Si quhen lidhjet me bazë hekuri? Hekuri dhe lidhjet e tij. Modifikimet e hekurit

Përmbajtja e artikullit

METALET E ZI, hekuri dhe lidhjet e tij, materialet më të rëndësishme strukturore në teknologji dhe prodhim industrial. Lidhjet e hekurit dhe karbonit, të quajtura çeliqe, përdoren për të bërë pothuajse të gjitha strukturat në inxhinierinë mekanike dhe industrinë e rëndë. Makina, kamionë, makina, hekurudhat, byk dhe sistemet shtytëse të anijeve - e gjithë kjo është bërë kryesisht prej çeliku. Shkalla e prodhimit të çelikut është një nga karakteristikat kryesore të nivelit të përgjithshëm teknik dhe ekonomik të zhvillimit të shtetit. Çeliku përbën rreth 95% të të gjitha produkteve metalike.

kur temperatura e përzierjes zbritëse të mineralit dhe koksit arrin 600–700 ° C. Si rezultat, formohet hekur sfungjer i ngurtë, por poroz, i cili më pas shkrihet në pjesën e poshtme dhe më të nxehtë të furrës së shpërthimit (falsifikim).

Nëse një furrë shpërthyese mund të mbushet me oksid hekuri dhe karbon të pastër dhe të pastrohet me oksigjen të pastër, atëherë termokimia e furrës shpërthyese do të reduktohet në ekuacionet e thjeshta të shkruara më sipër. Në fakt, ajri i fryrë përmban më shumë azot se oksigjen, dhe minerali mund të përmbajë mbi 50% minerale shterpë (bandë), kryesisht silikate. Azoti kalon nëpër furrë pa reaguar, por me silikatet situata është më e ndërlikuar. Për t'i ndarë silikatet nga hekuri dhe për t'i hequr ato nga furra, ato duhet të jenë të lëngshme. Silikatet e përfshira në mineral hekuri formojnë skorje të shkrirë kur reagojnë me gëlqere CaO. Për ta bërë këtë, guri gëlqeror CaCO 3 ngarkohet në furrë së bashku me mineralin në proporcionin e kërkuar. Guri gëlqeror, ose "fluksi", dekompozohet në majë të furrës sipas reaksionit

duke formuar gëlqere të nevojshme për shndërrimin e papastërtive silikate të mineralit të hekurit në skorje të lëngshme. Një furrë shpërthyese prodhon pothuajse aq skorje sa hekuri i derrit. Ndërsa skorja ngurtësohet, ajo shndërrohet në një material të errët, të qelqtë, i cili në të kaluarën grumbullohej në deponitë e mëdha të skorjeve pranë fabrikave të përpunimit të çelikut. Në ditët e sotme, skorja përdoret për të bërë agregat për beton, çakëll hekurudhor, lesh skorje dhe veshje kundër rrëshqitjes për autostrada.

Nga sa më sipër, vijojnë kërkesat themelore për projektimin e një furre shpërthyese. Ai duhet të sigurojë ngarkim të vazhdueshëm të karburantit, mineralit dhe fluksit nga lart, furnizim të vazhdueshëm me ajër dhe heqje periodike të produkteve të lëngshme nga poshtë. Furra duhet të jetë mjaft e lartë që të lejojë të ndodhin reaksionet e nevojshme kimike. Ajri fryhet në furrë përmes tubave të vendosura në pjesën e poshtme të saj dhe ngrihet lart përmes ngarkesës. Hekuri dhe skorja e reduktuar e sfungjerit shkrihen në nivelin e shpatullave, në pjesën më të gjerë të furrës dhe lëngu grumbullohet në farkë, poshtë tuyereve. Në farkë, një vrimë çezme e mbyllur me argjilë hapet periodikisht për të lëshuar metal dhe (pak më e lartë) një vrimë rubineti me skorje.

Reduktimi i oksidit të hekurit në hekur sfungjer dhe zbërthimi i fluksit gëlqeror ndodhin në bosht - pjesa kryesore e furrës së shpërthimit - gjatë procesit të vendosjes së ngadaltë të ngarkesës. Ngarkesa fillon të nxehet në pjesën e sipërme - fundi i sipërm i boshtit. Dioksidi i karbonit dhe azoti shkarkohen vazhdimisht përmes një kanali të gjerë tymi nga lart. Meqenëse gjatë funksionimit normal të një furre shpërthyese presioni i gazit në furrë është më i lartë se presioni atmosferik, skaji i sipërm i furrës nuk mund të hapet thjesht për ngarkim, përndryshe presioni i gazit do të bjerë dhe përbërësit e bluar imët të ngarkesës do të fryhen. të furrës. Për të parandaluar këtë, sigurohet një pajisje mbushëse me dy kone. Koni i poshtëm ngrihet në mënyrë që të mbulojë fort vrimën e ngarkimit, dhe më pas pjesa e sipërme ulet për ngarkim. Pas kësaj, koni i sipërm ngrihet përsëri, duke vulosur hyrjen në furrë dhe, pasi të keni ulur pjesën e poshtme, një pjesë e ngarkesës (kolosh) kalon në kanalin e tymit.

Një furrë shpërthyese moderne është një strukturë e madhe. Lartësia e një furre që prodhon 1000 ton hekur derri në ditë është rreth 30 m, dhe diametri në nivelin e shpatullave është përafërsisht. 8 m Stufa eshte e instaluar themel betoni, në të cilën tulla zjarrduruese është e ekspozuar në një shtresë çeliku. Pjesa e poshtme Ky dizajn ftohet me ujë.

Pavarësisht se sa mbresëlënëse është madhësia e furrës së shpërthimit, ajo në vetvete është vetëm një pjesë e vogël e shkritores së hekurit. Për të funksionimin normal Ne kemi nevojë gjithashtu për një ndarje të materialeve të ngarkimit, pajisje ngritëse për ngarkimin e furrës, pompa për furnizim me ajër (fryrje) dhe ngrohës ajri (coupers), transportues skorje dhe një sistem shkritor ose pranues për metalin e shkrirë. Transportuesit e rripave përdoren ndonjëherë për të ngarkuar furrat e shpërthimit, por më shpesh xeherori, karburanti dhe fluksi furnizohen nga ngritëset - anije të vogla (kapëse) që lëvizin me rrota përgjatë binarëve të pjerrët nga gropat e poshtme të mbushjes në platformën e sipërme të ngarkimit, ku ato vendosen automatikisht. përmbys, duke shkarkuar në një aparat për mbushjen e pleshtit pritës.

Efikasiteti i një furre me shpërthim rritet ndjeshëm kur përdoret shpërthim i nxehtë. Ajri i furnizuar me tuyer nxehet paraprakisht në një temperaturë që mund të arrijë 1000° C. Ngrohja kryhet në kapakë, secila prej të cilave nuk është shumë më e vogël në përmasa se vetë furra e shpërthimit. Cowper është një shtresë vertikale cilindrike prej çeliku me një grykë të brendshme "checkerboard" të bërë nga tulla zjarrduruese.

Gazi i shkarkuar nga fundi i sipërm i një furre shpërthyese përmban monoksid karboni dhe gazra të tjerë që mund të digjen. Ky gaz furnizohet përmes kanaleve të gazit me pjerrësi të gjerë në pjesën e poshtme të kapakut, ku pasi kalon nëpër një filtër pluhuri, digjet në dhomën e djegies. Produktet e djegies ngrihen lart, duke ngrohur grykën e tullave. Kur gryka nxehet mjaftueshëm, furnizimi me karburant dhe gaz në dhomën e djegies fiket dhe ndizen fryrësit, të cilët e çojnë ajrin përmes kapakut në tubacionet e furrës së shpërthimit. Për çdo furrë shpërthyese, zakonisht sigurohen katër kapakë: dy ngrohen dhe dy të tjerët furnizojnë me shpërthim të nxehtë. Rrjedhat e gazit dhe ajrit ndërrohen periodikisht në mënyrë që vendosur temperaturën duke fryrë.

Ka një sërë mënyrash për të përmirësuar më tej efikasitetin e një furre shpërthyese. Njëri prej tyre është duke punuar nën presion gazet e brendshme, dyfishi i presionit atmosferik. Kjo përmirëson produktivitetin me afërsisht 15% dhe redukton konsumin e koksit me afërsisht 10%. Përfitimet ekonomike të rritjes së produktivitetit kompensohen disi nga kostoja e pajisjeve më të mëdha të ventilatorit dhe reduktimi i mundshëm i jetëgjatësisë së muraturës zjarrduruese.

Kur shkrirja lirohet nga një furrë shpërthyese, skorja rrjedh nga vrima e saj e rubinetit dhe metali rrjedh nga vrima e saj e rubinetit që ndodhet poshtë. Më parë, skorja derdhej në kamionë me skorje - kova të mëdha në karroca me rrota hekurudhore - që e çonin skorjen e pangurtësuar në deponi. Në ditët e sotme, skorja zakonisht çohet në një fabrikë përpunimi që ndodhet pranë furrës së lartë, ku ftohet me ujë dhe granulohet, pas së cilës përdoret si agregat për beton etj.

Metali i lëngshëm që rridhte nga vrima e rubinetit drejtohej përmes ulluqeve të përgatitura në një "shtrat" rëre përpara furrës. Nga ulluqet u përhap përgjatë depresioneve anësore të zgjatura në rërë, ku u ngurtësua në formën e shufrave të quajtura shufër (për shkak të ngjashmërisë së tyre me derrat e shumtë që thithin një dosë). Megjithëse derdhja me rërë nuk përdoret më, metali i shkrirë në furrat e zjarrit quhet ende hekuri i derrit (përdoret edhe termi gize "bajonetë"). Në ditët e sotme, kur kërkohet hekuri i derrit, metali i shkrirë derdhet në kallëpe çeliku që lëvizin vazhdimisht përpara furrës së lartë në një rrip transportieri. Kur metali ngurtësohet, kallëpet kthehen dhe, të liruara nga derrat, kthehen për derdhjen e radhës. Për të parandaluar ngjitjen e gizës në kallëpe, ato lyhen me katran qymyri ose gëlqere.

Hekur model.

Lidhja e hekurit, karbonit dhe silikonit e shkrirë në një furrë shpërthyese ka një pikë shkrirjeje prej përafërsisht. 1150° C. Në gjendje të shkrirë, giza mbush me lehtësi kallëpet e derdhjes të çdo konfigurimi. Prandaj, është shumë i përshtatshëm për prodhimin e shumë llojeve të produkteve.

Mjetet kryesore të prodhimit në një shkritore hekuri janë furra e shkrirjes, modelet e produkteve dhe materialet e formimit. Nga furrat e shkrirjes Mënyra më e lehtë është furra me kupolë, d.m.th. një furrë e vogël e tipit bosht të veshur me tulla zjarrduruese. Në pjesën e poshtme të tij ka tuyer, ndërsa në pjesën e sipërme ka një oxhak për gazrat e shkarkimit. Karburanti dhe gize ngarkohen përmes vrimës anësore, furra ndizet dhe shpërthimi ndizet. Gize e shkrirë mblidhet në një pjatë vatër dhe lëshohet përmes një vrime rubineti sipas nevojës. Në shkritoret më të mëdha të hekurit, hekuri i derrit shkrihet në furrat reverberuese.

Për të marrë aktrime cilësi të mirë nuk ka nevojë për pajisje shumë komplekse. Hapi i parë është krijimi i një modeli të produktit. Modeli është bërë prej druri nga një prodhues modelesh me përvojë, duke lejuar tkurrjen e gizës gjatë ngurtësimit. Format e shkritores për derdhjet e hekurit bëhen nga një përzierje formuese (balte dhe rërë), e cila është ngjitëse, por poroze. Modeli vendoset brenda një kornize të ndarë të përbërë nga "flaska", dhe balonat janë të mbushura me rërë të derdhur. Më pas ndahen shishet dhe modeli hiqet. Kur bashkohen përsëri, rëra e formimit krijon një zgavër myku që përputhet saktësisht me modelin. Gjithçka që mbetet është të bëhen vrima dhe kanale me sprue përmes të cilave giza e lëngshme mund të rrjedhë në zgavrën e kallëpit.

Pasi të thahet, myku është gati për derdhje. Nëse derdhja shkon mirë, atëherë giza e lëngshme mbush të gjitha zbrazëtitë e mykut, duke mos lënë flluska ajri. Kur giza ngurtësohet, derdhja "zhveshet", duke thyer mykun. Në shumë raste, për të "përfunduar" produktin, mjafton të zbutni skajet e pabarabarta të derdhjes duke bluar.

Hekuri i derrit, që përdoret më shpesh për derdhje, quhet gizë gri, sepse sipërfaqja e tij duket gri, madje edhe e blozës, kur thyhet. Kjo pamje shpjegohet me përmbajtjen e lartë të karbonit (rreth 4%) e pranishme në hekur në formën e thekoneve të grafitit. Gize gri është e lëngshme, ka një pikë të ulët shkrirjeje dhe gjithashtu thith mirë energjinë e dridhjeve - një zile prej gize nuk bie. Falë kësaj, gize është i përshtatshëm për prodhimin e kornizave të pianos, shtretërve të mullinjve, tornove, bluarjes dhe makinave të tjera. Një produkt shumë i zakonshëm i bërë nga gize gri është blloku i cilindrit të një motori makine; Gize për këtë aplikacion është e mirë sepse është e lirë dhe mund të derdhet lehtësisht në kallëpe me konfigurime komplekse.

Megjithëse giza gri është e fortë, ajo është e brishtë dhe thyhet lehtësisht kur i nënshtrohet një goditjeje të mprehtë. Prandaj, në vend të tyre përdoret shpesh gize e lakueshme. Derdhjet e hekurit të lakueshëm prodhohen në dy faza. Së pari, një derdhje është bërë nga gize e bardhë me një përmbajtje relativisht të ulët karboni dhe silikoni. Gize e tillë është shumë e brishtë, por pas pjekjes në temperaturë të lartë për 24 orë, duktiliteti i tij rritet ndjeshëm. Rritja e duktilitetit është për shkak të rishpërndarjes së karbonit në metal që ndodh gjatë pjekjes. Në gizën e bardhë, karboni përmbahet në formën e karbitit të hekurit Fe 3 C. Gjatë procesit të pjekjes, karabi dekompozohet në hekur dhe grafit. Ky grafit ka formën e përfshirjeve të vogla sferike, të cilat, të ndara nga njëra-tjetra, pothuajse nuk e zvogëlojnë duktilitetin e matricës së hekurit përreth. Hekuri duktil përdoret për të bërë pajisje tubash dhe pajisje hekurudhore.

ÇELIK

Fillimisht, furrat e shpërthimit u ndërtuan kryesisht për shkrirjen e gize. Më vonë, u gjetën mënyra për të përpunuar gize në hekur të farkëtuar dhe metali i furrës së shpërthimit u bë materiali fillestar për një hekur të tillë. Me zhvillimin e prodhimit të çelikut në shkallë të gjerë dhe me kosto të ulët, bazuar në proceset Bessemer dhe Siemens, u bë ekonomikisht i realizueshëm konvertimi i hekurit të derrit të furrës së shpërthimit në çelik. Aktualisht, pothuajse i gjithë gize nga furrat e zjarrit përdoret për këtë proces. Çeliku është një material strukturor veçanërisht i vlefshëm që mund të formësohet në pothuajse çdo formë duke rrokullisur, stampuar, shtypur, derdhur ose përpunuar. Nga aliazhimi dhe trajtimi termik është e mundur të përftohen çeliqe me një shumëllojshmëri të gjerë të vetive fizike dhe kimike. Për shembull, disa çelik janë aq të butë sa mund të përpunohen me mjete të thjeshta dore, ndërsa të tjerët janë aq të fortë sa lejojnë prerjen e xhamit.

PROCESET E PRODHIMIT TË ÇELIKUT

Kur konvertohet gize e shkrirë në një furrë shpërthimi në çelik, pothuajse i gjithë karboni dhe i gjithë silikoni hiqen prej tij me oksidim. Mangani, nikeli ose krom mund të shtohen si elementë aliazh. Aktualisht, metoda kryesore e përpunimit të hekurit të derrit të shkrirë në një furrë shpërthyese është bërë procesi i konvertuesit të oksigjenit, megjithëse procesi i vatrës së hapur përdoret ende në disa vende.

Një tipar i rëndësishëm i prodhimit të çelikut është lehtësia relative e ripërdorimit të tij. Si konverteri i oksigjenit ashtu edhe furra me vatër të hapur mund të punojnë me një përqindje të madhe skrap çeliku (skrap), dhe furra elektrike mund të funksionojë vetëm me skrap. Kjo është veçanërisht e rëndësishme këto ditë, kur problemi i depozitimit të mbetjeve është bërë më i mprehtë.

Kostoja e ripërdorimit varet kryesisht nga cilësia e skrapit. Hekurishtet që përmbajnë kallaj ose bakër janë të padëshirueshme në prodhimin e çelikut, sepse këto metale të vështira për t'u hequr degradojnë vetitë mekanike të çelikut. Vlera më e madhe është skrap i madh, origjina e të cilit dihet. Disa sasi të skrapit të tillë vijnë nga fabrikat e përpunimit të metaleve, dhe akoma më shumë - pas çmontimit të pajisjeve të vjetra të fabrikës dhe hekurudhave dhe prerjes së anijeve të detit dhe lumit në skrap. Skrapi në formën e makinave të përdorura dhe kontejnerëve të ushqimit është më pak i vlefshëm, pasi me shumë gjasa përmban bakër dhe kallaj.

Elementet aliazh zakonisht i shtohen çelikut në formën e ferroaliazheve. Ferroaliazhet përmbajnë sasi të konsiderueshme hekuri, i cili shërben si bartës i elementeve aliazh. Ferroaliazhet më të rëndësishme përfshijnë ferromanganin (si spiegel, ose gize pasqyre), i nevojshëm për të gjithë çeliqet; ferrosilicon, përdoret për prodhimin e çeliqeve me speciale vetitë magnetike dhe për deoksidimin e çeliqeve të shkrirë në furrat elektrike; ferrokrom dhe ferrovanadium. Nikeli shtohet si metal i pastër.

Procesi i konvertuesit.

Në gjysmën e parë të shekullit të 20-të. Procesi origjinal Bessemer humbi gradualisht rëndësinë e tij të mëparshme. Fakti është se nxehtësia e lëshuar në konvertuesin Bessemer nuk është e mjaftueshme për të shkrirë hekurishtet - një lëndë e parë më e lirë se metali i nxehtë nga një furrë shpërthyese. Rrjedha e shpejtë e shkrirjes në konvertuesin Bessemer e bëri të pamundur analizimin e çelikut dhe rregullimin e përbërjes së tij në përputhje me specifikimet. Procesi i vatrës së hapur lejon një përqindje të konsiderueshme të skrapit në ngarkesën e furrës dhe reaksionet në të zhvillohen mjaft ngadalë në mënyrë që të jetë e mundur të kryhet analiza gjatë procesit të shkrirjes dhe korrigjimi i përbërjes përpara se të lëshohet metali.

Por në vitet 1950, procesi i prodhimit të çelikut me konvertues u kthye në jetë dhe gjatë 35 viteve të ardhshme zëvendësoi plotësisht procesin e vatrës së hapur pasi teknologjia u zhvillua për të prodhuar oksigjen të lirë dhe të pastër, duke lejuar shndërrimin nga ajri në shpërthim oksigjeni në konvertues. Sipas kësaj teknologjie, oksigjeni në sasi të matura në tonë prodhohet nga distilimi i pjesshëm i ajrit të lëngshëm; prodhimi i çelikut kërkon oksigjen me një pastërti prej 99.5%.

Ajri është 80% azot, dhe azoti është një gaz inert që nuk merr pjesë në reagimet e prodhimit të çelikut të konvertuesit. Kështu, në konvertuesin Bessemer, një sasi e madhe e gazit të padobishëm fryhet përmes metalit të shkrirë. Por kjo nuk mjafton - një pjesë e azotit shpërndahet në çelik. Lëshimi i mëpasshëm i azotit të tretur në formën e nitrideve mund të çojë në plakje pas deformimit - një ulje graduale e duktilitetit, gjë që çon në vështirësi gjatë trajtimit me presion. Kjo lloj vështirësie zhduket nëse metali në konvertues fryhet jo me ajër, por me oksigjen të pastër. Por një kalim i thjeshtë nga ajri në oksigjen në një konvertues Bessemer është i papranueshëm, pasi për shkak të ngrohjes së fortë të tuyereve, konverteri do të dështojë shpejt. Ky problem u zgjidh si më poshtë: shpërthimi i oksigjenit furnizohet në sipërfaqen e gizës së shkrirë përmes një tubi të ftohur me ujë. Në vitin 1952, një konvertues 35 tonësh i këtij lloji u lançua me sukses në qytetin austriak të Linzit në fabrikën VOEST. Kjo teknologji, e quajtur procesi LD (një akronim për Linz dhe R. Durrer, një inxhinier në kompani), u zhvillua më vonë në procesin e konvertuesit të oksigjenit. Reagimi i shpejtë i oksidimit në ngarkesën e konvertuesit, i karakterizuar nga një raport i ulët i sipërfaqes ndaj vëllimit, minimizon humbjen e nxehtësisë dhe lejon që deri në 40% skrap metali të futet në ngarkesë. Konvertuesi i oksigjenit mund të prodhojë 200 tonë çelik çdo 45 minuta, që është 4 herë produktiviteti i një furre me vatër të hapur.

Konvertuesi i oksigjenit me pastrim të lartë është një enë në formë dardhe (me një qafë të hapur dhe të ngushtë të sipërme) me një diametër prej përafërsisht. 6 m dhe lartësi përafërsisht. 10 m, i veshur nga brenda me tulle magnezi (kryesore). Kjo veshje mund të përballojë afërsisht 1500 nxehtësi. Konvertuesi është i pajisur me kunja anësore të siguruara në unaza mbështetëse, gjë që e lejon atë të anohet. Në pozicionin vertikal të konvertuesit, qafa e tij ndodhet nën kapuçin e shkarkimit të oxhakut të shkarkimit të tymit. Një dalje anësore në njërën anë lejon që metali të ndahet nga skorja kur kullohet. Në një dyqan konvertuesish, zakonisht ka një vend ngarkimi pranë konvertuesit. Hekuri i lëngshëm i derrit nga furra shpërthyese transportohet këtu në një lugë të madhe dhe skrap metali grumbullohet në kazanët e çelikut për ngarkim. E gjithë kjo lëndë e parë transferohet në konvertues nga një vinç sipër. Në anën tjetër të konvertuesit ka një vend derdhjeje, ku ka një lugë marrëse për çelikun e shkrirë dhe karrocat hekurudhore për transportimin e tij në vendin e derdhjes.

Përpara se të fillojë procesi i konvertuesit të oksigjenit, konverteri anohet drejt hapësirës së ngarkimit dhe hekurishtet derdhen nëpër qafë. Metali i lëngshëm nga furra shpërthyese që përmban rreth 4,5% karbon dhe 1,5% silic derdhet më pas në konvertues. Metali desulfurizohet fillimisht në një lugë. Konvertuesi kthehet në pozicionin vertikal, futet një shtizë e ftohur me ujë nga lart dhe furnizimi me oksigjen është i ndezur. Karboni në gize oksidohet në CO ose CO 2, dhe silikoni oksidohet në dioksid SiO 2. Gëlqere shtohet përgjatë "mbytjes" (tabak ngarkimi) për të formuar skorje me dioksid silikoni. Deri në 90% të silikonit që përmban giza hiqet me skorje. Përmbajtja e azotit në çelikun e përfunduar zvogëlohet shumë për shkak të veprimit shpëlarës të CO. Pas rreth 25 minutash, fryrja ndalon, konverteri anohet pak, merret një mostër dhe analizohet. Nëse nevojiten rregullime, mund ta ktheni përsëri konvertuesin në pozicionin vertikal dhe të futni një shtizë oksigjeni në qafë. Nëse përbërja dhe temperatura e shkrirjes plotësojnë specifikimet, atëherë konverteri anohet drejt gjirit të derdhjes dhe çeliku kullohet përmes daljes.

Përveç procesit të konvertuesit të oksigjenit me pastrimin e sipërm, ekziston një proces i konvertuesit të oksigjenit me furnizimin e oksigjenit në një rrjedhë karburanti përmes pjesës së poshtme të konvertuesit. Tuyeret në fund të konvertuesit mbrohen me fryrje të njëkohshme gazit natyror. Ky proces është më i shpejtë dhe më produktiv se procesi i goditjes së sipërme, por më pak efikas në shkrirjen e hekurishteve. Megjithatë, fryrja nga fundi mund të kombinohet me fryrjen e sipërme.

Furrë me vatër të hapur.

Siç është përmendur tashmë, prodhimi i çelikut me vatër të hapur përdoret ende në një numër vendesh, megjithëse gradualisht po zëvendësohet nga procesi i konvertuesit të oksigjenit. Një furrë me vatër të hapur zakonisht mban 500 ton çelik. Ajo ka një dysheme të gjerë, të cekët dhe një qemer të ulët me hark që reflekton nxehtësinë drejt dyshemesë së poshtme. Gazi dhe ajri futen nga një skaj dhe digjen mbi vatër. Sa më e ulët të jetë përmbajtja e karbonit, aq më e lartë është pika e shkrirjes. Për të arritur temperaturën në të cilën shkrihet çeliku me përmbajtje minimale të karbonit, përdoret parimi i rikuperimit të nxehtësisë. Në të dy skajet e furrës ka dhoma rigjenerimi me të njëjtin ambalazh me tulla si në kapëset e furrës së lartë. Produktet e djegies kalohen përmes njërës prej këtyre dhomave. Kur rreshtimi nxehet mjaftueshëm, drejtimi i rrjedhës përmes furrës është i kundërt. Ajri dhe gazi në hyrje thithin nxehtësinë nga tullat e hundës, dhe gazrat e shkarkimit ngrohin dhomën e dytë. Kjo arrin kursimin e karburantit dhe rrit temperaturën e funksionimit.

Një furrë me vatër të hapur është një strukturë e madhe, dhe procesi i shkrirjes së çelikut kërkon një kohë mjaft të gjatë. Duhet përafërsisht për të ngarkuar furrën me mineral, skrap dhe gize. 5 orë, 4 orë për shkrirje dhe 3-4 orë të tjera për rafinimin dhe rregullimin e përbërjes përfundimtare të çelikut.Gize dhe skrap mund të ngarkohen në përmasa të ndryshme në varësi të nevojës dhe konsideratave ekonomike.

Procesi termokimik i shkrirjes së çelikut në një furrë me vatër të hapur është kompleks. Siç është përmendur tashmë, papastërtitë kryesore të hekurit të derrit janë silikoni Si, karboni C, squfuri S dhe fosfori P.

Silici reagon me mineral hekuri [oksid hekuri (III) Fe 2 O 3 ], duke rezultuar në dioksid silikoni SiO 2 dhe hekur:

Karboni digjet, duke formuar monoksid karboni CO dhe duke reduktuar hekurin nga xeherori:

Fosfori gjithashtu, duke formuar pentoksidin e fosforit P 2 O 5, çliron hekurin nga minerali:

Squfuri, duke reaguar me gëlqere CaO dhe karbon, formon sulfid kalciumi CaS dhe monoksid karboni CO:

Sulfidi i kalciumit dhe pentoksidi i fosforit kthehen në skorje që noton në sipërfaqen e hekurit të pastruar. Skorja është kryesisht silikat kalciumi CaSiO 3, i formuar në reagimin e dioksidit të silikonit me gëlqere:

Gjatë procesit të shkrirjes, jo më pak vëmendje i kushtohet skorjes sesa vetë çelikut, pasi çeliku i mirë fitohet si rezultat i reaksioneve midis skorjes dhe metalit.

Furrë elektrike.

Furrat elektrike fillimisht u përdorën vetëm për shkrirjen e veglave të cilësisë së lartë dhe çeliqeve inox, të cilët më parë shkriheshin në kavanoza. Por gradualisht furrat elektrike filluan të luanin një rol të rëndësishëm në prodhimin e çelikut me karbon të ulët nga hekurishtet në rastet kur nuk kërkohet ripërpunimi i hekurit të derrit nga furra shpërthyese. Aktualisht përafërsisht. 30% e çelikut të parafinuar shkrihet në furrat elektrike. Furrat me hark elektrik janë më të zakonshmet. Nën furrën e çelikut me hark është e veshur me zjarrdurues punime me tulla, çatia ftohet nga uji dhe mund të zhvendoset anash për të ngarkuar furrën. Elektrodat e karbonit futen përmes tre vrimave në çati. Një shkarkesë harku ndizet midis elektrodave dhe hekurishtes në dyshemenë e furrës. Në një furrë të madhe, rryma e harkut mund të arrijë 100,000 A.

Shkrirja e çelikut zakonisht bëhet si më poshtë. Çatia e furrës zhvendoset anash, dhe skrapet ngarkohen me kujdes nën furre. Pas kësaj, harku kthehet në vendin e tij, dhe elektrodat ulen në mënyrë që të mos arrijnë në majë të skrapit të ngarkuar me 2-3 cm. Ndizni harkun dhe rritni gradualisht fuqinë ndërsa mbushësi shkrihet. Oksigjeni futet në furrë për të oksiduar karbonin dhe silikonin në ngarkesë, dhe gëlqereja futet për të formuar skorje. Në këtë fazë, kimia e shkrirjes është e njëjtë si në procesin bazë të oksigjenit. Në fund të periudhës së oksidimit, merret një mostër, analizohet dhe, nëse është e nevojshme, rregullohet përbërja. Pastaj harku fiket, elektrodat ngrihen, furra anohet dhe çeliku lëshohet në lugë.

Procesi elektrik i prodhimit të çelikut gjen gjithashtu aplikim i rëndësishëm në shkrirjen në vakum të çelikut. Për këtë, zakonisht përdoren furrat elektrike me induksion. Çeliku vendoset në një kavanoz grafiti të rrethuar nga një spirale induktore bakri. Induktori furnizohet me tension të alternuar me frekuencë të lartë. Rrymat vorbull të shkaktuara nga një induktor në një kavanoz grafiti e ngrohin atë sepse rezistenca grafiti është mjaft i madh. Nëse gropa me induktor vendoset në një dhomë vakum, atëherë çeliku, i shkrirë në vakum, çlirohet nga oksigjeni dhe gazrat e tjerë të tretur. Rezultati është çeliku shumë i pastër, pa okside. Shkrirja me vakum është e shtrenjtë dhe përdoret vetëm në rastet kur kërkohet çelik veçanërisht i fortë dhe i besueshëm, për shembull për pajisjet e uljes së avionëve. Përmirësimi i vetive mekanike të çelikut si rezultat i shkrirjes me vakum shoqërohet me mungesën e grimcave të oksidit, të cilat shpesh shkaktojnë çarje në çelikun konvencional.

Derdhje çeliku.

Hapi i fundit në procesin e prodhimit të përshkruar më sipër është derdhja e çelikut në shufra individuale ose në një shufër të vazhdueshme. Për të marrë shufra individuale, çeliku derdhet në kallëpe masive prej gize. Pasi çeliku të jetë ngurtësuar, shufrat ndahen nga kallëpet dhe transferohen ndërsa janë ende të nxehta në pusin e ngrohjes. Këtu, sasi të mëdha shufrash mbahen në temperatura të larta derisa të jenë gati për rrotullim.

Derdhja e çelikut në kallëpe, "zhveshja" e shufrave (ndarja nga kallëpet), zhvendosja e tyre në një pus ngrohjeje dhe heqja e mëvonshme për rrotullim kërkojnë operacione të shumta transporti dhe trajtimi, të cilat mund të shmangen me metodën e derdhjes së vazhdueshme në një shufër pothuajse formë përfundimtare. Çeliku derdhet në një kallëp bakri të ftohur me ujë, në të cilin ngurtësimi fillon nga sipërfaqja e jashtme. Çeliku i nxjerrë nga kallëpi ftohet më tej derisa të ngurtësohet plotësisht nga uji i spërkatur me grykë.

Trajtimi me presion.

Shufrave të çelikut duhet t'i jepet një formë e përshtatshme për përdorimin e çelikut si material strukturor. Më shpesh, shufrat përpunohen me rrotullim të nxehtë (pas përgatitjes së duhur). Me këtë metodë zgjatet dhe hollohet një biletë (pllakë) e sheshtë, e kaluar midis rrotullave horizontale të drejtuara nga motorë të fuqishëm elektrikë. Mulliri për petëzimin e parë të shufrave të nxehta të çelikut quhet mulli shtrëngues. Shufra futet midis rrotullave të vendosur për të zvogëluar pak trashësinë. Pas kalimit të parë, drejtimi i rrotullimit të rrotullave ndryshon, distanca midis tyre zvogëlohet dhe shufra kalon nëpër to në drejtim të kundërt. Ky proces përsëritet shumë herë, duke rezultuar në një shufër më të hollë dhe më të gjatë. Në të njëjtën kohë, inhomogjenitetet e derdhjes së metalit eliminohen. Rrotullimi i nxehtë homogjenizon çelikun dhe rrit qëndrueshmërinë e tij.

Me rrotullim të vazhdueshëm midis rrotullave të lëmuar të fuçisë, shufra shndërrohet në fletë. Rrotullat e profilizuara prodhojnë produkte të gjata profile të ndryshme: i thjeshtë (rreth, katror, trekëndësh, shirit), në formë (shina, trarë I, kanale, hekur këndor) dhe i veçantë (rrota, goma etj.). Nëse produkti përfundimtar ka toleranca shumë të ngushta dimensionale, do të ndodhë fazën përfundimtare i nënshtrohet rrotullimit të ftohtë. Në këtë rast, së pari dimensionet e pjesës së punës reduktohen në afërsisht madhësive të kërkuara rrotullim i nxehtë, dhe më pas çeliku ftohet në temperaturën e dhomës dhe përfundon duke kaluar nëpër rrotulla. Si rezultat, ajo del nga rrotullat me një sipërfaqe të pastër dhe me shkëlqim të cilësisë së mirë.

Disa forma nuk mund të prodhohen duke rrotulluar; në këtë rast përdoren falsifikimi dhe stampimi. Metodat e ndryshimit të formës së metaleve me falsifikim ishin të njohura në kohët e lashta. Metodat e tij moderne karakterizohen nga një shkallë e gjerë - përdorimi i çekiçëve dhe presave me avull ose makinë hidraulike, si dhe ngordhjet dhe shufrat me grushta. Boshllëku i metalit vendoset në një zgavër të formuar nga dy kokrra çeliku të ngurtësuar. Kur kokrrat janë të ngjeshur, metali i nxehtë i pjesës së punës rrjedh, mbush zgavrën dhe merr formën e dëshiruar.

Kontrolli i cilësisë së çelikut.

Kontrolli i cilësisë është i një rëndësie të madhe në prodhimin e produkteve të gatshme. Defektet në çelikun e mbështjellë mund të shkaktohen nga përfshirjet jometalike dhe poroziteti. Prandaj, çeliku i çdo qëllimi kritik në dalje nga dyqani i rrotullimit kalon kontroll i pafrenueshëm. Metodat më të rëndësishme të kontrollit të tillë janë zbulimi i defekteve tejzanor dhe magnetik.

Kontroll kompjuterik.

Një reduktim i madh në intensitetin e punës mund të arrihet duke përdorur kompjuterë në sistemet e kontrollit të automatizuar (ACS) për petëzimin e çelikut, prodhimin e furrës së lartë, planifikimin e punës në punishte, etj. Kontrolli mbikëqyrës me një kompjuter me shpejtësi të lartë si një pajisje kontrolli qendror është i nevojshëm për proceset e vazhdueshme, veçanërisht pasi procese të tilla janë më të thjeshta se ato diskrete dhe janë më të lehta për t'u automatizuar. Procesi i konvertuesit të oksigjenit me rrjedhje të shpejtë, një nga metodat më premtuese për prodhimin e vazhdueshëm të çelikut, kërkon gjithashtu një sistem kontrolli të automatizuar të mbikëqyrjes kompjuterike.

VETITË E ÇELIKUT

Duke ndryshuar përbërjen, është e mundur të përftohen çeliqe me veti shumë të ndryshme - vegël të aliazhuara, inox. Prodhohet më shumë çelik me karbon se të gjitha llojet e tjera. Çeliku i karbonit është një aliazh hekuri me karbon dhe mangan. Siç u përmend, mangani shtohet për të shtypur efektet e dëmshme të oksigjenit dhe squfurit të pranishëm në çelik. Karboni përcakton vetitë mekanike të çelikut. Përmbajtja e karbonit në çelik mund të variojë nga 0.1 në 1.2%. Çeliku që përmban 0,1-0,3% karbon është mjaft i fortë dhe mjaft duktil. Çeliku i petëzuar i këtij lloji në formën e një seksioni I përdoret si trarë ndërtimi. Fletët e hollë të çelikut me karbon të ulët përdoren për të bërë trupa makinash dhe kanaçe prej kallaji.

Një nga më karakteristika të rëndësishmeçeliku është se vetitë e tij mund të ndryshohen në një gamë shumë të gjerë thjesht duke ndryshuar përmbajtjen e karbonit. Sa më shumë karbon në çelik, aq më e madhe është forca e tij në tërheqje, por aq më pak duktilitet, d.m.th. deformim deri në dështim. Çeliku pa aliazh me përmbajtje mesatare karboni është i përshtatshëm për produkte që kërkojnë forcë dhe rezistencë ndaj konsumit, si p.sh. binarët. Çeliku që përmban rreth 0.8% karbon mund të ngurtësohet mjaftueshëm për ta bërë atë të përshtatshëm për prodhim mjetet prerëse, të tilla si stërvitje dhe thika. Çeliku me edhe më shumë përmbajtje të lartë karboni shërben si material për briskun e briskut; duhet të jetë shumë i fortë dhe rezistent ndaj konsumit, por nuk kërkon shumë rezistencë.

Trajtimi termik i çelikut.

Trajtimi termik mund të ndryshojë ndjeshëm vetitë mekanike të çelikut. Për disa aplikime nxehet dhe më pas ngurtësohet me ftohje të shpejtë. Në gjendje të pjekjes (d.m.th. pas ftohjes së ngadaltë), çeliku edhe me përmbajtje të lartë karboni është mjaftueshëm plastik për t'u formësuar mjeti i duhur ose produkt tjetër. Më pas zakonisht ngurtësohet. Në këtë rast, forca në tërheqje e çelikut mund të rritet me 10 herë, dhe duktiliteti mund të ulet me të njëjtën sasi. Sa më shumë karbon në çelik, aq më e lartë është ngurtësia e tij pas forcimit. Çeliku i posaçëm i ngurtësuar është i përshtatshëm për prerjen e të gjitha metaleve, përveç metaleve më të forta.

Ekzistojnë tre pika të rëndësishme në trajtimin e nxehtësisë. Së pari, çeliku nxehet temperaturë të lartë(zakonisht nxehtësia e kuqe, megjithëse klasat më të larta të karbonit kërkojnë nxehtësi të bardhë). Kjo ngrohje pasohet nga ftohja e shpejtë - shuarja - pas së cilës çeliku ringrohet, por tani në një temperaturë relativisht të ulët - "kalitet". Kur nxehet për herë të parë, formohet një zgjidhje e ngurtë e karbonit në hekur. Nëse, pas një ngrohjeje të tillë, çeliku ftohet ngadalë (pjeket), karboni i tretur do të bjerë nga tretësira në formën e grimcave të karbitit të karbonit, duke e lënë çelikun mjaft të butë. Gjatë ngurtësimit, çeliku ftohet aq shpejt sa karbidi i hekurit nuk ka kohë të ndahet nga tretësira. Për shkak se atomet e karbonit janë shumë të mëdha për hapësirat midis atomeve të hekurit, struktura kristalore e çelikut të ngurtësuar është shumë e deformuar. Kjo strukturë quhet martensitike; i përgjigjet fortësisë dhe brishtësisë jashtëzakonisht të lartë. Për të zvogëluar brishtësinë, çeliku i ngurtësuar kalitet, d.m.th. nxehet në një temperaturë prej 200–600 ° C, duke mos arritur nxehtësinë e kuqe, dhe pas një ekspozimi ftohet përsëri. Me një ngrohje të tillë, dekompozimi i pjesshëm i martensitit ndodh me precipitimin e karbonit të tepërt nga tretësira. Sa më e lartë të jetë temperatura e kalitjes, aq më shumë precipitime të tilla dhe aq më i butë (dhe më duktil) është çeliku. Çdo shkallë fortësie mund të merret me kalitje të përshtatshme. Shkalla e kërkuar e kalitjes varet nga qëllimi i çelikut. Për shembull, nëse e lëshoni shumë tehun e thikës, ajo shpejt do të bëhet e shurdhër. Nëse nuk e lëshoni mjaftueshëm, do të bëhet shumë i brishtë dhe do të shkërmoqet.

Pjesa më e rëndësishme e trajtimit termik është forcimi. Duhet të kryhet mjaft shpejt për të parandaluar dekompozimin e tretësirës së ngurtë të karbonit në hekur të formuar në temperatura të ngritura. Për ta bërë këtë, çeliku i ndezur në nxehtësi të kuqe mund të zhytet në ujë të ftohtë. Por vetëm një vëllim relativisht i vogël çeliku mund të ftohet shpejt. Forcimi i kënaqshëm i çelikut të palidhur është i mundur vetëm me një trashësi që nuk kalon afërsisht 1.5 cm, gjë që kufizon ndjeshëm mundësitë e përdorimit të çelikut të palidhur në makina dhe mekanizma të ndryshëm të mëdhenj. Kjo vështirësi zhduket kur përdoren çeliqe të aliazhuara.

Çelikë të aliazhuar.

Nëse çelikut i shtohet disa përqind nikel, kromi ose molibden, ai mund të ngurtësohet në gjendje martenzitike me një shkallë ftohjeje shumë më të ulët se sa kërkohet për çelikun e palidhur. Fakti është se një tretësirë e ngurtë, për shembull, e nikelit dhe karbonit në hekur, kur ftohet, dekompozohet shumë më ngadalë sesa një zgjidhje e karbonit vetëm në hekur. Falë kësaj, është e mundur forcimi i plotë i produkteve masive të aliazhit të çelikut. Elementet shtesë aliazh sjellin përfitime të tjera. Ato rrisin forcën dhe qëndrueshmërinë e çelikut dhe përmirësojnë karakteristikat e forcës në temperaturë të lartë. Përbërja, vetitë dhe aplikimet e një numri çeliku tipik të aliazhuar janë paraqitur në tabelë. Çeliqet aliazh përdoren gjerësisht në inxhinierinë mekanike.

Strukturat e çelikut.

Për shkak të kostos së tij të ulët dhe vetive që shpesh janë superiore ndaj materialeve të tjera, çeliku është metali i aplikimit më të gjerë. Prandaj, edhe forma dhe pamjen Shumë nga gjërat që hasim çdo ditë përcaktohen kryesisht nga forca, duktiliteti dhe rezistenca ndaj korrozionit të çelikut dhe gize. Elementet prej gize dhe çeliku në ndërtesa, gardhe dhe ura ofrojnë shembuj të shkëlqyer të marrëdhënies së ngushtë midis vetive të materialit dhe dizajnit. Ndoshta mbi të gjitha, çeliku ka ndryshuar pamjen e qyteteve me ndërtesa të larta - struktura që, vetëm falë çelikut ose betonit të përforcuar me çelik, janë në gjendje të përballojnë peshën e mureve të muraturës që mbushin kornizën, llamarine dhe xhami.

Çeliku ruan pozitën e tij dominuese në ndërtim dhe inxhinieri jo vetëm për shkak të kombinimit të kostos së ulët dhe vetive të larta mekanike, por edhe sepse industria e çelikut ka zhvilluar çeliqe të aliazhuara me veti të përmirësuara ndjeshëm. Kjo tashmë është vërejtur kur flasim për çelik inox dhe çeliqet me shpejtësi të lartë. Krijimi i çelikut maraging, i cili është plotësisht i ngurtësueshëm pa forcim, dhe çeliku strukturor rezistent ndaj korrozionit atmosferik, i cili ndryshket jashtëzakonisht ngadalë me formimin e një shtrese të jashtme mbrojtëse që e bën lyerjen të panevojshme, është një garanci që çeliku do të vazhdojë të ruajë rëndësinë e tij në jetët e njerëzve.

Tabela: Ndikimi i disa elementeve në çelik ; METALURGJI PLUHURI.

Literatura:

Bazat e metalurgjisë, vëll. 1–6. M., 1961–1973
Prodhimi i çelikut, vëll. 1–2. M., 1964

NDIKIMI I DISA ELEMENTEVE NË ÇELIK
Çeliqet tipike (rreth 0,40% C)	Tipar dallues	Aplikacion
Karbon i thjeshtë (0,40% C)	Fortësi dhe përpunueshmëri e mirë	Bulonat e shinave hekurudhore; boshtet e makinave; makina për prerje, rrugë, bujqësore; susta, gërshërë, vegla druri
Mangani mesatar (1,75% Mn)	-""-	-""-
Krom i thjeshtë (0,95% Cr)	-""-	-""-
Nikel (0,30% C, 3,5% Ni)	Forca e ndikimit	Pjesë të stërvitjeve pneumatike dhe çekiçëve, bosht me gunga
Karboni i vanadiumit (0,5% C, 0,18% V)	Forca e ndikimit	Pjesë dhe përbërës të lokomotivës
Molibden-karbon (0,20% C, 0,68% Mo)	Rezistenca ndaj nxehtësisë	Predhat e kaldajave me avull, pajisje me avull me presion të lartë
Fletë me silikon të lartë (4,00% Si)	Efikasitet i lartë elektrik	Transformatorë, gjeneratorë të rrymës së makinës elektrike, motorë elektrikë
Silikomangani (2,00% Si, 0,75% Mn)	Elasticiteti	Sustat e automobilave dhe karrocave
Krom-nikel (0,60% Cr, 1,25% Ni)	Forcimi i sipërfaqes	Kuti ingranazhesh automobilash, kunja pistoni, transmisione
Krom vanadium (0,95% Cr, 0,18% V)	Fortësi dhe fortësi e lartë	Kambio automobilistike, boshte helika, shufra lidhëse
Krom-molibden (0,95% Cr, 0,20% Mo)	Ndikimi, forca e lodhjes, rezistenca ndaj nxehtësisë	Kompleti i fuqisë së avionit
Molibden-nikel (1,75% Ni, 0,35% Mo)	Forca e lodhjes	Kushinetat hekurudhore, kuti ingranazhesh automobilash
Mangan-molibden (1,30% Mn, 0,30% Mo)	Forca e ndikimit dhe lodhjes

Lidhjet e hekurit dhe karbonit (çeliku, gize) janë materialet më të zakonshme në prodhimin mekanik dhe instrumental.

Hekuri (Fe) është një metal me shkëlqim gri të çelur. Numri atomik 26, dendësia 7,87 Mg/m 3, pika e shkrirjes 1539 °C, pika e vlimit 2880 °C, moduli normal elastik 210 GPa. Vetitë mekanike të hekurit varen nga pastërtia e tij. Rezistenca në tërheqje e hekurit teknikisht të pastër është 300-400 MPa, forca e rendimentit është 100-250 MPa, zgjatja relative është 30-50%, tkurrja relative është 70-80%, HB 60-90.

Karboni (C) në lidhjet hekur-karbon është në një gjendje kimikisht të lidhur ose të lirë. Numri atomik 6, dendësia 2,6 Mg/m 3, pika e shkrirjes 4000 °C, pika e vlimit 4200 °C. Ka dy modifikime kristalore - grafit dhe diamant. Në kushte normale, grafiti që ka një grilë gjashtëkëndore është i qëndrueshëm; diamanti fitohet kur presione të larta dhe temperaturat, ka një rrjetë kubike (metastabile).

Në varësi të temperaturës dhe përmbajtjes së karbonit, lidhjet hekur-karbon formojnë një sërë përbërësish strukturorë (faza).

Ferrit (F)- tretësirë e ngurtë e intersticialit të karbonit në a-hekur, ka një rrjetë kubike me qendër trupin, tretshmëria maksimale në 727°C është 0,02%. Feriti është magnetik; në diagramin fazor Fe-C ai zë rajonin G.P.Q.(Fig. 1.7). Ferriti karakterizohet nga fortësi e ulët (о в = 250 MPa, о 0 2 = 120 MPa) dhe fortësi (НВ 80-100) dhe duktilitet i lartë (5 = 50%; |/ = 80%).

Oriz. 1.7. Diagrami i fazës hekur-karbon (çimentit) Austeniti (A)- tretësirë e ngurtë e intersticialit të karbonit në y-hekur, ka një rrjetë kub të përqendruar në fytyrë. Tretshmëria kufizuese e karbonit në y-hekur në një temperaturë prej 1147 °C është 2,14%. Austeniti është jomagnetik dhe zë rajonin në diagramin fazor AESG. Ka një fortësi prej HB 160 në 5 = 40-50%.

Çimento (C) - një përbërje kimike e hekurit me karbon (karabit hekuri Fe 2 C), përmban 6,67% C, pika e shkrirjes nuk është përcaktuar saktësisht, por supozohet të jetë afërsisht 1260 ° C. Çimentiti është magnetik, karakterizohet nga fortësi e lartë (> HB 800) dhe duktilitet i ulët. Çimentiti është një fazë metastabile dhe, në kushte të caktuara, dekompozohet me çlirimin e grafitit të lirë. Në varësi të kushteve të formimit, dallohet çimentiti primar, i cili formohet nga një lëng gjatë ngurtësimit të shkrirjes, sekondar - gjatë dekompozimit të austenitit dhe terciar - gjatë çlirimit të karbonit nga ferriti.

Grafiti është karbon i lirë, i butë dhe ka forcë të ulët dhe përçueshmëri elektrike. Në gize dhe çeliku të grafitizuar ai përmbahet në formën e përfshirjeve. Forma e përfshirjeve të grafitit ndikon në vetitë mekanike dhe teknologjike të lidhjeve.

Perliti(77) - përzierje mekanike eutektoide e ferritit dhe çimentitit që përmban 0,83% C; formohet në 727 °C si rezultat i zbërthimit të austenitit gjatë ftohjes së tij: Fe y -> Fe a (C) + Fe 3 C. Pearliti mund të jetë lamelar ose grimcuar. Kjo përcakton vetitë mekanike të perlitit. Në temperaturën e dhomës, perliti i grimcuar ka një forcë o = 800 MPa, plasticitet 5 = 15%, HB 160-200.

Ledeburite (L) - një përzierje mekanike (eutektike) e austenitit dhe çimentitit, e formuar nga një shkrirje e lëngshme në 1147 ° C dhe një përmbajtje prej 4,3% C. Fortësia HB 600-700, e brishtë. Meqenëse në një temperaturë nën eutektoide (nën 727 ° C) austeniti shndërrohet në perlit, ledeburiti nën vijën eutektoide /Г "А" përbëhet nga çimentiti dhe perliti.

Përveç përbërësve të përmendur, lidhjet hekur-karbon mund të përmbajnë përfshirje jo metalike (përbërje me oksigjen, azot, squfur, fosfor etj.), të cilat formojnë faza të ndryshme me hekurin.

Pikat kritike në linjat e diagramit Fe - C zakonisht përcaktohen me shkronjë A me indeks G, nëse pika është në lakoren e ftohjes, dhe Me - në kurbën e ngrohjes. Me indekse gi me vendoset një numër që tregon pozicionin e pikës në fjalë në vija. Kështu, pika kritike e kalimit të hekurit ok-në y në 911 °C shënohet ^ - me ngrohje dhe Një g- kur ftohet.

Shkenca materiale: shënime leksioni Alekseev Viktor Sergeevich

4. Klasifikimi i lidhjeve. Hekuri dhe lidhjet e tij

Çeliku dhe gize– materialet bazë në inxhinierinë mekanike. Ato përbëjnë 95% të të gjitha lidhjeve të përdorura në teknologji.

Çelikuështë një aliazh hekuri me karbon dhe elementë të tjerë, që përmban deri në 2,14% karbon. Karboni- papastërtia më e rëndësishme e çelikut. Fortësia, fortësia dhe duktiliteti i çelikut varen nga përmbajtja e tij. Përveç hekurit dhe karbonit, çeliku përmban edhe silikon, mangan, squfur dhe fosfor. Këto papastërti hyjnë në çelik gjatë procesit të shkrirjes dhe janë shoqëruesit e tij të pashmangshëm.

Hekur model– aliazh me bazë hekuri. Dallimi midis gize dhe çelikut është përmbajtja më e lartë e karbonit - më shumë se 2.14%. Më të përhapurit janë giza që përmbajnë 3–3,5% karbon. Gize përmban të njëjtat papastërti si çeliku, p.sh. silic, mangan, squfur dhe fosfor. Gizat në të cilat i gjithë karboni është në një kombinim kimik me hekurin quhen të bardhë (sipas llojit të thyerjes), dhe giza në të cilat i gjithë ose pjesa më e madhe e karbonit është grafit quhen gri. Gize e bardhë përmban gjithmonë një komponent më shumë strukturor - ledeburit. Kjo është një përzierje eutektike, d.m.th., një përzierje mekanike uniforme e kokrrave të austenitit dhe çimentitit të marrë gjatë procesit të kristalizimit, përmban 4.3% karbon. Ledeburiti formohet në një temperaturë prej +1147 °C.

Ferrit– tretësirë e ngurtë e një sasie të vogël karboni (deri në 0,04%) dhe papastërtive të tjera në? – gjëndër. Është praktikisht hekur i pastër. Çimento– një përbërje kimike e hekurit dhe karbonit – karabit hekuri.

Perliti– një përzierje mekanike uniforme në një aliazh ferriti dhe çimentiti. Kjo përzierje mori këtë emër sepse pjesa e hollë gjatë gravurës ka një nuancë margaritar. Meqenëse perliti formohet si rezultat i proceseve dytësore të kristalizimit, ai quhet eutektoid. Formohet në një temperaturë prej +727 °C. Ai përmban 0.8% karbon.

Perliti vjen në dy lloje. Nëse çimentiti në të ndodhet në formën e pllakave, quhet lamelar, por nëse çimentiti ndodhet në formë kokrrizash, perliti quhet grimcuar. Nën një mikroskop, pllakat e çimentitit duken me shkëlqim, sepse ato kanë fortësi të madhe, janë të lëmuara mirë dhe janë më pak të gërryera nga gdhendjet acidike sesa pllakat e buta të ferritit.

Nëse lidhjet hekur-karbon nxehen në temperatura të caktuara, a do të ndodhë një transformim alotropik? -hekur në? -hekuri dhe formohet një përbërës strukturor, i cili quhet austeniti.

Austenitiështë një tretësirë e ngurtë e karbonit (deri në 2.14%) dhe papastërtive të tjera në? -hekur. Aftësia e karbonit

tretet në hekur ndryshon temperatura të ndryshme. Në një temperaturë prej +727 °C? -hekuri mund të shpërndajë jo më shumë se 0.8% karbon. Në të njëjtën temperaturë, austeniti dekompozohet për të formuar perlitin. Austeniti është një komponent i butë strukturor. Karakterizohet nga plasticitet i madh dhe nuk ka veti magnetike.

Gjatë studimit të përbërësve strukturorë të lidhjeve hekur-karbon, u zbulua se në temperaturën e dhomës ato përbëhen gjithmonë nga dy elementë strukturorë: ferrit plastik i butë dhe çimentiti i fortë, i cili forcon lidhjen.

Nga libri Përpunimi i metaleve autor Korshever Natalya Gavrilovna

Hekuri Ishte i njohur tashmë në kohët e lashta. Dhe në mesjetë, ata dalluan jo vetëm çelikun, hekurin dhe gize, por edhe notat e tyre të ndryshme. Për shembull, tehet e armëve mund të bëhen prej çeliku të zakonshëm ose çeliku të Damaskut - çeliku i famshëm i Damaskut. Farkëtarët e asaj kohe, natyrisht, nuk e dinin

Nga libri Misteri i modelit të Damaskut autor Gurevich Yuri Grigorievich

Bakri dhe lidhjet Shumë shpesh, mekanikët e shtëpisë preferojnë bakrin ( gravitet specifik 9,0 g/cm2), pasi butësia dhe duktiliteti i tij mundësojnë saktësi dhe Cilesi e larte në prodhimin e të gjitha llojeve të pjesëve dhe produkteve.Bakri i pastër (i kuq) është i shkëlqyer

Nga libri Shkenca e Materialeve: Shënime Leksionesh autor Alekseev Viktor Sergeevich

"Hekuri i bardhë" i mbretit indian Pora Në gjysmën e dytë të mijëvjeçarit të parë para Krishtit, shumë vende dhe popuj tashmë e njihnin hekurin. Përdorej për të bërë parmendë dhe sëpatë, kamë dhe shpatë. Armëbërësit u përpoqën t'i bënin kamat dhe shpatat të forta dhe elastike, të forta dhe të mprehta. Në kohët e lashta kjo

Nga libri Luftanijet autor Perlya Zigmund Naumovich

LEKTURA Nr 5. Lidhjet 1. Struktura e metaleve Metalet dhe lidhjet e tyre janë materialet kryesore në inxhinierinë mekanike. Ata kanë shumë veti të vlefshme, kryesisht për shkak të strukturës së tyre të brendshme. Një metal ose aliazh i butë dhe i urtë mund të bëhet i fortë dhe i brishtë, dhe anasjelltas.

Nga libri Materiale për bizhuteri autor Kumanin Vladimir Igorevich

1. Diagrami hekur-çimentit Diagrami hekur-çimentit mbulon gjendjen e lidhjeve hekur-karbon, të cilat përmbajnë deri në 6,67% karbon. Oriz. 7. Diagrami i gjendjes së lidhjeve hekur-karbon (vijat e ngurta - sistemi Fe-Fe 3 C; vijat e ndërprera - sistemi Fe-C) Karboni

Nga libri Filtrat për pastrimin e ujit autor Khokhryakova Elena Anatolyevna

2. Lidhjet e bakrit Bakri është një nga metalet e njohur që nga kohërat e lashta. Njohja e hershme e njeriut me bakrin u lehtësua nga fakti se ai shfaqet në natyrë në një gjendje të lirë në formën e copave, të cilat ndonjëherë arrijnë madhësi të konsiderueshme. Aktualisht

Nga libri Shkenca e Materialeve. Krevat fëmijësh autor Buslaeva Elena Mikhailovna

3. Lidhjet e aluminit Emri "alumin" vjen nga fjala latine alumen - pra 500 vjet para Krishtit. e. i quajtur shap alumini, i cili përdorej për turshi gjatë ngjyrosjes së pëlhurave dhe rrezitjes së lëkurës. Për nga përhapja në natyrë, alumini renditet i treti

Nga libri i autorit

4. Lidhjet e titanit Titan është një metal me ngjyrë argjendi të bardhë. Është një nga elementët më të zakonshëm në natyrë. Ndër elementët e tjerë për sa i përket bollëkut në koren e tokës (0.61%), ajo renditet e dhjeta. Titani është i lehtë (dendësia e tij është 4,5 g/cm3), zjarrdurues

Nga libri i autorit

5. Lidhjet e zinkut Një lidhje e zinkut dhe bakrit - bronzi - ishte e njohur për grekët dhe egjiptianët e lashtë. Por shkrirja e zinkut në një shkallë industriale filloi vetëm në shekullin e 17. Zinku është një metal i lehtë gri-kaltërosh, i brishtë në temperaturën e dhomës dhe në 200 °C, kur nxehet në

Nga libri i autorit

Avulli dhe hekuri Në dekadat e fundit të shekullit të 18-të, në fabrikat e Evropës ndodhën ndryshime të mëdha. Avulli dhe makina të tjera u shpikën për fabrikat dhe fabrikat metalurgjike, inxhinierike dhe tekstile. Prodhimi i makinerive zëvendësoi punën manuale. Aktiv

Nga libri i autorit

7.4. Lidhjet e bakrit që imitojnë lidhjet e arit dhe të argjendit Për të ulur koston e produkteve artistike, tombaku, bronzi, kupronikeli dhe argjendi i nikelit përdoren gjerësisht në prodhimin e bizhuterive të lira; në prodhimin e produkteve artistike - bronzi. Lidhjet e bakrit me zink,

Nga libri i autorit

10. Argjendi dhe lidhjet e tij Argjendi është një element kimik, një metal. Numri atomik 47, pesha atomike 107,8. Dendësia 10.5 g/cm3. Rrjeta kristalore është kub e përqendruar në fytyrë (fcc). Pika e shkrirjes 963 °C, pika e vlimit 2865 °C. Fortësia Brinell 16.7 Argjend – metal i bardhë

Nga libri i autorit

11. Ari dhe lidhjet e tij Ari është një element kimik, një metal. Numri atomik 79, pesha atomike 196,97, dendësia 19,32 g/cm3. Rrjeta kristalore është kub e përqendruar në fytyrë (fcc). Pika e shkrirjes 1063 °C, pika e vlimit 2970 °C. Fortësia e Brinelit – 18.5 Ar – metal i verdhë

Nga libri i autorit

Hekuri i zakonshëm Hekuri është një nga elementët më të zakonshëm në natyrë. Përmbajtja e tij në koren e tokës është rreth 4,7% ndaj peshës, prandaj hekuri, nga pikëpamja e shfaqjes së tij në natyrë, zakonisht quhet makroelement.Uji natyror përmban hekur në

Nga libri i autorit

27. Struktura dhe vetitë e hekurit; diagrame metastabile dhe stabile fazore hekur-karbon. Formimi i strukturës së çeliqeve të karbonit. Përcaktimi i përmbajtjes së karbonit në çelik sipas strukturës Lidhjet e hekurit dhe karbonit janë metalet më të zakonshme

Nga libri i autorit

47. Titani dhe lidhjet e tij Titani dhe lidhjet e bazuara në të kanë rezistencë të lartë korrozioni dhe forcë specifike. Disavantazhet e titanit: ndërveprimi i tij aktiv me gazrat atmosferikë, tendenca për brishtësinë e hidrogjenit. Azoti, karboni, oksigjeni dhe hidrogjeni, forcimi i titanit,

Lidhjet e hekurit janë lidhje metalike të bazuara në hekur. Deri në fillim të shekullit të 19-të, lidhjet e hekurit përfshinin kryesisht Fe-C (me përzierje të Si, Mn, S, P), të cilat quheshin çeliqe dhe giza. Rritja e kërkesave teknike për materiale metalike, kryesisht në lidhje me vetitë e tyre mekanike, rezistencën ndaj nxehtësisë, rezistencën ndaj korrozionit në mjedise të ndryshme agresive, çuan në krijimin e lidhjeve të reja të hekurit që përmbajnë Cr, Ni, Si, Mo, W, etj.

Aktualisht, aliazhet e hekurit përfshijnë: çeliqet e karbonit, gizat, çeliqet e aliazhuar që përmbajnë elementë të tjerë përveç karbonit dhe çeliqet me veti të veçanta fiziko-kimike dhe mekanike.

Përveç kësaj, lidhjet speciale të hekurit, të quajtura ferroaliazhe, përdoren për të futur elementë aliazh në çelik.

Në teknologji, lidhjet e hekurit quhen zakonisht metale me ngjyra, dhe prodhimi i tyre quhet metalurgji me ngjyra.

Gize ndryshon nga çeliku në përmbajtjen më të lartë të karbonit dhe vetitë e tij. Është e brishtë, por ka veti të mira derdhjeje. Gize është më e lirë se çeliku. Pjesa më e madhe e gize përpunohet në çelik.

Elementet e futura posaçërisht në çelik për të ndryshuar vetitë e tij quhen elementë aliazh, dhe çeliku që përmban elementë të tillë quhet i lidhur. Elementët aliazh më të rëndësishëm përfshijnë Cr, Ni, Mn, W, Mo. Lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë me bazë nikelin (nikrom që përmban nikel dhe krom dhe të tjerë) përdoren gjerësisht.

Monedhat, bizhuteritë dhe sendet shtëpiake janë bërë nga lidhjet bakër-nikel (kupronikel dhe të tjera).

Lidhjet e hekurit janë më të përdorurat në industri. Ato kryesore - çeliku dhe gize - janë lidhjet e hekurit dhe karbonit. Për të marrë vetitë e specifikuara, elementët aliazh futen në çelik dhe gize. Më poshtë shqyrtojmë strukturën dhe transformimet fazore në lidhjet hekur-karbon, si dhe fazat në lidhjet e hekurit me elementë aliazh.

1. KOMPONENTET DHE FAZAT NË SISTEMIN HEKU-KARBON

Hekuri është një metal gri. Numri atomik 26, masa atomike 55,85, rrezja atomike 0,127 nm. Hekuri i pastër që aktualisht mund të merret përmban notat teknike Pika e shkrirjes së hekurit është 1539 °C. Hekuri ka dy modifikime polimorfike dhe modifikimi i hekurit ekziston në temperatura nën 910 °C dhe më lart (Fig. 82). Në intervalin e temperaturës 1392-1539 °C, a-hekuri shpesh përcaktohet si -hekur.

Rrjeta kristalore e a-hekurit është një kub me qendër trupin me një periudhë grilë prej 0,28606 nm. Deri në temperaturë, hekuri është magnetik (ferromagnetik). Temperatura që korrespondon me transformimin magnetik, d.m.th., kalimi nga një gjendje ferromagnetike në një gjendje paramagnetike, quhet pika Curie dhe përcaktohet

Dendësia e a-hekurit.

Oriz. 82. Kurba e ftohjes së hekurit të pastër (a) dhe diagrami i mikrostrukturës së ferritit dhe austenitit - hekuri ekziston në një temperaturë prej 910-1392 ° C; është paramagnetike.

Rrjeta kristalore e hekurit është nm kub në qendër të fytyrës

Pika kritike e transformimit të aufis. 82) at janë caktuar përkatësisht (kur ngrohen) dhe (kur ftohen). Pika kritike e tranzicionit në është caktuar (gjatë ngrohjes) dhe (gjatë ftohjes).

Karboni është një element jometalik i periudhës II të grupit IV të sistemit periodik, numri atomik 6, dendësia pika e shkrirjes, rrezja atomike 0,077 nm. Karboni është polimorfik. Në kushte normale, ai gjendet në formën e një modifikimi të grafitit, por mund të ekzistojë edhe në formën e një modifikimi metastabil të diamantit.

Karboni është i tretshëm në hekur në gjendje të lëngët dhe të ngurtë, dhe gjithashtu mund të jetë në formën e një përbërjeje kimike - çimentiti, dhe në lidhjet me karbon të lartë dhe në formën e grafitit.

Sistemi dallon fazat e mëposhtme: aliazh i lëngshëm, tretësira të ngurta - ferrit dhe austenite, si dhe çimentit dhe grafit.

Ferriti është një zgjidhje e ngurtë e karbonit dhe papastërtive të tjera në hekur. Ka -ferrite me temperaturë të ulët me tretshmëri të karbonit deri në dhe në temperaturë të lartë -ferrite në

kufizimi i tretshmërisë së karbonit Atomi i karbonit ndodhet në rrjetën e ferritit në qendër të faqes së kubit, ku është vendosur një sferë me rreze prej 0,29 rreze atomike të hekurit, si dhe në vende të lira, në dislokime etj. Nën mikroskop , ferriti shfaqet në formën e kokrrave homogjene poliedrike.

Ferrit (në 0.06% C). ka afërsisht vetitë mekanike të mëposhtme:

Austeniti është një zgjidhje e ngurtë e karbonit dhe papastërtive të tjera në atomin e karbonit në rrjetën e hekurit të vendosur në qendër të qelizës njësi (shih Fig. 29, b), në të cilën mund të përshtatet një sferë me rreze të rrezes atomike të hekurit. ) dhe në zonat me defekt të kristalit.

Vëllimet e ndryshme të sferave elementare në rrjetat bcc dhe fcc paracaktuan tretshmërinë dukshëm më të madhe të karbonit në -hekur krahasuar me tretshmërinë në -hekur. Austeniti ka duktilitet të lartë, forcë të ulët rendimenti dhe forcë. Mikrostruktura e austenitit është kokrriza poliedrike (Fig. 82, c).