Рабочая учебная программа конспекты лекций материалы для лабораторных работ материалы для самостоятельной работы контрольно-измерительные материалы список литературы
Скачать 1.55 Mb.
|
| Тема 1. Технологии производства конструкционных материалов (1 час.) (лекция-дискуссия) Темы для дискуссии:
Металлургическая промышленность — отрасль тяжелой промышленности, производящая разнообразные металлы. Она включает две отрасли: черную и цветную металлургию. Черная металлургия — одна из главных базовых отраслей промышленности. Значение ее определяется, прежде всего, тем, что стальной прокат является главным конструкционным материалом. Черная металлургия – отрасль тяжелой промышленности, производящая различные черные металлы. Она охватывает добычу железной руды и производство черных металлов – чугуна – стали – проката. Чугун и сталь используются в машиностроении, сталепрокат в строительстве (балки, кровельное железо, трубы) и транспорте (рельсы). Крупным потребителем сталепроката является ВПК. Россия полностью обеспечивает свои потребности в продукции черной металлургии и экспортирует ее. Расход стали на единицу продукции в машиностроении в России превышает этот показатель в других развитых странах. При экономном использовании металла Россия могла бы увеличить размеры своего экспорта. Чугун выплавляется в доменных печах – огромных и дорогих сооружениях из огнеупорного кирпича. Сырьем для производства чугуна является марганец, железная руда, огнеупоры (известняк). В качестве топлива используется кокс и природный газ. 95% кокса выпускается металлургическими комбинатами. Сталь выплавляется в мартеновских печах, конвертерах и электропечах. Сырьем для производства стали является чугун и металлолом. Качество стали повышается при добавлении цветных металлов (вольфрама, молибдена). Стальной прокат производится на прокатных станках. Структура черной металлургии стимулировала развитие внутри- и межотраслевых комбинатов. Комбинирование – объединение на одном предприятии (комбинате) нескольких технологически и экономически связанных производств различных отраслей. Большинство металлургических заводов в России – комбинаты, которые включают в свой состав три стадии производства металла: чугун – сталь – прокат (+ коксохимический завод, + ТЭС или АЭС, + производство стройматериалов, + метизный завод). На каждую тонну чугуна затрачивается: - 4 тонны железной руды, - 1,5 тонны кокса, - 1 тонна известняка, - большое количество газа, т. е. черная металлургия – материалоемкое производство, которое приурочено к сырьевым базам или к источникам топлива (кокс). Факторы размещения: - сырьевой - топливный - трудовые ресурсы - водный фактор. Перспективы страны связаны с техническим перевооружением и новейшими технологиями. Речь идет о модернизации действующих предприятий. Предусматривается замена мартеновского производства стали на новые способы производства – кислородно-конвертерный и электросталеплавильный на заводах Урала и Кузбасса. Увеличивается производство стали конверторным способом до 50%. Типы предприятий: - Комбинат – полный цикл – чугун – сталь – прокат. - Предприятия передельной металлургии – сталь – прокат. Такие предприятия выплавляют сталь из металлолома и размещаются в крупных центрах машиностроения. - Доменные предприятия (производство только чугуна). Их стало мало. В основном это заводы на Урале. - Малая металлургия с производством стали и проката на машиностроительных заводах. - Трубные заводы. - Производство ферросплавов – сплавов железа с лигирующими металлами (марганец, хром, вольфрам, кремний). Из-за высоких расходов электроэнергии – 9000 кВт/ч на 1 тонну продукции предприятия черной металлургии тяготеют к дешевым источникам электроэнергии, сочетающимся с ресурсами лигирующих металлов, без которых невозможно развитие качественной металлургии (Челябинск, Серов - Урал). В России – 40% мировых запасов железной руды. 80% железной руды добывается открытым способом. 20% добываемой руды Россия экспортирует. География месторождений железной руды: - На Урале – Качканарская группа месторождений. Велики запасы железной руды, но она бедна железом (17%), правда, легко обогащающаяся. - Восточная Сибирь – Ангаро-Илимский бассейн (у Иркутска), Абаканский район. - Западная Сибирь – Горная Шория (юг Кемеровской области). - Северный район – Кольский полуостров – месторождения Ковдорское и Оленегорское; Карелия – Костомукша. - Имеются руды на Дальнем Востоке. Базы черной металлургии: 1. Урал – производит 46% металла. Используется привозной кокс из Кузбасса и Караганды. Железная руда – Качканарская группа месторождений (север Свердловской страницы) + Соколовско-Сарбайское месторождение (Кустанайская область) + КМА. Марганец – из Полуночного месторождения (север Свердловской области). Западные склоны Урала – передельная металлургия. Восточные склоны – комбинаты, созданные в советское время. Комбинаты: - Нижний Тагил (Свердловская область), - Челябинск, - Магнитогорск (Челябинская область), - Новотроицк (Орско-Халиловский комбинат). Используют собственные легирующие металлы. Передельная металлургия: - Екатеринбург (Верхне-Исетский завод), - Златоуст (Челябинская область), - Чусовой (Пермская область), - Ижевск. Используется металлолом. Трубные заводы: - Челябинск, - Первоуральск (Свердловская область). Ферросплавы: - Челябинск, - Чусовой (Пермская область). 2. Центр – производит 20% металла. Центральный район + Центрально-Черноземный район + Северный район. В перспективе станет одной из основных металлургических баз. Кокс – завозится из восточного крыла Донбасса, Печорского бассейна, Кузбасса. Железная руда – из КМА, марганец – из Никополя (Украина). Используется металлолом. Полный цикл – Новотульский, Новолипецкий комбинаты. В пределах КМА возникло производство металлизированных окатышей совместно с ФРГ. На их основе создана бездоменная электрометаллургия. Старый Оскол – Оскольский электрометаллургический комбинат. Передельные заводы – Москва ("Серп и молот", "Электросталь"). В последние годы создано производство холоднокатаной ленты (сталепрокатные заводы). Северный экономический район – Череповецкий комбинат, размещенный между железной рудой Карелии (Костомукша) и Кольского полуострова (Оленегорского, Ковдорского) и коксо-Печорского бассейна. Поставляет продукцию главным образом в Санкт-Петербург. 3. Сибирь и Дальний Восток – 13% производство черных металлов. Комбинаты – Новокузнецк (Кузнецкий металлургический комбинат), в 20 км от Новокузнецка (Западно-Сибирский металлургический комбинат). Оба предприятия используют кокс Кузбасса; железную руду Горной Шории, Хакассии и Ангаро-Илимского бассейна; марганец Усинского месторождения. Передельная металлургия – Новосибирск, Красноярск, Петровск-Забайкальский (Читинская область), Комсомольск-на-Амуре. Ферросплавы – Новокузенцк. В перспективе планируется создание заводов черной металлургии на малом БАМе в Тайшете. За пределами малого БАМа расположены предприятия передельной металлургии. Северный Кавказ – Красный Сулим, Таганрог (Ростовская область). Поволжье – Волгоград. Волго-Вятский район – река Выкса, Кулебаки (Нижегородская область). Дальний Восток – Комсомольск-на-Амуре. Цветная металлургия — по размерам производства уступает черной примерно в 20 раз. Она также относится к числу старых отраслей промышленности, и с началом научно-технической революции испытала большое обновление, прежде всего в структуре производства. Так, если до второй мировой войны преобладала выплавка тяжелых цветных металлов — меди, свинца, цинка, олова, то в 60-70-е годы на первое место выдвинулся алюминий, а также стало расширяться производство «металлов XX века» — кобальта, титана, лития, бериллия и др. Сейчас цветная металлургия обеспечивает потребности примерно в 70 различных металлах. Первая 10 стран по выплавке рафинированной меди — США, Чили, Япония, Канада, Замбия, Германия, Бельгия, Австралия, Перу, Респубпика Корея. В отличие от тяжелых, руды легких цветных металлов, прежде всего алюминия, по содержанию полезного компонента напоминают железную руду и вполне транспортабельны, поэтому вполне рентабельно перевозить их на далекие расстояния. На экспорт идет 1/3 бокситов, добываемых в мире, а среднее расстояние их морских перевозок превышает 7 тыс. км. Это объясняется тем, что около 85% мировых запасов бокситов связаны своим происхождением с распространенной в тропиках и субтропиках корой выветривания. По выплавке алюминия лидируют США, Япония, Россия, Германия, Канада, Норвегия, Франция, Италия, Великобритания, Австралия. Раздел III. Способы обработки конструкционных материалов.(3 час.) Тема 1. Литье (1 час.) Углеродистой сталью называется сплав железа с углеродом, содержащим до 2% С и постоянные примеси: кремний до 0.5 %, марганец до 1%, сера и фосфор до 0.05%. Элементы, специально вводимые в сталь при ее производстве в определенных концентрациях с целью повышения ее свойств называют легирующими, а сталь - легированной. Основным элементом, при помощи которого изменяются свойства стали является углерод. К числу наиболее часто используемых специальных легирующих элементов относятся Cr, Ni, Mo, V, Ti, W, Si и Mn. Свойства стали в значительной степени определяются тем, какие фазы образуются при сплавлении с легирующими элементами, в результате термической обработки. Основными структурными составляющими сталей являются феррит, аустенит, перлит, ледебурит, сорбит, троостит, бейнит и мартенсит. Легирующие элементы присутствуют в сталях в виде твердого раствора в железе, в виде карбидной фазы, в форме интерметаллидных соединений с железом, бором, азотом, кремнием и углеродом или между собой. Каждая структура определяется химическим составом и технологией стали, т.ж. зависят ее свойства. Обычно, сталь имеет плотность 7.6 -7.9 г/см. куб., временное сопротивление растяжению от 800 до 3000 МПа, относительное удлинение от 5 до 12 %, ударную вязкость от 10 до 160 Дж/см. кв. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства стали. Влияние содержания углерода на основные механические свойства стали показано на рис. 33. С увеличением содержания углерода изменяется структура стали. Сталь, содержащая углерода меньше 0.8%, состоит из феррита и перлита, при содержании С, равном 0.8%, сталь состоит только из перлита, при увеличении содержания углерода более 0.8% в стали кроме перлита появляется вторичный цементит. Изменение химического состава приводит к изменению структуры стали и ее свойств. Увеличение содержания углерода приводит к повышению прочности и понижению пластичности. Приводимые механические свойства относятся к горячекатаным изделиям без термической обработки, т.е. при структуре перлит + феррит или перлит + цементит. С увеличением содержания углерода плотность изменяется незначительно от 7.85 до 7.7 г./см. Куб., коэрцитивная сила, электросопротивление возрастают на от 3 до 18 Э. и от 0.12 до 0.23 ОМ ммкв/м, соответственно, при изменении С от 0.2 до 1.6 %. Хрупкой фазой в стали является цементит. Увеличение содержания углерода приводит в стали к образованию структур на основе перлита (феррит + цементит), в связи с чем при С=0.8 % прочность стали при растяжении начинает падать, а твердость продолжает увеличиваться. Для сохранения прочностных свойств стремятся получить не пластинчатый, а зернистый цементит после термической обработки. Постоянными примесями в стали считают марганец, кремний, фосфор, серу, а также газы (водород, азот, кислород). Обычно содержание их ограничивается верхними пределами: % 0.8 Mn; 0.5 Si; 0.05 S; 0.05 P.  Рис. 33. Влияние содержания углерода на механические свойства стали. Марганец - вводят в сталь при раскислении для устранения вредного влияния закиси железа. Mn повышает прочность горячекатанной стали, прокаливаемость, упругие свойства. При содержании более 1.5% сообщает склонность к отпускной хрупкости. При содержании более 13% и выше придает стали аустенитную структуру, противоударную стойкость, высокую износостойкость. При нагреве способствует росту зерна. Кремний - вводится для раскисления. Полностью растворим в феррите. Увеличивает прочность, износостойкость и придает антифрикционные и упругие качества. Более 2% - снижает пластичность. Повышает прокаливаемость, но увеличивает температуры закалки, нормализации и отжига. Фосфор - растворяясь в феррите, вызывает хладноломкость стали. При совместном действии С и Р (Р не более 1.2%) вызывается фосфидная эвтектика, плавящаяся при Т менее 1100 С. Фосфор - вредная примесь стали. Однако повышает обрабатываемость резанием и в присутствии меди повышает сопротивление коррозии. Сера - нерастворима в железе, образует с Fe соединение FeS сульфид железа. Последний входит в состав эвтектик, плавящихся при 988 С. Наличие зерен хрупкой и легкоплавящейся эвтектики по границам зерен стали делает ее при температурах 800 С и выше (в районе температур красного каления) - красноломкой. В т.ж. время, сера повышает обрабатываемость резанием. Вредное влияние серы нейтрализуют введением марганца, образующего с ней сульфид MnS. MnS при горячей обработке давлением деформируется и создает продолговатые линзы - строчки. Их присутствие стали, как и других включений, в стали не допустимо для ответственных изделий. MnS стремятся перевести в шлак при плавке стали. Водород, азот, кислород - растворяются в стали. Кислород и азот образуют твердые трудно деформирующиеся вредные включения. Водород вызывает флокены. А газы вообще - эффекты деформационного старения, снижающие усталостные характеристики (вязкость и порог хладноломкости). Неметаллические включения после обработки давлением создают - полосчатость (или строчечность), вызывающую сильную анизотропию свойств. Для устранения вредного влияния растворяющихся газов применяют вакуумную разливку стали и специальные приемы раскисления. Классификация сталей по составу, качеству и структурным классам. В соответствии с современными стандартами углеродистые и легированные стали разделяют на: конструкционные легированные стали, стали обыкновенного качества, углеродистые качественные конструкционные стали, повышенной обрабатываемости (автоматные) стали, рессорно - пружинные стали, подшипниковые стали, углеродистые инструментальные стали, инструментальные легированные стали, литейные стали, коррозионностойкие стали, порошковые стали. Множество сталей относится к группе машиностроительных материалов с повышенной и высокой прочностью. В этом случае стали разделяют на углеродистые и низколегированные стали, высокопрочные среднелегированные стали, высокопрочные высоколегированные (мартенситно - стареющие) стали. Легированные стали классифицируют по четырем признакам: по равновесной структуре, по структуре после охлаждения на воздухе, по составу, по назначению. По содержанию углерода стали разделяются на малоуглеродистые до 0.2 - 0.2 %, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали 0.6 - 1.7 % С. По структуре - доэвтектоидные (феррит + перлит), эвтектоидные (перлит) и заэвтектоидные (перлит + цементит) стали. По способу выплавки стали делятся на кипящую, полуспокойную и спокойную сталь. Слитки кипящей стали имеют в структуре большое количество газовых пузырей - результат раскисления стали в изложницах и выделения СО. Кроме того, различают стали на мартеновские, полученные в конвертерах и электропечах, в установках непрерывной разливки стали и т.п. Способ выплавки влияет на химический состав: содержание примесей и неметаллических включений, в итоге на качество стали. Конструкционные стали (машиностроение) разделяются по технологическим признакам на цементуемые (С обычно не более 0.2%), улучшаемые (подвергающиеся ТО - улучшению) и автоматные стали. По качеству: обыкновенного качества - углеродистая широкого применения, качественная - для деталей машин, рессор, пружин и т.д., высококачественную – с минимальным содержанием серы, фосфора, минимальным содержанием металлических включений. Углеродистые стали классифицируют по назначению. Это стали: общего назначения Ст0, Ст1кп, СтГпс (ГОСТ 380-88), нелегированные для отливок 15 л, 50л, 35л (ГОСТ 977-79), рессорно - пружинные 65, 70, 80, 85 (ГОСТ 1459-79), повышенной и высокой обрабатываемости резанием А11, А20, А30, А40Г (ГОСТ 1414-75), среднеуглеродистые пониженной прокаливаемости НИПРА, 50ПСТ, качественные конструкционные стали 05, 08, 10, 15, 55ПП, 60 (ГОСТ 1050-74). |
Похожие:
 | Рабочая учебная программа дисциплины Конспекты лекций Материалы для... Учебно-методический комплекс составлен на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |  | Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) 5 конспекты лекций 33... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
| Рабочая программа учебной дисциплины 5 Конспекты лекций 12 Материалы... Специальность —240802. 65 Основные процессы химических производств и химическая кибернетика | | Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) 6 конспект лекций 20... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
| Рабочая программа учебной дисциплины 5 Конспект лекций 21 Материалы... Министерством образования Российской Федерации 27 марта 2000 г. Номер государственной регистрации 260 гум/сп. Специальность 021100... | | Конспект лекций 12 материалы практических занятий 18 материалы для... В соответствии с назначением учебной дисциплины, ее основной целью является изучение теории и практики этики деловых отношений, позволяющие... |
| Рабочая программа учебной дисциплины Конспекты лекций Материалы для... Целью данного курса является изучение студентами современной внешней политики Российской Федерации в контексте нового миропорядка,... | | Учебно-методического комплекса дисциплины рабочая программа учебной... Материалы для организации самостоятельной работы студентов |
| Учебной дисциплины 3 менеджмент 3 конспекты лекций 25 материалы практических... Рабочая программа составлена на основании типовой программы гос впо и авторских разработок | | Учебной дисциплины 3 гражданское право 3 конспекты лекций 11 материалы... Рабочая программа составлена на основании типовой программы гос впо и авторских разработок |
| «Служебные части речи» Контрольно-измерительные материалы. Русский язык: 7 класс / Сост. Н. В. Егорова. — М.: Вако, 2019. — 96 с. — (Контрольно-измерительные... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Контрольно-измерительные материалы. Русский язык: 9 класс / Сост. Н. В. Егорова. — М.: Вако, 2010. — 96 с. — (Контрольно-измерительные... |
| Рабочая программа учебной дисциплины Контрольно-измерительные материалы... Учебно-методический комплекс составлен на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального... | | Пояснительная записка Контрольно-измерительные материалы по дисциплине «Информатика» Контрольно-измерительные материалы по дисциплине «Информатика» составлены в соответствии с требованиями Государственного образовательного... |
| Рабочая программа учебной дисциплины Материалы для организации самостоятельной... Содержание дисциплины «Физическая культура» предусматривает изучение техники различных видов спорта, а именно – спортивных игр (волейбол,... | | Учебно-методический комплекс включает в себя учебную рабочую программу... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
