Тема 4 Леговані сталі і сплави

З'ясуйте вплив легуючих компонентів на структуру і властивості сталі. Конструкційні леговані сталі, їх маркування і галузі застосування. Інструментальні сталі і сплави, їх маркування і галузі застосування. Сталі і сплави з особливими властивостями: неіржавіючі, жароміцні, магнітні, сплави з особливими фізичними властивостями.

Мартенситностаріючі сталі. Порошкові сплави – антифрикційні, фрикційні сплави САП, кермети: їх склад, властивості і галузі застосування.

Перспективні шляхи подальшого підвищення якості сталей і сплавів.

Питання для самоперевірки

1 Суть зміцнення сталі при легуванні.

2 Які легуючі елементи здатні утворювати з вуглецем карбіди, а які – ні?

3 Класифікація легованих сталей за призначенням; назвіть галузі застосування цих сталей.

4 Охарактеризуйте класифікацію легованих сталей за вмістом легуючих компонентів. Приведіть приклади марок легованих сталей.

5 Приведіть приклади конструкційних легованих сталей. Галузі їх застосування.

6 Які із сталей відносяться до інструментальних? Приведіть приклади інструментальних сталей для ріжучого і вимірювального інструменту. Назвіть, існуючі галузі застосування швидкорізальної сталі.

7 Наведіть властивості і галузі застосування металокерамічних матеріалів.

Тема 5 Кольорові метали і сплави

Властивості і галузі застосування чистого металу – міді, алюмінію та ін., найбільш поширені сплави на їх основі, властивості сплавів і галузі їх застосування.

При вивченні сплавів алюмінію зверніть увагу на алюмінієві сплави, що деформуються і ливарні, та на процес старіння деяких з цих сплавів.

Сплави на основі магнію і титану досить широко використовуються в техніці, оскільки вони при малій густині володіють достатньо високою міцністю. З'ясуєте склад, властивості і галузі застосування деяких марок сплавів магнію, що деформуються, і ливарних, а також сплавів титану. Порівняйте склад і властивості сплавів кольорових металів, що вивчаються, з тими, з якими ви маєте справу на виробництві.

Питання для самоперевірки

1 Охарактеризуйте властивості міді і вплив на них домішок.

2 Види латуні і бронзи, властивості цих сплавів і галузі їх застосування.

3 Приведіть характеристику властивостей алюмінію і вкажіть вплив на них домішок.

4 Який сплав називають силуміном? Поясніть вплив модифікування на структуру і механічні властивості силуміну. Вкажіть галузі застосування силумінів.

5 Які алюмінієві сплави відносяться до сплавів, що деформуються? Суть процесу старіння дюралюмінію.

6 Назвіть види алюмінієвих сплавів, що деформуються, їх марки, властивості і галузі застосування.

7 Назвіть види сплавів на магнієвій основі, їх марки, основні властивості і галузі застосування.

8 Властивості титану і вплив на них домішок. Де застосовується титан?

9 Назвіть марки титанових сплавів, їх властивості і галузі застосування.

10 Назвіть марки, склад і властивості, галузі застосування підшипникових сплавів. Яким вимогам повинен задовольняти підшипниковий сплав?

Тема 6 Тверді сплави

Останніми десятиріччями у металообробній промисловості широко застосовують тверді сплави. За способом отримання вони поділяються на литі і металокерамічні. Тверді сплави виготовляють з порошків шляхом пресування і спікання, де зв'язуючим елементом служить кобальт. Слід засвоїти, які складові компоненти утворюють твердий сплав, вивчити технологію їх виробництва. Необхідно звернути увагу також на механічні (особливо різальні) властивості твердих сплавів.

Питання для самоперевірки

1 Поясніть, що означає поняття “твердий сплав”.

2 Що викликало застосування твердих сплавів для виготовлення різальних інструментів і деяких деталей?

3 Поясніть технологію виготовлення твердих сплавів.

4 Порівняйте різальні властивості швидкорізальних сталей і твердих сплавів.

5 Назвіть основні марки твердих сплавів і розшифруйте їх.

6 Чи піддаються тверді сплави термічній обробці?

Тема 7 Корозія металів

Корозія є хімічним або електрохімічним руйнуванням металів в результаті взаємодії їх з навколишнім середовищем. Щоб краще зрозуміти і засвоїти дану тему, повторіть навчальний матеріал про корозію з курсу хімії. Потім вивчіть основні види корозії і їх суть, засвойте поняття "активний стан", "пасивний стан", "транспасивація", "деласивація", "самопасивація", з'ясуйте вплив легування на корозію сплавів.

Захист металів від корозії має виключно важливе народногосподарське значення. Тому важливо знати способи захисту металів від корозії (зміна складу середовища, захисні покриття, електромеханічний спосіб захисту, застосування легованих сплавів, стійких проти корозії, і т.д.).

Питання для самоперевірки

1 У чому відмінність електрохімічної корозії від хімічної?

2 Від яких чинників залежить швидкість руйнування металу хімічною і електрохімічною корозією?

3 У яких металів на поверхні утворюється плівка, що захищає їх від корозії?

4 У чому суть впливу легування на корозійну стійкість металів?

5 Чому покриття, що захищають метал від корозії, повинні оберігатися від пошкоджень?

Розділ 2 НЕМЕТАЛІЧНІ МАТЕРІАЛИ

Тема 1 Деревні матеріали

Деревина широко використовується як будівельний матеріал, сировина для виробництва паперу, спирту, синтетичного каучуку, лаків, фарб, кормових дріжджів, хвойної муки тощо. Після ознайомлення із застосуванням деревних матеріалів, необхідно вивчити будову дерева (частини дерева, розрізи стовбура, основні частини стовбура), фізичні (вологість, густину, гігроскопічність, тепло-, звуко- і електропровідність і ін.) і механічні (міцність, пружність і твердість) властивості деревини.

Деревина має багато пороків: сучкуватість, косошар, нахил, тріщини, грибкові хвороби. Які ж існують засоби поліпшення її якості? Давши відповідь на поставлене питання, можна перейти до вивчення видів деревних матеріалів (пиломатеріали, столярні плити, фанера, деревостружкові і деревоволокнисті плити), звернувши увагу на їх стандартизацію і маркування.

Питання для самоперевірки

1 На які частини можна поділити дерево, стовбур дерева?

2 Назвіть розрізи, за якими визначається будова деревини.

3 На які групи діляться пороки і дефекти деревини?

4 Як впливають пороки і дефекти на якість виробів з деревини?

5 Перерахуйте фізичні властивості деревини.

6 Що таке вологість, вологопровідність, усихання, розбухання, водо- поглинання деревини?

7 Перерахуйте основні механічні властивості деревини.

8 Які основні характеристики пиломатеріалів?

9 У чому переваги і недоліки деревостружкових і деревоволокнистих плит перед іншими деревними матеріалами?

Тема 2 Пластичні маси, гума, скло

Необхідно вивчити види пластмас, їх класифікацію, основи будови, а також фізико-механічні і технологічні властивості.

При виготовленні пластмас найчастіше застосовуються різного вигляду синтетичні полімери – смоли. Пластмаса може складатися тільки з однієї смоли (наприклад, поліаміду або поліетилену), але в більшості випадків смола використовується як основна частина пластмаси, а для надання їй відповідних фізико-хімічних властивостей до складу пластмаси окрім смоли вводять різні наповнювачі, пластифікатори, стабілізатори і ін.

При виготовленні пластмасових виробів початковий матеріал піддають сумісній дії нагріву і тиску. Залежно від будови молекул і зміни властивостей при нагріванні пластмаси існує дві основні групи: термопластичні і термореактивні. Потрібно знати, які пластмаси відносяться до першої групи, а які – до другої, а також знати конкретні приклади найбільш поширених термопластичних і термореактивних матеріалів.

При вивченні гумових матеріалів необхідно розглянути види каучуків і склад гумових сумішей (каучук, вулканізуючі добавки і спеціальні добавки – інгредієнти), а також властивості гумових виробів (еластичність, повітре- і водонепроникність, масло- і кислотостійкість, діелектрична міцність тощо), які зумовили їх широке застосування в різних галузях промисловості.

Слід також засвоїти, які початкові матеріали використовуються для отримання скла, основні процеси технології його виробництва, механічні і електротехнічні властивості і способи обробки.

Питання для самоперевірки

1 Наведіть класифікацію пластичних мас, вживаних для виготовлення деталей і виробів у різних галузях народного господарства.

2 Види і галузі застосування пластичних мас на основі природних і синтетичних полімерів. Наведіть будову полімерних матеріалів.

3 Основні фізико-механічні властивості пластичних мас. Порівняйте їх з властивостями металів і сплавів.

4 Назвіть основні поширені термопластичні матеріали і галузі їх застосування.

5 Назвіть найбільш поширені термореактивні матеріали і галузі їх застосування.

6 Який склад гуми? Види каучуків та їх властивості?

7 Які матеріали служать вулканізуючими добавками? Суть процесу вулканізації.

8 Економічна ефективність застосування в техніці різних неметалічних матеріалів.

9 Які матеріали використовуються при виробництві скла в якості освітлювача, поновлювача і глушника?

10 Яка мета та яка послідовність загартування скла?

Розділ 3 ОСНОВИ МЕТАЛУРГІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА

Тема 1 Виробництво чавуну

Існує декілька способів отримання металів з руд: пірометалургійний, гідрометалургійний, електрометалургійний і хіміко-металургійний. Отримання чавуну в доменних печах відноситься до пірометалургійного способу. Початковим матеріалом при отриманні чавуну є руди, флюси і паливо. Необхідно вивчити види руд, їх хімічний склад, процентний вміст в них заліза, марганцю і інших елементів, а також способи їх підготовки до плавки (сортування, подрібнення, усереднення, збагачення і т. д.).

Слід ознайомитися з флюсами, їх видами, хімічним складом і призначенням; вивчити паливо, вживане в металургії; звернути увагу на основний вид металургійного палива – кокс (спосіб отримання, склад, властивості, теплотворна здатність), вживаний в доменних печах, а також природний газ, який широко використовується в металургії.

Необхідно знати схеми пристрою і принцип роботи доменної печі і допоміжних агрегатів. Слід ясно представляти фізико-хімічні процеси, що протікають на різних рівнях доменної печі (шахті, сурмі і т. д.). Знати суть коефіцієнта використання корисного об'єму доменної печі, сучасні величини цього коефіцієнта і інші техніко-економічні показники її роботи, а також мати уяву про шлях інтенсифікації доменного процесу (застосування дуття, збагаченого киснем, підвищеного тиску газів під колошником та ін.). Необхідно знати у повному об'ємі матеріал про продукти доменної плавки (чавун, феросплави, доменний газ і шлак), де і як вони використовуються.

Ознайомитися із способами прямого відновлення заліза з руди і етапами цього процесу.

Питання для самоперевірки

1 Які руди застосовують для отримання чавуну, який їх хімічний склад? Способи збагачення залізняку (залізної руди).

2 Види флюсів, їх хімічний склад, призначення при отриманні чавуну.

3 Перерахуйте види палива, вживаного при виробництві чавуну. Вкажіть теплотворну здатність коксу і природного газу.

4 Вимоги до руд, флюсів і палива при отриманні чавуну.

5 Накресліть схему внутрішнього профілю доменної печі і назвіть її головні зони. Які фізико-хімічні процеси протікають у кожній із зон? Вкажіть корисний об'єм сучасних доменних печей.

6 Назвіть приблизну температуру в різних зонах доменної печі. У яких зонах доменної печі і при яких температурах відбувається процес відновлення заліза з його оксидів? Наведіть хімічні реакції цього процесу.

7 Яким чином і при яких температурах відбуваються насичення заліза вуглецем і отримання чавуну? Процентний вміст вуглецю в чавуні.

8 З якою метою застосовують дуття, збагачене киснем, і підвищений тиск на колошнику?

9 Назвіть продукти доменної плавки і вкажіть галузі їх застосування.

10 Якими показниками характеризується робота доменної печі?

11 Охарактеризуйте способи прямого відновлення заліза з руди. Який з цих способів найбільш перспективний? Назвіть галузі використання губчастого заліза.

Тема 2 Виробництво сталі

Необхідно засвоїти, що процеси отримання сталі з чавуну і скрапу зводяться в основному до зниження кількості в ньому вуглецю за рахунок окислювальних процесів у сталеплавильних печах. Слід детально вивчити фізико-хімічні процеси (за періодами), що протікають в печах, ознайомитися з принципом роботи сучасних конвертерів, мартенівських і електродугових печей.

Рекомендується, вивчити новітні досягнення в галузі виробництва сталі: застосування кисню, вакуумно-дугова переплавка, електрошлакова переплавка, рафінування сталі у ковші рідкими синтетичними шлаками, автоматизацію регулювання теплового режиму печі і ін. Особливу увагу слід приділити вивченню киснево-конвертерного способу отримання сталі, що є одним з важливих напрямів технічного прогресу в сталеплавильному виробництві. Необхідно з'ясувати, які зміни в технології плавки і якості сталі викликає застосування кисневого дуття в конвертері; ознайомитися із способами розливання сталі, її кристалізацією у виливницях; порівняти техніко-економічні показники різних способів отримання сталі.

Питання для самоперевірки

1 Суть процесу переробки чавуну і скрапу в сталь?

2 Накресліть схему пристрою конвертера і поясніть принцип його роботи.

3 Накресліть схему пристрою роботи мартенівської печі і поясніть принцип її роботи.

4 Наведіть технологію виплавки сталей в основній мартенівській печі.

5 Поясніть будову і принцип роботи дугової електричної печі. Наведіть основи технології виплавки в електричній дуговій печі.

6 Будова і принцип роботи індукційної електричної печі. В чому полягає технологія виплавки сталі в цих печах? Галузі застосування сталі, що виплавляється в індукційних печах.

7 Суть електрошлакової переплавки, його переваги і перспективи розвитку. Які існують інші способи підвищення якості сталі? Їх суть.

8 Викладіть і співставте різні способи розливання сталі. Який з них найбільш доцільний і чому?

9 Поясніть будову сталевого злитка киплячої і спокійної сталі. Які існують дефекти злитків? Способи їх попередження і усунення.

10 Якими техніко-економічними показниками характеризуються способи отримання сталей (у конвертерах, мартенівських і електродугових печах)? Який з цих способів економічно найбільш ефективний?

Тема 3 Виробництво кольорових металів

Мідні руди дуже збіднілі, тому їх піддають збагаченню (зазвичай флотації). Отримані концентрати заздалегідь обпалюють у спеціальних обпалювальних печах з отриманням сірки і обпаленого концентрату. Останній піддають плавці в шахтах або полум'яних відбивних печах, де отримують штейн, який надалі переробляють в чорнову мідь. Слід добре розібратися в загальній схемі пірометалургійного способу отримання міді і вивчити принцип роботи агрегатів, призначених для плавки штейну (шахтні і відбивні печі), і отримання чорнової міді (горизонтальні конвертери), а також з'ясувати фізико-хімічні процеси, що протікають при цьому. Завершальна стадія отримання чистої міді – вогняне або електролітичне рафінування. Потрібно розібратися в суті рафінування і визначити, які при цьому відбуваються реакції.

Слід розглянути алюмінієві руди – боксити, нефеліти, алуніти і т.д., їх склади і способи (лужний, кислотний, електрометалургійний і ін.) отримання з них глинозему (перша стадія виробництва алюмінію), розібратися в реакціях, що відбуваються при цьому, перевагах і недоліках цих способів.

Наступна стадія виробництва алюмінію – електроліз глинозему. Необхідно вивчити будову пристрою і роботу електролізу, склад і призначення кріоліту, реакцію дисоціації глинозему під дією постійного електричного струму. Отриманий первинний алюміній для видалення домішок піддають рафінуванню, продувають в ковші хлором або електролітичним методом. Слід вивчити реакції, що забезпечують очищення алюмінію при вказаних видах рафінування.

Необхідно розглянути руди для виробництва магнію (магнезит, доломіт, карналіт, бішофіт і ін.), їх зміст і способи збагачення. Необхідно з'ясувати способи збагачення і отримання металевого магнію (термічний і електролітичний) і його подальшого рафінування. Вивчити схему пристрою і роботу магнієвих електролізерів при отриманні металевого магнію. галузі застосування отримуваного магнію.

Слід ознайомитись з мінералами і рудами титану (рутил, ільменіт і ін.), методами переробки титанових руд (отримання титанових концентратів для виробництва шлаку з високим вмістом окислу титану, а потім тетрахлориду титану), відновленням тетрахлориду титану магнієм (так званим магнійтермічним методом), з отриманням металевого губчастого титану. Доцільно розглянути способи плавки губчастого титану для отримання титанових злитків (індукційні і дугові вакуумні печі з електродами, що не витрачаються і витрачаються, плавка за допомогою електронного променя і т.д.).

Питання для самоперевірки

1 Назвіть основні мідні руди і вкажіть методи їх збагачення.

2 Охарактеризуйте сучасну промислову схему отримання міді пірометалургійним методом: від збагачення мідних руд до рафінування міді. Які при цьому застосовуються агрегати?

3 Поясніть процес отримання чорнової міді в горизонтальному конвертері. Які при цьому відбуваються реакції?

4 Накресліть схему установки для електричного рафінування міді і поясніть принцип її роботи.

5 Назвіть марки отримуваної міді і галузі її застосування.

6 Вкажіть основні алюмінієві руди, їх склад і схему отримання глинозему. Які способи отримання чистого глинозему застосовують?

7 Приведіть схему електролізу глинозему і вкажіть, які при цьому відбуваються реакції.

8 Накресліть схему установки для електролітичного рафінування алюмінію.

9 Назвіть марки отримуваного алюмінію і галузі його застосування.

10 Назвіть основні магнієві руди і їх склад. Способи збагачення магнієвих руд.

11 Накресліть схему отримання металевого магнію електролітичним способом, яке устаткування вживається при цьому.

12 Суть термічного способу отримання металевого магнію шляхом відновлення із оксидів.

13 Охарактеризуйте спосіб рафінування магнію. Галузі застосування отримуваного магнію.

14 Вкажіть найважливіші титанові руди та їх склад.

15 Методи переробки титанових руд для отримання металевого губчастого титану. Коротка характеристика цих методів. Які при цьому відбуваються хімічні реакції?

16 Приведіть схему виробництва титанової губки магнійтермічним методом.

17 Охарактеризуйте плавку губчастого титану у вакуумній дуговій печі з електродом, що витрачається, для отримання титанових злитків. Галузі застосування титану.

Тема 4 Порошкова металургія

Виробництво виробів з металевих порошків відноситься до галузі техніки, що зветься порошковою металургією. Вона була відома давно, але через різні причини виробництво деталей з порошків в даний час складає менше 1,0 % загального виробництва. З'ясуєте, чим це обумовлено. Адже порошкова металургія дозволяє економити метал, дає можливість отримувати метали і сплави з високою температурою плавлення і ступенем хімічної чистоти, псевдосплави з металів, що не сплавляються між собою, вироби з високою точністю розмірів і т.д.

Технологія порошкової металургії включає наступні операції: виробництво порошків, брикетування порошків, спікання брикетів.

Вироби, отримані методом порошкової металургії, при необхідності піддають обробним операціям: калібруванню, обробці різанням, хіміко-термічній обробці, повторному пресуванню. Ознайомтесь з вищеназваними операціями, а також з вимогами, що пред'являються до деталей і виробів з металевих порошків.

Питання для самоперевірки

1 Чому виробництво деталей і виробів з порошків не набуло широкого поширення?

2 Як отримують порошки для порошкової металургії?

3 Чому холодне пресування порошків отримало найбільше розповсюдження?

4 Як здійснюється хіміко-термічна обробка виробів, виготовлених методом порошкової металургії?

Розділ 4 СПОСОБИ ВИРОБНИЦТВА ЗАГОТОВОК

Дата добавления: 2014-01-11