13.12.2021г., 14.12.2021г.

ПРЕДМЕТ: " ОСНОВЫ  МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ."

Преподаватель: Пархоменко Лариса Ивановна

ГРУППЫ:  № 403, № 412, № 410.

13.12.2021г. ГРУППА № 403    темы уроков: " Сплавы металлов." , " Физические особенности                                                                                         металлов."

Изучить материал и составить краткий конспект.

                                                           СПЛАВЫ  МЕТАЛЛОВ.

Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.

Сплавы состоят из основы (одного или нескольких металлов), малых добавок специально вводимых в сплав легирующих и модифицирующих элементов, а также из неудалённых примесей (природных, технологических и случайных).

Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.

По способу изготовления сплавов различают литые и порошковые сплавы. Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов. Порошковые — прессованием смеси порошков с последующим спеканием при высокой температуре. Компонентами порошкового сплава могут быть не только порошки простых веществ, но и порошки химических соединений. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана.

По способу получения заготовки (изделия) различают литейные (например, чугуны, силумины), деформируемые (например, стали) и порошковые сплавы.

В твердом агрегатном состоянии сплав может быть гомогенным (однородным, однофазным — состоит из кристаллитов одного типа) и гетерогенным (неоднородным, многофазным). Твёрдый раствор является основой сплава (матричная фаза). Фазовый состав гетерогенного сплава зависит от его химического состава. В сплаве могут присутствовать: твердые растворы внедрения, твердые растворы замещения, химических соединений (в том числе карбиды, нитриды, интерметаллиды) и кристаллиты простых веществ.

Свойства металлов и сплавов полностью определяются их структурой (кристаллической структурой фаз и микроструктурой). Макроскопические свойства сплавов определяются микроструктурой и всегда отличаются от свойств их фаз, которые зависят только от кристаллической структуры. Макроскопическая однородность многофазных (гетерогенных) сплавов достигается за счёт равномерного распределения фаз в металлической матрице. Сплавы проявляют металлические свойства, например: электропроводность и теплопроводность, отражательную способность (металлический блеск) и пластичность. Важнейшей характеристикой сплавов является свариваемость.

                                        ФИЗИЧЕСКИЕ  ОСОБЕННОСТИ  МЕТАЛЛОВ.

• При обычных условиях все металлы (за исключением ртути, её температура плавления — –39 °C) являются твёрдыми веществами.
   
• Способность металлов отражать падающий на них свет является причиной наличия у них особого металлического блеска.
   
• Металлы не имеют запаха.
  
  
• В своём большинстве металлы имеют серебристо-белый или серебристо-серый цвет. Исключение составляют медь (красного цвета) и золото (жёлтого цвета).

 

В технике металлы принято подразделять на чёрные и цветные. Как правило, к чёрным металлам относят железо и его сплавы, а к цветным — все остальные металлы.

лектро- и теплопроводность

  

Металлы хорошо проводят тепло. Все металлы хорошо проводят электрический ток, что обусловлено наличием в кристаллической решётке электронов, которые способны свободно перемещаться. Очень хорошими проводниками электрического тока являются золото Au, медь Cu и серебро Ag.

Пластичность

  

Металлы в большинстве своём пластичны. Их можно ковать, вытягивать в проволоку и прессовать. Исключение составляют сурьма и висмут, они хрупкие и от удара рассыпаются.

 

Температура плавления

  

Температура плавления металлов изменяется в широком интервале: от –39 °C у ртути до 3420 °C у вольфрама. По температуре плавления металлы условно подразделяют на:

• легкоплавкие (температура плавления до 1000 °C);
• среднеплавкие (температура плавления от 1000 °C до 1600 °C);
• тугоплавкие (температура плавления выше 1600 °C).

  

Плотность

  

Плотность различных металлов также колеблется в сравнительно широких пределах: от 0,53  г/см³ у лития до 22,61 г/см³ у осмия.

  

По плотности металлы принято подразделять на лёгкие (плотность меньше 5 г/см³) и тяжёлые (плотность свыше 5 г/см³).

Металлическая связь — это химическая связь, образующаяся за счёт притяжения катионов (положительно заряженных ионов) металлов и свободно перемещающихся электронов (так называемого «электронного газа»), заряженных отрицательно.

 13.12.2021г. ГРУППА № 412   темы уроков: " Определение степени сварки.",                                                                                  " Классификация  металлов по их свариваемости."

Изучить материал и составить краткий конспект.

Согласно ГОСТ 1952174 сварка металлов классифицируется по физическим, техническим и технологическим признакам. При классификации процессов сварки выделяют три основных физических признака: форму вводимой энергии, наличие давления и вид инструмента .

В зависимости от вводимой в изделие энергии, сварочные процессы (сварка, пайка и резка) разделены на три класса: термический  к этому классу относятся такие виды сварки, которые осуществляются плавлением с использованием тепловой энергии: дуговая, газовая, высокочастотная, термитная, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная; термомеханический.

 Виды сварки, которые осуществляются с использованием тепловой энергии и давления: контактная, диффузионная, газопрессовая; механический. Виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления: ультразвуковая, трением, холодная. К техническим признакам относятся способ защиты зоны сварки, непрерывность процесса и степень механизации сварки. По способу защиты металла различают сварку в воздухе, вакууме, защитных газах, под флюсом, по флюсу, в пене и с комбинированной защитой. В качестве защитных могут быть применены активные газы (углекислый газ, азот, водород, водяной пар, смесь активных газов), инертные газы (аргон, гелий, смеси аргона с гелием), а также смесь инертных и активных газов. По непрерывности процесса различают непрерывные и прерывистые виды сварки; по степени механизации : ручные, механизированные, автоматизированные и автоматические.

                                КЛАССИФИКАЦИЯ  МЕТАЛЛОВ ПО СВАРИВАЕМОСТИ.

Стали подразделяют по свариваемости на четыре группы: 

I. Стали с хорошей свариваемостью, при сварке которых высококачественное сварное соединение получается при обычных режимах всеми видами сварки без предварительного и сопутствующего подогрева (СЭ<0,25 %).

 II. Стали с удовлетворительной свариваемостью – удовлетворительное по качеству сварное соединение можно получить только в узком диапазоне режимов с применением дополнительных технологических мероприятий, например, при предварительном подогреве конструкции (СЭ=(0,250,39) %).

III. Стали с ограниченной свариваемостью, при сварке которых удовлетворительное качество сварных соединений достигается в очень узком диапазоне режимов сварки с обязательным предварительным и сопутствующим подогревом при сварке и последующей после сварки термической обработкой (СЭ=(0,390,5) %). 

IV. Стали с плохой свариваемостью, при сварке (или после сварки) которых образуются горячие или холодные трещины даже при применении специальных технологических мероприятий. Признаком плохой свариваемости считается также повышенная склонность металла к образованию закалочных структур в зоне сварки (СЭ>0,5 %). При выборе марок сталей для сварных конструкций следует применять марки сталей, отнесенных к группам свариваемости I, II, III. Применение марок сталей группы IV следует ограничивать.

 В процессе сварки образуется сварной шов , участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла.

 Сварное соединение  включает три образующиеся в результате сварки характерные зоны металла в изделии: зону сварного шва 1, зону сплавления 2, зону термического влияния 3, а также часть основного металла 4, прилегающую к зоне термического влияния.  Сварное соединение- Металл шва  сплав, образованный расплавленным основным и наплавленным металлами или только переплавленным основным металлом. Основной металл металл подвергающихся сварке соединяемых частей. Зона сплавления - зона, где находятся частично оплавленные зерна.

14.12.2021г. ГРУППА  №410  темы уроков:   Дифференцированный зачет.

Зачет сдается преподавателю в устной форме по изученному материалу, с предоставлением всех конспектов по изученным темам.

14.12.2021г. ГРУППА № 412  темы уроков: " Значение сварки качественных соединений.",                                                        "Сведения  о производстве стали."

Изучить материал и составить краткий конспект.

                   ЗНАЧЕНИЕ  СВАРКИ КАЧЕСТВЕННЫХ   СОЕДИНЕНИЙ.

Качество сварных соединений является ключевым параметром, по которому оценивают пригодность к эксплуатации всего изделия. Ошибочно полагать, что на него влияет только мастерство сварщика, не меньшее значение имеют состояние оборудования и пригодность материала для работ.

Определение качества сварных соединений четко отражено в ГОСТ 15467-79: это такая совокупность свойств продукции, которая даст гарантию удовлетворения определенных потребностей в соответствии с ее назначением. Поэтому изготовить качественное сварное изделие будет невозможно без учета таких параметров, как соответствие материала техническим условиям, техническое состояние используемых оснастки и оборудования, соблюдение технологических регламентов и инструкций и, безусловно, квалификация и опыт сварщика.Обеспечение высококачественных эксплуатационных и технических характеристик изделия возможно только при точном соблюдении последовательности операций технологического процесса. Важная роль при этом будет отведена различным способам объективного контроля как отдельных производственных операций, так и готового изделия. Правильная организация технологического процесса подразумевает операцию контроля как неотъемлемую его часть. Обнаружение отклонений является сигналом не только для отбраковки изделий, но и для немедленной корректировки технологического процесса. Проверка необходима на каждом этапе изготовления сварных конструкций. Помимо этого, периодически следует проверять и состояние приспособлений с оборудованием. Предварительный контроль включает в себя проверку качества основных и вспомогательных материалов, определяется их соответствие техническим условиям и чертежу.

После завершения нарезки заготовок необходимо визуально проверить качество поверхности и внешний вид детали, наличие забоин, трещин, заусенцев и подобных дефектов, а также измерить с помощью универсальных и специальных инструментов, контрольных приспособлений и шаблонов. Особое внимание следует придавать контролю качества сварных соединений. Для проверки геометрии кромок, предназначенных для сварки плавлением, используют специальные шаблоны, а качество подготовленных поверхностей контролируется специальными микрометрами или оптическими приборами.

Помимо выполнения шва и соблюдения технологий, прочностные характеристики сварного соединения связаны и с другими факторами:

Качество свариваемого материала. Несоответствие металла требуемым характеристикам даже при правильном выполнении шва может негативно отразиться на прочности соединения.

• Не менее строгие требования предъявляются и к применяемым расходным материалам, используемым при сварочных работах. Использование низкокачественных присадок или электродов не позволит сделать правильное прочное соединение из-за появления в структуре самого металла ломкости, хрупкости и т. д.
• Оборудование, используемое для сварочных работ, должно обладать соответствующей мощностью и быть применимым к требуемой технологии (к примеру, аргонодуговой сварке).
• Надежность соединения деталей (их качество провара) можно достигнуть только при правильном выборе режимов сварки (полярности и силы тока).
• Подготовка для сварки самих заготовок является не менее важной операцией. Даже незначительное отклонение формы кромок стыков может существенно снизить качество и нарушить форму шва.

                           СВЕДЕНИЯ  О ПРОИЗВОДСТВЕ  СТАЛИ.

Сталью называют железоуглеродистый сплав, содержащий углерода до 2%, кремния до 0,35%, марганца 0,8,% фосфора до 0,07% и серы до 0,06%.

В сравнении с чугуном сталь обладает более высокой прочностью, вязкостью, ковкостью, хорошей обрабатываемостью, свариваемостью, способностью изменять свои свойства в широких пределах в зависимости от химического состава и вида термической обработки.

Сущность процесса переработки чугуна в сталь сводится к удалению из чугуна избытка углерода, серы, фосфора, кремния, марганца и других примесей.

Примеси при высокой температуре соединяются с кислородом быстрее, чем железо. Углерод чугуна, соединяясь с кислородом, превращается вгаз. Кремний и марганец превращаются в окислы, которые вследствие меньшего удельного веса всплывают на поверхность и образуют шлак.

Состав, свойства и качество стали в значительной степени зависят от способа ее производства.

В настоящее время в промышленности основными способами получения стали являются конверторный (бессемеровский и томасовский), мартеновский и плавка в электропечах.

Конверторный (бессемеровский) способ.Способ заключается в том, что через расплавленный доменный чугун, заливаемый в конвертор, продувается воздух в течение 15–20 минут.Кислород, находящийся в воздухе, вступает в реакцию с углеродом, кремнием, марганцем, фосфором и другими примесями и окисляет их. В результате этого процесса получается сталь. '

Конвертор  представляет собой вращающийся сосуд  грушевидной формы, кожух которого сварен из толстой листовой стали и футерован внутри кремнекислым огнеупорным материалом (динасовым кирпичом) . Снаружи кожух опоясан литым стальным поясом . Конвертор имеет два цилиндрических выступа (цапфы) , служащие для опоры, и зубчатую передачу  для поворота конвертора. Одна из цапф сделана полой и соединяется с воздухопроводом . От цапфы к днищу  воздух подводится по трубе  в воздушную коробку . В отъемном днище конвертора имеются фурмы , через которые под давлением 3,0–3,5 атм воздух подается в конвертор.

Перед началом процесса конвертор при помощи зубчатой передачи наклоняют  и через горловину заливают жидкий чугун. После этого подают дутье, затем поворачивают конвертор в вертикальное положение. Продуваемый воздух проходит через весь чугун. Реакция горения кремния, марганца и железа происходит с большим выделением тепла, и температура сплава повышается с 1200– 1300°С до 1700°. Для выпуска стали конвертор наклоняется.

Емкость современных конверторов 25–65 тонн жидкого чугуна.