U proizvodnji čelika moderna metalurgija koristi ogromnu količinu nečistoća i aditiva. Proporcije i količine legirajućih elemenata, kako se još nazivaju aditivi, obično su poslovna tajna metalurške kompanije.
Karbon - sastavni dio svakog čelika, jer je čelik legura ugljika i željeza. Postotak ugljika određuje mehanička svojstva čelika. Sa povećanjem sadržaja ugljika u sastavu čelika povećava se tvrdoća, čvrstoća i elastičnost čelika, ali se duktilnost i otpornost na udarce smanjuju, a obradivost i zavarljivost se pogoršavaju.
Silicijum - njegov neznatan sadržaj u sastavu čelika ne utiče posebno na njegova svojstva. Sa povećanjem sadržaja silicija, elastična svojstva, magnetna permeabilnost, otpornost na koroziju i otpornost na oksidaciju na visokim temperaturama su značajno poboljšana.
Mangan - sadržan je u ugljičnom čeliku u malim količinama i nema posebnog utjecaja na njegova svojstva. Međutim, stvara čvrst spoj sa željezom, što povećava tvrdoću i čvrstoću čelika, dok donekle smanjuje njegovu duktilnost. Mangan veže sumpor u jedinjenje MnS, sprečavajući stvaranje štetnog jedinjenja FeS. Osim toga, mangan deoksidira čelik. Čelik koji sadrži veliku količinu mangana stječe značajnu tvrdoću i otpornost na habanje.
Sumpor
- je štetna nečistoća u sastavu čelika, gdje se nalazi uglavnom u obliku FeS. Ovaj spoj daje čeliku lomljivost na visokim temperaturama - crvenu lomljivost. Sumpor povećava abraziju čelika, smanjuje otpornost na zamor i smanjuje otpornost na koroziju.
U ugljičnom čeliku dozvoljeni sadržaj sumpora nije veći od 0,07%.
Fosfor - takođe je štetna nečistoća u sastavu čelika. Sa gvožđem stvara jedinjenje Fe 3 P. Kristali ovog jedinjenja su veoma krhki, usled čega čelik postaje veoma krt na hladnom – hladnokrhkost. Negativan učinak fosfora je najizraženiji kod visokog sadržaja ugljika.
Komponente legure u čeliku i njihov uticaj na svojstva:
Aluminijum - čelik, čiji je sastav dopunjen ovim elementom, stječe povećanu otpornost na toplinu i otpornost na kamenac.
Silicijum - povećava elastičnost, otpornost na kiseline i otpornost čelika na kamenac.
Mangan - povećava tvrdoću, otpornost na habanje, otpornost na udarna opterećenja bez smanjenja duktilnosti.
Bakar - poboljšava svojstva čelika otporna na koroziju.
Chromium - povećava tvrdoću i čvrstoću čelika, blago smanjuje duktilnost i povećava otpornost na koroziju. Sadržaj velike količine hroma u sastavu čelika daje mu svojstva nerđajućeg čelika.
Nikl - baš kao i hrom, daje čeliku otpornost na koroziju, a takođe povećava snagu i duktilnost.
Tungsten - kao sastavni dio čelika, stvara vrlo tvrda hemijska jedinjenja - karbide, koji naglo povećavaju tvrdoću i crvenu tvrdoću. Volfram sprečava širenje čelika kada se zagreva i pomaže u uklanjanju lomljivosti tokom kaljenja.
Vanadijum - povećava tvrdoću i čvrstoću čelika, povećava gustinu čelika. Vanadijum je dobro sredstvo za deoksidaciju.
Kobalt - povećava otpornost na toplinu, magnetna svojstva, povećava otpornost na udarna opterećenja.
molibden - povećava otpornost na crvenu boju, elastičnost, vlačnu čvrstoću, poboljšava antikorozivna svojstva čelika i otpornost na oksidaciju na visokim temperaturama.
Titanijum - povećava čvrstoću i gustoću čelika, dobar je deoksidant, poboljšava obradivost i povećava otpornost na koroziju.
Sve navedeno o utjecaju atmosferskog zagađenja na ljude, divlje životinje i vegetaciju može se potvrditi na nekoliko primjera. Kao što je poznato, neke američke rafinerije nafte i preduzeća koriste naftu sa visokim sadržajem sumpora kao gorivo. U jednoj od država u kojoj se nalaze takve fabrike i preduzeća, obavljen je opsežan medicinski pregled stanovništva. Rezultati ispitivanja su pokazali da su osobe koje su se žalile na neugodne mirise imale različite opšte bolne pojave: glavobolju, nesanicu, gušenje, iritaciju gornjih disajnih puteva. Sve ove pojave periodično su nastajale u vezi s ulaskom štetnih nečistoća u atmosferu. Sve opisane pojave često su dovele do povećanog umora, smanjenja performansi i funkcionalnih poremećaja nervnog sistema. Prilikom ispitivanja zdravstvenog statusa 1322 učenika mlađih razreda (Institut za opštu i komunalnu higijenu Akademije medicinskih nauka SSSR), koji žive u području emisija iz moćne termoelektrane, utvrđeno je da mnoga praktično zdrava deca imaju početne fibroze. promjene na plućima, a i sama djeca su se žalila na česte glavobolje, opštu slabost, iritaciju sluzokože oka, umor i sl. Slične tegobe imalo je i stanovništvo koje živi u krugu fabrike viskoze u Bjelorusiji, gdje je bilo je zagađenje zraka ugljičnim disulfidom i sumpordioksidom.
O štetnom uticaju atmosferskog zagađenja na stoku može se suditi po sledećoj činjenici, zabeleženoj u blizini jedne od zapadnonemačkih fabrika: veliko stado stoke koje je pripadalo stanovništvu fabričkog sela je potpuno uništeno. Osim toga, stanovništvo ovog sela je zabilježilo nagli pad broja pčela, uginuće pojedinih vrsta divljih životinja i oštećenje vegetacije čak i na udaljenosti od 5 km od biljke. Nesumnjivu ulogu u tome imalo je zagađenje zraka sumpor-dioksidom i prašinom koja sadrži arsen, željezni oksid, antimon itd. Brojni su izvještaji o odumiranju krošnje i uništavanju lišća na drveću u blizini hemijskih postrojenja. Štetni efekti zagađenja atmosfere također uključuju pogoršanje životnih uvjeta stanovništva: zbog neugodnih mirisa, mnogi su lišeni mogućnosti otvaranja prozora i ventilacije prostorija, a vanjska dekoracija zgrada je kontaminirana čađom i čađom. Neke industrijske emisije imaju destruktivan učinak na metalne krovove stambenih i javnih zgrada.
Posebnu pažnju treba obratiti na činjenicu da se neki kancerogeni proizvodi nalaze u katranu i prašini uglja. Ove tvari se kondenziraju na česticama pepela i čađi koje ulaze u atmosferski zrak u obliku dimnih plinova. Ovo treba imati na umu, jer neke vrste goriva koje sadrže kancerogena jedinjenja proizvode veoma velike količine dimnih gasova kada se sagorevaju pogrešno. Izvori ovakvog zagađenja vazduha u gradovima mogu biti i preduzeća za proizvodnju asfalta, filca, filca i škriljevca. Uporedni podaci o širenju karcinoma pluća među stanovnicima različitih naseljenih mjesta pokazali su da ova bolest češće pogađa ljude koji dugo žive u industrijskim gradovima čiji zračni bazen karakterizira sadržaj velikih količina atmosferskog zagađenja.
Konačno, prašina i dim u zraku naseljenih mjesta smanjuju transparentnost atmosfere, uzrokujući smanjenje ukupne osvijetljenosti i, što je najvažnije, značajno slabljenje intenziteta ultraljubičastog dijela sunčevog zračenja. Mjerenja rasvjete raspršene svjetlosti u industrijskoj zoni Moskve i na udaljenosti od 8-10 km od centra pokazala su da je unutar grada osvijetljenost manja za 40-50%. U poređenju sa okolinom, intenzitet sunčevog zračenja u Parizu je manji za 25-30%, u Baltimoru - za 50%, au Berlinu - za 67%.
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod
Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.
Objavljeno na http://www.allbest.ru
Uvod
Nauka o materijalima je nauka koja proučava sastav, metode proizvodnje, fizička, hemijska i mehanička svojstva, metode termičke i hemijsko-termalne obrade materijala, kao i njihovu namenu.
Temelji ove nauke postavljeni su 30-ih godina 19. stoljeća, kada je razvijeno opšte razumijevanje strukture metala i legura, razvijene industrijske metode za proizvodnju čelika i osnove termičke obrade. Od tog vremena metalurgija postaje sve važnija u rješavanju pitanja prikladnosti metala za određene namjene, proizvodnji legura određenih svojstava, davanju potrebnih svojstava termičkom i hemijsko-termičkom obradom itd.
Temelji teorije i naučno utemeljene tehnologije termičke obrade čelika postavljeni su u radovima D.K. Černova (1839-1921) o metalografiji željeza i čelika, koji su stekli međunarodno priznanje. Razvio je i teoriju kristalizacije, stvorio jednu od najprogresivnijih metoda kaljenja - izotermni, te ukazao na prednosti kristalizacije pod pritiskom i centrifugalnog livenja.
Najveće otkriće 19. veka. postao je periodični zakon D. I. Mendeljejeva (1834-1907), koji omogućava uspostavljanje veze između svojstava, sastava i strukture metala i predviđanje promjena kako u fizičko-hemijskim tako i mehaničkim svojstvima. Dalji uspjesi u metalurgiji neraskidivo su povezani s imenima sovjetskih naučnika N. A. Minkeviča, S. S. Steinberga, N. T. Gudcova, N. S. Kurnakova, A. A. Baykova, A. A. Bočvara, G. V. Kurdjumova i mnogih drugih.
Trenutno se plastika i drugi nemetalni materijali široko koriste u nacionalnoj ekonomiji, čije je stvaranje postalo moguće zahvaljujući radu A. M. Butlerova na teoriji kemijske strukture organskih spojeva; S. V. Lebedev, koji je obrazložio industrijsku proizvodnju sintetičkog kaučuka; V. A. Kargin, koji je izvodio strukturne studije polimernih materijala i dr.
U brodogradnji se koriste različiti materijali, čiji je broj svake godine sve veći.
Materijal se bira ovisno o zahtjevima za posudu, strukturu ili dio (mehanička čvrstoća, trajnost, efikasnost, pouzdanost itd.). Zahvaljujući pravilnom izboru, možete povećati pouzdanost i izdržljivost plovila, povećati njegovu brzinu i nosivost, smanjiti težinu, smanjiti operativne troškove, smanjiti troškove i povećati produktivnost rada tijekom izgradnje.
Savladavanje nauke o materijalima pomoći će da se riješi pitanje prikladnosti materijala za određene svrhe.
U kontekstu naučnog i tehnološkog napretka, posebno je važno razvijati se
njegove definišuće oblasti nauke, tehnologije i proizvodnje. Praktično ne postoji grana mašinstva, instrumenata i građevinarstva u kojoj se ne koriste zavarivanje i rezanje metala. Uz pomoć zavarivanja dobijaju se trajni spojevi gotovo svih metala i legura različitih debljina - od stotih delova milimetra do nekoliko metara.
Utjecaj štetnih nečistoća sumpora, fosfora i nemetalnih inkluzija na kvalitet čelika
Čelik je legura gvožđa i ugljenika, gde je sadržaj ugljenika do 2,14%. Čelik uvijek sadrži i druge elemente – nečistoće koje ulaze u leguru iz prirodnih spojeva i iz otpadnog metala tokom procesa deoksidacije: mangan, silicijum, sumpor, fosfor, nikl, bakar, hrom, arsen i dr.
Nečistoće u čeliku se dijele na trajne, slučajne i štetne. Kvalitet čelika određuje se sadržajem štetnih nečistoća.
Glavne štetne nečistoće su sumpor i fosfor. „Sumpor i fosfor su glavni neprijatelji s kojima se metalurzi crnih metala moraju nositi“ (A.A. Baikov).
U štetne nečistoće spadaju i nemetalne inkluzije - gasovi (dušik, kiseonik, vodonik), osim arsena, prisutni su u svim čelicima. Ove nečistoće su štetne prvenstveno zbog toga što povećanje njihovog sadržaja smanjuje otpornost valjanih proizvoda na lomljive lomove različite prirode, a posebno štetno djeluju na svojstva čelika koji rade na niskim temperaturama. Jedan od važnih zadataka moderne metalurgije je smanjenje njihovog sadržaja na razuman minimum.
Sumpor (S) ulazi u čelik iz livenog gvožđa (iz pepela i rude).
S - 0,035 - 0,06% (0,018% S - kvalitetni čelik). Sumpor je nerastvorljiv u gvožđu; sa gvožđem stvara jedinjenje FeS. Ovo jedinjenje formira eutektik niskog topljenja sa gvožđem sa tačkom topljenja - Tm = 988°C.
Prisustvo eutektike uzrokuje crvenu krhkost, tj. lomljivost na visokim temperaturama. Kada se zagrije na 1000-1200°C, eutektika, koja se nalazi duž granica zrna, se topi i tokom deformacije (OMD) u čeliku se pojavljuju kidanje i pukotine. Sa njim se formira sumpor
Euthemctic ( grčki yutektos -- lako se topi) -- tečni sistem ( rješenje ili rastopiti), koji je pri datom pritisku u ravnoteži sa čvrstim fazama, čiji je broj jednak broju komponenti sistema.
Stoga, kada se čelični blankovi zagrijavaju za plastičnu deformaciju, čelik postaje krhak. Tokom vruće plastične deformacije, radni komad
je uništena. Ova pojava se naziva crvena krhkost. Jedan put
Da bi se smanjio uticaj sumpora je uvođenje mangana. Ovi uključci su plastični i ne uzrokuju crvenu lomljivost.
Sumpor se uklanja iz čelika pomoću mangana. Mangan ima veći afinitet za sumpor od gvožđa i formira jedinjenje MnS sa visokom tačkom topljenja Tmelt = 1620°C:
FeS + Mn > MnS + Fe.
Sumpor i njegovi spojevi na sobnim i niskim temperaturama pomažu u smanjenju udarne žilavosti čelika, budući da se uništavanje metala događa duž sulfidnih inkluzija (dakle, smanjuje se udarna žilavost metala (KCU)) (Sl. 5).
Slika 5. Utjecaj sumpora na duktilna svojstva čelika
Sumpor također smanjuje plastičnost - d, w%.
Inkluzije sumpora smanjuju zavarljivost i otpornost na koroziju. Sumpor olakšava obradu.
Fosfor (P) je sadržan u rasponu od 0,025-0,045% P. U čelik ulazi u procesu proizvodnje iz rude, goriva i fluksa.
Fosfor zauzima posebno mjesto među ostalim elementima, čija prisutnost negativno utječe na kvalitetu čelika. S jedne strane, fosfor je legirajući element koji uvelike jača ferit i povećava otpornost na koroziju valjanih proizvoda u atmosferskim uvjetima; s druge strane, povećan sadržaj fosfora u čeliku uzrokuje pojavu krtosti, smanjenje udarne čvrstoće i otpornosti na krhki lom, kao i povećanje sklonosti stvaranju kristalizacijskih pukotina pri zavarivanju.
Rastvarajući se u feritu, fosfor uvelike izobličuje rešetku i povećava granice čvrstoće i fluidnosti, ali smanjuje duktilnost i žilavost. Snažan učinak jačanja fosfora objašnjava se činjenicom da u feritu zamjenjuje atome željeza, a kako je njegov atom veći od atoma željeza, to dovodi do značajnog ojačanja, ali i krhkosti. Osim toga, fosfor sprječava poprečno mikroklizanje, čime se povećava sklonost mikroplanskom klizanju, dok se broj ravni klizanja smanjuje, posebno s padom temperature, a povećava se i sklonost gvožđa bratimljenju.
Što je više fosfora u čeliku, to je značajnije smanjenje viskoznosti.
Fosfor značajno povećava prag hladnoće lomljivosti.
Svakih 0,01% P povećava prag hladnokrtosti čelika za 20 - 25°C (za ugljik, svakih 0,1% ima isti efekat).
Fosfor ima visoku sklonost ka segregaciji (heterogenost distribucije). Fosfor se akumulira u srednjim slojevima ingota, duž granica zrna, što značajno smanjuje udarnu čvrstoću.
Fosfor (P) - jača kovalentne (krhke) veze i slabi metalne. Kako temperatura pada, krhkost metala se povećava (hladno krtost) (slika 6). Fosfor čini čelik lakšim za rad sa reznim alatima (stvarajući lomljivost). Kombinirano prisustvo fosfora i bakra (P + Cu) u čeliku povećava otpornost na koroziju.
Slika 6. Utjecaj fosfora na hladnokrtost čelika (0,2% C, 1% Mn)
Skrivene nečistoće:
Ovo je naziv za plinove prisutne u čeliku - dušik, kisik, vodik - zbog poteškoća u određivanju njihove količine. Gasovi ulaze u čelik tokom njegovog topljenja.
U tvrdom čeliku mogu biti prisutni, bilo da se otapaju u feritu ili formiraju hemijsko jedinjenje (nitridi, oksidi). Gasovi također mogu biti u slobodnom stanju u različitim diskontinuitetima.
Čak iu vrlo malim količinama, dušik, kisik i vodonik uvelike narušavaju plastična svojstva čelika. Njihov sadržaj u čeliku je dozvoljen
0,2 - 0,4%. Kao rezultat evakuacije čelika, njihov sadržaj se smanjuje i svojstva se poboljšavaju.
Kiseonik (O2): formira nemetalne inkluzije oksida - FeO, MnO, Al2O3, SiO2.
Azot (N2): formira nitride - Fe4N, Fe2N, AlN.
Kisik i dušik u slobodnom obliku nalaze se u šupljinama, pukotinama itd. Ovi uključci značajno smanjuju udarnu čvrstoću, povećavaju prag hladnokrtosti i smanjuju duktilnost, a istovremeno povećavaju čvrstoću čelika (Sl. 7).
Slika 7. Utjecaj intersticijskih nečistoća kisika (a) i dušika (b) na viskozna svojstva željeza
Vodonik (H2): Tokom skrućivanja, dio vodonika u atomskom stanju ostaje u čeliku. Kada se atomski vodonik transformiše u molekularni vodonik, pritisak se povećava na 150 MPa, formirajući elipsoidne udubljenja - ljuspice, koje su nepopravljivi nedostatak. Jata doprinose jakoj krtosti čelika.
Vodonik se može djelomično ukloniti iz površinskog sloja zagrijavanjem na 150-180°C, najbolje u vakuumu od ~10-2 - 10-3 mm. rt. Art. ili zagrijavanjem na 800°C i držanjem, vodonik odlazi i ostaje čisti metal.
Obrada čelika sintetičkom troskom
Tehnologija se koristi u pećima velikog kapaciteta kapaciteta 60-200 tona u radionicama koje imaju posebnu peć za topljenje sintetičke šljake. Obrada čelika sintetičkom troskom je sljedeća. Prije puštanja čelika iz topionice, 3...5% težine čelika se sipa u livački lonac tekuće šljake koja sadrži 55% CaO, 42% Al2O3, do 3% SiO2 i 1% FeO. U punjenje se dodaje do 25% livenog gvožđa, kreča (1,5-3,5%) i željezne rude (2-3%). Nakon topljenja, kupka se pročišćava kiseonikom. Odvodi se oksidaciona šljaka, metalu se dodaje feromangan, računajući na donju granicu sadržaja mangana u čeliku koji se topi, a ferosilicij unošenjem 0,15-0,20% silicija. Zatim se dodaje mala količina (~ 1% mase metala) vapnenačke šljake uz dodatak vapna, šamota i fluorovog šparta. Period oporavka kao takav ne postoji, već se izvodi kratkotrajna (~ 30 min) dorada, tokom koje se čelik dovodi do određene temperature i sastava uvođenjem potrebnih legirajućih aditiva. Deoksidacija šljake se ne provodi.
Prije puštanja čelika, 80-90% šljake se odvodi iz peći. Zatim se čelik pušta u lonac sa sintetičkom troskom koja se ulijeva u nju, što osigurava rafiniranje metala od sumpora i nemetalnih inkluzija. Prilikom točenja u lonac se unose ferosilicij i po potrebi ferotitan i ferovanadijum. Obično se koristi sintetička vapno-aluminijska troska (~ 55% CaO i 45% Al2O3), koja se sipa u lonac u količini od 4-6%.
Zatim se istopljeni čelik pušta u lonac sa što veće visine uz snažan mlaz. Kao rezultat intenzivnog miješanja čelika i šljake, površina njihove interakcije se povećava stotinama puta u odnosu na onu u peći. Stoga se procesi rafiniranja naglo ubrzavaju i više ne zahtijevaju 1,5...2 sata, kao što je to uobičajeno u peći, već otprilike onoliko koliko je potrebno za oslobađanje taline.
Čelik rafiniran sintetičkom troskom ima nizak sadržaj kisika, sumpora i nemetalnih inkluzija, što mu daje visoku duktilnost i žilavost.
Pretapanje rafiniranja uključuje: elektrošljaku, vakumski luk, plazma-luk, elektronski snop itd.
2. Na osnovu skice dijela (slika 7) izraditi skicu odljevka sa modelom i uputama za ljevanje, dati skice modela, kutije za jezgro i sklopljenog kalupa za livenje (presjek). Opišite redoslijed izrade kalupa metodom ručnog oblikovanja.
Materijal dijela - čelik 45L
Vrsta isporuke livenja GOST 977-75.
Zamjena čelika: 35L, 55L, 50L, 40L.
livenje čeličnog kalupa sa dodatkom
Tabela 1 - Hemijski sastav čelika 45L
|
Glavne komponente i oznake |
||||
|
Simboli od čelika |
Oznaka elementa prema periodnom sistemu |
Sastav u materijalu % |
||
|
Ostale komponente |
||||
|
mangan |
||||
|
Ne više od 0,3 |
||||
|
Ne više od 0,3 |
||||
|
Ne više od 0,3 |
||||
|
Ne više od 0,045 |
||||
|
Ne više od 0,04 |
obrada metalnog obratka pritiskom kompresijom između rotirajućih valjaka valjaonice kako bi se smanjio poprečni presjek ingota ili obratka i dao im željeni oblik. U metalurškim preduzećima to se izvodi u dvije faze. Prvo se ingoti zagrijavaju i valjaju na mlinovima za presovanje u gredicu. Dimenzije i oblik obratka ovise o njegovoj namjeni: za valjanje lima i trake koriste se pravokutni obradaci širine 400-2500 mm i debljine 75-600 mm, koji se nazivaju ploče; za visokokvalitetne metalne - zatvore kvadratnog presjeka u rasponu od 600-5.600 mm do 400-5.400 mm, a za čvrsto valjane cijevi - okruglog presjeka prečnika 80--350 mm. Zatim se dobivena gredica valja u komercijalne čelične proizvode u tri glavna tipa mlinova: lim, profil i cijevi. Čelični lim debljine od 4 do 50 mm i ploče debljine do 350 mm valjaju se na mlinovima za limove ili oklope, a limovi debljine od 1,2 do 20 mm na kontinualnim mlinovima, odakle izlaze u u obliku dugih (više od 500 m) traka koje su umotane u rolne. Listovi debljine manje od 1,5-3 mm valjaju se u hladnom stanju. Valjanje visokokvalitetnog metala izvodi se zagrijavanjem na 1100-1250 °C uzastopno u nekoliko faza kako bi se postupno približio poprečni presjek početnog obratka poprečnom presjeku gotovog profila. Valjanje cijevi se obično izvodi u vrućem stanju i uključuje tri glavne operacije. Prva operacija (pirsing) je formiranje rupe u radnom komadu ili ingotu; rezultat je cijev debelih zidova koja se zove rukavac. Operacija se izvodi na tzv. valjaonice za probijanje vijaka. Druga operacija (valjanje) je produženje rukavca i smanjenje debljine njegovog zida; izvode se na raznim valjaonicama: kontinualno, hodočasničko, navojno valjanje itd. Treća operacija je kalibracija (ili redukcija) cijevi nakon valjanja; izvode se na kalibracionim mlinovima. Kako bi se smanjila debljina stijenke i promjer cijevi, postigla veća mehanička svojstva, glatka površina i preciznije dimenzije, cijevi se nakon toplog valjanja hladno valjaju u posebnim mlinovima. Nakon što je valjanje završeno, dobiveni proizvodi se režu na komade potrebne dužine i podvrgavaju se toplinskoj obradi, na primjer. žarenje (ako je potrebno) i provjeru njihovog kvaliteta.
Od ser. 20ti vijek Valjanje čeličnih gredica zamjenjuje se kontinuiranim lijevanjem (lijevanjem) na specijalnim mašinama za livenje. Zahvaljujući upotrebi kontinuiranog livenja čelika, eliminišu se ploče i bloomovi, poboljšava se kvalitet valjanih proizvoda, a eliminišu se gubici povezani sa preradom ingota, koji dostižu 15-20%.
Na osnovu skice gotovog dijela (Sl. 21), izraditi dijagram tehnološkog procesa njegove proizvodnje metodom toplog kovanja pomoću parno-zračnog čekića. Prilikom izvođenja radova potrebno je:
1) opisati suštinu procesa toplog kovanja i navesti obim njegove primene;
2) nacrtati dijagram čekića i opisati njegov rad;
3) utvrđuje temperaturni opseg za štancanje i način zagrevanja radnog predmeta;
4) izradi crtež otkovaka i odredi njegovu masu;
5) navede sav tehnološki otpad, odredi zapreminu i dužinu originalnog obratka;
6) odaberite prelaze za štancanje i dajte skicu alata,
7) navede operacije tehnološkog procesa potrebne za dobijanje ovog kovanja,
8) opisati mehanizam procesa štancanja
1. Vruće kovanje je proces vruće deformacije u kojem je protok metala ograničen na šupljinu struje matrice.
Protok metala nastaje kao rezultat sile alatne mašine kroz matricu na radni komad. Za bilo koju metodu toplog kovanja, alat je pečat. Pečat se uvijek sastoji od dva ili više dijelova. Površine na kojima dijelovi matrice dolaze u dodir jedni s drugima nazivaju se ravnine razdvajanja. Na razdjelnim ravnima nalaze se šupljine, koje su poput otiska budućeg kovanja, koje se nazivaju potoci. Radni komad zagrijan do plastičnog stanja stavlja se u mlaz kada je žig otvoren. Kada se dijelovi matrice spoje, metal obratka počinje teći, ispunjava mlaz i poprima oblik kovanja. Otkovci proizvedeni vrućim kovanjem imaju oblik gotovog dijela sa malim dodacima na površinama koje se obrađuju. Vruće kovanje ima prednost u velikim i masovnim proizvodnim okruženjima i proizvodi se u kovačnicama. Ova metoda ima široku primjenu za izradu otkovaka različitih oblika težine od 0,5 do 350 kg, a uz specijaliziranu opremu moguće je izraditi otkovke težine do 1 tone.
Prednosti toplog kovanja su sljedeće:
ujednačenost i tačnost otkovaka,
Visoke performanse,
mogućnost izrade otkovaka složene konfiguracije.
Glavni nedostatak procesa je visoka cijena marke. Koristeći toplo kovanje moguće je proizvesti otkovke od svih metala i legura koji imaju duktilnost u vrućem stanju.
Ovim metodama se proizvode proizvodi od metala, plastike i drugih materijala vrlo različitih oblika i veličina sa različitim stupnjevima dimenzionalne tačnosti, mehaničkih i drugih karakteristika i kvaliteta površine. Stoga se proizvodnja kovanja i štancanja široko koristi u mašinstvu i instrumenata, u proizvodnji robe široke potrošnje i drugim sektorima nacionalne privrede. Izrada proizvoda kovanjem i štancanjem omogućava da se originalni oblik obratka što više približi obliku i dimenzijama gotovog dela i time smanji ili potpuno eliminiše skupe operacije sa gubitkom metala u strugotine.
2. Glavne vrste čekića za kovanje su pogonski - parno-vazdušni i pneumatski.
Glavni tip čekića su čekići za parno-zračno štancanje. Kod čekića jednostrukog dejstva (slika 9), para (komprimovani vazduh) služi samo za podizanje padajućih delova u gornji položaj. Radni hod (hod prema dolje) se kod ovih čekića izvodi samo pod utjecajem težine dijelova koji padaju.
Rice. 9. Šema parno-zračnog čekića jednosmjernog djelovanja: 1 - otvor za prolaz zraka, 2 - radni cilindar, klip, 3 - šipka, 4 - ženski, 5 - gornji udarač (žig), 7 - donji udarač (žig) , 8 -- uložak za markice, 9 -- šabot
Rice. 10. Šema parno-zračnog čekića dvostrukog djelovanja:
1 - klip, 2 - šipka, 3 - žena, 4 - gornja udarna igla (žig), 5 - donja udarna igla (žig). 6 -- shabot
Kod čekića sa dvostrukim dejstvom (slika 10), para ili komprimovani vazduh ne samo da podižu delove u gornji položaj, već i pritiskaju klip odozgo tokom radnog hoda. Na taj način povećava snagu udarca, ubrzavajući dijelove koji padaju do veće brzine.
Kod čekića jednostrukog dejstva radni ciklus počinje dovodom pare ili komprimovanog vazduha iz linije u donju šupljinu radnog cilindra 2 (vidi sliku 9). Djelujući na klip 3, nosilac energije ga tjera da se kreće prema gore. Za klip 3 je povezana šipka 4, na čiji je donji kraj pričvršćena glava 5. Na glavi 5 je postavljen gornji udarnik 6. Tako se pri uvođenju pare ili komprimovanog vazduha svi delovi koji padaju podižu prema gore.
U blizini gornjeg poklopca po obodu cilindra nalaze se rupe L kroz koje zrak iznad klipa izlazi u atmosferu.
Kada klip 3, podižući se prema gore, dosegne rupe 1 i blokira ih, iznad klipa se pojavljuje zatvoreni prostor. Sa daljim hodom klipa prema gore, zrak u ovom prostoru će biti komprimiran. Tako se stvara zračni jastuk koji osigurava glatko kočenje klipa u gornjem položaju.
Kada se žena podigne na dovoljnu visinu, mehanizam za distribuciju pare prestaje snabdijevati cilindar energijom i zrak ispod klipa ispušta se u atmosferu. Pritisak u cilindru naglo opada. Pod uticajem sopstvene težine, pokretni delovi padaju dole i udarač 6 udara u radni predmet koji se postavlja na donji udarnik 7 (žig). Učvršćen je u podlošku 8 koja leži na ploči 9.
Čekići jednostrukog djelovanja imaju jednostavan dizajn i pouzdani su u radu. Međutim, oni imaju nedostatke: velika je potrošnja energije, teško je regulisati brzinu kretanja čekića, a samim tim i snagu udarca; konačno, zadati udarac iste snage kao i čekić dvostrukog djelovanja. , masa pokretnih dijelova jednodjelnog čekića mora biti mnogo veća. Stoga su čekići jednostrukog djelovanja nedavno zamijenjeni naprednijim čekićima dvostrukog djelovanja. Vazdušni čekić. Najčešći dizajn takvog čekića prikazan je na sljedećem dijagramu. U livenom okviru 10 nalaze se dva cilindra - kompresorski 9 i radni 5, čije šupljine komuniciraju preko kalemova 7 i 6. Klip 8 cilindra kompresora se pomiče klipnjačom 14 od radilice 15, koju rotira elektromotor 13 kroz zupčanike. 11 i 12 (mjenjač). Kada se klip kreće u cilindru kompresora, zrak se naizmjenično komprimira u njegovim gornjim i donjim šupljinama. Vazduh, komprimovan na 0,2-0,3 MN/m, pritiskom na pedalu ili ručku koja otvara kalemove 7 i 6, ulazi kroz njih u radni cilindar 5. Ovde deluje na klip 4 radnog cilindra. Klip 4, izrađen u jednom komadu sa masivnom šipkom, ujedno je i glava čekića, na koju je pričvršćen gornji udarnik 3. Kao rezultat toga, dijelovi koji padaju 3 i 4 povremeno se pomiču gore-dolje i udaraju u položeni radni predmet na donjem udaraču 2, koji je fiksno fiksiran na masivnom čekiću 1. U zavisnosti od položaja komandi, čekić može zadavati pojedinačne i automatske udarce kontrolisane energije, raditi u praznom hodu, snažno pritisnuti kovanje na donji udarač i držite čekić okačen.
Pneumatski čekići se koriste za kovanje malih otkovaka (do približno 20 kg) i proizvode se sa masom padajućih delova od 50-1000 kg.
Dijagram pneumatskog čekića.
3. Tokom vruće deformacije, duktilnost metala je veća, a otpornost na deformacije je manja, pa je praćeno nižim troškovima energije. Zagrijavanje metala tokom OMD-a utječe na kvalitetu i cijenu proizvoda. Osnovni zahtjevi za zagrijavanje: potrebno je ravnomjerno zagrijati radni komad po njegovom poprečnom presjeku i dužini na odgovarajuću temperaturu u minimalnom vremenu uz najmanji gubitak metala u kamencu i ekonomičnu potrošnju goriva. Nepravilno zagrijavanje uzrokuje razne nedostatke: pukotine, razugljičenje, pojačanu oksidaciju, pregrijavanje i izgaranje.
Sporo zagrijavanje smanjuje produktivnost i povećava oksidaciju i dekarbonizaciju površine obratka. Pri pregrijavanju (zagrijavanje iznad optimalnog OMD intervala) dolazi do rasta zrna, što smanjuje mehanička svojstva. Ispravlja se normalnim žarenjem zagrijavanjem na optimalnu temperaturu, držanjem i zatim polaganim hlađenjem u peći. U slučaju sagorevanja, tj. kada se zagrije na temperaturu blizu tačke topljenja, granice zrna se tope i pojavljuju se pukotine, što je nepopravljiv nedostatak.
Svaki metal i legura ima svoj specifični temperaturni raspon za tretman vrućim pritiskom, koji se bira iz tabela u zavisnosti od razreda legure. Tako se, na primjer, za ugljične čelike, temperatura početka vruće deformacije bira prema faznom dijagramu željezo-cementit na 100 - 200 °C ispod tačke topljenja čelika datog hemijskog sastava, a temperatura kraj deformacije se uzima za 50 - 100 °C iznad temperature rekristalizacije.
Prije obrade pod pritiskom, gredice i ingoti se zagrijavaju u kovačnicama ili pećima. Peći se razlikuju od peći za grijanje po svojoj maloj veličini, zagrijavaju se na ugalj, koks ili lož ulje, a metal se u njima zagrijava direktnim kontaktom s gorivom. Koriste se za zagrijavanje malih obradaka tokom ručnog kovanja. Peći za zagrijavanje predmeta dijele se na plamene i električne, a prema raspodjeli temperature - na komorne i metodske. U komornim pećima - pećima za periodično grijanje - temperatura je ista u cijelom radnom prostoru. Metodske peći sa stalno rastućom temperaturom radnog prostora od mjesta utovara obradaka do mjesta njihovog istovara su kontinualne peći.
Mehanička svojstva pri T=20 °C za 45L
Fizička svojstva za 45L
|
W/(m stepen) |
J/(kg stepen) |
||||||
Tehnološka svojstva za 45L
Livnica i tehnološka svojstva za 45L
Hemijski sastav u % za 45L
Obični čelik za livenje koristi se za izradu ramova, zupčanika i felni, kočionih diskova, spojnica, kućišta, točkova, lančanika itd. - dijelovi koji zahtijevaju povećanu čvrstoću i visoku otpornost na habanje i rade pod statičkim i dinamičkim opterećenjima.
Teško zavariti - da bi se dobili visokokvalitetni zavareni spojevi, potrebne su dodatne operacije: zagrijavanje na 200-300°C tokom zavarivanja, toplinska obrada nakon zavarivanja - žarenje
Zamjena: 35L, 55L, 50L, 40L
Mehanička svojstva u presjecima do 100 mm (GOST 977-75)
Tabela 26 Temperature topljenja i izlivanja legura za livenje
Da bi se dobili visokokvalitetni odljevci, kalupi se pune
usklađenost sa određenim zahtjevima, čiji su pokazatelji:
a) temperatura topljenja;
b) trajanje punjenja kalupa;
c) prirodu taline koja ulazi u kalup;
d) stepen ispunjenosti posude spruve topljenom;
e) visina mlaza;
f) blagovremeno punjenje kalupa; sprečavanje šljake i nemetalnih inkluzija da uđu u kalup.
Temperatura izlivanja taline u kalup je određena uglavnom dizajnom odlivaka. Što je manja debljina zida i veće ukupne dimenzije odlivaka, to treba da bude viša temperatura izlivene taline. Kako bi se smanjilo skupljanje, masivni odljevci se sipaju talinom na nižoj temperaturi.
3. Jedinstveni principi za standardizaciju sistema prijema i sletanja
Sistem tolerancija i sletanja je skup nizova tolerancija i sletanja, prirodno izgrađenih na osnovu iskustva, teorijskih i eksperimentalnih istraživanja i formalizovanih u obliku standarda.
Sistem je dizajniran da odabere minimalno potrebne, ali dovoljne za praksu, mogućnosti tolerancije i uklapanja tipičnih spojeva mašinskih delova, omogućava standardizaciju reznih alata i merača, olakšava projektovanje, proizvodnju i postizanje zamenljivosti proizvoda i njihovih dijelova, a također poboljšava njihov kvalitet.
Trenutno većina zemalja u svijetu koristi ISO tolerancije i sisteme slijetanja. ISO sistemi su kreirani da unificiraju nacionalne sisteme tolerancije i uklapanja kako bi se olakšale međunarodne tehničke veze u metaloprerađivačkoj industriji. Uključivanje međunarodnih ISO preporuka u nacionalne standarde stvara uslove za obezbeđivanje zamenljivosti sličnih delova, komponenti i proizvoda proizvedenih u različitim zemljama. Sovjetski Savez se pridružio ISO-u 1977. godine, a zatim je prešao na jedinstveni sistem tolerancija i slijetanja (USDP) i osnovna pravila o zamjenjivosti, koja su zasnovana na ISO standardima i preporukama.
Osnovni standardi zamjenjivosti uključuju sisteme tolerancija i uklapanja za cilindrične dijelove, konuse, ključeve, navoje, zupčanike, itd. ISO i ESDP sistem tolerancije i uklapanja za standardne dijelove stroja zasnovani su na zajedničkim principima dizajna, uključujući:
sistem formiranja sletanja i vrste interfejsa;
sistem glavnih devijacija;
nivoi tačnosti;
jedinica tolerancije;
preferirana polja tolerancije i slijetanja;
rasponi i intervali nominalnih veličina;
normalna temperatura.
Sistem oblikovanja naleganja i tipova spojeva omogućava naleganje u sistemu rupa (SA) i u sistemu osovine (SV).
Fitingi u sistemu rupa su okovi u kojima se različiti zazori i napetosti dobijaju spajanjem različitih osovina na glavni otvor (slika 3.1, a).
Priključci u sistemu osovine su spojevi u kojima se spajanjem različitih rupa na glavno vratilo dobijaju različiti zazori i smetnje (slika 3.1, b).
Rice. 3.1. Primeri lokacije tolerancijskih polja za sletanje: a - u sistemu rupa; b - u sistemu osovine
Za sva uklapanja u sistem rupa, donja devijacija rupe EI = 0, odnosno donja granica tolerancijskog polja glavne rupe, uvijek se poklapa sa nultom linijom. Za sva naleganja u sistemu osovine, gornje odstupanje glavne osovine je es = 0, odnosno gornja granica tolerancije osovine uvijek se poklapa sa nultom linijom.
Polje tolerancije glavne rupe je postavljeno prema gore, polje tolerancije glavne osovine postavljeno je od nulte linije, odnosno u materijal dijela.
Sistem glavnih odstupanja je niz glavnih odstupanja osovina u SA i rupa u SV, označenih redom malim i velikim slovima latinice, na primjer a, b, ..., zb, zc; A, B, …, ZB, ZC.
Vrijednost glavnog odstupanja određena je odgovarajućim slovom i ovisi o nazivnoj veličini.
U sistemima tolerancija i naleganja različitih tipova delova utvrđuje se različit broj glavnih odstupanja, od kojih je najveći broj sadržan u sistemu tolerancija i naleganja glatkih cilindričnih delova.
Nivoi tačnosti mogu se nazvati različito: razredi tačnosti - za glatke dijelove, stupnjevi tačnosti - za navojne dijelove i zupčanike, ili klase tačnosti - za kotrljajuće ležajeve, ali u svakom slučaju određuju potrebnu razinu tačnosti dijelova za obavljanje svojih funkcija. Nivoi tačnosti se po pravilu označavaju arapskim brojevima; što je manji broj, to je viši nivo tačnosti, tj. tačnije detalj.
Jedinica tolerancije je zavisnost tolerancije od nazivne veličine, koja je mera tačnosti, odražavajući uticaj tehnoloških, dizajnerskih i metroloških faktora. Jedinice tolerancije u sistemima tolerancije i uklapanja utvrđuju se na osnovu studija tačnosti obrade delova. Vrijednost tolerancije se može izračunati korištenjem formule T = a·i, gdje je a broj jedinica tolerancije, u zavisnosti od nivoa tačnosti (kvaliteta ili stepena tačnosti); i - jedinica tolerancije.
Preferirana tolerancijska polja i naleganja su skup tolerancijskih polja odabranih između najčešće korištenih u proizvodnji proizvoda i naleganja ili tipova spojeva sastavljenih od njih. Ova polja tolerancije i uklapanja čine niz poželjnih i preporučenih i prvenstveno bi se trebala koristiti pri dizajniranju proizvoda.
Rasponi i intervali nazivnih veličina uzimaju u obzir utjecaj faktora skale na vrijednost jedinice tolerancije. Unutar jednog raspona veličina, ovisnost jedinice tolerancije o nominalnoj veličini je konstantna. Na primjer, u sistemu tolerancija i naleganja glatkih dijelova za raspon veličina od 1 do 500 mm, jedinica tolerancije je jednaka, za raspon veličina od 500 do 3150 mm, jedinica tolerancije je i = 0,004D + 2,1.
Za konstruiranje serije tolerancija, svaki od raspona veličina, zauzvrat, podijeljen je na nekoliko intervala. Budući da nije ekonomski izvodljivo dodijeliti toleranciju za svaku nominalnu veličinu za sve veličine kombinovane u jedan interval, pretpostavlja se da su vrijednosti tolerancije iste. U formulama za jedinice tolerancije u ISO i ESDP sistemima, geometrijska sredina ekstremnih dimenzija svakog intervala se zamjenjuje kao dimenzije.
Veličine su raspoređene po intervalima tako da se tolerancije izračunate iz ekstremnih vrijednosti u svakom intervalu razlikuju od tolerancija izračunatih iz vrijednosti prosječnog promjera u istom intervalu za najviše 5-8%.
Pretpostavlja se da je normalna temperatura na kojoj se određuju tolerancije i odstupanja utvrđene standardima + 20 °C (GOST 9249-59). Ova temperatura je bliska temperaturi radnih prostorija industrijskih prostorija. Kalibraciju i certificiranje svih linearnih i ugaonih mjera i mjernih instrumenata, kao i precizna mjerenja, treba izvoditi na normalnoj temperaturi, odstupanja od nje ne smiju prelaziti dozvoljene vrijednosti sadržane u GOST 8.050-73 (Državni mjerni sistem ).
Temperatura dijela i mjernog instrumenta u trenutku kontrole mora biti ista, što se može postići zajedničkim držanjem dijela i mjernog instrumenta pod istim uvjetima (na primjer, na ploči od livenog gvožđa). Ako je temperatura zraka u proizvodnoj prostoriji, kontrolisanom dijelu i mjernom instrumentu stabilizirana i jednaka 20°C, ne postoji greška mjerenja temperature za bilo kakvu razliku u temperaturnim koeficijentima linearne ekspanzije. Dakle, da bi se otklonile temperaturne greške, potrebno je održavati normalne temperaturne uslove u prostorijama mjernih laboratorija, alatnih, mehaničkih i montažnih radnji.
Objavljeno na www.allbest.
...Slični dokumenti
Mjerenje i snimanje tvrdoće po Vickersu: prednosti i nedostaci metode. Uporedne karakteristike metoda livenja čelika. Izrada skice za lijevanje sa modelom i uputama za ljevanje. Tehnologija, oprema i obim otvorenog kovanja.
test, dodano 20.01.2012
Ugljični čelici kao glavni proizvodi crne metalurgije, karakteristike njihovog sastava i sastavnih dijelova. Utjecaj koncentracije ugljika, silicija i mangana, sumpora i fosfora u leguri na svojstva čelika. Uloga dušika, kisika i vodonika, nečistoća u leguri.
test, dodano 17.08.2009
Utjecaj nemetalnih inkluzija na pouzdanost i trajnost strojeva i mehanizama. Klasifikacija nemetalnih inkluzija. Utjecaj rafiniranja pretapa na kontaminaciju čelika. Osnovne metalografske karakteristike nemetalnih inkluzija.
praktičan rad, dodato 23.01.2012
Granične dimenzije, tolerancije, smetnje ili zazori. Konstrukcija dijagrama polja tolerancije. Vrste i sistem sadnje. Određivanje tolerancija i naleganja za glatke elemente dijelova prema OST, prema ESDP CMEA. Interferencija u sistemu rupa. Prelazna tolerancija naleganja.
test, dodano 26.02.2014
Proračun i izbor doskoka kotrljajućih ležajeva. Izbor sletanja za sparivanje čvora i njihov proračun. Konstrukcija tolerancijskih polja i proračun veličina radnog kalibra. Određivanje i odabir zazora i smetnji. Proračun dimenzionalnog lanca korištenjem probabilističke metode.
kurs, dodan 09.10.2011
Izbor materijala dijela, opis skice i procjena obradivosti dizajna. Razvoj tehnološkog procesa za proizvodnju čeličnih odlivaka livenjem u jednokratne pješčane kalupe. Preciznost livenja i određivanje tolerancija na njegove dimenzije, nagibe kalupa.
kurs, dodato 26.02.2015
Karakteristike izbora tolerancija i naleganja za glatke cilindrične spojeve, izbor polja tolerancije za dijelove koji se spajaju sa kotrljajućim ležajevima. Odabir tolerancija i dosjeda za ključaste i urezane spojeve. Proračun dimenzionalnih tolerancija za dati dimenzionalni lanac.
kurs, dodan 31.05.2010
Proračun i izbor spojeva za glatke cilindrične spojeve. Analogna metoda, proračun smetnji. Odabir tolerancija i uklapanja za složene spojeve. Zahtjevi za tačnost dimenzija, oblika, položaja i hrapavosti površine na radnom crtežu.
sažetak, dodan 22.04.2013
Određivanje karika komponenti i skiciranje dimenzionalnog lanca. Proračun dimenzionalnih lanaca metodom maksimum-minimum: metoda jednakih tolerancija i istog kvaliteta. Metoda grupne zamjenjivosti. Opravdanje potrebnih tolerancija za ležajeve.
kurs, dodan 24.09.2013
Proučavanje karakteristika različitih veza dijelova: sa smetnjama, sa zazorom. Tehnike izvođenja proračuna za noseće konstrukcije, odabir potrebnih standardnih tolerancija i naleganja za precizniju izradu dijelova. Sprovođenje kontrole veličine.
Mangan, silicijum, aluminijum, sumpor i fosfor referirati na trajne nečistoće. Aluminij se, zajedno s manganom i silicijumom, koristi kao deoksidator i stoga su uvijek prisutni u malim količinama u deoksidiranim čelicima. Gvozdene rude, kao i gorivo i fluksi, uvek sadrže određenu količinu fosfora i sumpora, koji ostaju u livenom gvožđu, a zatim prelaze u čelika.
Nitrogen pozvao skriveno nečistoća - u čelik ulazi uglavnom iz zraka.
TO nasumično nečistoće uključuju bakar, arsen, kalaj, cink, antimon, olovo i drugi elementi. Završavaju u čeliku sa punjenjem - sa rudama iz raznih nalazišta, kao i iz gvožđa.
Sve nečistoće - trajne, skrivene i slučajne - neizbježne su u različitom stepenu zbog tehnologije proizvodnje čelika. Dakle, blagi čelik obično sadrži ove nečistoće u sljedećim granicama: 0,3-0,7% mangana; 0,2-0,4% silicijum; 0,01-0,02% aluminijum; 0.01-0.05% fosfora, 0.01-0.04% sumpora, 0.-0.2% bakra. U tim količinama ovi elementi se smatraju nečistoćama, a u većim količinama, koje se namjerno dodaju čeliku, već se smatraju legirajućim elementima.
Utjecaj fosfora na svojstva čelika
Fosfor (P) se segregira tokom skrućivanja čelika, ali u manjoj mjeri od ugljika i sumpora. Fosfor se otapa u feritu i time povećava čvrstoću čelika. Kako se sadržaj fosfora u čelicima povećava, smanjuje se njihova duktilnost i žilavost, a povećava se njihova sklonost hladnokrtosti.
Rastvorljivost fosfora na visokim temperaturama dostiže 1,2%. Sa smanjenjem temperature, rastvorljivost fosfora u gvožđu naglo opada na 0,02-0,03%. Ova količina fosfora je tipična za čelike, odnosno sav fosfor je obično otopljen.
Fosfor ima jaku tendenciju segregacije na granicama zrna, što rezultira lomljivošću legiranih čelika, posebno u čelicima od mangana, hroma, magnezija-silicijuma, hrom-nikla i hrom-mangana. Fosfor, osim toga, povećava stvrdnjavanje čelika i, poput silicija, usporava razgradnju martenzita u čelicima.
Povećan sadržaj fosfora se često navodi u niskolegiranim čelicima kako bi se poboljšala njihova obrada, posebno automatska.
U niskolegiranim konstrukcijskim čelicima sa sadržajem ugljika od oko 0,1% fosfor povećava čvrstoću i otpornost na atmosfersku koroziju.
U austenitnim hrom-nikl čelicima, dodaci fosfora pomažu u povećanju granice popuštanja. U jakim oksidantima, prisustvo fosfora u austenitnim nerđajućim čelicima može dovesti do korozije na granicama zrna. To je zbog fenomena segregacije fosfora.
Utjecaj sumpora na svojstva čelika
Sumpor se ne otapa u željezu, tako da bilo koja njegova količina stvara željezni sulfid FeS sa željezom. Ovaj sulfid je dio eutektika, koji se formira na 988 °C.
Povećan sadržaj sumpora u čelicima dovodi do njihove crvene krhkosti zbog sulfidnih eutektika niskog taljenja koji nastaju duž granica zrna. Fenomen crvena krhkost se javlja na temperaturi od 800 °C, odnosno na temperaturi crvena vrućeg čelika.
Sumpor ima štetan učinak na duktilnost, žilavost, zavarljivost i kvalitet površine čelika (naročito kod čelika s niskim sadržajem ugljika i mangana).
Sumpor ima vrlo jaku tendenciju segregacije na granicama zrna. To dovodi do smanjenja duktilnosti čelika u vrućem stanju. Međutim, 0,08 do 0,33% sumpora se namerno dodaje čelicima za automatsku mašinsku obradu. Poznato je da prisustvo sumpora povećava čvrstoću na zamor ležajnih čelika.
Prisustvo mangana u čeliku smanjuje štetne efekte sumpora. U tekućem čeliku dolazi do reakcije stvaranja mangan sulfida. Ovaj sulfid se topi na 1620 °C - na temperaturama znatno višim od temperature vruće obrade čelika. Manganovi sulfidi su plastični na temperaturama vruće obrade čelika (800-1200°C) i stoga se lako deformišu.
Utjecaj aluminija na svojstva čelika
Aluminij (Al) se široko koristi za deoksidaciju tečnog čelika, kao i za rafiniranje zrna čeličnih ingota. Štetni efekti aluminija uključuju činjenicu da potiče grafitizaciju čelika. Iako se aluminijum često smatra nečistoćom, on se takođe aktivno koristi kao legirajući element. Budući da aluminij stvara čvrste nitride s dušikom, on je obično legirajući element u nitriranim čelicima. Aluminij povećava otpornost čelika na ljuštenje, pa se stoga dodaje čelicima i legurama otpornim na toplinu. U nehrđajućim čelicima koji očvršćuju disperziju, aluminij se koristi kao legirajući element koji ubrzava reakciju taloženja disperzije. Aluminij povećava otpornost na koroziju niskougljičnih čelika. Od svih legirajućih elemenata, aluminij je najefikasniji za kontrolu rasta zrna pri zagrijavanju čelika za kaljenje.
Utjecaj dušika na svojstva čelika
Štetno djelovanje dušika (N) je da prilično velike, krhke nemetalne inkluzije koje stvara - nitridi - pogoršavaju svojstva čelika. Pozitivno svojstvo azota je da je sposoban da proširi austenitnu oblast. Azot stabilizira i djelimično zamjenjuje nikal u austenitnim čelicima. Niskolegiranim čelicima dodaju se elementi koji tvore nitride vanadij, niobij i titan. Kada se kontroliraju vrućom obradom i hlađenjem, formiraju fine nitride i karbonitride, koji značajno povećavaju čvrstoću čelika.
Utjecaj bakra na svojstva čelika
Bakar (Cu) ima umjerenu tendenciju segregacije. Štetni efekti bakra uključuju smanjenje hladnokrhkosti čelika. Sa povećanim sadržajem bakra, negativno utječe na kvalitetu čelične površine tijekom vruće obrade. Međutim, sa sadržajem većim od 0,20% bakra povećava njegovu otpornost na atmosfersku koroziju, kao i svojstva čvrstoće legiranih i niskolegiranih čelika. Bakar u količinama većim od 1% povećava otpornost austenitnih nerđajućih čelika na sumpornu i hlorovodoničnu kiselinu, kao i njihovu otpornost na koroziju pod naponom.
Utjecaj kalaja na svojstva čelika
Kositar (Sn) je već u relativno malim količinama štetan za čelik. Ima vrlo jaku tendenciju da se segregira do granica zrna i uzrokuje lomljivost legiranih čelika. Kalaj ima štetan učinak na kvalitet površine kontinuirano lijevanih ingota, a može i smanjiti vruću duktilnost čelika u austenitno-feritnom području faznog dijagrama.
Utjecaj antimona na svojstva čelika
Antimon (Sb) ima jaku tendenciju segregacije tokom skrućivanja čelika i stoga je štetan za kvalitet površine kontinuirano lijevanih čeličnih ingota. U čvrstom stanju čelika, antimon se lako odvaja do granica zrna i uzrokuje lomljivost legiranih čelika.
Izvori:
Toplinska obrada čelika: metalurgija i tehnologije, ur. G. E. Totten, 2006.
Guljajev A.P. Nauka o metalu, 1986.
Čelici uvijek sadrže nečistoće, koje se dijele u četiri grupe. 1. Trajne nečistoće: silicijum, mangan, sumpor, fosfor.
Mangan i silicijum se unose tokom procesa proizvodnje čelika radi deoksidacije i predstavljaju tehnološke nečistoće.
Sadržaj mangana ne prelazi 0,5…0,8 %. Mangan povećava čvrstoću bez smanjenja duktilnosti i naglo smanjuje crvenu lomljivost čelika uzrokovanu utjecajem sumpora. Pomaže u smanjenju sadržaja željeznog sulfida FeS, budući da sa sumporom stvara jedinjenje mangan sulfida MnS. Čestice mangan sulfida nalaze se u obliku zasebnih inkluzija, koje su deformirane i izgledaju izduženo duž smjera valjanja.
Budući da se nalazi u blizini zrna, povećava temperaturu prijelaza u krhko stanje, uzrokuje hladnokrvnost, smanjuje rad prostiranja pukotina, povećava sadržaj fosfora za svaki 0,01 % povećava prag hladno lomljivosti za 20…25 o C.
Fosfor ima tendenciju segregacije, tako da u centru ingota pojedina područja imaju naglo smanjen viskozitet.
Za neke čelike moguće je povećati sadržaj fosfora do 0,10…0,15 %, za poboljšanje obradivosti.
S– smanjenje duktilnosti, zavarljivosti i otpornosti na koroziju. P-iskrivljuje kristalnu rešetku.
Sadržaj sumpora u čelicima je 0,025…0,06 %. Sumpor je štetna nečistoća koja dolazi u čelik iz livenog gvožđa. U interakciji sa gvožđem, formira hemijsko jedinjenje - sumpor sulfid FeS, koji zauzvrat formira eutektik niskog taljenja sa željezom s tačkom topljenja 988 o C. Kada se zagrije radi valjanja ili kovanja, eutektika se topi i veze između zrna se prekidaju. Prilikom deformacije na mjestima eutektika nastaju kidanje i pukotine, a obradak se uništava - fenomen crvena krhkost.
Crvena lomljivost - povećana lomljivost na visokim temperaturama
Sumpor smanjuje mehanička svojstva, posebno žilavost i duktilnost
(δ i ψ), kao i granica izdržljivosti. Smanjuje zavarljivost i otpornost na koroziju.
2. Skrivene nečistoće- gasovi (azot, kiseonik, vodonik) - ulaze u čelik tokom topljenja.
Dušik i kiseonik se nalaze u čeliku u obliku krhkih nemetalnih inkluzija: oksida ( FeO, SiO 2, Al 2 O 3)nitridi ( Fe2N), u obliku čvrstog rastvora ili u slobodnom stanju, nalazi se u defektima (šupljine, pukotine).
Intersticijske nečistoće (azot N, kiseonik O) povećavaju prag hladnokrtosti i smanjuju otpornost na krhko lomljenje. Nemetalne inkluzije (oksidi, nitridi), kao koncentratori naprezanja, mogu značajno smanjiti granicu izdržljivosti i viskoznost.
Vodik otopljen u čeliku je vrlo štetan, jer značajno oštećuje čelik. To dovodi do formiranja floken.
Floken– tanke pukotine ovalnog ili okruglog oblika, koje imaju izgled mrlja u lomu – srebrnaste ljuspice.
Metal sa ljuspicama se ne može koristiti u industriji, pri zavarivanju nastaju hladne pukotine u taloženom i osnovnom metalu.
Ako se vodik nalazi u površinskom sloju, uklanja se kao rezultat zagrijavanja na 150…180 , bolje u vakuumu ~10 -2 ... 10 -3 mm Hg. Art.
Usisavanje se koristi za uklanjanje skrivenih nečistoća.
3. Posebne nečistoće– se posebno uvode u čelik kako bi se dobila određena svojstva. Nečistoće se nazivaju legirajući elementi, a čelici legirani čelici.
Hladno obrađeni čelik
Žica i tanki limovi se široko koriste u domaćinstvu. Ove vrste proizvoda se proizvode u metalurgiji valjanjem i hladnim izvlačenjem. Kao rezultat ovog tretmana, metal je ojačan zbog fenomena koji se zove hladno kaljenje. Zbog sobne temperature, stvrdnjavanje se ne uklanja. Ova vrsta obrade naziva se hladno kaljenje.
Hladno kaljenje čelika u velikoj mjeri ovisi o stupnju radnog kaljenja i o sadržaju ugljika (slika 7).
Rekordne vrijednosti σv dobivene su za kompresiju do 90% u čeliku od 1,2% C sa žicom ∅ od 0,1 mm.
Stvrdnjavanje je neizbježan proces svake plastične deformacije. Stvrdnjavanje (otvrdnjavanje) je praćeno povećanjem čvrstoće i tvrdoće i značajnim smanjenjem duktilnosti.
Stoga se nakon valjanja ili hladnog izvlačenja limovi, kanali i cijevi hladno obrađuju.
Najčešće je to željena promjena svojstava. Ponekad je to nepoželjno. Na primjer, ne možete napraviti utiskivanje na hladno obrađenom bakrenom listu - slomit će se. Stvrdnjavanje je potrebno ukloniti termičkom obradom (žarenjem).
Učitavanje...