14.12.2021г, 15.12.21г., 16.12.2021г.

ПРЕДМЕТ : " МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ."

Преподаватель: Пархоменко Лариса Ивановна

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.

Существуют различные способы организации контроля качества сварных соединений, наиболее популярными из которых являются методы разрушающего и неразрушающего контроля.

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.

                                                 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.

Благодаря хорошему сочетанию механических и технологических свойств, сталь получила исключительно широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Ранее было сказано, что основным сырьем для производства стали является передельный чугун. Около 90% всего получаемого в доменных пе­чах чугуна перерабатывается в сталь.

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 скислородом 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 вконвертор.

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°. Емкость современных конверторов 25–65 тонн жидкого чугуна.

 15.12.2021.ГРУППА № 412    темы уроков ; " Состав стали.",                                                            "Технологические особенности, область применения."

Изучить материал и составить краткий конспект.

                                       СОСТАВ  СТАЛИ.

Основа состава – железо и углерод. В сплаве обычно содержится не более 2,14%.

Основной критерий классификации – химический состав. Вся представленная на рынке продукция разделена на два основных вида сырья:

• Углеродистая сталь. В ее составе кроме железа и углерода также есть фосфор, сера, марганец и кремний. В зависимости от процентного содержания углерода сырье разделено на высоко-, средне- и низколегированные марки. Этот материал можно применять, даже если перед вами стоит задача создать инструмент, использующийся под постоянным напряжением и высокими нагрузками.
• Легированная сталь. К основным компонентам добавлены дополнительные легирующие элементы. Среди них – множество типов веществ, от кремния, бора и азота до хрома, циркония, ниобия, вольфрама и титана. Это влияет не только на стоимость, но и на качество продукции, область использования и характеристики. В продаже вы найдете множество типов продукции – жаропрочные, цементуемые, улучшаемые стали. В зависимости от структуры сырье может быть доэвтектоидного, ледебуритного, эвтектоидного и заэвтектоидного типа.

Свойства и применение стали можно определить по ее марке.

В состав стали могут добавляться различные примеси. В зависимости от того, в каком количестве они представлены в рецептуре, выделяются два основных типа продукции:

• Обыкновенного качества. В составе такого сплава углерода не более 0,6%. Основные стандарты, используемые в изготовлении –ГОСТ 14637 и ГОСТ 380-94. Многие виды продукции в маркировке указываются как «Ст», что означает стандартное качество. На рынке этот тип сырья –один из наиболее доступных по стоимости.
• Качественный. К этой категории относятся легированная и углеродистая разновидности. Уже в маркировке указывается особенность состава, количество углерода в сотых долях. Основной стандарт, которого придерживаются изготовители, – ГОСТ 1577. Стоит такая сталь дороже, чем продукт обыкновенного качества. При этом материал намного более пластичен, хорошо сваривается и отлично защищен от механического воздействия.
•           ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  ОСОБЕННОСТИ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.

Показывают возможность обработки с применением различных технологий. Центральные параметры:

• Ковкость. Чем она выше, тем быстрее можно будет придать форму постоянным внешним механическим воздействием.
• Жидкотекучесть. Если этот параметр находится на высоком уровне, расплавленный материал сможет лучше заполнять пустоты.
• Свариваемость. Помогает соединять различные заготовки между собой. Отличается как в зависимости от типа использованной сварки, так и самого сплава.
• Обрабатываемость резанием. Сталь можно обрабатывать разными видами режущих инструментов для создания металлопроката и деталей с разными параметрами и областью применения.
• ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛЕЙ.

• Механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать. Проще всего определиться со сферой по марке, указанной на сырье. Так продукцию с хорошей жаропрочностью можно использовать в средах, где есть риск воздействия постоянных высоких температур. То же относится к маркам, отличающимся хорошей свариваемостью и коррозийной стойкостью.

  По сферам производства можно выделить несколько основных категорий:

  •         Строительные. Применяются при создании металлоконструкций различного масштаба, арматуры, обшивки стен. Необходимые характеристики отличаются в зависимости от области применения. Так для одних видов сплава важна стойкость к коррозии во влажных средах, для других – защита от окисления при контакте с почвой. Но все используемые типы сырья должны хорошо свариваться, иметь повышенную прочность при постоянном или периодическом сильном механическом давлении. В сочетании с важной для строителей доступностью стоимости такими параметрами обладают низколегированные сплавы и варианты обычного качества.
  • Инструментальные. Применяются для изготовления инструментов различного назначения. Все сплавы разделены на три категории. Первая используется для создания штампованных деталей. Вторая – при производстве режущего инструмента, третья – измерительного с высокой точностью. Лучшим решением станет заказ высоколегированных и высокоуглеродистых материалов. Они не только хорошо защищены от износа, но и отличаются твердостью, хорошей теплопроводностью.
  • Конструкционные. Разнообразны по сфере использования: применяются для металлоконструкций, а также для деталей, крупных механических узлов. Лучшее решение – применение сплава с малой долей марганца. Легирование позволяет расширить список полезных характеристик. Эксперты рекомендуют обратить внимание на высокопрочные, автоматные, износостойкие и другие марки.

  Также всегда можно заказать материалы со специальными характеристиками для конкретной зоны применения. Это могут быть как сплавы с повышенной жаропрочностью, так и защищенные от окисления при контакте с кислородом, хорошо плавящиеся, электропроводные и многие другие.

  16.12.2021г. ГРУППА № 412 темы уроков: " Влияние отдельных химических элементов на особенности стали.", " Классификация стали."

  Изучить материал и составить краткий конспект.

        Влияние отдельных химических элементов на особенности                                                                 стали.

  Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

  Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

  Марганец —  как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

  Сера —  является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

  Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

   ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

  Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

  Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

  Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

  Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

  Кремний (С)-  в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

  Марганец (Г) —  при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

  Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

  Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

  Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

  Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

  Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

  Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

                                            КЛАССИФИКАЦИЯ  СТАЛИ.

  Сталь - деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2,14%) и другими элементами. Получают, главным образом, из смеси чугуна со стальным ломом в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах. Сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода, называют чугуном.

  99% всей стали - материал конструкционный в широком смысле слова: включая стали для строительных сооружений, деталей машин, упругих элементов, инструмента и для особых условий работы - теплостойкие, нержавеющие, и т.п. Его главные качества - прочность (способность выдерживать при работе достаточные напряжения), пластичность (способность выдерживать достаточные деформации без разрушения как при производстве конструкций, так в местах перегрузок при их эксплуатации), вязкость (способность поглощать работу внешних сил, препятствуя распространению трещин), упругость, твердость, усталость, трещиностойкость, хладостойкость, жаропрочность.

  Для изготовления подшипников широко используют шарикоподшипниковые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ. Шарикоподшипниковые стали обладают высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью.

  Пружины, рессоры и другие упругие элементы работают в области упругой деформации материала. В то же время многие из них подвержены воздействию циклических нагрузок. Поэтому основные требования к пружинным сталям - это обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению (55С2, 60С2А, 50ХФА, 30Х13, 03Х12Н10Д2Т).

  Высокопрочные стали имеют высокую прочность при достаточной пластичности (среднеуглеродистая легированная сталь 40ХН2МА), высокой конструктивной прочностью, малой чувствительностью к надрезам, высоким сопротивлением хрупкому разрушению, низким порогом хладноломкости, хорошей свариваемостью.

  Классификация сталей и сплавов производится:

  • по химическому составу;
  • по структурному составу;
  • по  качеству  (по  способу производства и  содержанию  вредных примесей);
  • по  степени  раскисления и характеру затвердевания металла в изложнице;
  • по назначению.

  Химический состав
  По химическому составу углеродистые стали делят в зависимости от содержания углерода на следующие группы:

  • малоуглеродистые - менее 0,3% С;
  • среднеуглеродистые - 0,3...0,7% С;
  • высокоуглеродистые - более 0,7 %С.
  Для улучшения технологических свойств стали легируют. Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Сr, Ni, Мо, Wo, V, Аl, В, Тl и др.), а также Mn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.
  
  В легированных сталях их классификация по химическому составу определяется суммарным процентом содержания легирующих элементов:
  
  • низколегированные - менее 2,5%;
  • среднелегированные - 2,5...10%;
  • высоколегированные - более 10%.

  Структурный состав
  Легированные стали и сплавы делятся также на классы по структурному составу:

  • в отожженном состоянии - доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный (карбидный), ферритный, аустенитный;
  • в нормализованном состоянии - перлитный, мартенситный и аутенитный.

  К перлитному классу относят углеродистые и легированные стали с низким содержанием легирующих элементов, к мартенситному   - с более высоким и к аустенитному   - с высоким содержанием легирующих элементов.