Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Мая 2013 в 15:27, контрольная работа
Железо и его сплавы. Классификация, маркировка и свойства чугунов. Механические свойства металлов и сплавов. Усталостная прочность. Испытание на усталость.
ЛК 80-3 Латунь, обрабатываемая давлением для коррозионностойких деталей машин, латунь, содержащая 80% меди Cu, легированную кобальтом (К) в количестве 3 % .
БрОЦС 5-5-5 - бронза с содержанием олова 5%, цинка 5%, свинца 5%, остальной компонент – медь Cu.
Производство стали — это сложный физико-химический процесс, при котором протекают химические реакции в жидком металле и шлаке, а также на границах между жидким металлом шлаком, между шлаком и газовой печной средой.
Приготовление стали любым способом сопровождается химическими реакциями восстановления, окисления и соединения отдельных элементов и образующихся веществ между собой. Углеродистая сталь по своему химическому составу отличается он чугуна тем, что в ее составе содержание С, Si, Мn, Р и S находится в меньшем количестве, чем в чугуне. Легированные стали в отдельных случаях содержат повышенное количество отдельных легирующих элементов. Поэтому при производстве стали некоторые элементы из металла удаляются, а другие вводятся в расплавленный металл.
При рассмотрении химических реакций учитывается, что некоторые из них являются экзотермическими, а другие — эндотермическими. Элементы, участвующие в экзотермических реакциях, энергичней вступают во взаимодействие, когда металл имеет более низкую температуру и, наоборот, в перегретом металле более энергично протекают реакции тех элементов, которые взаимодействуют с поглощением тепла. [1]
При плавке чугуна или стали в первую очередь окисляется железо (согласно закону действующих масс), ввиду превалирующего его содержания в сплаве:
2Fe+O2→2FeO,
4FeO+ O2→2Fe2O3,
Однако ввиду того, что ряд примесей, содержащихся в металле, имеют большее сродство к кислороду, чем железо, они восстанавливают железо из окислов. Поэтому окисление примесей производится как непосредственно кислородом, так и за счет реакций с окислами железа Последовательность реакций подчиняется законам химического сродства:
Si + O2 →Si O2, Si + 2FeO→2Fe + SiO2,
2 Мn→O2 →2 МnО, Мn+FeO→Fe+МnО,
2С + O2→2СО, С + FeO→Fe+СО,
С + O2→CO2,
4Р + 5O2→2Р2O5, 2P + 5FeO→5Fe + P2O5
Удаление фосфора успешно протекает в металлургических чах с основной футеровкой Общий ход реакций, связанных с алением фосфора, будет следующим:
2 Р + 5 FeO→Р2О5+5Fe + 47 850 кал,
Р2О5 + 3 FeO→(FeO)3 Р2О5 + 52 360 кал,
(FeO)3 Р2О5 + 4СаО→(СаО)4 Р2О5 + 3 FeO + 108 340 кал.
Фосфор удаляют в начальный период плавки, создавая окислительные шлаки высокой основности Серу удаляют в металлургических печах с основной футеровкой при высокой основности шлака:
FeS+СаО↔CaS 4- FeO,
MnS+СаО↔CaS+МnО.
Эти реакции носят обратимый характер, и при наличии в шлаке повышенного количества FeO они идут в обратном направлении. Весьма благоприятные условия для удаления серы можно создать при плавке стали в электрических печах под восстановительным и карбидным шлаком:
FeS +СаО + С→CaS+Fe + СО,
MnS+СаО +С→CaS + Мn+СО,
3 FeS+СаС2 + 2 СаО→3 Fe+3CaS + 2 СО,
3MnS+CaC2+2CaO→3Мn+3CaS + 2СО.
Поэтому удаление серы протекает весьма успешно в электропечах, в которых легко создать восстановительную атмосферу.Закись железа растворяется в металле и шлаке. Закись железа в твердом металле является вредной примесью. Поэтому ее Стремятся удалить из металла во время плавки путем раскисления.
Шлак и металл можно
рассматривать как две
Отношение L называют коэффициентом распределения. В соответствии с этим законом процессы раскисления стали можно проводить в двух направлениях: в жидком металле путем осадочного раскисления, или в жидком шлаке путем диффузионного раскисления. При осадочном раскислении в жидкую сталь в конце плавки добавляют раскислители: ферромарганец, ферросилиций, алюминии и другие элементы, сродство к кислороду у которых больше, чем у железа:
FeO + Мn→Fe + МnО,
2FeO + Si→2Fe + SiO2,
3 FeO +2 Al→3 Fe + Al2O3
При добавке раскислителей в металл они после раскисления частично остаются в металле в качестве примесей. Продукты раскисления также частично остаются, загрязняют металл неметаллическими включениями. Диффузионное раскисление стали ведется при помощи раскислителей, которые добавляются в шлак в виде порошков углеродистых веществ, молотого ферросилиция, порошка алюминия и т. п. Это приводит к понижению концентрации закиси железа в шлаке, а следовательно, и в металле, согласна рассмотренному выше закону распределения. В этом случае металл не загрязняется неметаллическими включениями. Для определения раскисленности стали в конце плавки берут технологические пробы. [4]
В настоящее время применяют различные методы и способы прессования, в том числе прямое прессование труб, прутков и профилей, обратное прессование прутков и профилей, совмещенное прессование труб с прошивкой при закрытом контейнере, прессование профилей переменного сечения, прессование с противодавлением, вакуумное прессование. Процесс прессования характеризуется следующими основными параметрами: коэффициентом вытяжки, степенью деформации и скоростью истечения металла из очка матрицы.
При всех процессах прессования вид напряженного состояния в очаге деформации определяется тремя главными нормальными напряжениями сжатия и иногда (в основном, у контактных поверхностей) двумя главными нормальными напряжениями сжатия и одним нормальным напряжением растяжения.
Прессованием называют процессы обработки металлов давлением, при которых деформация происходит под действием сжимающих сил. Все процессы прессования можно условно разбить на три группы. К первой группе относятся процессы, при которых весь объем заготовки деформируется одновременно; например штамповка и ковка всего изделия. Ко второй группе относятся процессы, при которых деформации подвергается лишь часть объема заготовки, при этом металл поступает в очаг деформации периодически. К этой группе также относится ковка и штамповка, но с одного конца заготовки. К третьей группе относятся процессы деформации части объема заготовки с непрерывным поступлением металла в очаг деформации - процессы выдавливания металла в щели разного профиля, т. е. прессование и волочение.
Производство прессованием профилей сложной формы и сечений часто оказывается более экономичным процессом, чем штамповка их с последующей механической обработкой. Это объясняется тем, что прессованием можно получить изделия требуемых размеров с малыми допусками и тем самым сократить до минимума последующую холодную обработку заготовки. Кроме этого, высокая пластичность деформируемых металлов при прессовании благодаря всестороннему сжатию позволяет использовать этот процесс как основной способ производства изделий из цветных металлов и сплавов - труб, прутков и профилей, отличающихся очень большим сортаментом и малыми сериями. В последнее время в связи с возникновением потребности в широком сортаменте профилей из малопластичных легированных сталей, а также из титана и его сплавов применение прессования значительно расширилось. [7]
По сравнению с прокаткой труб, прутков и профилей прессование имеет свои преимущества и недостатки. К преимуществам следует отнести: трехосное сжатие, благодаря которому повышается пластичность металла и, следовательно, деформирование можно проводить с большими степенями деформации; быстрый переход с изготовления одного размера изделий и форм на другие; возможность получения сплошных и полых профилей самых сложных очертаний.
К недостаткам прессования относятся: более высокие потери на отходы; большая неравномерность механических свойств по длине и поперечному сечению изделия, сравнительно меньшие скорости истечения, а следовательно, и производительность.
Все процессы прессования протекают при значительной неравномерности деформаций. Прессование через многоканальную матрицу характеризуется большей неравномерностью деформаций по сравнению с прессованием через одноканальную матрицу без принципиальных отличий в прохождении процесса. Основным условием успешного применения прессования является правильный выбор температурно-скоростного режима с учетом свойств прессуемых металлов и сплавов.
Стальные трубы рекомендуется прессовать при максимально высоких температурах и скоростях, так как в этом случае меньше вероятность образования трещин и расслоений. Поэтому скорости прессования стальных труб достигает 5м/с и более. Стальные трубы прессуют со смазкой, так как при отсутствии смазки горячий металл заготовки налипает на инструмент, а в местах повышенного разогрева даже приваривается к нему. В качестве смазки рекомендуется применять графитовую пасту. При прессовании труб из низкопластичной стали используют металлическую смазку в виде тонкого слоя меди между вытекающим металлом и инструментом.
При прессовании труб из коррозионно-стойкой, жаропрочной, жаростойкой и других высоколегированных сталей и специальных сплавов в качестве смазки применяют стекло. Применение стекла в два-три раза уменьшает коэффициент трения по сравнению с графитовой смазкой. При этом стекло является еще и теплоизолирующим материалом.
На сегодняшний день наиболее распространены две метода прессования: прямой и обратный, как представлено на рисунке 4.
Рис.4 - Схема прессования: а — прямое прессование; б — обратное прессование: 1 – готовый пруток; 2 – матрица; 3 – заготовка; 4 — пуансон
При прямом прессовании движение пуансона пресса и истечение металла через отверстие матрицы происходят в одном направлении. При прямом прессовании требуется прикладывать значительно большее усилие, так как часть его затрачивается на преодоление трения при перемещении металла заготовки внутри контейнера. Пресс-остаток составляет 18…20 % от массы заготовки (в некоторых случаях – 30…40 %). Но процесс характеризуется более высоким качеством поверхности, схема прессования более простая.
При обратном прессовании заготовку закладывают в глухой контейнер, и она при прессовании остается неподвижной, а истечение металла из отверстия матрицы, которая крепится на конце полого пуансона, происходит в направлении, обратном движению пуансона с матрицей. Обратное прессование требует меньших усилий, пресс-остаток составляет 5…6 %. Однако меньшая деформация приводит к тому, что прессованный пруток сохраняет следы структуры литого металла. Конструктивная схема более сложная.
Процесс прессования характеризуется следующими основными параметрами: коэффициентом вытяжки, степенью деформации и скоростью истечения металла из очка матрицы.
К основным преимуществам прессования относятся:
Недостатки прессования:
Информация о работе Контрольная работа по "Материаловедение"