, nes dėl stipraus vamzdžių šildymo keitiklis greitai suges. Ši problema buvo išspręsta taip: deguonies pūtimas tiekiamas į išlydyto ketaus paviršių per vandeniu aušinamą vamzdį. 1952 metais Austrijos Linco mieste VOEST gamykloje buvo sėkmingai paleistas tokio tipo 35 tonų konverteris. Ši technologija, vadinama LD procesu (Linco ir bendrovės inžinieriaus R. Durrero akronimas), vėliau buvo išplėtota į deguonies konverterio procesą. Greita oksidacijos reakcija konverterio įkrovoje, pasižyminti mažu paviršiaus ploto ir tūrio santykiu, sumažina šilumos nuostolius ir leidžia į įkrovą patekti iki 40 % metalo laužo. Deguonies keitiklis kas 45 minutes gali pagaminti 200 tonų plieno, o tai 4 kartus viršija atviro židinio krosnies našumą.

Viršutinio prapūtimo deguonies keitiklis yra kriaušės formos indas (su atviru, siauru viršutiniu kaklu), kurio skersmuo yra maždaug. 6 m ir aukštis apytiksl. 10 m, iš vidaus išklota magnezine (pagrindine) plyta. Šis pamušalas gali atlaikyti maždaug 1500 karščių. Konverteris turi šoninius kaiščius, pritvirtintus atraminiuose žieduose, todėl jį galima pakreipti. Vertikalioje keitiklio padėtyje jo kaklelis yra po dūmų šalinimo židinio išmetimo gaubtu. Šoninė išleidimo anga vienoje pusėje leidžia atskirti metalą nuo šlako, kai jis nusausinamas. Konverterių parduotuvėje dažniausiai prie keitiklio yra pakrovimo aikštelė. Čia dideliame kaušelyje vežamas skystas ketus iš aukštakrosnės, o metalo laužas kaupiamas plieninėse dėžėse krovimui. Visa ši žaliava į keitiklį perkeliama viršutiniu kranu. Kitoje konverterio pusėje yra liejimo skyrius, kuriame yra lydyto plieno priėmimo kaušas ir geležinkelio vežimai, skirti jį nugabenti į liejimo aikštelę.

Prieš prasidedant deguonies keitiklio procesui, konverteris pakreipiamas link pakrovimo aikštelės ir per kaklą pilamas metalo laužas. Tada į konverterį pilamas skystas metalas iš aukštakrosnės, kuriame yra apie 4,5 % anglies ir 1,5 % silicio. Metalas pirmiausia nuserinamas kaušelyje. Konverteris grąžinamas į vertikalią padėtį, iš viršaus įvedamas vandeniu aušinamas pistoletas ir įjungiamas deguonies tiekimas. Ketaus anglis oksiduojama iki CO arba CO 2, o silicis – į dioksidą SiO 2. Išilgai „droselio“ (pakrovimo padėklo) pridedama kalkių, kad susidarytų šlakas su silicio dioksidu. Iki 90% ketaus esančio silicio pašalinama kartu su šlaku. Azoto kiekis gatavame pliene labai sumažėja dėl CO praplovimo. Maždaug po 25 minučių pūtimas nutrūksta, keitiklis šiek tiek pakreipiamas, paimamas ir analizuojamas mėginys. Jei reikia reguliuoti, galite vėl grąžinti keitiklį į vertikalią padėtį ir į kaklą įkišti deguonies antgalį. Jei lydalo sudėtis ir temperatūra atitinka specifikacijas, konverteris pakreipiamas link liejimo skyriaus ir plienas išleidžiamas per išleidimo angą.

Be deguonies keitiklio proceso su viršutiniu prapūtimu, yra deguonies keitiklio procesas, kai deguonis tiekiamas degalų sraute per keitiklio apačią. Konverterio apačioje esantys vamzdeliai yra apsaugoti vienu metu pučiant gamtines dujas. Šis procesas yra greitesnis ir našesnis nei viršutinio pūtimo procesas, tačiau ne toks efektyvus metalo laužo lydymas. Tačiau pūtimą iš apačios galima derinti su pūtimu iš viršaus.

Atvira židinio krosnis.

Kaip jau minėta, daugelyje šalių vis dar naudojama krosnies plieno gamyba, nors ją palaipsniui keičia deguonies konverterio procesas. Atviro židinio krosnyje paprastai telpa 500 tonų plieno. Jis turi platų, negilią pogrindį ir žemą arkinį skliautą, kuris atspindi šilumą po grindimis. Dujos ir oras įvedami iš vieno galo ir sudeginami virš židinio. Kuo mažesnis anglies kiekis, tuo aukštesnė lydymosi temperatūra. Norint pasiekti temperatūrą, kurioje lydosi plienas su minimaliu anglies kiekiu, naudojamas šilumos atgavimo principas. Abiejuose krosnies galuose yra regeneravimo kameros su tokiu pat plytų įpakavimu, kaip ir aukštakrosnėse. Degimo produktai praeina per vieną iš šių kamerų. Kai pamušalas pakankamai pašildomas, srauto per krosnį kryptis pasikeičia. Įeinantis oras ir dujos sugeria šilumą iš antgalio plytų, o išmetamosios dujos šildo antrąją kamerą. Taip taupomas kuras ir padidėja darbinė temperatūra.

Atviro židinio krosnis yra didelė konstrukcija, o plieno lydymo procesas trunka gana ilgai. Į krosnį įkrauti rūdos, metalo laužo ir ketaus reikia apytiksliai. 5 valandas, 4 valandas lydymui ir dar 3-4 valandas plieno rafinavimui ir galutinės sudėties koregavimui.

Termocheminis plieno lydymosi atviro židinio krosnyje procesas yra sudėtingas. Kaip jau minėta, pagrindinės ketaus priemaišos yra silicis Si, anglis C, siera S ir fosforas P.

Silicis reaguoja su geležies rūda [geležies (III) oksidas Fe 2 O 3 ], todėl susidaro silicio dioksidas SiO 2 ir geležis:

Anglis dega, sudarydama anglies monoksidą CO ir redukuodamas geležį iš rūdos:

Fosforas, sudarydamas fosforo pentoksidą P 2 O 5, išskiria geležį iš rūdos:

Siera, reaguodama su kalkėmis CaO ir anglimi, sudaro kalcio sulfidą CaS ir anglies monoksidą CO:

Kalcio sulfidas ir fosforo pentoksidas virsta šlaku, plūduriuojančiu išgrynintos geležies paviršiuje. Šlaką daugiausia sudaro kalcio silikatas CaSiO 3, susidarantis silicio dioksidui reaguojant su kalkėmis:

Lydymo metu šlakui skiriama ne mažiau dėmesio nei pačiam plienui, nes geras plienas gaunamas vykstant šlako ir metalo reakcijoms.

Elektrinė orkaitė.

Elektrinės krosnys iš pradžių buvo naudojamos tik aukštos kokybės įrankių ir nerūdijančio plieno lydymui, kuris anksčiau buvo lydomas tigliuose. Tačiau palaipsniui elektrinės krosnys pradėjo vaidinti svarbų vaidmenį gaminant mažai anglies turintį plieną iš metalo laužo tais atvejais, kai nereikia perdirbti ketaus iš aukštakrosnės. Šiuo metu apie 30% nerafinuoto plieno išlydoma elektrinėse krosnyse. Elektrinės lankinės krosnys yra labiausiai paplitusios. Po lanku plieninė krosnis yra išklota ugniai atsparia medžiaga plytų mūras, stogas aušinamas vandeniu ir gali būti perkeltas į šoną, kad būtų galima įkelti krosnį. Anglies elektrodai įkišti per tris stogo angas. Tarp elektrodų ir krosnies grindų metalo laužo uždegama lankinė iškrova. Didelėje krosnyje lanko srovė gali siekti 100 000 A.

Plieno lydymas paprastai atliekamas taip. Krosnies stogas perkeliamas į šoną, o po krosnimi atsargiai kraunamas metalo laužas. Po to arka grąžinama į savo vietą, o elektrodai nuleidžiami taip, kad 2-3 cm nepasiektų pakrauto metalo laužo viršaus. Uždekite lanką ir palaipsniui didinkite galią, kol užpildas ištirps. Į krosnį įvedamas deguonis, kad oksiduotų įkrovoje esančią anglį ir silicį, o kalkės įvedamos, kad susidarytų šlakas. Šiame etape lydymosi chemija yra tokia pati kaip ir pagrindiniame deguonies procese. Pasibaigus oksidacijos laikotarpiui, paimamas mėginys, analizuojamas ir, jei reikia, koreguojama sudėtis. Tada lankas išjungiamas, elektrodai pakeliami, krosnis pakreipiama ir plienas išleidžiamas į kaušą.

Elektrinio plieno gamybos procesas taip pat nustato svarbi programa lydant plieną vakuume. Tam dažniausiai naudojamos indukcinės elektrinės krosnys. Plienas dedamas į grafito tiglį, apsuptą varine induktoriaus rite. Induktorius tiekiamas aukšto dažnio kintamąja įtampa. Sūkurinės srovės, kurias sukelia induktyvumas grafito tiglyje, jį įkaitina, nes varža grafitas yra gana didelis. Jei tiglis su induktoriumi dedamas į vakuuminę kamerą, tada vakuume tirpstantis plienas išlaisvinamas nuo deguonies ir kitų ištirpusių dujų. Rezultatas yra labai švarus plienas, kuriame nėra oksidų. Vakuuminis lydymas yra brangus ir naudojamas tik tais atvejais, kai reikalingas ypač tvirtas ir patikimas plienas, pavyzdžiui, orlaivių važiuoklėms. Plieno mechaninių savybių pagerėjimas dėl lydymosi vakuume yra susijęs su oksido dalelių, kurios dažnai sukelia įtrūkimus įprastu plienu, nebuvimu.

Plieno liejimas.

Paskutinis aukščiau aprašyto gamybos proceso etapas yra plieno liejimas į atskirus luitus arba į ištisinį luitą. Norint gauti atskirus luitus, plienas pilamas į masyvias ketaus formas. Plienui sustingus, luitai atskiriami nuo formų ir dar karšti perkeliami į šildymo šulinį. Čia dideli luitų kiekiai laikomi aukštoje temperatūroje, kol paruošiami valcavimui.

Plieno pilstymas į formas, luitų „atskyrimas“ (atskyrimas nuo formų), jų perkėlimas į kaitinimo šulinį ir vėlesnis išėmimas valcavimui reikalauja daugybės transportavimo ir tvarkymo operacijų, kurių galima išvengti taikant nuolatinį liejimą į beveik storio luitą. galutinė forma. Plienas pilamas į vandeniu aušinamą vario formą, kurioje kietėjimas prasideda nuo išorinio paviršiaus. Plienas, ištrauktas iš formos, toliau aušinamas, kol visiškai sukietėja purkštukais purškiamu vandeniu.

Slėgio gydymas.

Plieniniam luitui turi būti suteikta forma, tinkama naudoti plieną kaip konstrukcinę medžiagą. Dažniausiai luitai apdorojami karšto valcavimo būdu (po atitinkamo paruošimo). Šiuo metodu prailginamas ir ploninamas plokščias ruošinys (plokštė), praleidžiamas tarp horizontalių ritinėlių, varomų galingais elektros varikliais. Pirmojo karšto plieno luitų valcavimo malūnas vadinamas presavimo staklynu. Luitas įdedamas tarp ritinėlių, nustatytų šiek tiek sumažinti storį. Po pirmojo pravažiavimo ritinių sukimosi kryptis pakeičiama, atstumas tarp jų mažėja ir luitas praleidžiamas per juos priešinga kryptimi. Šis procesas kartojamas daug kartų, todėl luitas yra plonesnis ir ilgesnis. Tuo pačiu metu pašalinami metalo liejimo nehomogeniškumas. Karštas valcavimas homogenizuoja plieną ir padidina jo kietumą.

Nepertraukiamai valcuojant tarp lygiavamzdžių volų, luitas paverčiamas lakštu. Profiliuoti ritinėliai gamina ilgus gaminius skirtingi profiliai: paprastas (apskritimas, kvadratas, trikampis, juostelė), formos (bėgeliai, I-sijos, kanalai, kampinis geležis) ir specialus (ratai, padangos ir kt.). Jei galutinis produktas turi labai mažus matmenų nuokrypius, jis bus paskutinis etapas vyksta šaltas valcavimas. Tokiu atveju pirmiausia apytiksliai sumažinami ruošinio matmenys reikiamų dydžių karšto valcavimo, o po to plienas atšaldomas iki kambario temperatūros ir baigiamas praeiti per ritinius. Dėl to jis iš ritinėlių išeina švariu ir blizgančiu geros kokybės paviršiumi.

Kai kurių formų negalima pagaminti valcuojant; šiuo atveju naudojamas kalimas ir štampavimas. Metalų formos keitimo kalimo būdu būdai buvo žinomi senovėje. Jos šiuolaikiniai metodai pasižymi plačiu mastu – plaktukų ir presų su garo arba hidrauline pavara, taip pat štampų ir štampų su perforatoriais naudojimas. Metalinis ruošinys dedamas į ertmę, kurią sudaro du grūdinto plieno štampai. Suspaudus štampus, įkaitintas ruošinio metalas teka, užpildo ertmę ir įgauna norimą formą.

Plieno kokybės kontrolė.

Kokybės kontrolė yra itin svarbi gatavų gaminių gamyboje. Valcuoto plieno defektus gali sukelti nemetaliniai intarpai ir poringumas. Todėl bet kokios svarbios paskirties plienas prie išėjimo iš valcavimo cecho praeina neardomieji bandymai. Svarbiausi tokio valdymo metodai yra ultragarsinis ir magnetinių defektų nustatymas.

Kompiuterio valdymas.

Didelį darbo intensyvumo sumažinimą galima pasiekti naudojant kompiuterius automatizuotose valdymo sistemose (ACS) plieno valcavimui, aukštakrosnių gamybai, darbų planavimui ceche ir kt. Priežiūros valdymas greitaeigiu kompiuteriu kaip centriniu valdymo įrenginiu yra būtinas nuolatiniams procesams, juolab kad tokie procesai yra paprastesni už atskirus ir lengviau automatizuojami. Greitam deguonies keitiklio procesui, kuris yra vienas iš perspektyviausių nuolatinės plieno gamybos būdų, taip pat reikalinga kompiuterinė automatizuota valdymo sistema.

PLIENO SAVYBĖS

Varijuojant kompoziciją galima gauti labai skirtingų savybių plienus – legiruotą, nerūdijantį, įrankinį. Gaminama daugiau anglinio plieno nei visų kitų rūšių. Anglies plienas yra geležies lydinys su anglimi ir manganu. Kaip minėta, mangano dedama siekiant slopinti žalingą deguonies ir sieros, esančio pliene, poveikį. Anglis lemia plieno mechanines savybes. Anglies kiekis pliene gali svyruoti nuo 0,1 iki 1,2%. Plienas, kuriame yra 0,1–0,3 % anglies, yra gana tvirtas ir gana plastiškas. Šio tipo valcuotas plienas I profilio pavidalu naudojamas kaip statybinės sijos. Ploni lakštai iš mažai anglies išskiriančio plieno naudojami automobilių kėbulams ir skardinėms gaminti.

Vienas iš labiausiai svarbias savybes plienas yra tai, kad jo savybes galima pakeisti labai plačiu diapazonu tiesiog pakeitus anglies kiekį. Kuo daugiau anglies pliene, tuo didesnis jo tempiamasis stipris, bet mažesnis plastiškumas, t.y. deformacija iki gedimo. Nelegiruotas plienas su vidutiniu anglies kiekiu tinka gaminiams, kuriems reikalingas tvirtumas ir atsparumas dilimui, pavyzdžiui, bėgiams. Plienas, kuriame yra apie 0,8 % anglies, gali būti pakankamai grūdintas, kad būtų tinkamas gamybai pjovimo įrankiai, pavyzdžiui, grąžtai ir peiliai. Plienas su dar daugiau didelis kiekis anglis naudojama kaip skutimosi peiliukų medžiaga; ji turi būti labai kieta ir atspari dilimui, bet nereikalauja didelio tvirtumo.

Plieno terminis apdorojimas.

Terminis apdorojimas gali žymiai pakeisti plieno mechanines savybes. Kai kuriais atvejais jis šildomas ir sukietinamas greitai aušinant. Atkaitintas (t. y. po lėto aušinimo) plienas, net ir turintis daug anglies, yra pakankamai plastiškas, kad jį būtų galima formuoti tinkamas įrankis ar kitas produktas. Tada jis paprastai sukietinamas. Tokiu atveju plieno atsparumas tempimui gali padidėti 10 kartų, o plastiškumas gali sumažėti tiek pat. Kuo daugiau anglies pliene, tuo didesnis jo kietumas po grūdinimo. Grūdintas specialus plienas tinka pjauti visus metalus, išskyrus pačius kiečiausius.

Yra trys svarbūs terminio apdorojimo punktai. Pirmiausia plienas pašildomas iki aukšta temperatūra(dažniausiai raudona šiluma, nors aukščiausioms anglies rūšims reikalinga balta šiluma). Po šio šildymo seka greitas aušinimas – gesinimas – po kurio plienas vėl pašildomas, bet dabar iki santykinai žemos temperatūros – „grūdinamas“. Pirmą kartą kaitinant susidaro kietas anglies tirpalas geležyje. Jei po tokio kaitinimo plienas lėtai atvėsinamas (atkaitinamas), ištirpusi anglis iškris iš tirpalo anglies karbido dalelių pavidalu, todėl plienas bus gana minkštas. Grūdinimo metu plienas taip greitai atvėsta, kad geležies karbidas nespėja atsiskirti nuo tirpalo. Kadangi anglies atomai yra per dideli tarpams tarp geležies atomų, grūdinto plieno kristalinė struktūra yra labai deformuota. Ši struktūra vadinama martensitine; jis atitinka itin didelį kietumą ir trapumą. Siekiant sumažinti trapumą, grūdintas plienas grūdinamas, t.y. kaitinamas iki 200–600 ° C temperatūros, nepasiekdamas raudonos ugnies, o po tam tikro poveikio vėl atvėsinamas. Taip kaitinant, dalinis martensito skilimas vyksta iš tirpalo nusodinant anglies perteklių. Kuo aukštesnė grūdinimo temperatūra, tuo daugiau tokių nuosėdų ir tuo minkštesnis (ir lankstesnis) plienas. Tinkamu grūdinimu galima gauti bet kokį kietumo laipsnį. Reikalingas grūdinimo laipsnis priklauso nuo plieno paskirties. Pavyzdžiui, jei per daug atleisite peilio ašmenis, jis greitai taps nuobodu. Jei nepaleisite jo pakankamai, jis taps per trapus ir subyrės.

Svarbiausia terminio apdorojimo dalis yra grūdinimas. Jis turi būti atliktas pakankamai greitai, kad būtų išvengta kieto anglies tirpalo geležyje, susidariusio aukštesnėje temperatūroje, skilimo. Norėdami tai padaryti, iki raudonos ugnies įkaitintą plieną galima panardinti į šaltą vandenį. Tačiau tik palyginti nedidelis kiekis plieno gali būti greitai atvėsinamas. Patenkinamas nelegiruoto plieno grūdinimas galimas tik ne didesniu nei maždaug 1,5 cm storiu, o tai gerokai apriboja nelegiruoto plieno panaudojimo galimybes įvairiose didelėse mašinose ir mechanizmuose. Šis sunkumas išnyksta naudojant legiruotą plieną.

Legiruoti plienai.

Jei į plieną įdedama keli procentai nikelio, chromo ar molibdeno, jis gali būti sukietintas iki martensitinės būsenos daug mažesniu aušinimo greičiu nei reikalaujama nelegiruotam plienui. Faktas yra tas, kad kietas, pavyzdžiui, nikelio ir anglies tirpalas geležyje, atvėsęs, suyra daug lėčiau nei vien tik anglies tirpalas geležyje. Dėl to galima visiškai grūdinti masyvius legiruotojo plieno gaminius. Papildomi legiravimo elementai suteikia kitų privalumų. Jie padidina plieno stiprumą ir kietumą bei pagerina stiprumo charakteristikas aukštoje temperatūroje. Kai kurių tipiškų legiruotų plienų sudėtis, savybės ir pritaikymas pateikti lentelėje. Legiruotasis plienas plačiai naudojamas mechaninėje inžinerijoje.

Plieninės konstrukcijos.

Dėl mažos kainos ir savybių, kurios dažnai pranašesnės už kitas medžiagas, plienas yra plačiausiai naudojamas metalas. Todėl net forma ir išvaizda Daugelį dalykų, su kuriais susiduriame kasdien, daugiausia lemia plieno ir ketaus stiprumas, plastiškumas ir atsparumas korozijai. Ketaus ir plieno elementai pastatuose, tvorose ir tiltuose yra puikūs glaudaus ryšio tarp medžiagos savybių ir dizaino pavyzdžiai. Bene labiausiai plienas pakeitė miestų išvaizdą su aukštybiniais pastatais – konstrukcijomis, kurios tik plieno ar plieno gelžbetonio dėka gali atlaikyti karkasą užpildančių mūrinių užuolaidų svorį, lakštinio metalo ir stiklas.

Plienas išlaiko dominuojančią padėtį statybose ir inžinerijoje ne tik dėl mažų sąnaudų ir aukštų mechaninių savybių derinio, bet ir dėl to, kad plieno pramonė sukūrė legiruotą plieną, kurio savybės žymiai pagerėjo. Tai jau buvo pastebėta kalbant apie nerūdijantį plieną ir greitaeigiai plienai. Martensitinio plieno, kuris visiškai grūdinamas be grūdinimo, ir atmosferinei korozijai atsparaus konstrukcinio plieno, kuris rūdija itin lėtai, susidarant apsauginiam išoriniam sluoksniui, dėl kurio dažymas tampa nereikalingas, sukūrimas yra garantija, kad plienas ir toliau išlaikys savo svarbą žmonių gyvenimus.

Lentelė: Tam tikrų elementų įtaka plienui ; MILTELĖS METALURGIJA.

Literatūra:

Metalurgijos pagrindai, t. 1–6. M., 1961–1973
Plieno gamyba, t. 1–2. M., 1964 m

KAI KURIŲ ELEMENTŲ ĮTAKA PLIENUI
Tipiški plienai (apie 0,40 % C)	Išskirtinis bruožas	Taikymas
Paprasta anglis (0,40 % C)	Geras stiprumas ir apdirbamumas	Bėgio bėgių varžtai; automobilių ašys; miško ruošos, kelių, žemės ūkio mašinos; spyruoklės, žirklės, mediniai įrankiai
Vidutinis manganas (1,75 % Mn)	-""-	-""-
Paprastas chromas (0,95 % Cr)	-""-	-""-
Nikelis (0,30 % C, 3,5 % Ni)	Smūgio stiprumas	Pneumatinių grąžtų ir domkratų dalys, alkūniniai velenai
Vanadžio anglis (0,5 % C, 0,18 % V)	Smūgio stiprumas	Lokomotyvų dalys ir komponentai
Molibdenas-anglis (0,20 % C, 0,68 % Mo)	Atsparumas karščiui	Garo katilų korpusai, aukšto slėgio garo įranga
Didelio silicio lakštas (4,00 % Si)	Didelis elektros efektyvumas	Transformatoriai, elektros mašinų srovės generatoriai, elektros varikliai
Silikomanganas (2,00 % Si, 0,75 % Mn)	Elastingumas	Automobilių ir vežimų spyruoklės
Chromas-nikelis (0,60 % Cr, 1,25 % Ni)	Paviršiaus grūdinimas	Automobilių pavarų dėžės, stūmoklių kaiščiai, transmisijos
Chromo vanadis (0,95 % Cr, 0,18 % V)	Didelis stiprumas ir kietumas	Automobilių pavarų dėžės, velenai propeleriai, švaistikliai
Chromo-molibdenas (0,95 % Cr, 0,20 % Mo)	Smūgis, atsparumas nuovargiui, atsparumas karščiui	Lėktuvo maitinimo komplektas
Molibdenas-nikelis (1,75 % Ni, 0,35 % Mo)	Nuovargio stiprumas	Geležinkelio guoliai, automobilių pavarų dėžės
Manganas-molibdenas (1,30 % Mn, 0,30 % Mo)	Smūgio ir nuovargio stiprumas

Geležies ir anglies lydiniai (plienas, ketus) yra labiausiai paplitusios medžiagos mechaninėje ir instrumentų gamyboje.

Geležis (Fe) yra blizgus šviesiai pilkas metalas. Atominis skaičius 26, tankis 7,87 Mg/m 3, lydymosi temperatūra 1539 °C, virimo temperatūra 2880 °C, normalus tamprumo modulis 210 GPa. Geležies mechaninės savybės priklauso nuo jos grynumo. Techniškai grynos geležies tempiamasis stipris 300-400 MPa, takumo riba 100-250 MPa, santykinis pailgėjimas 30-50%, santykinis susitraukimas 70-80%, HB 60-90.

Anglis (C) geležies ir anglies lydiniuose yra chemiškai surištos arba laisvos. Atominis skaičius 6, tankis 2,6 Mg/m 3, lydymosi temperatūra 4000 °C, virimo temperatūra 4200 °C. Jis turi dvi kristalines modifikacijas – grafito ir deimanto. Įprastomis sąlygomis grafitas, turintis šešiakampę gardelę, yra stabilus; deimantas gaunamas, kai aukšto slėgio ir temperatūros, turi kubinę (metastabilią) gardelę.

Priklausomai nuo temperatūros ir anglies kiekio, geležies ir anglies lydiniai sudaro daugybę struktūrinių komponentų (fazių).

Feritas (F)- kietas anglies intersticinis tirpalas geležyje, turi į kūną orientuotą kubinę gardelę, didžiausias tirpumas 727°C temperatūroje yra 0,02%. Feritas yra magnetinis, Fe-C fazės diagramoje jis užima sritį G.P.Q.(1.7 pav.). Feritui būdingas mažas stiprumas (о в = 250 MPa, о 0 2 = 120 MPa) ir kietumas (НВ 80-100) bei didelis plastiškumas (5 = 50%; |/ = 80%).

Ryžiai. 1.7. Geležies-anglies fazių diagrama (cementitas) Austenitas (A)- kietas anglies intersticinio tirpalas y geležyje, turi kubinę gardelę, nukreiptą į veidą. Ribinis anglies tirpumas y-geležyje 1147 °C temperatūroje yra 2,14%. Austenitas yra nemagnetinis ir užima fazių diagramos sritį AESG. Jo kietumas yra HB 160, esant 5 = 40-50%.

Cementitas (C) - cheminis geležies junginys su anglimi (geležies karbidas Fe 2 C), turi 6,67% C, lydymosi temperatūra nebuvo tiksliai nustatyta, bet manoma, kad ji yra maždaug 1260 ° C. Cementitas yra magnetinis, pasižymi dideliu kietumu (> HB 800) ir mažu lankstumu. Cementitas yra metastabili fazė ir tam tikromis sąlygomis suyra, išsiskiriant laisvam grafitui. Priklausomai nuo susidarymo sąlygų, išskiriamas pirminis cementitas, kuris susidaro iš skysčio stingstant lydalui, antrinis - austenito irimo metu ir tretinis - anglies išsiskyrimo metu iš ferito.

Grafitas yra laisvos anglies, minkštas, mažo stiprumo ir elektrinio laidumo. Ketaus ir grafitizuotame pliene jis yra inkliuzų pavidalu. Grafito inkliuzų forma turi įtakos mechaninėms ir technologinėms lydinių savybėms.

Perlitas(77) - eutektoidinis mechaninis ferito ir cementito mišinys, kuriame yra 0,83 % C; susidaro 727 °C temperatūroje austenitui irstant jam aušinant: Fe y -> Fe a (C) + Fe 3 C. Perlitas gali būti sluoksniuotas arba granuliuotas. Tai lemia mechanines perlito savybes. Kambario temperatūroje granuliuoto perlito stiprumas o = 800 MPa, plastiškumas 5 = 15%, HB 160-200.

Ledeburitas (L) – mechaninis austenito ir cementito mišinys (eutektikas), susidaręs iš skysto lydalo esant 1147 °C ir kurio kiekis 4,3% C. Kietumas HB 600-700, trapus. Kadangi žemesnėje nei eutektoido temperatūroje (žemesnėje nei 727 ° C) austenitas virsta perlitu, ledeburitas žemiau eutektoido linijos /Г "А" susideda iš cementito ir perlito.

Be minėtų komponentų, geležies-anglies lydiniuose gali būti nemetalinių inkliuzų (junginių su deguonimi, azotu, siera, fosforu ir kt.), kurie su geležimi sudaro skirtingas fazes.

Kritiniai taškai Fe - C diagramos linijose paprastai žymimi raide A su indeksu G, jei taškas yra aušinimo kreivėje, ir Su -šildymo kreivėje. Su indeksais gi su dedamas skaičius, nurodantis atitinkamo taško padėtį tiesėse. Taigi kritinis oc- į y-geležies perėjimo taškas 911 °C temperatūroje žymimas ^ - kaitinant ir A g- aušinant.

Medžiagų mokslas: paskaitų konspektas Aleksejevas Viktoras Sergejevičius

4. Lydinių klasifikacija. Geležis ir jos lydiniai

Plienas ir ketus– pagrindinės medžiagos mechanikos inžinerijoje. Jie sudaro 95% visų technologijoje naudojamų lydinių.

Plienas yra geležies lydinys su anglimi ir kitais elementais, turintis iki 2,14 % anglies. Anglies- svarbiausia plieno priemaiša. Plieno stiprumas, kietumas ir lankstumas priklauso nuo jo kiekio. Be geležies ir anglies, pliene taip pat yra silicio, mangano, sieros ir fosforo. Šios priemaišos patenka į plieną lydymosi metu ir yra neišvengiamos jo palydovės.

Ketaus– lydinys geležies pagrindu. Skirtumas tarp ketaus ir plieno yra didesnis anglies kiekis jame – daugiau nei 2,14%. Labiausiai paplitę yra ketaus, kuriuose yra 3–3,5 % anglies. Ketaus sudėtyje yra tų pačių priemaišų kaip ir plieno, t. y. silicio, mangano, sieros ir fosforo. Ketaus, kuriame visa anglis yra cheminiame derinyje su geležimi, vadinamas baltais (pagal lūžio tipą), o ketus, kuriame visa arba didžioji anglies dalis yra grafitas, vadinami pilkais. Baltajame ketuje visada yra dar vienas struktūrinis komponentas - ledeburitas. Tai eutektinis, t.y. kristalizacijos proceso metu gautas vientisas mechaninis austenito ir cementito grūdelių mišinys, jame yra 4,3 % anglies. Ledeburitas susidaro +1147 °C temperatūroje.

Feritas– kietas nedidelio anglies kiekio (iki 0,04%) ir kitų priemaišų tirpalas? – liauka. Tai praktiškai gryna geležis. Cementitas– cheminis geležies ir anglies junginys – geležies karbidas.

Perlitas– vienodas mechaninis mišinys ferito ir cementito lydinyje. Šis mišinys gavo šį pavadinimą, nes ėsdinimo metu plona dalis turi perlamutrinį atspalvį. Kadangi perlitas susidaro dėl antrinės kristalizacijos procesų, jis vadinamas eutekoidu. Jis susidaro +727 °C temperatūroje. Jame yra 0,8% anglies.

Perlitas yra dviejų rūšių. Jei cementitas jame yra plokščių pavidalo, jis vadinamas sluoksniniu, o jei cementitas yra grūdelių pavidalu, perlitas vadinamas granuliuotu. Žiūrint mikroskopu, cementito plokštės atrodo blizgios, nes turi didelį kietumą, yra gerai poliruotos ir mažiau ėsdinamos rūgštinio ėsdinimo būdu nei minkštos ferito plokštės.

Jei geležies ir anglies lydiniai kaitinami iki tam tikros temperatūros, ar įvyks alotropinė transformacija? - geležies? -geležis ir susidaro konstrukcinis komponentas, kuris vadinamas austenitas.

Austenitas yra kietas anglies (iki 2,14%) ir kitų priemaišų tirpalas? - geležies. Anglies gebėjimas

ištirpsta geležyje skiriasi skirtingos temperatūros. +727 °C temperatūroje? -geležis gali ištirpinti ne daugiau kaip 0,8% anglies. Esant tokiai pačiai temperatūrai, austenitas skyla ir susidaro perlitas. Austenitas yra minkštas konstrukcinis komponentas. Jis pasižymi dideliu plastiškumu ir neturi magnetinių savybių.

Tiriant geležies-anglies lydinių konstrukcinius komponentus, nustatyta, kad kambario temperatūroje jie visada susideda iš dviejų konstrukcinių elementų: minkštojo plastiko ferito ir lydinį stiprinančio kietojo cementito.

Iš knygos Metalo apdirbimas autorius Korsever Natalija Gavrilovna

Geležis Buvo žinoma jau senovėje. O viduramžiais jie skyrė ne tik plieną, geležį ir ketų, bet ir įvairias jų rūšis. Pavyzdžiui, ginklų geležtės gali būti pagamintos iš paprasto plieno arba Damasko plieno – garsiojo damasko plieno. To meto kalviai, žinoma, nežinojo

Iš knygos „Damasko rašto paslaptis“. autorius Gurevičius Jurijus Grigorjevičius

Varis ir lydiniai Gana dažnai namų mechanikai teikia pirmenybę variui ( savitasis svoris 9,0 g/cm2), nes jo minkštumas ir lankstumas leidžia pasiekti tikslumą ir aukštos kokybės visų rūšių dalių ir gaminių gamyboje yra puikus grynas (raudonas) varis

Iš knygos Medžiagų mokslas: paskaitų užrašai autorius Aleksejevas Viktoras Sergejevičius

Indijos karaliaus Poros „baltoji geležis“ I tūkstantmečio prieš Kristų antroje pusėje daugelis šalių ir tautų jau žinojo geležį. Iš jo buvo gaminamas plūgas ir kirvis, durklas ir kardas. Ginklininkai stengėsi, kad durklai ir kardai būtų tvirti ir atsparūs, kieti ir aštrūs. Senovėje tai

Iš knygos Karo laivai autorius Perlya Zigmundas Naumovičius

PASKAITA Nr. 5. Lydiniai 1. Metalų sandara Metalai ir jų lydiniai yra pagrindinės mechanikos inžinerijos medžiagos. Jie turi daug vertingų savybių, daugiausia dėl savo vidinės struktūros. Minkštas ir kalus metalas arba lydinys gali būti kietas ir trapus, ir atvirkščiai.

Iš knygos Medžiagos papuošalams autorius Kumaninas Vladimiras Igorevičius

1. Geležies-cementito diagrama Geležies-cementito diagrama apima geležies ir anglies lydinių, kuriuose yra iki 6,67 % anglies, būklę. Ryžiai. 7. Geležies ir anglies lydinių būsenos diagrama (ištisinės linijos - Fe-Fe 3 C sistema; punktyrinės linijos - Fe-C sistema) Anglis

Iš knygos Filtrai vandens valymui autorius Khokhryakova Elena Anatolyevna

2. Vario lydiniai Varis yra vienas iš nuo seno žinomų metalų. Ankstyvą žmogaus pažintį su variu palengvino tai, kad jis gamtoje randamas laisvoje būsenoje grynuolių pavidalu, kurie kartais pasiekia nemažus dydžius. Šiuo metu

Iš knygos Medžiagų mokslas. Vaikiška lovelė autorius Buslaeva Jelena Michailovna

3. Aliuminio lydiniai Pavadinimas „aliuminis“ kilęs iš lotyniško žodžio alumen – taigi 500 metų prieš Kristų. e. vadinamas aliuminio alūnu, kuris buvo naudojamas beicuojant dažant audinius ir rauginant odą Pagal paplitimą gamtoje aliuminis užima trečią vietą

Iš autorės knygos

4. Titano lydiniai Titanas yra sidabriškai baltas metalas. Tai vienas iš labiausiai paplitusių gamtos elementų. Tarp kitų elementų pagal gausumą žemės plutoje (0,61%) užima dešimtą vietą. Titanas yra lengvas (jo tankis 4,5 g/cm3), atsparus ugniai

Iš autorės knygos

5. Cinko lydiniai Cinko ir vario lydinys – žalvaris – buvo žinomas senovės graikams ir egiptiečiams. Bet pramoniniu mastu cinko lydymas prasidėjo tik XVII amžiuje. Cinkas yra šviesiai pilkai melsvas metalas, trapus kambario temperatūroje ir 200 °C temperatūroje.

Iš autorės knygos

Garai ir lygintuvas Paskutiniais XVIII amžiaus dešimtmečiais Europos gamyklose įvyko dideli pokyčiai. Garo ir kitos mašinos buvo išrastos metalurgijos, inžinerijos ir tekstilės gamykloms bei gamykloms. Mašinų gamyba pakeitė rankų darbą. Įjungta

Iš autorės knygos

7.4. Aukso ir sidabro lydinius imituojantys vario lydiniai Siekiant sumažinti meno gaminių savikainą, nebrangių papuošalų gamyboje plačiai naudojamas tabakas, žalvaris, vario nikelis, nikelio sidabras; gaminant meninius gaminius - vario lydinius su cinku,

Iš autorės knygos

10. Sidabras ir jo lydiniai Sidabras yra cheminis elementas, metalas. Atominis skaičius 47, atominė masė 107,8. Tankis 10,5 g/cm3. Kristalinė gardelė yra į veidą orientuota kubinė (fcc). Lydymosi temperatūra 963 °C, virimo temperatūra 2865 °C. Brinelio kietumas 16,7 Sidabras – baltas metalas

Iš autorės knygos

11. Auksas ir jo lydiniai Auksas yra cheminis elementas, metalas. Atominis skaičius 79, atominė masė 196,97, tankis 19,32 g/cm3. Kristalinė gardelė yra į veidą orientuota kubinė (fcc). Lydymosi temperatūra 1063 °C, virimo temperatūra 2970 °C. Brinelio kietumas – 18,5 Auksas – geltonas metalas

Iš autorės knygos

Paprastoji geležis Geležis yra vienas iš labiausiai paplitusių gamtos elementų. Jo kiekis žemės plutoje yra apie 4,7% masės, todėl geležis, atsižvelgiant į jos atsiradimą gamtoje, paprastai vadinama makroelementu, kuriame yra geležies

Iš autorės knygos

27. Geležies sandara ir savybės; metastabilios ir stabilios geležies-anglies fazių diagramos. Anglies plienų struktūros formavimas. Anglies kiekio pliene nustatymas pagal struktūrą Geležies ir anglies lydiniai yra labiausiai paplitę metalai

Iš autorės knygos

47. Titanas ir jo lydiniai Titanas ir jo pagrindu pagaminti lydiniai pasižymi dideliu atsparumu korozijai ir specifiniu stiprumu. Titano trūkumai: jo aktyvi sąveika su atmosferos dujomis, polinkis į vandenilio trapumą azoto, anglies, deguonies ir vandenilio, titano stiprinimas,

Geležies lydiniai yra metalų lydiniai, kurių pagrindą sudaro geležis. Iki XIX amžiaus pradžios geležies lydiniuose daugiausia buvo Fe-C (su Si, Mn, S, P priemaišomis), kurie buvo vadinami plienu ir ketaus. Didėjantys techniniai reikalavimai metalines medžiagas, visų pirma atsižvelgiant į jų mechanines savybes, atsparumą karščiui, atsparumą korozijai įvairiose agresyviose aplinkose, todėl buvo sukurti nauji geležies lydiniai, kuriuose yra Cr, Ni, Si, Mo, W ir kt.

Šiuo metu geležies lydiniai yra: anglinis plienas, ketus, legiruotasis plienas, kuriame, be anglies, yra kitų elementų, ir plienas, turintis specialių fizinių, cheminių ir mechaninių savybių.

Be to, legiravimo elementams į plieną įterpti naudojami specialūs geležies lydiniai, vadinami ferolydiniais.

Technologijoje geležies lydiniai dažniausiai vadinami juodaisiais metalais, o jų gamyba – juodąja metalurgija.

Ketus nuo plieno skiriasi didesniu anglies kiekiu ir savybėmis. Jis yra trapus, bet turi geras liejimo savybes. Ketaus pigiau nei plienas. Didžioji dalis ketaus yra perdirbama į plieną.

Elementai, specialiai įvesti į plieną, kad pakeistų jo savybes, vadinami legiravimo elementais, o plienas, kuriame yra tokių elementų, vadinamas legiruotu. Svarbiausi legiravimo elementai yra Cr, Ni, Mn, W, Mo. Plačiai naudojami karščiui atsparūs nikelio lydiniai (nichromo turintys nikelio ir chromo ir kiti).

Monetos, papuošalai, namų apyvokos daiktai gaminami iš vario-nikelio lydinių (kupronikelio ir kt.).

Pramonėje plačiausiai naudojami geležies lydiniai. Pagrindiniai – plienas ir ketus – yra geležies ir anglies lydiniai. Norint gauti nurodytas savybes, legiravimo elementai įvedami į plieną ir ketų. Žemiau aptariame geležies ir anglies lydinių struktūrą ir fazių transformacijas, taip pat geležies lydinių su legiravimo elementais fazes.

1. GELEŽIES - ANGLIES SISTEMOS KOMPONENTAI IR FAZĖS

Geležis yra pilkšvas metalas. Atominis skaičius 26, atominė masė 55,85, atominis spindulys 0,127 nm. Šiuo metu galima gauti grynos geležies techninės klasės Geležies lydymosi temperatūra yra 1539 °C. Geležis turi dvi polimorfines modifikacijas, o -geležies modifikacija egzistuoja žemesnėje nei 910 °C ir aukštesnėje temperatūroje (82 pav.). Temperatūros diapazone 1392–1539 °C a-geležis dažnai žymima geležimi.

A-geležies kristalinė gardelė yra į kūną orientuotas kubas, kurio gardelės periodas yra 0,28606 nm. Iki temperatūros – geležis yra magnetinė (feromagnetinė). Temperatūra, atitinkanti magnetinę transformaciją, ty perėjimą iš feromagnetinės būsenos į paramagnetinę būseną, vadinama Curie tašku ir žymima

A-geležies tankis.

Ryžiai. 82. Grynosios geležies aušinimo kreivė (a) ir ferito bei austenito mikrostruktūros diagrama – geležis egzistuoja 910-1392 °C temperatūroje; jis yra paramagnetinis.

Geležies kristalinė gardelė yra nukreipta į veidą kubiniais nm

Kritinis aufis virsmo taškas. 82) yra atitinkamai (kai šildomas) ir (kai vėsinamas). Nurodomas kritinis perėjimo taškas (kaitinant) ir (aušinant).

Anglis – periodinės sistemos IV grupės II periodo nemetalinis elementas, atominis skaičius 6, tankio lydymosi temperatūra, atominis spindulys 0,077 nm. Anglis yra polimorfinė. Normaliomis sąlygomis jis randamas grafito modifikacijos pavidalu, bet gali egzistuoti ir metastabilios deimanto modifikacijos pavidalu.

Anglis tirpsta geležyje skystoje ir kietoje būsenoje, taip pat gali būti cheminio junginio – cementito, taip pat didelio anglies lydinių ir grafito pavidalu.

Sistema išskiria tokias fazes: skystas lydinys, kietieji tirpalai – feritas ir austenitas, taip pat cementitas ir grafitas.

Feritas yra kietas anglies ir kitų priemaišų tirpalas geležyje. Yra žemos temperatūros ferito, kurio anglies tirpumas yra iki, ir aukštos temperatūros ferito

ribojamas anglies tirpumas Anglies atomas yra ferito gardelėje kubo paviršiaus centre, kur yra 0,29 atomo spindulio geležies sfera, taip pat laisvose vietose, dislokacijose ir pan. Po mikroskopu , feritas atsiskleidžia vienalyčių daugiakampių grūdelių pavidalu.

Feritas (esant 0,06 % C). turi maždaug šias mechanines savybes:

Austenitas yra kietas anglies atomo anglies ir kitų priemaišų tirpalas, esantis vienetinio elemento centre esančioje geležies gardelėje (žr. 29 pav., b), kuriame gali tilpti rutulys, kurio spindulys yra lygus geležies atominiam spinduliui. ) ir defektinėse kristalo vietose.

Skirtingi elementariųjų sferų tūriai bcc ir fcc gardelėse lėmė žymiai didesnį anglies tirpumą geležyje, palyginti su tirpumu geležyje. Austenitas turi didelį lankstumą, mažą takumo ribą ir stiprumą. Austenito mikrostruktūra – daugiakampiai grūdeliai (82 pav., c).