Реферати українською » Промышленность, производство » Технологія металів і конструкційні матеріали


Реферат Технологія металів і конструкційні матеріали

Страница 1 из 2 | Следующая страница

1. Описати основні хімічні елементи, що входять до склад чавуну

Вплинув на процесграфитизации надає хімічний склад чавуну.Элементами, які сприяютьграфитизации, є З, Si,Ni,Cu та інших. До відбілюючим, тобто. перешкоджає цього процесу, ставлятьсяMn, P.S,Cr, W та інших.

Практично найважливішими елементами, завжди входять до складу чавунів, є кремній і марганець. Змінюючи в чавуні зміст кремнію при постійному змісті марганцю, отримують різне кількість вуглецю у вільному вигляді, тобто. різну ступіньграфитизации [1, з. 8].

Чинником, що зумовлює отримання сірого чавуну при кристалізації, тобто. що йогографитизации – виділенню вуглецю вравновесном стані, є передусім мала швидкість охолодження. Зменшення у тій чи іншої причини швидкості охолодження (зміна матеріалу форми, збільшення товщини стінки виливки) сприяє більшою міроюграфитизации, тобто. виділення більшу частину вуглецю у вигляді графіту.

Ступіньграфитизации визначає структуру металевої основи сірого чавуну. Залежно від цього, яка частина вуглецю міститься у чавуні в пов'язаному стані, розрізняють чавуни зферритной,феррито-перлитной іперлитной основами.

Таблиця 1. Складферритних іферритно-перлитних чавунів

З Si >Mn P.S >P
3,5 – 3,7% 2,0 – 2,6% 0,5 – 0,8% < 0,15% < 0,3%

Структура чавунів – перліт,феррит і графіт частіше у вигляді великих виділень. Ці чавуни застосовують длямалоответственних деталей.

>Перлитние чавуни (>СЧ21,СЧ24,СЧ25,СЧ30,СЧ35) застосовують для відповідальних виливків.

Таблиця 2. Складперлитних чавунів

З Si >Mn P.S >P
3,2 – 3,4% 1,4 – 2,2% 0,7 – 1,0% < 0,15% < 0,2%

>Антифрикционние чавуни застосовують виготовлення підшипників ковзання, втулок та інших деталей, працюючих при терті на метав, частіше у присутності мастильного матеріалу. Низький коефіцієнт тертя.

Таблиця 3. СкладАЧС-1

З Si >Mn >P P.S >Cr >Cu
3,2 – 3,6% 1,3 – 2,0% 0,6 – 1,2% 0,15 – 0,4% < 0,12% 0,2 – 0,5% 1,5 – 2,0%

Таблиця 4. СкладАЧС-2

З Si >Mn >P P.S >Cr >Ni
3,2 – 3,8% 1,4 – 2,2% 0,3 – 1,0% 0,15 – 0,4% < 0,12% 0,2 – 0,5% 0,2 – 0,5%
>Ti >Cu
0,03 – 0,1% 0,2 – 0,5%

Таблиця 5. СкладАЧС-3

З Si >Mn >P >Cu >Ti P.S
3,2 – 3,8% 1,7 – 2,6% 0,3 – 0,7% 0,15 – 0,4% 0,2 – 0,5% 0,03 – 0,1% < 0,12%

Було оцінений вплив марганцевого еквівалента на мікроструктуру чавуну індукційною плавки. Статистичне опрацювання для чавунів із вмістом кремнію 1.8–2.0% дозволила виявити залежності впливу марганцевого еквівалента кількостімеждендритного графітуКмд, % у структурі чавуну наступного вигляді:


>Кмд=343.24Мекв – 273.65R=0.993 (1)

Для чавунів із вмістом кремнію 0.8–1.1% цю залежність можна як:

>Кмд=138.68Мекв – 25.078R=0.77 (2)

Безсумнівно, що значення марганцевого еквівалента також позначилося на експлуатаційну стійкість виробів, виготовлених із чавуну.

Стійкість У розділі ст ковальських виливниць, отриманих з чавуну індукційною плавки, оцінений уналивах, залежно від марганцевого еквівалента, описується наступнимрегрессионним рівнянням:

>Ст=78.697 – 21.639МеквR=-0.848 (3)

Також встановлено, що передвиборне збільшення марганцевого еквівалента негативно б'є по тріщиностійкістькокилей і кришок проміжних ковшів машин безперервного розливання сталі (МБЛЗ).

Було виявлено, що з отримання максимальної стійкості виробів необхідно мати структуру чавуну переважноперлитную, із повною відсутністюцементитной складової.Ферритную складову мікроструктури слід також наскільки можна мінімізувати. Кількістьмеждендритного графіту у структурі чавуну необхідно обмежити 70%. Розмір включень графіту необхідно витримувати не більше 90–350мкм [1, 3 та інших.].

Одержання зазначеної мікроструктури чавуну можна тільки запровадивши «плаваючий» хімічний склад у якому легування чавуну кремній імарганецсодержащими феросплавами роблять лише з урахуванням вихідного вмісту у чавуні ванадію.

Впровадження такого підходу дозволило стабілізувати стійкість виробів, економлячи у своїй до 20 кг на тонну дорогого феросиліцію.

 

2. Описати процес кристалізації металів і сплавів

Деякі метали, наприклад залізо, титан і олово, здатні після досягнення певних температур заміняти своє кристалічний будова, перебудовуючи тип елементарної осередки. ТакОЦК залізо, будучи нагріто до 911 0З, перебудовує кристалічну грати нині певній температурі й стаєГЦК залізо. Цю споруду зберігається до 1392 0З, після чого решітка знову перебудовується і їх отримуєОЦКстроение, зберігаючи аж до температури плавлення 1539 0З.

Дане явище одержало назву кристалізації. Основною причиною кристалізації є прагнення будь-якого речовини мати мінімальними запасами вільної енергії, яка зміняться залежно від абсолютної температури Т за такою формулою:

F= U –TS, (4)

де U – внутрішня енергія

P.S – ентропія (>термодинамическая функція)

Якщо в металу після досягнення якоїсь конкретної температури зміна типу кристалічною грати забезпечує зниження запасів вільної енергії, такий метал зазнає перетворення.

Різні форми металу позначають літерами грецького алфавіту, у своїй низькотемпературні модифікації позначають буквою, а наступні гаразд зростання температури – літерами,, тощо.

Наявність у металів таких властивостей має важливе практичного значення, оскільки завдяки їм у металу змінюються такі властивості, як щільність, здатність розчиняти у своїй решітці інші елементи.

У зв'язку з цим саме кристалізації сплави з урахуванням заліза можна піддавати термічній обробці для цілеспрямованого зміни їх властивостей [7, з. 158].

3. Описати засоби захисту металів від корозії

Корозія металів найчастіше зводиться до окислювання і перетворення на оксиди. Зокрема, корозія заліза то, можливо описана спрощеним рівнянням

>4Fe +3O2 +2H2О =2Fe2O3·H2О, (5)

Корозія металів буває суцільної прямої і місцевої. Суцільна корозія технічно нескладне особливої небезпеку конструкцій і апаратів особливо у випадках, коли втрати металів становить технічно обгрунтованих норм. Її наслідки може бути порівняно легко враховані. Значно небезпечніше місцева корозія, хоча втрат металу тут можуть і невеликими. Одне з найнебезпечніших видів місцевої корозії – це точкова. Вона освіти наскрізних поразок, тобто. освіти точкових порожнин – пропиттингов. Місцевій корозії сприяють морська вода, розчини солей, зокремагалогенидних (хлорид натрію, магнію та інших.). Небезпека місцевої корозії у тому, що, знижуючи міцність окремих ділянок, вона різко зменшує надійність конструкцій, споруд, апаратів [2, з. 38].

Проблема захисту металів від корозії виникла майже на самому початку їх використання. Люди намагалися захистити метали від атмосферного впливу з допомогою жиру, масел, а згодом і покриттям іншими металами і легкоплавким оловом (>лужением). У працях давньогрецького історика Геродота (V в. е.) вже є нагадування про застосуванні олова за захистом заліза від корозії.

Завданням хіміків був і залишається з'ясування сутності явищ корозії, розробка заходів, що перешкоджають чи які уповільнюють її перебіг. Корозія металів ввозяться відповідно до законів природи й тому його не можна цілком усунути, а можна лише уповільнити. Є спосіб зменшення корозії металів, що суворо не можна зарахувати до захисту, – це легування металів, тобто. отримання сплавів. Наприклад, нині створено велика кількість нержавіючих сталей шляхом присадок до залозу нікелю, хрому, кобальту та інших. Такі стали, справді, не покриваються іржею, та їх поверхнева корозія хоч і з малої швидкістю, однак має місце. Виявилося, що з додаванні легуючих добавоккоррозионная стійкість змінюється стрибкоподібно. Встановлено правило (правилоТаммана), за яким різке зростання опірності корозії заліза спостерігається під час введеннялегирующей добавки у кількості 1/8 атомної частки, тобто. один атомлегирующей добавки посідає вісім атомів заліза. Вважається, що за такого співвідношенні атомів відбувається їх упорядкований розташування в кристалічній решітці твердого розчину, як і утрудняє корозію. Однією з найпоширеніших засобів захисту металів від корозії є нанесення з їхньої поверхню захисних плівок: лаку, фарби, емалі, інших металів.Лакокрасочние покриття найбільш доступні для кола людей. Лакі та фарби мають низькою газо- іпаропроницаемостью,водоотталкивающими властивостями і тому перешкоджають доступу до металу води, кисню і які у атмосфері агресивних компонентів. Покриття поверхні металу лакофарбовим шаром виключає корозію, а служить нею лише перепоною, отже, лише гальмує корозію. Тому важливе значення має якість покриття – товщина шару,сплошность (пористість), рівномірність, проникність, здатність набухати у питній воді, міцність зчеплення (адгезія). Якість покриття залежить від ретельності підготовки поверхні і є способу нанесення захисного шару.Окалина і іржа мали бути зацікавленими віддалені із поверхніпокриваемого металу. Інакше вони перешкоджати хорошою адгезії покриття з поверхнею металу. Низька якість покриття нерідко пов'язані з підвищеної пористість. Часто вона виникає у процесі формування захисного шару внаслідок випаровування розчинника і видалення продуктівотверждения і деструкції (при старінні плівки). Тому зазвичай рекомендують наносити чимало товстий шар, а кілька тонких верств покриття. В багатьох випадках збільшення товщини покриття призводить до ослаблення адгезії захисного шару з металом. Великої шкоди завдають повітряні порожнини, бульки. Вони за низького ролі здійснення операції нанесення покриття.

Для зниженнясмачиваемости водою лакофарбові покриття іноді, своєю чергою, захищають восковими складами чикремнийорганическими сполуками. Лакі та фарби найефективніші захисту від атмосферної корозії. Найчастіше вони непридатні за захистом підземних споруд й конструкцій, оскільки важко попередити механічні ушкодження захисних верств за хорошого контакту з грунтом. Досвід свідчить, що термін їхньої служби лакофарбових покриттів цих умовах невеликий. Набагато практичнішим виявилося застосовуватитолстослойние покриття з кам'яновугільної смоли (бітуму) [6, з. 89].

У окремих випадках пігменти фарб виконують роль інгібіторів корозії. До таких пігментів ставлятьсяхромати стронцію, свинцю і цинку (>SrCrO4,PbCrO4,ZnCrO4).

Часто під лакофарбовий шар завдають шар грунтовки.Пигменти, що входять до її складу, також має матиингибиторними-свойствами. Проходячи через шар грунтовки, вода розчиняє певна кількість пігменту і поступово стає меншкоррозионноактивной. Серед пігментів, які рекомендуються для грунтів, найефективнішим визнаний свинцевий сурикРb3O4.

Замість грунтовки іноді проводятьфосфатирование поверхні металу. І тому на чисту поверхню пензлем чинапилителем завдають розчиниортофосфатов заліза (III), марганцю (II) чи цинку (II), містять іортофосфорную кислотуH3PO4. У нашій країні цієї мети застосовують3%-ний розчин суміші кислих солейFe(H2PO4) 3 іМn(H2PO4) 2 з добавкамиKNO3 чиCu(NO3) 2 як прискорювачів. У заводських умовахфосфатирование ведуть при 97…99 °З протягом 30…90 хв. У освіту фосфатного покриття вносять внесок метал,растворяющийся вфосфатирующейся суміші, і з його поверхні оксиди.

Дляфосфатирования поверхні сталевих виробів розроблено кілька різних препаратів. Більшість їх складається з сумішей фосфатів марганцю і заліза. Можливо, найпоширенішим препаратом є «>мажеф» – сумішдигидрофосфатов марганцюMn(H2PO4) 2, залізаFe(H2PO4) 2 та вільної фосфорної кислоти. Назва препарату складається з перших літер компонентів суміші. За зовнішнім виглядоммажеф – цемелкокристаллический порошок білого кольору, з співвідношенням між марганцем і залізом від 10:1 до 15:1. Він з 46…52% P2O5; щонайменше 14%Mn; 0,3…3,0% Fe. Прифосфатированиимажефом сталеве виріб міститься у його розчин, нагрітий приблизно до 100 °З. У розчині відбувається розчинення із поверхні заліза із водню, але в поверхні утворюється щільний, міцний тамалорастворимий у питній воді захисний шар фосфатів марганцю і заліза сіро-чорного кольору. При досягненні товщини шару певної величини подальше розчинення заліза припиняється. Плівка фосфатів захищає поверхню вироби від атмосферних опадів, але не ефективна від розчинів солей і навіть слабких розчинів кислот. Отже,фосфатная плівка може лише грунтом на подальше нанесення органічних захисних і декоративних покриттів – лаків, фарб, смол. Процесфосфатирования триває 40…60 хв. Для прискоренняфосфатирования в розчин вводять 50…70г./л нітрату цинку. І тут часфосфатирования скорочується в 10…12 раз.

У виробничих умовах використовують також електрохімічний спосіб – обробку виробів змінним струмом в розчині фосфату цинку приплотностях струму 4А/дм2 і напрузі 20 У і за температурі 60…70 °З.Фосфатние покриття є сіткуплотносцепленних з поверхнею фосфатів металів. Самі собою фосфатні покриття не забезпечують надійноїкоррозионной захисту. Переважно їх використовують є основою під забарвлення, що забезпечує хороше зчеплення фарби з металом. З іншого боку, фосфатне шар зменшуєкоррозионние руйнації при освіті подряпин чи інших дефектів.

Для захисту металів від корозії використовують склоподібні і порцелянові емалі – силікатні покриття, коефіцієнт теплового розширення яких має бути близький до такого дляпокриваемих металів.Эмалирование здійснюють нанесенням на поверхню виробів водної суспензії чи сухимнапудриванием. Спочатку на очищену поверхню завдають грунтувальний шар і ліплять їх у печі. Далі завдають шарпокровной емалі і випал повторюють. Найпоширеніші склоподібні емалі – прозорі чи заглушені. Їх компонентами є SiO2 (переважна більшість),B2O3,Na2O,PbO. З іншого боку, вводять допоміжні матеріали: окислювачі органічних домішок, оксиди, які бсцеплению емалі земалируемой поверхнею, глушники, барвники.Эмалирующий матеріал отримуютьсплавлением вихідних компонентів, подрібненням на порох і додаванням 6…10% глини.Эмалевие покриття переважно завдають на сталь, і навіть на чавун, мідь, латунь і алюміній [3, з. 101].

Емалі мають високими захисними властивостями, зумовлені їх непроникністю для води та повітря (газів) навіть за тривалому контакті. Їх важливим якістю є висока стійкість при підвищених температурах. До основним недоліків емалевих покриттів відносять чутливість до механічним і термічним ударам. При тривалої експлуатації лежить на поверхні емалевих покриттів може з'явитися сітка тріщин, що забезпечує доступ вологи та повітря до металу через що і починається корозія.

Вельми поширеним способом захисту металів від корозії є покриття їх шаром інших металів.Покривающие метали самі кородують з малої швидкістю, оскільки покриваються щільноюоксидной плівкою.Покривающий шар завдають різними методами: короткочасним зануренням в

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація