Τα προϊόντα σιδηρούχας μεταλλουργίας χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλές βιομηχανίες Εθνική οικονομία, και το σιδηρούχο μέταλλο είναι πάντα σε ζήτηση στις κατασκευές και τη μηχανική. Η μεταλλουργία αναπτύσσεται με επιτυχία εδώ και πολύ καιρό, χάρη στις υψηλές τεχνικές δυνατότητές της. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα στην παραγωγή και στην καθημερινή ζωή είναι τα προϊόντα από χυτοσίδηρο και χάλυβα.
Ο χυτοσίδηρος και ο χάλυβας ανήκουν και τα δύο στην ομάδα των σιδηρούχων μετάλλων, αυτά τα υλικά είναι κράματα σιδήρου και άνθρακα που είναι μοναδικά στις ιδιότητές τους. Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ χάλυβα και χυτοσιδήρου, οι κύριες ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά τους;
Ο χάλυβας και τα κύρια χαρακτηριστικά του
Ο χάλυβας είναι παραμορφωμένο κράμα σιδήρου και άνθρακα, το οποίο είναι πάντα έως 2% κατ' ανώτατο όριο, καθώς και άλλα στοιχεία. Ο άνθρακας είναι ένα σημαντικό συστατικό, καθώς δίνει αντοχή στα κράματα σιδήρου, καθώς και σκληρότητα, λόγω αυτού, μειώνεται η απαλότητα και η ολκιμότητα. Συχνά στο κράμα προστίθενται στοιχεία κράματος, το οποίο τελικά δίνει κραματοποιημένο και υψηλής κραματοποίησης χάλυβα, όταν η σύνθεση δεν είναι μικρότερη από 45% σίδηρο και όχι περισσότερο από 2% άνθρακα, το υπόλοιπο 53% είναι πρόσθετα.
Ο χάλυβας είναι το πιο σημαντικό υλικό σε πολλές βιομηχανίες, χρησιμοποιείται στις κατασκευές και καθώς αυξάνεται το τεχνικό και οικονομικό επίπεδο της χώρας, αυξάνεται και η κλίμακα της παραγωγής χάλυβα. ΣΤΟ παλιοί καιροίΟι τεχνίτες χρησιμοποιούσαν τήξη χωνευτηρίου για την παραγωγή χυτού χάλυβα, και μια τέτοια διαδικασία ήταν αναποτελεσματική και επίπονη, αλλά ο χάλυβας ήταν υψηλής ποιότητας.
Με την πάροδο του χρόνου, οι διαδικασίες λήψης χάλυβα άλλαξαν, το χωνευτήριο αντικαταστάθηκε από τον Bessemer και μέθοδος ανοιχτής εστίαςτην απόκτηση χάλυβα, η οποία κατέστησε δυνατή την καθιέρωση μαζικής παραγωγής χυτού χάλυβα. Στη συνέχεια άρχισαν να λιώνουν χάλυβα σε ηλεκτρικούς κλιβάνους, μετά την οποία εισήχθη η διαδικασία μετατροπέα οξυγόνου, κατέστησε δυνατή την απόκτηση ιδιαίτερα καθαρού μετάλλου. Από τον αριθμό και τους τύπους των συνδετικών στοιχείων, ο χάλυβας μπορεί να είναι:
- χαμηλό κράμα
- μεσαίου κράματος
- Πολύ κράμα
Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακασυμβαίνει:
- χαμηλών εκπομπών άνθρακα
- μεσαίου άνθρακα
- Υψηλός άνθρακας.
Η σύνθεση του μετάλλου συχνά περιλαμβάνει μη μεταλλικές ενώσεις - οξείδια, φωσφίδια, σουλφίδια, η περιεκτικότητά τους διαφέρει στην ποιότητα του χάλυβα, υπάρχει μια ορισμένη ταξινόμηση ποιότητας.
Η πυκνότητα του χάλυβα είναι 7700-7900 kg/m3, ένα Γενικά χαρακτηριστικάΟι χάλυβες αποτελούνται από δείκτες όπως αντοχή, σκληρότητα, αντοχή στη φθορά και καταλληλότητα για επεξεργασία διαφορετικό είδος. Σε σύγκριση με τον χυτοσίδηρο, ο χάλυβας έχει μεγαλύτερη ολκιμότητα, αντοχή και σκληρότητα. Λόγω της ολκιμότητας του, είναι εύκολο στην επεξεργασία, ο χάλυβας έχει υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα και η ποιότητά του βελτιώνεται με τη σκλήρυνση.
Στοιχεία όπως το νικέλιο, το χρώμιο και το μολυβδαίνιο είναι συστατικά κραμάτων, καθένα από τα οποία δίνει στον χάλυβα τα δικά του χαρακτηριστικά. Χάρη στο χρώμιο, ο χάλυβας γίνεται ισχυρότερος και σκληρότερος και η αντοχή του στη φθορά αυξάνεται. Το νικέλιο προσδίδει επίσης αντοχή, καθώς και σκληρότητα και σκληρότητα, αυξάνει τις αντιδιαβρωτικές του ιδιότητες και τη σκληρότητά του. Το πυρίτιο μειώνει τη σκληρότητα, ενώ το μαγγάνιο βελτιώνει τη συγκολλησιμότητα και την ανόπτηση.
Ολα υπάρχοντα είδηχάλυβα έχουν σημείο τήξης από 1450 έως 1520oСκαι είναι ισχυρά ανθεκτικά στη φθορά και ανθεκτικά στην παραμόρφωση κράματα μετάλλων.
Χυτοσίδηρος και τα κύρια χαρακτηριστικά του
Η βάση για την παραγωγή χυτοσιδήρου είναι επίσης ο σίδηρος και ο άνθρακας, αλλά σε αντίθεση με τον χάλυβα, περιέχει περισσότερο άνθρακα, καθώς και άλλες ακαθαρσίες με τη μορφή κράματος μετάλλων. Είναι εύθραυστο και σπάει χωρίς ορατή παραμόρφωση. Ο άνθρακας εδώ δρα ως γραφίτης ή τσιμεντίτης και λόγω της περιεκτικότητας σε άλλα στοιχεία Ο χυτοσίδηρος χωρίζεται στις ακόλουθες ποικιλίες:
Η θερμοκρασία τήξης του χυτοσιδήρου εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε άνθρακα σε αυτό, όσο περισσότερο βρίσκεται στη σύνθεση του κράματος, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία και επίσης αυξάνεται η ρευστότητά του όταν θερμαίνεται. Αυτό καθιστά το μέταλλο μη πλαστικό ρευστό, καθώς και εύθραυστο και δύσκολο στη μηχανική επεξεργασία. Το σημείο τήξεώς του είναι από 1160 έως 1250oС.
Οι αντιδιαβρωτικές ιδιότητες του χυτοσιδήρου είναι υψηλότερες επειδή υφίσταται ξηρή σκουριά κατά τη χρήση, αυτό ονομάζεται χημική διάβρωση. Η υγρή διάβρωση προσβάλλει επίσης τον χυτοσίδηρο πιο αργά από τον χάλυβα. Αυτές οι ιδιότητες οδήγησαν στο γεγονός ότι έγινε μια ανακάλυψη στη μεταλλουργία - ο χάλυβας με υψηλή περιεκτικότητα σε χρώμιο άρχισε να τήκεται. Από εδώ προήλθε ο ανοξείδωτος χάλυβας.
Βγάζουμε ένα συμπέρασμα
Με βάση τα πολλά χαρακτηριστικά τους, τα ακόλουθα μπορούν να ειπωθούν για τον χυτοσίδηρο και τον χάλυβα: ποια είναι η διαφορά τους:
Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο χάλυβας και ο χυτοσίδηρος ενώνονται λόγω της περιεκτικότητας τους σε άνθρακα και σίδηρο, αλλά τα χαρακτηριστικά είναι διαφορετικάκαι καθένα από τα κράματα έχει τα δικά του χαρακτηριστικά.
Ερώτηση: 28 Μαρτίου 2009
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ χυτοσιδήρου και χάλυβα και γιατί;
Απάντηση:
Παραδόξως, αλλά, παρά την αφθονία της εξειδικευμένης βιβλιογραφίας για αυτό το θέμα, μας τίθεται συχνά η ακόλουθη ερώτηση: Πώς διαφέρει ο χυτοσίδηρος από τον χάλυβα; Εν ολίγοις, και σε γενικούς όρους, τότε μπορούμε να πούμε ότι η σύνθεση του χυτοσιδήρου διαφέρει από τον χάλυβα σε υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα, σε τεχνολογικές ιδιότητες - καλύτερες ιδιότητες χύτευσης και χαμηλή ικανότητα πλαστικής παραμόρφωσης. Ο χυτοσίδηρος είναι γενικά φθηνότερος από τον χάλυβα.
Και αν με περισσότερες λεπτομέρειες, τότε - διαβάστε τα κλασικά, αγαπητέ! Πολλοί τόμοι είναι αφιερωμένοι στην επιστήμη των υλικών και τη μεταλλουργία των κραμάτων σιδήρου. Ως παράδειγμα, αναφέρω ένα απόσπασμα από το θεμελιώδες έργο του Gulyaev A.P. "Μέταλλο":
«Ο χάλυβας είναι ένα κράμα σιδήρου-άνθρακα που περιέχει λιγότερο από 2,14% άνθρακα. Ωστόσο, το καθορισμένο όριο (2,14% C) ισχύει μόνο για κράματα διπλού σιδήρου-άνθρακα ή κράματα που περιέχουν σχετικά μικρό αριθμό ακαθαρσιών. Το ζήτημα του ορίου μεταξύ χάλυβα και χυτοσιδήρου σε κράματα σιδήρου-άνθρακα με υψηλή περιεκτικότητα σε κράμα, δηλ. που περιέχει περισσότερα μεγάλη ποσότηταστοιχεία εκτός του σιδήρου και του άνθρακα είναι συζητήσιμα.
Στο φως μοντέρνα τεχνολογίαγνωστό σε πρόσφατους χρόνουςΤα κράματα με βάση το σίδηρο έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα, στα οποία υπάρχει πολύ λίγος άνθρακας και είναι ακόμη και επιβλαβές στοιχείο. Ωστόσο, τέτοια κράματα αναφέρονται επίσης ως χάλυβες. Για να αποφευχθεί η ορολογική σύγχυση, συνηθίζεται να θεωρούνται κράματα στα οποία ο σίδηρος είναι περισσότερο από 50% ως χάλυβες (χυτοσίδηρος) και να μην τα ονομάζουμε κράματα, αλλά να αναφέρονται σε κράματα που περιέχουν λιγότερο από 50% σίδηρο. Δεν είναι επιστημονικά αυστηρό, αλλά είναι τεχνικά ξεκάθαρο».
Ο χυτοσίδηρος είναι ένα κράμα σίδερο με άνθρακαπου περιέχει άνθρακα από 2,14 έως 6,67%.
Πάρτε σίδηρο από σιδηρομετάλλευμαμε τη βοήθεια καυσίμων και ροών.
Ο χάλυβας είναι ένα κράμα σίδερο με άνθρακαπου περιέχει έως και 2,1% άνθρακα.
Όπως ο χυτοσίδηρος, ο χάλυβας περιέχει ακαθαρσίες πυριτίου, μαγγανίου, θείου και φωσφόρου.
Η κύρια διαφορά μεταξύ χάλυβα και χυτοσιδήρουείναι ότι ο χάλυβας περιέχει λιγότερο άνθρακα και ακαθαρσίες.
2. Τι είδους φούρνοι χρησιμοποιούνται για την τήξη χάλυβα;
Ο χυτοσίδηρος μετατρέπεται σε χάλυβα σε μεταλλουργικές μονάδες διαφόρων αρχών λειτουργίας: φούρνοι ανοιχτής εστίας, μετατροπείς οξυγόνου, ηλεκτρικοί κλίβανοι.
Φούρνος ανοιχτής εστίας (κουνάβι) -φούρνος τήξης για την επεξεργασία χυτοσιδήρου και σκραπ σε χάλυβα της επιθυμητής χημικής σύστασης και ποιότητας.
Ο φούρνος ανοιχτής εστίας (Εικ. 3) σύμφωνα με τη συσκευή και την αρχή λειτουργίας είναι ένας αναγεννητικός κλίβανος με αντανακλαστικό φλόγας. Αέριο καύσιμο ή μαζούτ καίγεται στο θάλαμο τήξης. Η υψηλή θερμοκρασία για τη λήψη χάλυβα σε τηγμένη κατάσταση παρέχεται από την ανάκτηση θερμότητας των αερίων του κλιβάνου .
3. Τι είναι ο χάλυβας; Τι είναι ο χυτοσίδηρος;
Χυτοσίδηρος- φθηνό τεχνικό υλικό με καλές ιδιότητες χύτευσης. Είναι η πρώτη ύλη για τη χαλυβουργία.
Ατσάλι-(από το γερμανικό Stahl) - ένα κράμα (στερεό διάλυμα) σιδήρου με άνθρακα (και άλλα στοιχεία), που χαρακτηρίζεται από ευτηκτοειδή μετασχηματισμό.
4. Ποιες είναι οι κύριες μηχανικές ιδιότητες των μετάλλων.
Μηχανικές ιδιότητεςμπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Πολλά υλικά (μονοκρυσταλλικά, προσανατολισμένα και ενισχυμένα πλαστικά, ίνες) χαρακτηρίζονται από έντονη ανισοτροπία μηχανικών ιδιοτήτων. Αν και οι μηχανικές ιδιότητες εξαρτώνται από τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων (ιόντα, άτομα, μόρια) που συνθέτουν την ουσία, η άμεση σύγκριση τους με τα δομικά χαρακτηριστικά είναι δύσκολη λόγω κρυσταλλικών ελαττωμάτων. δομές και ανομοιογένειες που είναι εγγενείς σε πραγματικές ουσίες. Έτσι, οι θεωρητικές τιμές της αντοχής σε εφελκυσμό, που είναι ~ 0,1 του συντελεστή Young της ουσίας, είναι 2-3 φορές υψηλότερες από τις τιμές που επιτυγχάνονται για εξαιρετικά προσανατολισμένες ίνες και μονοκρυστάλλους και εκατοντάδες φορές υψηλότερες για πραγματικές δομικά υλικά.
Σύμφωνα με τις μηχανικές ιδιότητες, διακρίνονται οι ακόλουθοι κύριοι τύποι υλικών:
1) σκληρό και εύθραυστο(χυτοσίδηρος, ίνες υψηλής προσανατολισμού, πέτρες, κ.λπ.), χαρακτηρίζονται από συντελεστές Young > 10 GPa και χαμηλές επιμηκύνσεις κατά τη θραύση (έως και αρκετά %).
2) σκληρό και πλαστικό(πλ. πλαστικά. μαλακοί χάλυβες, ορισμένα μη σιδηρούχα μέταλλα), χαρακτηρίζονται από συντελεστή Young > 2 GPa και υψηλές επιμηκύνσεις κατά τη θραύση.
3) ελαστομερή(καουτσούκ) - ουσίες χαμηλού συντελεστή (μέτρο ισορροπίας υψηλής ελαστικότητας της τάξης των 0,1-2 MPa), ικανές για τεράστιες αναστρέψιμες παραμορφώσεις (εκατοντάδες%).
4) ιξωδοπλαστικά μέσα, ικανά για απεριόριστες παραμορφώσεις και διατήρηση του σχήματος που τους δίνεται μετά την αφαίρεση του φορτίου (άργιλοι, γράσα, μείγματα σκυροδέματος).
5) υγρά, λιωμένα άλατα. μέταλλα, πολυμερή κ.λπ., ικανά για μη αναστρέψιμη παραμόρφωση (ροή) και λήψη δεδομένου σχήματος. Είναι επίσης δυνατές διάφορες ενδιάμεσες περιπτώσεις εκδήλωσης μηχανικών ιδιοτήτων.
(Πολωνικό stal, από το γερμανικό Stahl) - ένα παραμορφώσιμο (όλκιμο) κράμα σιδήρου με άνθρακα (και άλλα στοιχεία), που χαρακτηρίζεται από ευτηκτοειδή μεταμόρφωση. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα στον χάλυβα δεν είναι μεγαλύτερη από 2,14%, αλλά όχι μικρότερη από 0,022%. Ο άνθρακας δίνει στα κράματα σιδήρου αντοχή και σκληρότητα, μειώνοντας την ολκιμότητα και τη σκληρότητα.
Δεδομένου ότι στον χάλυβα μπορούν να προστεθούν στοιχεία κράματος, ο χάλυβας είναι ένα κράμα σιδήρου που περιέχει τουλάχιστον 45% σίδηρο με άνθρακα και στοιχεία κράματος (κραματοποιημένος χάλυβας υψηλής κράματος).
Στις αρχαίες ρωσικές γραπτές πηγές, ο χάλυβας αναφερόταν με ειδικούς όρους: "Otsel", "Kharolug" και "Uklad". Σε ορισμένες σλαβικές γλώσσεςκαι σήμερα το ατσάλι ονομάζεται "Ocel", για παράδειγμα στα Τσεχικά.
Ο χάλυβας είναι το πιο σημαντικό δομικό υλικό για τη μηχανολογία, τις μεταφορές, τις κατασκευές και άλλους τομείς της εθνικής οικονομίας.
Οι χάλυβες με υψηλές ελαστικές ιδιότητες χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή μηχανών και οργάνων. Στη μηχανολογία, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ελατηρίων, αμορτισέρ, ελατήρια ισχύος για διάφορους σκοπούς, σε όργανα - για πολλά ελαστικά στοιχεία: μεμβράνες, ελατήρια, πλάκες ρελέ, φυσούνες, ραγάδες, αναρτήσεις.
Ελατήρια, ελατήρια μηχανής και ελαστικά στοιχείαΟι συσκευές χαρακτηρίζονται από μια ποικιλία σχημάτων, μεγεθών, διαφόρων συνθηκών εργασίας [δεν προσδιορίζεται πηγή 122 ημέρες]. Η ιδιαιτερότητα της εργασίας τους είναι ότι κάτω από μεγάλα στατικά, κυκλικά ή κρουστικά φορτία δεν επιτρέπεται η υπολειμματική παραμόρφωση σε αυτά. Από αυτή την άποψη, όλα τα κράματα ελατηρίων, εκτός από τις μηχανικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν όλα τα δομικά υλικά (αντοχή, ολκιμότητα, σκληρότητα, αντοχή), πρέπει να έχουν υψηλή αντίστασημικρές πλαστικές παραμορφώσεις. Υπό συνθήκες βραχυπρόθεσμης στατικής φόρτισης, η αντοχή σε μικρές πλαστικές παραμορφώσεις χαρακτηρίζεται από το ελαστικό όριο, υπό μακροχρόνια στατική ή κυκλική φόρτιση - από αντίσταση χαλάρωσης
Ταξινόμηση
Οι χάλυβες χωρίζονται σε χάλυβες δομικών και εργαλείων. Μια ποικιλία εργαλείων είναι χάλυβας υψηλής ταχύτητας.
Με χημική σύνθεσηΟι χάλυβες χωρίζονται σε άνθρακα και σε κράμα. συμπεριλαμβανομένης της περιεκτικότητας σε άνθρακα - σε χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (έως 0,25% C), μεσαίου άνθρακα (0,3-0,55% C) και υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (0,6-0,85% C). Οι κραματοποιημένοι χάλυβες ανάλογα με την περιεκτικότητα σε στοιχεία κράματος διακρίνονται σε χαμηλής κραματοποίησης, μεσαίου κράματος και υψηλής κραματοποίησης.
Οι χάλυβες, ανάλογα με τη μέθοδο παραγωγής τους, περιέχουν διαφορετικές ποσότητες μη μεταλλικών εγκλεισμάτων. Η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες αποτελεί τη βάση της ταξινόμησης των χάλυβων κατά ποιότητα: συνήθης ποιότητας, υψηλής ποιότητας, υψηλής ποιότητας και εξαιρετικά υψηλής ποιότητας.
Σύμφωνα με τη δομή, ο χάλυβας διαφέρει σε ωστενιτικό, φερριτικό, μαρτενσιτικό, μπαϊντικό ή περλιτικό. Εάν η κατασκευή κυριαρχείται από δύο ή περισσότερες φάσεις, τότε ο χάλυβας χωρίζεται σε διφασικό και πολυφασικό.
Χαρακτηριστικά χάλυβα
Πυκνότητα - 7700-7900 kg/m³.
Ειδικό βάρος - 75537-77499 n / m³ (7700-7900 kgf / m³ στο σύστημα MKGSS).
Ειδική θερμοχωρητικότητα στους 20 °C - 462 J/(kg °C) (110 cal/(kg °C)).
Σημείο τήξεως - 1450-1520 °C.
Η ειδική θερμότητα σύντηξης είναι 84 kJ/kg (20 kcal/kg).
Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας - 39 kcal / (m h ° C) (45,5 W / (m K)). [δεν καθορίζεται πηγή 136 ημέρες]
Συντελεστής γραμμικής θερμικής διαστολής σε περίπου 20 °C:
χάλυβας St3 (βαθμός 20) - (1/deg);
ανοξείδωτο χάλυβα - (1/deg).
Αντοχή σε εφελκυσμό του χάλυβα:
χάλυβας για κατασκευές - 38-42 (kg / mm²).
χάλυβας πυριτίου-χρωμίου-μαγγανίου - 155 (kg / mm²).
χάλυβας μηχανικής (άνθρακας) - 32-80 (kg / mm²).
χάλυβας σιδηροτροχιών - 70-80 (kg / mm²).
Κράμα σιδήρου με άνθρακα (συνήθως περισσότερο από 2,14%), που χαρακτηρίζεται από ευτηκτική μεταμόρφωση. Ο άνθρακας στο χυτοσίδηρο μπορεί να περιέχεται με τη μορφή τσιμενίτη και γραφίτη. Ανάλογα με το σχήμα του γραφίτη και την ποσότητα του τσιμενίτη διακρίνονται: λευκά, γκρι, ελατά και υψηλής αντοχής χυτοσίδηροι. Οι χυτοσίδηροι περιέχουν μόνιμες ακαθαρσίες (Si, Mn, S, P), και σε ορισμένες περιπτώσεις και κραματικά στοιχεία (Cr, Ni, V, Al, κ.λπ.). Κατά κανόνα, ο χυτοσίδηρος είναι εύθραυστος. Η παγκόσμια παραγωγή χυτοσιδήρου το 2007 ανήλθε σε 953 εκατομμύρια τόνους (συμπεριλαμβανομένης της Κίνας - 477 εκατομμύρια τόνους).
Τύποι χυτοσιδήρου
λευκό χυτοσίδηρο
Στον λευκό χυτοσίδηρο, όλος ο άνθρακας έχει τη μορφή τσιμεντίτου. Η δομή ενός τέτοιου χυτοσιδήρου είναι περλίτης, λεδεβουρίτης και τσιμεντίτης. Αυτό το χυτοσίδηρο πήρε το όνομά του λόγω του ανοιχτού χρώματος του κατάγματος.
Γκρι χυτοσίδηρος
Ο γκρίζος χυτοσίδηρος είναι ένα κράμα σιδήρου, πυριτίου (από 1,2-3,5%) και άνθρακα, το οποίο περιέχει επίσης μόνιμες ακαθαρσίες Mn, P, S. Στη δομή τέτοιων χυτοσιδήρων τα περισσότερα απόή όλος ο άνθρακας έχει τη μορφή ελασματοειδούς γραφίτη. Η θραύση ενός τέτοιου χυτοσιδήρου λόγω της παρουσίας γραφίτη έχει ένα γκρι χρώμα.
ελατός σίδηρος
Ο όλκιμος σίδηρος λαμβάνεται με μακροχρόνια ανόπτηση λευκού σιδήρου, που έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό νιφάδων γραφίτη. Η μεταλλική βάση τέτοιου χυτοσιδήρου: φερρίτης και λιγότερο συχνά περλίτης.
Εόλκιμος σίδηρος
Ο όλκιμος σίδηρος έχει οζώδη γραφίτη στη δομή του, ο οποίος σχηματίζεται κατά τη διαδικασία της κρυστάλλωσης. Ο σφαιροειδής γραφίτης δεν αποδυναμώνει τη μεταλλική βάση τόσο όσο ο ελασματοειδής γραφίτης και δεν είναι συγκεντρωτής τάσεων.
μισό χυτοσίδηρο
Στον χυτοσίδηρο, μέρος του άνθρακα (πάνω από 0,8%) περιέχεται με τη μορφή τσιμενίτη. Τα δομικά συστατικά ενός τέτοιου χυτοσιδήρου είναι ο περλίτης, ο λεδεβουρίτης και ο φυλλωτός γραφίτης.
Ταξινόμηση
Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα, ο γκρίζος χυτοσίδηρος ονομάζεται υποευτηκτικό (2,14-4,3% άνθρακας), ευτηκτικό (4,3%) ή υπερευτηκτικό (4,3-6,67%). Η σύνθεση του κράματος επηρεάζει τη δομή του υλικού.
Ανάλογα με την κατάσταση και την περιεκτικότητα σε άνθρακα στο χυτοσίδηρο, διακρίνονται: λευκό και γκρι (σύμφωνα με το χρώμα του κατάγματος, το οποίο καθορίζεται από τη δομή του άνθρακα στο χυτοσίδηρο με τη μορφή καρβιδίου του σιδήρου ή ελεύθερου γραφίτη), υψηλής αντοχής με οζώδη γραφίτη, ελατό χυτοσίδηρο, χυτοσίδηρο με σιδερώδες γραφίτη. Στον λευκό χυτοσίδηρο, ο άνθρακας υπάρχει με τη μορφή τσιμενίτη, στον γκρίζο χυτοσίδηρο - κυρίως με τη μορφή γραφίτη.
Στη βιομηχανία, οι ποικιλίες χυτοσιδήρου επισημαίνονται ως εξής:
χυτοσίδηρος - P1, P2;
χυτοσίδηρος για χύτευση - PL1, PL2,
φωσφόρος μετατροπής χυτοσίδηρος - PF1, PF2, PF3,
μετατροπής υψηλής ποιότητας χυτοσίδηρος - PVK1, PVK2, PVK3.
χυτοσίδηρος με ελασματοειδή γραφίτη - SCH (οι αριθμοί μετά τα γράμματα "SCH" υποδεικνύουν την τιμή της αντοχής σε εφελκυσμό σε kgf / mm).
αντιτριβικό χυτοσίδηρο
αντιτριβικό γκρι - ASF,
αντιτριβική υψηλής αντοχής - AChV,
αντιτριβικό ελατό - AChK;
οζώδης χυτοσίδηρος για χύτευση - HF (οι αριθμοί μετά τα γράμματα "HF" σημαίνουν αντοχή εφελκυσμού σε kgf / mm και σχετική επιμήκυνση (%).
χυτοσίδηρος κραματοποιημένος με ειδικές ιδιότητες - Ch.
3. Υψικάμινος,
υψικάμινος - ένας μεγάλος μεταλλουργικός, κατακόρυφα τοποθετημένος κλίβανος τύπου άξονα για την τήξη χυτοσιδήρου, σιδηροκράματα από πρώτες ύλες σιδηρομεταλλεύματος. Οι πρώτες υψικάμινοι εμφανίστηκαν στην Ευρώπη στα μέσα του 14ου αιώνα, στη Ρωσία γύρω στο 1630.
Περιγραφή
Η υψικάμινος είναι μια κατασκευή με ύψος έως 35 m, το ύψος περιορίζεται από την αντοχή του οπτάνθρακα, που συγκρατεί ολόκληρη τη στήλη των υλικών φορτίου. Η γόμωση φορτώνεται από πάνω, μέσω μιας τυπικής συσκευής φόρτωσης, η οποία είναι και η σφράγιση αερίου της υψικαμίνου. Στην υψικάμινο αποκαθίσταται πλούσιο σιδηρομετάλλευμα (στο παρόν στάδιοαποθέματα πλούσιου σιδηρομεταλλεύματος διατηρούνται μόνο στην Αυστραλία και τη Βραζιλία), πυροσυσσωμάτωση ή σφαιρίδια. Μερικές φορές οι μπρικέτες χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες μεταλλεύματος.
Ο υψικάμινος αποτελείται από πέντε δομικά στοιχεία: το άνω κυλινδρικό τμήμα - το πάνω μέρος, το οποίο είναι απαραίτητο για τη φόρτωση και την αποτελεσματική κατανομή του φορτίου στον κλίβανο. το μεγαλύτερο σε ύψος διαστελλόμενο κωνικό τμήμα - το ορυχείο, στο οποίο λαμβάνουν χώρα οι διαδικασίες θέρμανσης υλικών και η μείωση του σιδήρου από οξείδια. το ευρύτερο κυλινδρικό μέρος - ατμός, στον οποίο λαμβάνουν χώρα οι διαδικασίες αποσκλήρυνσης και τήξης ανηγμένου σιδήρου. κωνικό τμήμα - ώμους, όπου σχηματίζεται αναγωγικό αέριο - μονοξείδιο του άνθρακα. το κυλινδρικό μέρος - η εστία, η οποία χρησιμεύει για τη συσσώρευση υγρών προϊόντων της διαδικασίας υψικάμινου - χυτοσίδηρο και σκωρία.
Στο πάνω μέρος της εστίας υπάρχουν λόγχες - οπές για την παροχή φυσαλίδας που θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία - πεπιεσμένο αέρα εμπλουτισμένο με οξυγόνο και καύσιμο υδρογονάνθρακα.
Στο επίπεδο των λογχών, αναπτύσσεται μια θερμοκρασία περίπου 2000 °C. Καθώς ανεβαίνετε, η θερμοκρασία μειώνεται και στις κορυφές φτάνει περίπου τους 270 ° C. Έτσι, στον κλίβανο σε διαφορετικά ύψη, διαφορετική θερμοκρασία, λόγω των οποίων προχωρούν διάφορες χημικές διεργασίες μετάβασης του μεταλλεύματος σε μέταλλο.
Διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στον κλίβανο
Στην κορυφή της εστίας, όπου η παροχή οξυγόνου είναι αρκετά υψηλή, το κοκ καίγεται για να σχηματίσει διοξείδιο του άνθρακα και να απελευθερώσει ένας μεγάλος αριθμόςθερμότητα.
C + O 2 \u003d CO 2 + Q
Το διοξείδιο του άνθρακα, αφήνοντας τη ζώνη εμπλουτισμένη με οξυγόνο, αντιδρά με οπτάνθρακα και σχηματίζει μονοξείδιο του άνθρακα - τον κύριο αναγωγικό παράγοντα της διαδικασίας υψικάμινου.
Ανεβαίνοντας, το μονοξείδιο του άνθρακα αλληλεπιδρά με τα οξείδια του σιδήρου, αφαιρώντας το οξυγόνο από αυτά και μετατρέποντάς τα σε μέταλλο:
Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2
Ο σίδηρος που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης ρέει σε σταγόνες πάνω από το θερμό κοκ, κορεσμένος με άνθρακα, με αποτέλεσμα ένα κράμα που περιέχει 2,14 - 6,67% άνθρακα. Αυτό το κράμα ονομάζεται χυτοσίδηρος. Εκτός από άνθρακα, περιλαμβάνει μια μικρή αναλογία πυριτίου και μαγγανίου. Σε ποσότητα δέκατων τοις εκατό, η σύνθεση του χυτοσιδήρου περιλαμβάνει επίσης επιβλαβείς ακαθαρσίες - θείο και φώσφορο. Εκτός από τον χυτοσίδηρο, σχηματίζεται και συσσωρεύεται σκωρία στον κλίβανο, στον οποίο συλλέγονται όλες οι επιβλαβείς ακαθαρσίες.
Προηγουμένως, η σκωρία περνούσε από μια ξεχωριστή οπή σκωρίας. Προς το παρόν, τόσο ο ακατέργαστος σίδηρος όσο και η σκωρία διοχετεύονται ταυτόχρονα από την τρύπα του Pig-Iron. Ο διαχωρισμός χυτοσιδήρου και σκωρίας πραγματοποιείται ήδη έξω από την υψικάμινο - στον αγωγό, χρησιμοποιώντας διαχωριστική πλάκα. Ο χυτοσίδηρος που χωρίζεται από τη σκωρία χύνεται σε κουτάλες από χυτοσίδηρο και μεταφέρεται στο χαλυβουργείο.
25. Ορίστε τον χάλυβα και τον χυτοσίδηρο. Πώς σημειώνονται;
Γίνομαι
Οι χάλυβες χωρίζονται: ανά εφαρμογή - σε δομικό και εργαλείο. με χημική σύνθεση - σε άνθρακα και σε κράμα: κατά ποιότητα - σε άνθρακα συνήθους ποιότητας, υψηλής ποιότητας δομικό άνθρακα, δομικό κράμα και δομικό χαμηλό κράμα. Οι ιδιότητες του χάλυβα εξαρτώνται από την περιεκτικότητα σε άνθρακα. Όσο περισσότερος άνθρακας, τόσο ισχυρότερος, σκληρότερος και λιγότερο όλκιμος είναι ο χάλυβας.
Ο δομικός ανθρακούχο χάλυβας (χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανών και μεταλλικών κατασκευών) συνήθους ποιότητας φέρει την ένδειξη: Art. Ω Αγ. 1, Άρθ. 2, Άρθ. 7, υψηλής ποιότητας ανθρακούχο χάλυβα - χάλυβας 10, 15, 20 ...... 60, 65, 70, υψηλής ποιότητας με υψηλή περιεκτικότητα σε μαγγάνιο - 15 G, 30 G, 50G2 και και τα λοιπά.
Σε μια ποιότητα χάλυβα ποιότητας, οι αριθμοί υποδεικνύουν τη μέση περιεκτικότητα σε άνθρακα σε εκατοστά του τοις εκατό (για παράδειγμα, ο χάλυβας 50 περιέχει έως και 0,5% άνθρακα). Ο ανθρακούχο χάλυβας εργαλείων χρησιμοποιείται για την κατασκευή εργαλείων και μητρών μετάλλων και ξύλου. Ο χάλυβας σημειώνεται με το γράμμα U και έναν αριθμό που υποδεικνύει την ποσότητα άνθρακα. Για παράδειγμα, το U8A σημαίνει: ανθρακούχο χάλυβα εργαλείων που περιέχει 0,8% άνθρακα, υψηλής ποιότητας, αφού το γράμμα Α υποδεικνύεται στο τέλος του βαθμού.
χυτοσίδηροςχρησιμοποιούνται για την κατασκευή χυτών τεμαχίων. Οι χυτοσίδηροι διακρίνονται σε λευκό (έως 4% άνθρακα), γκρι (έως 3,6%), ελατό, υψηλής αντοχής, αντιτριβικό και κράμα.
Ο ελατός χυτοσίδηρος λαμβάνεται από λευκούς χυτοσίδηρους με μακρά έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία - μαρασμό, που χαρακτηρίζεται από υψηλή αντοχή και ολκιμότητα.
27. Ποια στοιχεία κραμάτων προστίθενται στον χάλυβα και πώς να αποκρυπτογραφηθούν οι ποιότητες τους. Για παράδειγμα: Art.45khzncha?
Γίνομαι- κράμα σιδήρου με άνθρακα, η περιεκτικότητα του οποίου δεν υπερβαίνει το 2,3%, καθώς και με άλλα φυσικά ή εισαγόμενα με σκοπόςπρόσθετα ντόπινγκ.
Το κράμα χάλυβα περιέχει πρόσθετα στη σύνθεσή του που του προσδίδουν ειδικές ιδιότητες - αυξημένη αντοχή στη φθορά, αντοχή στη θερμοκρασία, αντοχή στη διάβρωση κ.λπ. Ως πρόσθετα κράματος χρησιμοποιούνται: βολφράμιο - Β, χρώμιο - Χ, νικέλιο - Η, πυρίτιο - C, μολυβδαίνιο - M , τιτάνιο - T, βανάδιο - F, βόριο - P, αλουμίνιο - Yu, κ.λπ.
Η ποιότητα του κράματος χάλυβα υποδεικνύεται με πολυψήφιους αριθμούς (πίνακας 1.1). Οι αριθμοί μετά τα γράμματα δείχνουν το ποσοστό των συστατικών. εάν δεν υπερβαίνει το ένα τοις εκατό, τότε ο αριθμός μετά το γράμμα δεν τίθεται. Για παράδειγμα, η μάρκα 25ХЗН4А σημαίνει - υψηλής ποιότητας χάλυβας χρωμίου-νικελίου που περιέχει έως και 0,25% άνθρακα, 3% χρώμιο και 4% νικέλιο. Η χύτευση χάλυβα σημειώνεται ως εξής: Χάλυβας 25L, 35L, κ.λπ. Οι μηχανικές ιδιότητες των χάλυβων (ιδιαίτερα η αντοχή σε κόπωση) αυξάνονται με τη θερμική χύδην και την επιφάνεια (ανόπτηση, κανονικοποίηση, σκλήρυνση, σκλήρυνση) ή τη χημική-θερμική επεξεργασία (ενανθράκωση, νιτρίωση).