- •Введение
- •Часть I Материаловедение
- •1. Строение и свойства материалов
- •1.1. Классификация материалов
- •Плазма газ жидкость твердое тело
- •1.2. Кристаллическое строение материалов
- •1.3. Дефекты кристаллического строения
- •1.3.1. Точечные дефекты
- •1.3.2. Линейные дефекты
- •1.3.3. Поверхностные и объемные дефекты
- •2. Крсталлизация металлов и сплавов
- •2.1. Межатомное взаимодействие
- •2.2. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация
- •2.3. Строение металлического слитка
- •2.4. Аморфные металлические сплавы
- •3. Деформация и разрушение металлов
- •3.1. Упругая и пластическая деформация
- •3.2 Деформация моно- и поликристаллов
- •3.3. Влияние нагрева на структуру деформированного металла
- •3.4. Свойства материалов и методы их испытаний
- •4. Основы теории двойных сплавов
- •4.1. Строение сплавов
- •4.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •5. Железоуглеродистые сплавы
- •5.1. Компоненты и фазы
- •5.2. Превращения в сплавах системы железо–цементит
- •5.2.1. Первичная кристаллизация сталей
- •5.2.2. Вторичная кристаллизация сталей
- •5.2.3. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
- •5.2.4. Кристаллизация белых чугунов
- •5.3. Превращения в сплавах системы железо–графит
- •6. Основы термической обработки сталей
- •6.1. Основные превращения в стали
- •6.2. Отжиг стали
- •6.3. Закалка и отпуск
- •7. Поверхностное упрочнение деталей
- •7.1. Упрочнение методом пластической деформации
- •7.2. Упрочнение методом поверхностной закалки
- •7.3. Химико-термическая обработка
- •8. Легированные стали
- •8.1. Маркировка легированных сталей
- •8.2. Классификация легированных сталей
- •8.2.1. Конструкционные стали
- •8.2.2. Инструментальные стали
- •8.2.3. Стали и сплавы с особыми свойствами
- •9. Цветные металлы и сплавы
- •9.1. Титан и его сплавы
- •9.2 Алюминий и его сплавы
- •9.3. Магний и его сплавы
- •9.4. Медь и ее сплавы
- •9.5. Другие цветные металлы и сплавы
- •10. Неметаллические и композиционные материалы
- •10.1. Полимеры
- •10.2. Пластмассы
- •10.3. Композиционные материалы
- •10.3. Керамические материалы
- •Часть 2 Технология конструкционных материалов
- •11. Металлургическое производство
- •11.1. Основные сведения о производстве чугуна
- •11.2. Производство стали
- •11.3. Разливка стали
- •12. Литейное производство
- •12.1. Литейные свойства сплавов
- •12.2. Литье в песчано-глинистые формы
- •12.3. Плавильные печи
- •12.4. Специальные способы литья
- •12.5. Сплавы для изготовления отливок
- •13. Обработка металлов давлением
- •13.1. Прокатка
- •13.2. Волочение и прессование
- •13.3. Ковка
- •13.4. Штамповка
- •14. Обработка металлов резанием
- •14.1. Основы резания металлов
- •14.2. Обработка на токарных станках
- •14.3. Обработка на сверлильных станках
- •14.4. Обработка на фрезерных станках
- •14.5. Обработка на строгальных и долбежных станках
- •14.6. Обработка на шлифовальных и отделочных станках
- •14.7. Точность и качество поверхности при обработке
- •15. Сварка, резка и пайка
- •15.1. Сварка металлов плавлением
- •15.2. Сварка металлов давлением
- •15.3. Термическая резка металлов
- •Области применения способов термической резки
- •15.4. Пайка металлов
- •16. Электрофизические и электрохимические способы обработки материалов
- •16.1. Электрофизические способы
- •16.2. Электрохимические способы
- •17. Основы рационального выбора материалов
- •17.1. Выбор материала
- •17.2. Основные направления экономии материалов
- •Литература
- •Оглавление
- •Евгений Петрович Чинков
- •Андрей Геннадьевич Багинский
- •Материаловедение и технология
- •Конструкционных материалов
- •Подписано к печати.
11.3. Разливка стали
С таль выпускают в разливочный ковш и транспортируют к месту разливки. Из ковша сталь разливается в изложницы (чугунные формы) разного поперечного сечения. Из слитков квадратного сечения получают сортовой прокат (двутавровые балки, швеллеры, уголки, рельсы). Слитки прямоугольного сечения прокатывают в листы, слитки круглого сечения идут для производства труб, многогранные – для поковок. Для разливки спокойных сталей применяются изложницы, расширяющиеся кверху (рис. 11.6,а), с прибыльными надставками, футерованными огнеупором. Жидкая сталь в прибыли питает затвердевающий слиток, что уменьшает глубину усадочной раковины и отходы при обрезке. Размеры изложниц зависят от назначения слитка. Для разливки кипящих сталей применяют изложницы, расширяющиеся книзу. Если сталь заливается в изложницу сверху, то образуется много брызг, которые застывают на стенках и снижают качество поверхности. Для разливки легированных и высококачественных сталей применяется сифонная схема, когда заполняется одновременно несколько изложниц (рис. 11.6,б). Изложницы устанавливают на поддоне, в центре которого находится футерованный литник. Жидкая сталь по каналу поступает в нижнюю часть изложниц, заполнение происходит снизу без разбрызгивания металла.
П ри непрерывной разливке (рис. 11.7) жидкая сталь через ковш подается в изложницу без дна – кристаллизатор. В нижнюю часть вводят стальную штангу – затравку, на которой затвердевает металл. При помощи валков штанга движется вниз и вытягивает твердеющий слиток. Затвердевание происходит в зоне вторичного охлаждения – спрейере. Слиток перемещается в зону газовой резки на мерные заготовки. Слитки не имеют усадочных раковин и поступают на станы сортовой прокатки, минуя блюминги и слябинги.
Способы повышения качества стали. Выплавленная любым способом сталь содержит газы, вредные примеси и неметаллические включения, снижающие качество стали. Для дополнительной очистки стали, чаще всего, используют следующие технологические приемы:
1. Продувка стали в ковше инертными газами. Пузырьки инертного газа поглощают, а затем выносят неметаллические включения и газы (водород, азот, кислород), растворенные в стали.
2. Обработка стали синтетическим шлаком. Способ позволяет удалять газы, неметаллические включения, серу. Шлак содержит окислы кальция (55 %), алюминия (40 %), кремния и магния. Его предварительно расплавляют и заливают в пустой ковш. Затем, с определенной высоты в ковш выливают сталь. Интенсивное перемешивание стали со шлаком, способствует полному завершению всех химических реакций.
Такой же эффект достигается при продувке стали шлакообразующей смесью, состоящей из порошков извести и плавикового шпата.
3. Очистка стали вакуумированием. При уменьшении атмосферного давления растворимость газов уменьшается. Сталь «закипает» и пузырьки выделяющихся газов (водород, азот и кислород) увлекают за собой неметаллические включения.
4. Повторный переплав стали. К таким способам относятся: электрошлаковый переплав, переплав в вакуумно-дуговой печи, переплав в электронно-лучевой печи и др. Дополнительная очистка достигается жидким шлаком или вакуумированием.