ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 35
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Нормализацию с последующим отпуском применяют вместо обычной закалки, когда изделия имеют сложную форму или резкие изменения по сечению. Это делают, чтобы избежать образования трещин, коробления и чрезмерных термических напряжений.
Скорость охлаждения стали при нормализации
Скорость охлаждения при нормализации обычно не является критической величиной. Однако, когда изделие имеет большие различия по размерам сечения, принимают меры по снижению термических напряжений, чтобы избежать коробления.
Выдержка при температуре нормализации
Роль длительности выдержки при температуре нормализации заключается только в том, чтобы обеспечить гомогенизацию аустенитной структуры до начала охлаждения. Один час выдержки на каждые 25 мм толщины сечения является нормой.
Скорость охлаждения при нормализации значительно влияет на количество перлита, его размеры и толщину перлитных пластин. Чем выше скорость охлаждения, тем больше образуется перлита, а его пластины становятся тоньше и ближе друг к другу. Увеличение доли перлита в структуре и его измельчение дают повышение прочности и твердости стали. Более низкие скорости охлаждения означают менее прочную и твердую сталь.
После того, как изделия однородно охладились по своему сечению ниже нижней критической точки Аr1, их можно охлаждать в воде или масле для снижения общей длительности охлаждения.
ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ
15 Какие алюминиевые сплавы относятся к литейным?
К литейным сплавам относятся сплавы системы алюминий – кремний (силумины), содержащие 10…13 % кремния.
Присадка к силуминам магния, меди содействует эффекту упрочнения литейных сплавов при старении. Титан и цирконий измельчают зерно. Марганец повышает антикоррозионные свойства. Никель и железо повышают жаропрочность.
Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ20. Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов и других средне- и малонагруженных деталей, в том числе тонкостенных отливок сложной формы.
Основные требования – это сочетание хороших литейных свойств (высокой жидкотекучести, небольшой усадки, малой склонности к образованию горячих трещин и пористости) с оптимальными механическими и химическими свойствами.
Конструкционные герметичные сплавы систем Al-Si (AЛ-2) Al-Si-Mg (АЛ4, АЛ9, АЛ34). Силумины обладают хорошими литейными свойствами, удовлетворительной обрабатываемостью резанием и коррозионной стойкостью. В то же время структура сплава АЛ2, представляющая собой игольчатую грубую эвтектику с включениями кристаллов первичного кремния, не обеспечивает требуемых механических свойств. Термической обработкой этот сплав не упрочняется.
Легированные силумины АЛ4, АЛ9, АЛ34 упрочняются термической обработкой. Эти сплавы используют для изготовления средних и крупных литых деталей (корпусов компрессоров, картеров двигателей внутреннего сгорания). Сплав АЛ34 применяется для отливок, получаемых литьем под давлением (блоков цилиндров автомобильных двигателей), и отличается хорошим комплексом технологических свойств.
Высокопрочные и жаропрочные литейные сплавы.
В эту группу входят сплавы системы Al-Cu-Mn (АЛ19), Al-Cu-Mn-Ni (АЛ33). Легирование сплава АЛ19 титаном обеспечивает ему высокие механические свойства (в том числе и динамическое нагружение) при комнатной и низких температурах, а дополнительное легирование церием и цирконием – жаропрочность при температурах до 350 С. Сплав отличается хорошей обрабатываемостью резанием и свариваемостью, но пониженной коррозионной стойкостью и имеет пониженные литейные свойства. Сплав упрочняется закалкой с 545 С (12ч) и старением при 175 С (3…6ч). Сплав широко используется для литья крупногабаритных отливок в песчаные формы.
Коррозионностойкие литейные алюминиевые сплавы
Сплавы системы Al-Mg (АЛ8, АЛ27) и Al-Mg-Zn (АЛ24) обладают высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах, обрабатываются резанием и свариваются. Сплавы (АЛ8, АЛ27) подвергаются закалке в масле без старения. Имеют плохие литейные свойства и низкую (до 80 С) жаропрочность. Жаропрочность сплава АЛ24 сохранияется до 150 С.
Сплавы способны работать в условиях коррозии морской воды вместо дефицитных бронз, латуней и нержавеющих сталей.
Спеченные алюминиевые сплавы(порошковые и гранулированные) характеризуются повышенными механическими и физическими свойствами.
Спеченный алюминиевый порошок (САП) – это материал, полученный холодным, а затем горячим брикетированием ( прессованием под давлением 700 МПа при 500…600 С) предварительно окисленной алюминиевой пудры. Затем из брикетов ковкой, прокаткой или прессованием изготавливают изделия или полуфабрикаты. Поскольку каждая частичка пудры покрыта тонким слоем оксида алюминия, то чем тоньше пудра, тем больше в САПе иоксида алюминия, выше его прочность, но ниже пластичность. В САПе содержится от 6 до 22% Al2O3 . САП характеризуется высокой прочностью и жаропрочностью при повышенных температурах (350…500 С).
Разновидностью САПа является сплав СПАК-4 (системы Al-Cu-Mg-Al2O3), в котором впервые использовано совместное упрочнение алюминиевой матрицы оксидами (Al2O3) и интерметаллидами (например Al9FeNi) и др.). Обладая высокой длительной прочностью при 350 С (в 2…2,5 раза большей, чем у сплава АК4-1), сплав СПАК4 может применяться для работающих на форсированных режимах поршней.
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
6 Расшифруйте марочное обозначение следующих твердых сплавов: ВК2, ВК3, ВК6, ВК8, Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, ТТ15К6, ТТ7К12, ТТ30К4.
ВК2 - вольфрамокобальтовый твердый сплав, содержащий 2% Со и 98% W;
ВК3 - вольфрамокобальтовый твердый сплав, содержащий 3% Со и 97% W;
ВК6 - вольфрамокобальтовый твердый сплав, содержащий 6% Со и 94% W;
ВК8 - вольфрамокобальтовый твердый сплав, содержащий 8% Со и 92% W;
Т30К4 - вольфрамотитанокобальтовый твердый сплав, содержащий 30% карбида титана; 4% кобальта, карбид вольфрама 66%.
Т15К6 - вольфрамотитанокобальтовый твердый сплав, содержащий 15% карбида титана; 6% кобальта, карбид вольфрама 79%;
Т14К8 - вольфрамотитанокобальтовый твердый сплав, содержащий 14% карбида титана; 8% кобальта, карбид вольфрама 78%;
Т5К10 - вольфрамотитанокобальтовый твердый сплав, содержащий 5% карбида титана; 10% кобальта, карбид вольфрама 85%;
ТТ15К6 – титанотанталовольфрамовый твердый сплав, содержащий 15% суммарное значение карбидов тантала и титана; 6% кобальта; карбид вольфрама 79%;
ТТ7К12 - титанотанталовольфрамовый твердый сплав, содержащий 7% суммарное значение карбидов тантала и титана; 12% кобальта; карбид вольфрама 81%;
ТТ30К4 - титанотанталовольфрамовый твердый сплав, содержащий 30% суммарное значение карбидов тантала и титана; 4% кобальта; карбид вольфрама 66%;
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
15 Что представляет собой стекло?
Любой материал, который при охлаждении переходит из жидкого состояния в твердое без кристаллизации, правильно называть стеклом независимо от его химического состава. Под это определение подпадают как органические, так и неорганические материалы. Однако стекла, используемые в широком обиходе, почти всегда изготавливают из неорганических оксидов.
Свойства:
Широкая употребительность стекла обусловлена неповторимым и своеобразным сочетанием физических и химических свойств, не свойственным никакому другому материалу. Например, без стекла, вероятно, не существовало бы обычного электрического освещения в том виде, в каком мы его знаем. Не было найдено никакого другого материала для колбы электрической лампы, который объединял бы в себе такие важные качества, как прозрачность, теплостойкость, механическая прочность, хорошая свариваемость с металлами и дешевизна. Аналогично, прецизионные оптические элементы микроскопов, телескопов, фотоаппаратов, кино- и видеокамер и дальномеров в отсутствие стекла, вероятно, не из чего было бы изготовить. Все указанные выше свойства в конечном счете связаны с тем фактом, что стекла являются аморфными, а не кристаллическими материалами. При комнатной температуре стекло представляет собой твердый хрупкий материал и обычно остается таковым при повышении температуры вплоть до 400° С. Однако при дальнейшем нагреве стекло постепенно размягчается, вначале почти незаметно, пока, наконец, не становится вязкой жидкостью. Процесс перехода стекла из твердого состояния в жидкое не характеризуется сколько-нибудь определенной температурой плавления. При правильном охлаждении жидкого стекла этот процесс происходит в обратном направлении также без кристаллизации (деаморфизации).
ПРОИЗВОДСТВО ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
15 Что представляет собой мартеновская печь?
Мартеновская печь — плавильная печь для переработки передельного чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества. Название произошло от фамилии французского инженера и металлурга Пьера Эмиля Мартена, создавшего первую печь такого образца в 1864 году.
О принципе работы и устройстве:
Действие мартеновской печи основано на следующем процессе. Внутрь объема вдувается подогретая топливовоздушная смесь. Емкость имеет низкий свод, отражающий тепловые потоки в плавильную ванну, где происходит плавка материала.
Схема ее работы такова: в объеме плавильной камеры температура, в которой плавится чугун, поддерживается получаемыми печными газами. В плавильне начинаются окислительные процессы. Благодаря им чугунное сырье превращается в сталь. Реакция начинается, когда в шихту добавляется известь и дополнители, которые придают материалу определенные характеристики (речь идет о жаропрочности, коррозийной стойкости).
По сути дела, мартеновские печи являются симметричными конструкциями. Плавильная камера заполняется рабочими компонентами горения, которые поступают в нее через определенные промежутки времени. Системы газовоздушных трактов функционируют поочередно, подавая рабочую смесь либо отводя продукты сгорания.
Устройство мартеновской печи следующее:
Ванна, где образуется сталь, расположена в верхней зоне печи под самым сводом. На ее бортах имеются откосы.
Газовоздушные тракты проходят по левой и правой сторонам от передней части.
Через окна, находящиеся на фронтоне печи, закладывается исходная шихта. Таким же образом туда попадают добавки, необходимые для плавления, отбирается металл и шлак для анализа. Каждое окно снабжено смотровыми заслонками с «глазком».
Кормовая зона оснащена сливным отверстием.
По каналам, находящимся в головках, поступают воздушные массы, а также горючее.
Кроме того, головки оснащены:
Шлаковиками. Они бывают воздушными и газовыми. В них оседают отработанные частицы шлака.
Регенераторами — сетью каналов, при изготовлении которых используется огнеупорный кирпич. С их помощью поступающее топливо заранее подогревается очищенными газами.
Боровами (газоотводными каналами). Они расположены в нижнем секторе головок.
Газы удаляются через дымоход, находящийся ниже пода. Имеющиеся в печи перекидные клапаны (дроссели) способствуют циркуляции рабочих потоков (песчаных газов, воздушных масс, топлива). В процессе работы теплота от них передается регенераторам. Когда стороны горения меняются местами, прохладное горючее и воздух протекают сквозь блоки горячих регенераторов. Здесь они разогреваются, приобретая эффективные температурные значения.
Начиная с 1970-х годов новые мартеновские печи в мире более не строятся. Мартеновский процесс практически вытеснен гораздо более эффективным кислородно-конвертерным способом (около 63% мирового производства), а также электроплавкой (более 30%). По результатам 2008 года на мартеновский способ производства приходится не более 2,2% мировой выплавки стали. Наибольший удельный вес выплавки стали мартеновским способом в мире по результатам 2008 года наблюдался на Украине.
В 2018 году была закрыта последняя крупная мартеновская печь в России. После этого данный способ производства стали сохранился только на Украине и в Индии.
C 1999 года в мартеновском производстве началось использование бескислородного дутья малой интенсивности. Предложенная технология «скрытой» донной продувки основывалась на подаче нейтрального газа через дутьевые элементы, установленные в кладке подины, и применении для её набивки специальных огнеупорных порошков.
За 6 лет на эту технологию были переведены 32 мартеновские печи различной ёмкости — от 110 до 400 т, из них 26 — работающих скрап-процессом. В зависимости от ёмкости печи в подине устанавливались 3—5 дутьевых элемента с расходом 30—100 л/мин на элемент.
Эта технология позволила:
существенно снизить горячие и холодные простои, в том числе на ремонт пода;
на 10—20% сократить длительность плавки;
на 12—18% увеличить производительность печей в фактический час и производство стали в цехе;
снизить расходы условного топлива, заправочных материалов и печных огнеупоров;
в 1,3—2 раза увеличилась стойкость свода и длительность кампании в межремонтный период.
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
15 Какова сущность литья под давлением?
Сущность процесса заключается во вводе расплава металла под большим давлением от 10 до 100 МПа в пресс-форму. Формирование отливки осуществляется при интенсивном отводе теплоты к массивной металлической форме, установленной на специальных литейных машинах с холодной или горячей камерой давления (рис.4.5.).