2. Compararea proprietăților fontei și oțelului
2.1 Proprietățile fizice și chimice ale materialelor
2.2 Proprietățile mecanice ale materialelor
2.3 Proprietăți specifice
Metalurgia neagră este baza dezvoltării majorității ramurilor economiei naționale. În ciuda creșterii rapide a industriei chimice, a metalurgiei neferoase, a industriei materialelor de construcții, a metalelor feroase rămân principalul material constructiv în inginerie și construcții.
Metalurgia feroasă modernă are un potențial tehnic ridicat. S-au înregistrat progrese semnificative în tehnologia de producție în subsectoarele selectate și în redistribuirea metalurgiei feroase. Astfel, extracția minereului de fier se desfășoară în principal într-o manieră progresivă; În producția de cocs, au fost introduse încărcăturile fără incendiu și călirea uscată; în furnale în fabricarea unui gaz presurizat la un cuptor de gât smelted 97%, și cu injecție de gaze naturale - 84% din fier; în producția de oțel crește siderurgiei în convertizoare cu oxigen și cuptoare electrice, tratarea polonic oțelului încorporat în vid, zgură sintetică, gaze inerte pereplavnye procese; cota de turnare continuă a oțelului crește; în producția de laminare, tratarea termică a produselor din metal, mijloacele de control automat nedistructiv sunt utilizate efectiv; în țeavă - se îmbunătățește tehnologia de producere a țevilor sudate cu diametre mari, țevi fără sudură; Linii automate de producție sunt introduse în producția de metal. Dezvoltarea metodelor industriale pentru producerea directă de fier se realizează. Se lucrează la crearea unui sistem automat de control al metalurgiei feroase.
Scopul acestei lucrări este de a compara proprietățile a două produse din metalurgia feroasă: fontă și oțel, atât de importante pentru omenire.
1. Să studieze caracteristicile materialelor.
2. Dezasamblarea și compararea proprietăților fizico-chimice, mecanice și specifice ale fierului și oțelului.
3. Să tragem o concluzie.
La scrierea acestei lucrări sa folosit literatura educațională și metodică.
Fonta (Turkic), un aliaj de fier cu carbon (de obicei mai mult de 2%) care conține și impurități permanente (Si, Mn, P și S). Marcile utilizate pe scară largă de fontă conțin de obicei 2,5-4% carbon, 1-5% siliciu, până la 2% mangan, precum și impurități de fosfor și sulf. Compoziția fontei speciale include aditivi de aliere: vanadiu, molibden, nichel, titan, crom etc. Punctul de topire al fierului turnat depinde de compoziția chimică a acestuia și este de aproximativ 1200-1250 ° C.
Tipuri: alb, gri, maleabil, de înaltă rezistență, semi-fontă.
Structura fontei depinde de viteza de răcire și de conținutul de carbon și de impuritățile de aliere în el. Structura fontei este împărțită în alb și gri.
Aliajul alb a primit numele de tipul de fractură care are o culoare albă sau gri deschis. Carbonul din acesta este într-o stare legată chimic sub formă de Fe3C cementită. Cementite este fragilă și are o duritate ridicată, astfel încât fonta albă nu poate fi prelucrată, este rar utilizată pentru fabricarea produselor și nu poate fi sudată.
Din fierul alb, prin tratament termic special (menținerea prelungită la o temperatură de 1000 ° C), se obține fontă maleabilă. Prin proprietățile mecanice, este mai plastic decât fonta albă. Numele "maleabil" este un nume convențional, fonta nu este folosită sub formă de piese forjate, practic nu sunt falsificate.
De înaltă rezistență fontă este obținut prin adăugarea la aliaj unele elemente de aliere (magneziu, ceriu, etc). Fonul fier contine in compozitia sa aproape tot carbonul sub forma de grafit, de aceea, fractura sa are o culoare gri-argintiu. Fonul fier este bine tratat cu o unealtă de tăiere, deci este folosit pe scară largă ca material structural. Fonta cenușie este mai ieftină decât oțelul, are proprietăți bune de turnare, rezistență ridicată la uzură, capacitatea de a suprima vibrațiile, o bună lucrabilitate. Proprietățile sale negative sunt rezistența redusă și fragilitatea ridicată.
Istoric istoric. Primele informații despre fontă datează din secolul al VI-lea. BC. În China, minereurile de fier cu conținut ridicat de fosfor au fost produse cu fontă conținând până la 7% P, cu un punct de topire scăzut, din care s-au turnat diferite produse. Fonta este de asemenea cunoscută de metalurgiștii vechi din secolele IV-V. BC. Producția de fontă în Europa de Vest a început în secolul al XIV-lea. cu apariția primelor cuptoare de fum (shtukofenov) pentru topirea fontei de fier din minereuri. Fierul rezultat a fost utilizat fie pentru transformarea în oțel în creuzet, fie pentru producerea de diverse componente și arme de construcție (arme, miezuri, coloane etc.). În Rusia, producția de fontă a început în secolul al XVI-lea; Pe viitor, el se extindea continuu, iar sub Petru cel Mare, Rusia a depășit toate țările din producția de fontă, dar un secol mai târziu a căzut în urma țărilor din Europa de Vest. Aspect în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea. Cupola a permis turnătorilor să se despartă de cuptoarele de ardere; a marcat începutul existenței independente a turnătoriei de fier (cu instalații de construcție a mașinilor). La începutul secolului al XIX-lea. se produce producția de fontă maleabilă. În al doilea trimestru al secolului XX. începeți să folosiți aliajele din fontă, ceea ce a făcut posibilă îmbunătățirea semnificativă a proprietăților și obținerea fontei speciale (rezistente la uzură, rezistente la coroziune, rezistente la căldură etc.). Dezvoltarea metodelor de modificare a fontei aparține, de asemenea, aceleiași perioade. La sfârșitul anilor '40. A fost obținut un fontă modificată cu incluziuni de grafit de formă sferică în locul plăcii obișnuite. În anii '60. în cuptoarele electrice a început să primească din deșeuri de oțel cu adăugarea de carburatoare așa-numitele. Material din fontă sintetică cu proprietăți mecanice ridicate cu formă lamelară de grafit.
Marcarea. marca Iron pe sistem alfanumeric: primele litere (G, R și B) și, respectiv, gri denote fontă ductilă ductilă; a doua literă (C) reprezintă fonta turnată. În fontă cenușie, două cifre indică o rezistență temporară. De exemplu, în marca SC10, literele SC denotă fonta cenușie, 10 - rezistență temporară. În fiare notație maleabil și ductil turnate după alfabetic de marcare (CN și HF) ca primele două cifre indică rezistența la tracțiune, iar a doua două - alungire, de exemplu CN 35-10 (fontă ductilă, cu o rezistență de cel puțin 350 MPa și o alungire de cel puțin 10 %).
În industrie, soiurile din fontă sunt etichetate după cum urmează:
· Fontă - P1, P2;
· Piese turnate din fontă Pig - PL1, PL2, fonta fosfor - LP1, LP2, PF3, de înaltă calitate, fier de porc - PVK1, PVK2, PVK3;
· Fontă cu grafit lamelar - MF (cifre după literele "MF", denotă valoarea rezistenței la rupere în kgf / mm);
o antifricțiune gri - ASF,
o Antifricțiune de înaltă rezistență - АЧВ,
o maleabil antifricțional - АЧК;
· Fontă cu grafit nodular pentru piese turnate - HF (cifrele după literele "HF" înseamnă rezistența temporară la tracțiune în kgf / mm și alungirea (%);
· Fontă cu proprietăți speciale - Ch.
Oțel (poloneză stal, de la Stahl), un aliaj deformabil (maleabil) de fier cu carbon (până la 2%) și alte elemente. Oțelul este cel mai important produs din metalurgia feroasă, care este baza materială a aproape tuturor industriilor. Scara producției de oțel caracterizează în mare măsură nivelul tehnic și economic al dezvoltării statului.
Oțelul este împărțit în structură și instrumental. Un fel de instrument este oțelul de mare viteză.
Compoziția chimică a oțelului este împărțită în carbon și aliat; inclusiv asupra conținutului de carbon - pe carbon scăzut (0,25%), mediu (.3-.55%) și ridicat de carbon (0,6-0,85%); oțelul aliat în conținutul elementelor de aliere este împărțit în aliaje joase, din aliaj de medie și din aliaje de înaltă calitate.
Fonta se referă la materiale care au sudabilitate slabă în proces, spre deosebire de oțel. Principalele dificultăți în sudare se datorează înclinației ridicate la înălbire, adică apariția zonelor cu excremente de cementită, precum și formarea crăpăturilor în cusătura și zona de sudură.
Fierul are un punct de topire scăzut în comparație cu oțelul (1200-1250 ° C) și trece rapid dintr-o stare lichidă într-o stare solidă. Acest lucru determină formarea porilor în cusătura, deoarece separarea intensă a gazelor din bazinul de sudură continuă în faza de cristalizare.
În dizolvarea oțelului în ferită, fosforul distorsionează puternic și compactează rețeaua de cristal. Acest lucru crește rezistența și fluiditatea aliajului, însă plasticitatea și vâscozitatea acestuia scad. Fosforul mărește în mod semnificativ rezistența la frecare la rece a oțelului și mărește tendința aliajului de a se separa.
Fosforul mărește fluiditatea și rezistența la uzură, dar afectează prelucrabilitatea fontei.
Manganul mărește rezistența oțelului și a fontei, fără a reduce ductilitatea și reduce brusc fragilitatea la temperaturi ridicate (roșu). Manganul reduce efectele dăunătoare ale oxigenului și sulfului.
Sulful este o formă de impurități dăunătoare în timpul solidificării sulfură de fier (FeS), degradează turnabilitate din fonta otel (reduce fluiditate, creste contractie si creste sensibilitatea la fisurare).
Proprietățile mecanice ale fontelor turnate depind de substratul metalic, precum și de forma și mărimea incluziunilor grafitului. Cele mai solide sunt fonta cenușie pe bază perlitică, iar cele mai ductile sunt fontă cenușie pe bază ferită. Deoarece grafit are o rezistență foarte scăzută și nu are nici o legătură cu substratul metalic din fontă, o cavitate ocupată de grafit pot fi considerate ca spații goale, tăieturi sau fisuri în metale de bază din fier care reduc semnificativ rezistența și ductilitatea acesteia. Cea mai mare scădere a proprietăților de rezistență determina includerea grafit sub formă de plăci, cea mai mică - Pe locul sau o formă sferică.
În oțel, particulele cementice solide sporesc rezistența la deformare, reducând ductilitatea și viscozitatea. Astfel, deoarece conținutul de carbon din oțel crește, duritatea, creșterea maximă a rezistenței și duritatea, alungirea și constricția scad.
Fonta are proprietăți bune de turnare, este bine prelucrată prin tăiere, rezistă la uzură, are capacitatea de a dispersa vibrațiile sub sarcini vibrante și variabile. Proprietatea vibrațiilor de stingere se numește capacitatea de amortizare. Capacitatea de amortizare a fontei este de 2-4 ori mai mare decât cea a oțelului.
Oțelul este principalul material utilizat pe scară largă în construcția de mașini, în fabricarea instrumentelor, în construcții și, de asemenea, în fabricarea diferitelor unelte.
Deoxidarea se referă la procesul de eliminare a oxigenului din oțelul lichid. Oțelul dezoxidat nu are plasticitate insuficientă și este vulnerabil la fracturarea fragilă în timpul lucrului la cald cu presiune.
Calmul devine mangan, de aluminiu și siliciu dezoxidat în cuptor și în turnă. Se întăresc în lingou calm, fără evoluție de gaz, cu formarea unei cochilii de contracție în partea superioară a lingourilor. Lichidarea dendritică în lingouri mari de astfel de oțel în timpul laminării sau forjării duce la apariția unei structuri bande.
Îmbunătățirea proprietăților fizice, chimice, rezistente și tehnologice ale oțelului aliat prin introducerea în compoziția lor a diferitelor elemente de aliere (crom, mangan, nichel etc.). Oțelurile pot conține unul sau mai multe elemente de aliere care le conferă proprietăți speciale.
Elementele de aliere sunt introduse în oțel pentru a-și crește rezistența structurală.
Capacitatea ridicată de amortizare și rezistența la uzură au determinat utilizarea fontei pentru fabricarea mașinilor cu diverse echipamente, arbori cotiți și arbori cu came de motoare pentru tractoare și automobile,
Fluiditatea crescută a fontei face dificilă menținerea fluxului de metal topit și complică formarea cusăturii. Datorită oxidării siliciului pe suprafața piscinei de sudură, este posibilă formarea de oxizi refractari, ceea ce poate duce la impurități.
Componente slab sudate și fontă, care lucrează mult timp în contact cu ulei și kerosen. Suprafața fontei este impregnată cu ulei și kerosen care, atunci când sunt arse, sunt arse și formează gaze care promovează apariția porozității continue în sudură.
Grafitul mărește rezistența la uzură și proprietățile antifricțiune ale fontei datorită propriului său efect de lubrifiere și mărește rezistența filmului lubrifiantului. Fonta cu grafit, ca o componentă moale și fragilă, este bine prelucrată prin tăiere (cu formarea de așchii de rupere) și asigură o suprafață mai curată decât oțelul (cu excepția oțelurilor automate).
Piese din fontă, care lucrează mult timp la temperaturi ridicate, aproape nu pot fi sudate. Acest lucru se datorează faptului că, sub influența temperaturilor ridicate (300-400 ° C și mai sus), carbonul și siliciul sunt oxidate, iar fonta devine foarte fragilă.
Cele mai solide sunt fonta cenușie pe bază perlitică, iar cele mai ductile sunt fontă cenușie pe bază ferită.
Proprietățile mecanice ale fontei de înaltă rezistență îi permit să fie utilizate pentru fabricarea de piese de mașini care funcționează în condiții dure, în locul forjatelor sau piese turnate din oțel. Din piesele de fontă de înaltă rezistență ale laminoarelor, echipamentelor de forjare și presare, sunt fabricate turbine cu abur (palete de ghidare), tractoare, mașini (arbori cotiți, pistoane), etc.
fonta din otel metalurgic
Ca urmare a lucrărilor efectuate, au fost luate în considerare caracteristicile fontei și oțelului, proprietățile lor fizico-chimice, mecanice și specifice. La compararea proprietăților sa dovedit că:
· Proprietățile fizice și chimice ale fierului și oțelului sunt diferite în:
ü conținutul de carbon;
ü punctul de topire;
ü influența fosforului.
· Proprietățile fizice și chimice ale fontei și oțelului sunt similare în ceea ce privește efectul manganului și sulfului.
· Proprietățile mecanice ale fontei depind de substratul metalic și includerea grafitului și a oțelului pe incluziunile cementite și creșterea conținutului de carbon.
· Proprietăți specifice ale oțelului:
ü conține carbon până la 2%;
ü are proprietățile de dezoxidare;
ü pentru a îmbunătăți proprietățile oțelului este aliat.
· Proprietăți specifice ale fontei:
ü fluiditate ridicată;
ü impregnate cu ulei și kerosen;
ü rezistențe ridicate la uzură și proprietăți antifricțiune;
ü are proprietăți exprimate.
Deși oțelul este produs din fontă, acesta are proprietăți fizice, chimice, mecanice și specifice diferite.
1. Vinogradov Yu.G. Orlov K.S. Știința materialelor pentru instalatori-instalatori. M. 1983.
3. Lakhtin Yu.M. Leontief V.P. Știința materialelor. M. 1972, 1980.
4. Gulyaev A.P. Știința metalului. M. 1986.
5. Antikaina PA. Știința metalului. M. 1972.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: