Получение железа и его сплавов

СВОЙСТВА ЧУГУНА И СТАЛИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8

Цель занятия: закрепить теоретические знания о составе,

о способах получения и применении сплавов железа

Задача работы: познакомиться с коллекцией железных руд; изучить

физические свойства некоторых природных железняков;

рассмотреть структуру серого и белого чугунов, свойства

углеродистой стали

Теоретическая часть по теме: «Металлы и неметаллы»

Железо - второй по распространению в природе металл после Al и четвертый по содержанию в земной коре элемент после O₂, Si и Al, который в самородном состоянии встречается очень редко, а чаще всего в виде соединений. Железо – основной металл по объему производства и потребления. Практически весь объем добываемого железа используется в виде сплавов. Отрасль промышленности, производящая железо и его сплавы – чёрная металлургия. Источник получения железа – железная руда, основными компонентами которого являются минералы – соединения железа:

Fe₃O₄ - магнитный железняк (магнетит) 72% Fe

Fe₂O₃ - красный железняк (гематит) 65% Fe

Fe₂O₃ * nH₂O – бурый железняк (лимонит) 60% Fe

FeS₂ - серный (железный) колчедан (пирит) 46,6% Fe

FeCO₃ – железный шпат (сидерит) 35% Fe

Обычно перед получением чугуна или стали из руды её предварительно обогащают – отделяют пустую породу, примеси и другое. В результате образуется концентрат, служащий сырьём для металлургического производства.

Металлургия – это наука о методах и процессах производства металлов из руд и других металлосодержащих продуктов, о получении сплавов и обработке металлов.

Металлы получают методами: пирометаллургия - восстановление металлов из руд с помощью восстановителей (кокс, СО_2, Н_2, активные металлы ); металлотермией – восстановление металлов из их оксидов с помощью более активных металлов; гидрометаллургия – способ получения металлов из растворов солей; электрометаллургия - способ получения металлов с помощью электрического тока (электролиза).

Чугун – сплав 93% железа с углеродом, в котором массовая доля углерода составляет 2-5%. Примеси Si, P, S, Mn содержащиеся в чугуне образуются в основном в результате пирометаллургии и металлотермии. Производство чугуна осуществляют в доменных печах. Различают три вида чугунов:

- литейный (серый) содержит углерод в виде графита, используется для отливок чугунных изделий и на изломе он имеет серый цвета

- предельный (белый) содержит углерод в виде цемента Fe₃C, используется для переработки в сталь.

- специальные чугуны различаются содержанием: Si, Mn, P, C и используются для производства высококачественной стали, для изготовления конструкционных материалов в машиностроительной и приборостроительной промышленностях. Процесс получения стали из чугуна заключается в уменьшении содержания углерода в сплаве и возможно более полном удалении примесей – серы и фосфора.

Сталь – сплав железа с углеродом, в котором массовая доля углерода составляет от 0,2 – 1,9% отличается от чугуна меньшим содержанием углерода. Сырьем для получения стали служит белый чугун, флюсы, металлолом. Переработки чугуна в сталь сводится к удалению из него избытка C, S, P, Si, Mn и других элементов. При возрастании содержания марганца и кремния (2,5%) в сталях получают твердые, упругие и прочные стали, идущие на изготовление пружин, осей и других важных деталей машин. Сплавы, содержащие до 15% кремния, отличаются высокой кислотостойкостью. Сталь с высоким содержанием никеля (36%) идет на изготовление часовых механизмов, т.к. обладает малым коэффициентом расширения. Быстрорежущие стали в качестве легирующих добавок содержат Cr, V, W. Инструментами из таких сталей можно обрабатывать металлы на высоких скоростях. Широкое применение в химическом машиностроении и быту находят коррозионно-стойкие стали, содержащие 18% хрома и 8% никеля.

Дата добавления: 2014-12-16