ГлавнаяСталСообщение на тему сталь

    Сталь. Общие сведения ( реферат). Сообщение на тему сталь


    Сталь. Общие сведения ( реферат) :: Рефераты по металлургии

     Общие сведения

    Сталь - деформируемый (ковкий) сплав железа (основа) с углеродом (до 2%) и другими элементами (сплавы). Получают, главным образом, из смеси чугуна со стальным ломом в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах. Микроструктура сталей, содержащих до 0,006% углерода, имеет зернистое (полиэдрическое) строение и представляет собой чистый феррит (рис.2, а). Такие стали при небольшой прочности обладают высокой пластичностью и ударной вязкостью. Рис. 2. Схемы микроструктур стали в равновесном состоянии: а - ферритная; б - ферритно-цементитная; в -ферритно-перлитная: г - перлитная; д - перлитно-цементитная; 1 - феррит; 2 - цементит: 3 - перлит Рассмотренные равновесные структуры обратимы, то есть они многократно реализуются при нагреве и охлаждении сплавов. Это справедливо только в случае, если нагревы и охлаждения протекают с достаточно малыми скоростями, то есть все фазовые превращения завершены и можно не учитывать необходимые для этого перегревы и переохлаждения. Влияние углерода и постоянных (технологических) примесей на свойства сталей и сплавов Постоянные (технологические) примеси являются обязательными компонентами сталей и сплавов, что объясняется трудностью их удаления как при выплавке (Р, S), так и в процессе раскисления (Si, Mn) или из шихты - легированного металлического лома (Ni, Сг и др.).

    К постоянным примесям относят углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, а также кислород, водород и азот.

    Постоянные примеси могут присутствовать в виде твердых и газообразных фаз. Однако они не оказывают существенного влияния на положение критических точек диаграммы Fe - Fе3С. Характер влияния этих примесей на свойства сталей и сплавов определяется их возможностью образовывать самостоятельные фазы с основным компонентом, железом, а также местом возникновения этих фаз.

    Углерод

    Влияние углерода на свойства сталей, в основном, определяется свойствами цементита (закон аддитивности) и связано с изменением содержания основных структурных составляющих - феррита и цементита. Следовательно, при увеличении содержания углерода до   1,2% (рис. 3)   возрастают   прочность, твердость, порог хладноломкости (0,1%С повышает температуру порога хладноломкости на 20°С), предел текучести, величина электрического сопротивления и коэрцитивная сила. При этом снижаются плотность, теплопроводность, вязкость, пластичность, величины относительных удлинения и сужения, а также величина остаточной индукции.

    Марганец

    Марганец вводят в стали как технологическую добавку для повышения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью при его содержании, не превышающем 0,8%. Марганец присутствует в сталях и сплавах в виде твердого раствора a-Fe и как технологическая примесь и существенного влияния на свойства стали не оказывает.

    Кремний

    Сера

    Фосфор

    Фосфор, как и сера, относится к наиболее вредным примесям в сталях и сплавах. Увеличение его содержания даже на доли процента, повышая прочность, одновременно повышает текучесть, хрупкость и порог хладноломкости и снижает пластичность и вязкость. Это объясняется тем, что Фосфор вызывает сильную внутрикристаллическую ликвацию и способствует росту зерен в металле. Вредное влияние фосфора особенно сильно сказывается при повышенном содержании углерода.

    Кислород и азот

    Водород

    Водород содержится в твердом растворе a-Fe или скапливается в порах и на дислокациях. Увеличение его содержания в сталях и сплавах приводит к увеличению хрупкости. Кроме того, в изделиях проката могут возникать флокены, которые развивает водород, выделяющийся в поры. Флокены инициируют процесс разрушения. Металл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности.

     

     

    Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, Wo, V, А1, В, Ti и др.), а также Мп и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование. По применимости для легирования можно выделить три группы элементов:

    1)Mn,Si,Cr,B;

    2)Ni,Mo;

    3) V, Ti, Nb, W, Zr и др.

    Применимость для легирования различных элементов определяется не столько физическими, сколько, в основном, экономическими соображениями. В табл.3 показано влияние наиболее применяемых легирующих элементов на свойства стали.

    1) влияние на полиморфные (a-Fe —> g-Fe) превращения;

    • элементы (Ni, Mn и др.), стабилизирующие при достаточной концентрации легированный аустенит при всех температурах (аустенитные сплавы). Сплавы, только частично претерпевающие превращение g—>a, называются, соответственно, полуаустенитными или полуферритными. Легированный аустенит парамагнитен, обладает большим коэффициентом теплового расширения. Легирующие элементы, в том числе азот и углерод, растворимость которого в аустените при нормальной температуре достигает 1%, повышают его Прочность при нормальной и высокой температурах, уменьшают предел текучести. Легированный аустенит является основной составляющей (матрицей) многих коррозионностойких, жаропрочных и немагнитных сплавов. Он легко наклепывается, то есть быстро и сильно упрочняется под действием холодной деформации. Легирующие элементы (исключение кобальт), повышая устойчивость аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Для многих аустенитных сплавов критическая скорость закалки снижается до 20°С/с и ниже, что имеет большое практическое значение. Карбидообразующие элементы: Fe - Mn - Cr - Mo - W - Nb - V - Zr - Ti (расположены по возрастающей степени сродства к углероду и устойчивости карбидных фаз) - при малом их содержании растворяются в цементите, замещая в нем атомы железа. Состав карбида в этом случае может быть выражен формулой (Fe, M)mCn, где М - символ суммы легирующих элементов, a m, n - коэффициенты, определяемые химической формулой карбида. При повышении содержания карбидообразующих элементов могут образовываться самостоятельные карбиды. Интерметаллиды образуются при высоком содержании легирующих элементов между этими элементами или с железом. Примером таких соединений могут служить Fe7Mo6, Fe3Nb2 и др. Интерметаллиды, как правило, отличают повышенные твердость и хрупкость.

     

    markmet.ru

    Реферат на тему:

    Московский Архитектурный Институт

    Кафедра инженерных конструкций

    Методы производства чугуна и стали.

    Марки стали и их свойства.

    Выполнил студент

    V курса, 4 гр., веч.отд.

    Федоров А.В.

    Проверил преподаватель

    Макаров Г.П.

    Москва, 2012

    Оглавление:

    ОГЛАВЛЕНИЕ: 1

    О понятии чугуна и стали 2

    Из истории получения чугуна и стали. 3

    Метеоритное железо 3

    Сыродутная печь 3

    Сварное оружие 3

    Булатная сталь и дамаск 4

    Штукофен 5

    Блауофен 5

    Доменная печь 5

    Передельный процесс и пудлинговочная печь 6

    Современные способы производства 7

    Производство чугуна 7

    Материалы для выплавки чугуна 7

    Подготовка руды к плавке 8

    Устройство доменной печи 9

    Виды чугуна 10

    Классификации чугуна 11

    Производство стали 11

    Материалы для выплавки стали 12

    Основные способы получения стали 12

    Производство стали в мартеновских печах 12

    Производство стали в конвертерах 13

    Производство стали в дуговых электропечах 16

    Классификации сталей 17

    Классификация сталей по химическому составу 17

    Углеродистые cтали 17

    Легированные стали и сплавы 18

    Классификация сталей по назначению и применению 19

    Конструкционные стали 19

    Инструментальные стали 20

    Список используемой литературы: 20

    ПРИЛОЖЕНИЯ 21

    ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Устройство доменной печи 21

    21

    ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Схемы устройства сталеплавильных печей 22

    Схема устройства мартеновской печи 22

    Схема устройства конвертора 22

    Схема устройства электропечи 24

    ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Схема организации производства стали 25

    О понятии чугуна и стали

    Материал, в обиходе называемый железом, даже в простейшем случае представляет собой сплав железа, как химического элемента, с углеродом. При концентрации углерода менее 0,3 % (температура плавления 1500С) получается мягкий пластичный тугоплавкий металл, за которым закрепилось название его основного ингредиента – железа.

    При концентрации углерода более 0,22 %, но менее 2,14 % сплав называется сталью. В первозданном виде сталь походит по своим свойствам на железо, но, в отличие от него, поддается закалке – при резком охлаждении сталь приобретает большую твёрдость – достоинство, однако, сводимое на нет приобретаемой в ходе закалки хрупкостью.

    Наконец, при концентрации углерода свыше 2,14% получается чугун. Хрупкий, легкоплавкий, хорошо пригодный для литья, но не поддающийся обработке ковкой, металл. Чугун насыщен графитовыми включениями, делающими металл неоднородным и механически непрочным. Температура плавления чугуна порядка 1150 С.

    Это известно нам сейчас. Однако люди научились получать и использовать сталь гораздо раньше, чем узнали ее состав. Египтянам, например, еще до нашей эры известно было, что некоторые сорта железа при погружении в нагретом состоянии в воду «принимают закалку», другие — не принимают. Свойство стали «принимать закалку» и служило потом долгие века единственным признаком для разграничения железа и стали. Были попытки и теоретических объяснений.

    Ученые древности полагали, что сталь образуется в результате очищения железа. Даже в XVIII в. встречались еще такие высказывания: «Железо есть металл не- совершенный... Вероятно составлен он из собственной ему земли и горю-. чего вещества и есть самый твердый и упругий металл, когда бывает без примеси... Когда он будет доведен до того, что никакой в нем не останется примеси и излишняя извлечется горючесть, тогда называется сталью».

    Французский ученый Реомюр в 1722 г. высказал мысль, что железо и сталь отличаются друг от друга по химическому составу только присутствием какой-то примеси, названной им летучей солью, которая и определяет различие их свойств. Пятнадцать лет спустя химик Базен в одной из своих статей заявил, что сталь является чем-то средним между чугуном и железом. Но лишь в 1814 г. немецкий исследователь К. Карстен указал, что такой примесью является углерод. Наконец-то была доказана единая материальная природа всех железоуглеродистых сплавов — чугуна, стали и железа. Только во второй половине XIX в. выработалось в основном верное представление о железе.

    studfiles.net

    Способы производства стали

    Сталь сравнению с чугуном содержит меньше углерода, кремния, серы и фосфора, следовательно, для получения стали из чугуна необходимо снизить содержание этих веществ. Производство стали основано на окислении примесей, содержащихся в чугуне.

    Сталь производят из чугуна и металлолома. Сначала кислород, который поступает с воздухом, окисляет железо и углерод:

    2Fe + O2 = 2FeO

    2C + O2 = 2CO.

    Затем образованный феррум (II) оксид окисляет примеси - кремний, марганец, фосфор и углерод:

    Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe

    Mn + FeO = MnO + Fe

    2P + 5FeO = P2O5 + 5Fe

    C + FeO = CO + Fe.

    За счет теплоты, выделяющейся при реакции, поддерживается высокая температура. Полученные оксиды кремния (IV) и фосфора (V) реагируют с флюсами с образованием легкоплавких шлаков, которые удаляют из печи:

    P2O5 + СaCO3 = Ca3 (PO4) 2 + CO2

    SiO2 + СaCO3 = CaSiO3 + CO2.

    Избыток феррум (II) оксида удаляют с помощью розкисникив (марганца, ванадия, титана), которые восстанавливают феррум с феррум (II) оксида:

    Mn + FeO = MnO + Fe.

    Дополнительно в процессе выплавки стали добавляют так называемые легирующие добавки (кобальт, никель, вольфрам, хром и др.), которые предоставляют стали коррозионной стойкости, прочности и других свойств, необходимых при ее применении.

    Итак, процесс выплавки стали являются окислительно-восстановительным процессом.

    Существует несколько способов переработки чугуна в сталь: конвертерный, мартеновский и электротермический.

    Конвертерный способ производства стали предложил английский инженер-изобретатель Генри Бесемер в 1856 году. В этом методе используется специальный конвертер, который имеет грушевидную форму и может вращаться. Он изготовлен из стальных листов, а изнутри он выложен огнеупорным кирпичом. Конвертер работает периодически. Конвертер наполняют в наклонном положении расплавленным чугуном и металлоломом, а производство проводят в вертикальном положении. В конвертер через специальную камеру и отверстия нагнетается воздух, окисляет примеси. После окончания процесса подачу воздуха прекращают, переводят конвертер в горизонтальное положение, выпускают шлак и добавляют розкисникы. Весь процесс длится 15-20 минут. Готовую сталь выливают в ковш и направляют в другие цеха.

    По кислородно-конвертерным способом вместо воздуха в конвертер продувают кислород. Обогащение кислородом сокращает продолжительность продувки, а также увеличивает производительность конвертера.

    При мартеновском методе, который предложил в 1864 году французский металлург Пьер Мартен, металлолом, чугун и флюсы загружают в печь через завалочное окна. В мартеновских печах сжигают мазут или предварительно подогретые газы. Кислород или воздух пропускают над расплавленным чугуном. Готовый металл выпускают из печи через отверстия, расположенные в низкой части подины. На время плавки выпускное отверстие забивают огнеупорной глиной. Для интенсификации мартеновского процесса воздух обогащают кислородом.

    Переработку чугуна в сталь осуществляют также в электрических дуговых печах при температуре 2000 ? С и выше. Это способствует более удалению фосфора и серы за счет связывания их в шлаки. В электропечах выплавляют высококачественные углеродистые и легированные стали и ферросплавы.

    worldofscience.ru

    Общая классификация сталей (реферат) :: Рефераты по металлургии

     

    Классификация сталей и сплавов производится по химическому составу, по качеству (по способу производства и содержанию вредных примесей), по степени раскисления и характеру затвердевания .металла в изложнице, а также по назначению. По химическому составу углеродистые стали различают в зависимости от содержания углерода на следующие группы:

    • малоуглеродистые - менее 0,3% С;

    • среднеуглеродистые - 0,3...0,7% С;

    • высокоуглеродистые - более 0,7 %С.

    • низколегированные - менее 2,5%;

    • среднелегированные - 2,5... 10%;

    • высоколегированные - более 10%.

    Легированные стали и сплавы делятся также на классы по структурному составу: в отожженном состоянии - доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледвбуритный (карбидный), ферритный, аустенитный; в нормализованном состоянии - перлитный, мартенситный и аустенитный. 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. По качеству, то есть по условиям производства (способу производства и содержанию вредных примесей), стали и сплавы делятся на следующие группы:

     

    сера,% 

    фосфор,%

    • обыкновенного качества (рядовые)

    менее 0,06

    менее 0,07;

    • качественные

    менее 0,04

    менее 0,035;

    • высококачественные

    менее 0,025

    менее 0,025;

    • особо высококачественные

    менее 0,015

    менее 0,025.
    Стали обыкновенного качества, являясь наиболее дешевыми, уступают по механическим свойствам сталям других классов, так как отличаются повышенными ликвацией (химической и структурной неоднородностью) и количеством неметаллических включений. Стали обыкновенного качества и качественные по степени раскисления и характеру затвердевания металла в изложнице делятся на спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). Каждый из этих сортов отличается содержанием кислорода, азота и водорода. Так в кипящих сталях содержится наибольшее количество этих элементов. Стали высококачественные выплавляются преимущественно в электропечах, а особо высококачественные - в электропечах с электрошлаковым переплавом (ЭШП) или другими совершенными методами, что гарантирует повышенную чистоту по неметаллическим включениям и содержанию газов, а следовательно, улучшение механических свойств. По назначению стали и сплавы классифицируются на конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими и химическими свойствами. 

    markmet.ru