Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos
Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
Postat pe http://www.allbest.ru
Introducere
Știința materialelor este o știință care studiază compoziția, metodele de producție, proprietățile fizice, chimice și mecanice, metodele de prelucrare termică și chimico-termică a materialelor, precum și scopul acestora.
Bazele acestei științe au fost puse în anii 30 ai secolului al XIX-lea, când s-a dezvoltat o idee generală a structurii metalelor și aliajelor, s-au dezvoltat metode industriale de producere a oțelului și elementele de bază ale tratamentului termic. Din acel moment, metalurgia a început să devină din ce în ce mai importantă în rezolvarea problemelor de adecvare a metalelor pentru anumite scopuri, producerea de aliaje cu anumite proprietăți, conferindu-le proprietățile necesare prin tratament termic și chimico-termic etc.
Bazele teoriei și tehnologiei bazate științific de tratare termică a oțelului au fost puse în lucrările lui D.K Chernov (1839-1921) privind metalografia fierului și oțelului, care a câștigat recunoașterea internațională. De asemenea, a dezvoltat teoria cristalizării, a creat una dintre cele mai progresive metode de întărire - izotermă și a subliniat avantajele cristalizării sub presiune și turnării centrifuge.
Cea mai mare descoperire a secolului al XIX-lea. a devenit legea periodică a lui D.I Mendeleev (1834-1907), care face posibilă stabilirea unei legături între proprietățile, compoziția și structura metalelor și să prezică modificări atât în proprietățile fizico-chimice, cât și în cele mecanice. Succesele ulterioare în metalurgie sunt indisolubil legate de numele oamenilor de știință sovietici N. A. Minkevich, S. S. Steinberg, N. T. Gudtsov, N. S. Kurnakov, A. A. Baykov, A. A. Bochvar, G. V. Kurdyumov și mulți alții.
În prezent, materialele plastice și alte materiale nemetalice sunt utilizate pe scară largă în economia națională, a căror creare a devenit posibilă datorită lucrării lui A. M. Butlerov asupra teoriei structurii chimice a compușilor organici; S. V. Lebedev, care a fundamentat producția industrială de cauciuc sintetic; V. A. Kargin, care a efectuat studii structurale ale materialelor polimerice și altele.
În construcțiile navale sunt utilizate o varietate de materiale, al căror număr crește în fiecare an.
Materialul este selectat în funcție de cerințele pentru vas, structură sau piesă (rezistență mecanică, durabilitate, eficiență, fiabilitate etc.). Datorită alegerii corecte, puteți crește fiabilitatea și durabilitatea navei, puteți crește viteza și capacitatea de încărcare a acestuia, puteți reduce greutatea, puteți reduce costurile de operare, puteți reduce costurile și crește productivitatea muncii în timpul construcției.
Stăpânirea științei materialelor va ajuta la rezolvarea problemei adecvării unui material pentru anumite scopuri.
În contextul progresului științific și tehnologic, este deosebit de important să se dezvolte
domeniile sale definitorii ale științei, tehnologiei și producției. Practic, nu există nicio ramură a ingineriei mecanice, fabricarea instrumentelor și construcția în care să nu se folosească sudarea și tăierea metalelor. Cu ajutorul sudării, se obțin îmbinări permanente ale aproape tuturor metalelor și aliajelor de diferite grosimi - de la sutimi de milimetru până la câțiva metri.
Influența impurităților nocive de sulf, fosfor și incluziuni nemetalice asupra calității oțelului
Oțelul este un aliaj de fier și carbon, în care conținutul de carbon este de până la 2,14%. Oțelul conține întotdeauna alte elemente - impurități care intră în aliaj din compuși naturali și din fier vechi în timpul procesului de dezoxidare: mangan, siliciu, sulf, fosfor, nichel, cupru, crom, arsen și altele.
Impuritățile din oțel sunt împărțite în permanente, aleatorii și dăunătoare. Calitatea oțelului este determinată de conținutul de impurități nocive.
Principalele impurități dăunătoare sunt sulful și fosforul. „Sulful și fosforul sunt principalii inamici cu care au de-a face metalurgiștii metalelor feroase” (A.A. Baikov).
Impuritățile nocive includ și incluziuni nemetalice - gaze (azot, oxigen, hidrogen), cu excepția arsenului, ele sunt prezente în toate oțelurile. Aceste impurități sunt dăunătoare în primul rând deoarece o creștere a conținutului lor reduce rezistența produselor laminate la fracturile fragile de diferite naturi aceste impurități au un efect deosebit de nociv asupra proprietăților oțelurilor operate la temperaturi scăzute; Una dintre sarcinile importante ale metalurgiei moderne este reducerea conținutului lor la un minim rezonabil.
Sulful (S) intră în oțel din fontă (din cenușă și minereu).
S - 0,035 - 0,06% (0,018% S - oțel de calitate). Sulful este insolubil în fier, formează compusul FeS cu fierul. Acest compus formează un eutectic cu punct de topire scăzut cu fier cu un punct de topire - Tm = 988 C.
Prezența eutecticului provoacă fragilitate roșie, adică. fragilitate la temperaturi ridicate. Când este încălzit la 1000-1200 C, eutecticul, situat de-a lungul granițelor, se topește și în timpul deformării (OMD) apar rupturi și fisuri în oțel. Odată cu el se formează sulf
eutemctic ( greacă yutektos -- se topește ușor) -- sistem lichid ( soluţie sau topi), care la o presiune dată este în echilibru cu fazele solide, al căror număr este egal cu numărul de componente ale sistemului.
Prin urmare, atunci când semifabricatele de oțel sunt încălzite pentru deformare plastică, oțelul devine casant. În timpul deformării plastice la cald, piesa de prelucrat
este distrus. Acest fenomen se numește fragilitate roșie. Sens unic
reducerea influenței sulfului este introducerea manganului. Aceste incluziuni sunt din plastic și nu provoacă fragilitate roșie.
Sulful este îndepărtat din oțel folosind mangan. Manganul are o afinitate mai mare pentru sulf decât pentru fier și formează compusul MnS cu un punct de topire ridicat Ttopire = 1620 C?
FeS + Mn > MnS + Fe.
Sulful și compușii săi la temperaturi camere și scăzute ajută la reducerea tenacității la impact a oțelului, deoarece distrugerea metalului are loc de-a lungul incluziunilor de sulfuri (prin urmare, duritatea la impact a metalului (KCU) scade) (Fig. 5).
Figura 5. Efectul sulfului asupra durității oțelului
Sulful reduce, de asemenea, plasticitatea - d, w%.
Incluziunile de sulf afectează sudarea și rezistența la coroziune. Sulful facilitează prelucrabilitatea.
Fosforul (P) este conținut în intervalul 0,025-0,045% P. Intră în oțel în timpul procesului de producție din minereu, combustibil și fluxuri.
Fosforul ocupă un loc special printre alte elemente, a căror prezență afectează negativ calitatea oțelului. Pe de o parte, fosforul este un element de aliere care întărește foarte mult ferita și crește rezistența la coroziune a produselor laminate în condiții atmosferice; pe de altă parte, un conținut crescut de fosfor în oțel determină apariția fragilității, o scădere a rezistenței la impact și a rezistenței la rupere fragilă, precum și o creștere a tendinței de a forma fisuri de cristalizare în timpul sudării.
Dizolvat în ferită, fosforul distorsionează foarte mult rețeaua și crește limitele de rezistență și fluiditate, dar reduce ductilitatea și tenacitatea. Efectul puternic de întărire al fosforului se explică prin faptul că în ferită înlocuiește atomii de fier, iar din moment ce atomul său este mai mare decât atomii de fier, aceasta duce la o întărire semnificativă, dar și la fragilizare. În plus, fosforul previne microalunecarea transversală, crescând astfel tendința de alunecare pe microplan, în timp ce numărul planurilor de alunecare scade, în special odată cu scăderea temperaturii, iar tendința fierului de a înfrățire crește, de asemenea.
Cu cât este mai mult fosfor în oțel, cu atât scăderea vâscozității este mai semnificativă.
Fosforul crește semnificativ pragul de fragilitate la rece.
Fiecare 0,01% P crește pragul de fragilitate la rece al oțelului cu 20 - 25 C (pentru carbon, fiecare 0,1% are același efect).
Fosforul are o mare tendință la segregare (eterogenitatea distribuției). Fosforul se acumulează în straturile mijlocii ale lingoului, de-a lungul limitelor de cereale, reducând foarte mult rezistența la impact.
Fosfor (P) - întărește legăturile covalente (casabile) și le slăbește pe cele metalice. Pe măsură ce temperatura scade, fragilitatea metalului crește (fragilitate la rece) (Fig. 6). Fosforul face ca oțelul să fie mai ușor de lucrat cu sculele de tăiere (creând fragilitate). Prezența combinată a fosforului și a cuprului (P + Cu) în oțel crește rezistența la coroziune.
Figura 6. Efectul fosforului asupra fragilității la rece a oțelului (0,2% C, 1% Mn)
Impurități ascunse:
Acesta este denumirea dată gazelor prezente în oțel - azot, oxigen, hidrogen - din cauza dificultății de determinare a cantității acestora. Gazele pătrund în oțel în timpul topirii acestuia.
În oțelul dur pot fi prezente, fie dizolvându-se în ferită, fie formând un compus chimic (nitruri, oxizi). Gazele pot fi, de asemenea, în stare liberă în diverse discontinuități.
Chiar și în cantități foarte mici, azotul, oxigenul și hidrogenul afectează foarte mult proprietățile plastice ale oțelului. Conținutul lor în oțel este permis
0,2 - 0,4%. Ca urmare a evacuării oțelului, conținutul acestora scade și proprietățile se îmbunătățesc.
Oxigen (O2): formează incluziuni nemetalice oxizi - FeO, MnO, Al2O3, SiO2.
Azotul (N2): formează nitruri - Fe4N, Fe2N, AlN.
Oxigenul și azotul în formă liberă se află în cavități, fisuri etc. Aceste incluziuni reduc semnificativ rezistența la impact, măresc pragul de fragilitate la rece și reduc ductilitatea, crescând în același timp rezistența oțelului (Fig. 7).
Figura 7. Efectul impurităților interstițiale ale oxigenului (a) și azotului (b) asupra proprietăților vâscoase ale fierului
Hidrogen (H2): în timpul solidificării, o parte din hidrogenul în stare atomică rămâne în oțel. Când hidrogenul atomic se transformă în hidrogen molecular, presiunea crește la 150 MPa, formând depresiuni elipsoidale - fulgi, care sunt un defect ireparabil. Floturile contribuie la fragilizarea severă a oțelului.
Hidrogenul poate fi îndepărtat parțial din stratul de suprafață prin încălzire la 150-180 C, cel mai bine într-un vid de ~ 10-2 - 10-3 mm. Hg Artă. sau încălzirea la 800 C și menținerea, frunzele de hidrogen și metalul pur rămâne.
Prelucrarea oțelului cu zgură sintetică
Tehnologia este utilizată în cuptoarele de mare capacitate cu o capacitate de 60-200 de tone în atelierele care au un cuptor special pentru topirea zgurii sintetice. Prelucrarea oțelului cu zgură sintetică este după cum urmează. Înainte de eliberarea oțelului din unitatea de topire, 3...5% din greutatea oțelului este turnată în oala de turnare de zgură lichidă care conține 55% CaO, 42% Al2O3, până la 3% SiO2 și 1% FeO. La umplutură se adaugă până la 25% fontă, var (1,5-3,5%) și minereu de fier (2-3%). După topire, baia este purjată cu oxigen. Se drenează zgura de oxidare, se adaugă metalului feromangan, conținându-se pe limita inferioară a conținutului de mangan din oțelul topit, și ferosiliciu la rata de introducere a 0,15-0,20% siliciu. Apoi, se adaugă o cantitate mică (~ 1% din greutatea metalului) de zgură calcaroasă cu adăugarea de var, argilă refractară și spat fluor. Nu există o perioadă de recuperare ca atare, în schimb, se efectuează finisare pe termen scurt (~ 30 min), în care oțelul este adus la temperatura și compoziția specificate prin introducerea aditivilor de aliere necesari. Dezoxidarea zgurii nu se efectuează.
Înainte de eliberarea oțelului, 80-90% din zgură este drenată din cuptor. În continuare, oțelul este eliberat într-o oală cu zgură sintetică turnată în el, ceea ce asigură rafinarea metalului din sulf și incluziuni nemetalice. În timpul atingerii, în oală sunt introduse ferosiliciu și, dacă este necesar, ferotitan și ferovanadiu. De obicei, se folosește zgură sintetică de var-alumină (~ 55% CaO și 45% Al2O3), care se toarnă în oală într-o cantitate de 4-6%.
Apoi oțelul topit este eliberat în oală de la o înălțime cât mai mare cu un jet puternic. Ca rezultat al amestecării intense a oțelului și a zgurii, suprafața interacțiunii lor crește de sute de ori în comparație cu cea disponibilă în cuptor. Prin urmare, procesele de rafinare sunt accelerate brusc și nu mai necesită 1,5...2 ore, ca de obicei într-un cuptor, ci aproximativ cât este nevoie pentru a elibera topitura.
Oțelul rafinat cu zgură sintetică are un conținut scăzut de oxigen, sulf și incluziuni nemetalice, ceea ce îi conferă ductilitate și duritate ridicate.
Retopirile de rafinare includ: electrozgură, arc de vid, arc de plasmă, fascicul de electroni etc.
2. Pe baza schiței piesei (Fig. 7), dezvoltați o schiță a turnării cu instrucțiuni de model și turnătorie, furnizați schițe ale modelului, cutiei de miez și matriței de turnare asamblate (vedere în secțiune). Descrieți secvența realizării unei matrițe folosind metoda turnării manuale.
Material piesa - otel 45L
Tip de livrare turnare GOST 977-75.
Înlocuitor de oțel: 35L, 55L, 50L, 40L.
turnare turnare oțel amestec
Tabelul 1 - Compoziția chimică a oțelului 45L
Principalele componente și notații |
||||
Simboluri în calitate de oțel |
Desemnarea elementelor conform tabelului periodic |
Compozitie in material % |
||
Alte componente |
||||
mangan |
||||
Nu mai mult de 0,3 |
||||
Nu mai mult de 0,3 |
||||
Nu mai mult de 0,3 |
||||
Nu mai mult de 0,045 |
||||
Nu mai mult de 0,04 |
prelucrarea unei piese metalice prin presiune prin compresie între rolele rotative ale unei laminoare pentru a reduce secțiunea transversală a lingoului sau a piesei de prelucrat și a le da forma dorită. La întreprinderile metalurgice se realizează în două etape. Mai întâi, lingourile sunt încălzite și laminate într-o țagle pe mori de sertizare. Dimensiunile și forma piesei de prelucrat depind de scopul acesteia: pentru laminarea tablei și benzilor de metal se folosesc piese dreptunghiulare cu o lățime de 400-2500 mm și o grosime de 75-600 mm, numite plăci; pentru metal de înaltă calitate - semifabricate cu secțiune pătrată cu dimensiuni cuprinse între 600-5.600 mm și 400-5.400 mm, iar pentru țevi laminate solide - secțiune rotundă cu un diametru de 80--350 mm. Apoi țagla rezultată este laminată în produse comerciale din oțel în trei tipuri principale de mori: tablă, secțiune și țeavă. Tablele de oțel cu grosimea de la 4 până la 50 mm și plăcile cu grosimea de până la 350 mm sunt laminate pe mori de plăci sau blindaje, iar foile cu grosimea de la 1,2 până la 20 mm sunt laminate pe mori continue, de unde ies în sub formă de benzi lungi (mai mult de 500 m) care sunt înfășurate în rulouri. Foile cu grosimea mai mică de 1,5-3 mm se rulează la rece. Laminarea metalului de înaltă calitate se realizează cu încălzire la 1100-1250 °C secvenţial în mai multe etape pentru a aduce treptat secţiunea transversală a piesei iniţiale mai aproape de secţiunea transversală a profilului finit. Laminarea țevilor este de obicei efectuată în stare fierbinte și include trei operațiuni principale. Prima operație (piercing) este formarea unei găuri într-o piesă de prelucrat sau un lingot; rezultatul este o țeavă cu pereți groși numită manșon. Operația se efectuează pe așa-numitul. laminoare cu şuruburi perforatoare. A doua operație (laminare) este prelungirea manșonului și reducerea grosimii peretelui acestuia; executat pe diverse laminoare: continuu, pelerin, laminare cu surub etc. A treia operatie este calibrarea (sau reducerea) tevilor dupa laminare; efectuate pe mori de calibrare. Pentru a reduce grosimea peretelui și diametrul țevii, obțineți proprietăți mecanice superioare, o suprafață netedă și dimensiuni precise, după laminare la cald, țevile sunt laminate la rece în mori speciale. După ce laminarea este finalizată, produsele rezultate sunt tăiate în bucăți de lungimea necesară și supuse unui tratament termic, de exemplu. recoacerea (dacă este necesar) și verificarea calității acestora.
De la ser. Secolului 20 Laminarea țaglelor de oțel este înlocuită cu turnare continuă (turnare) pe mașini speciale de turnare. Datorită utilizării turnării continue a oțelului, plăcile și florile sunt eliminate, calitatea produselor laminate este îmbunătățită, iar pierderile asociate procesării lingourilor, ajungând la 15-20%, sunt eliminate.
Pe baza schiței piesei finite (Fig. 21), elaborați o diagramă a procesului tehnologic de producere a acesteia folosind metoda de forjare cu matriță la cald cu un ciocan cu abur-aer. Atunci când efectuați lucrări ar trebui:
1) descrieți esența procesului de forjare cu matriță la cald și indicați domeniul de aplicare al acestuia;
2) desenați o diagramă a ciocanului și descrieți funcționarea acestuia;
3) stabiliți intervalul de temperatură pentru ștanțare și metoda de încălzire a piesei de prelucrat;
4) întocmește un desen al forjării și determina masa acestuia;
5) enumerați toate deșeurile tehnologice, determinați volumul și lungimea piesei originale;
6) selectați tranzițiile de ștanțare și furnizați o schiță a instrumentului,
7) enumerați operațiunile tehnologice ale procesului necesare obținerii acestei forjare,
8) descrieți mecanismul procesului de ștanțare
1. Forjarea la cald este procesul de deformare la cald în care fluxul de metal este limitat la cavitatea fluxului de matriță.
Curgerea metalului are loc ca urmare a forței mașinii-unelte prin matrița de pe piesa de prelucrat. Pentru orice metodă de forjare cu matriță la cald, unealta este o ștampilă. Ștampila constă întotdeauna din două sau mai multe părți. Suprafețele unde părțile matriței vin în contact unele cu altele se numesc planuri de separare. Pe planurile de despărțire există cavități, care sunt ca o amprentă a viitoarei forjare, care se numesc fluxuri. Piesa de prelucrat încălzită la o stare plastică este plasată în flux atunci când ștampila este deschisă. Când părțile matriței se unesc, metalul piesei de prelucrat începe să curgă, umple fluxul și ia forma forjarii. Piesele forjate produse prin forjare cu matriță la cald au forma unei piese finite cu mici adaosuri pe suprafețele de prelucrat. Forjarea cu matriță la cald este avantajoasă în mediile de producție pe scară largă și în masă și este produsă în ateliere de forjărie. Această metodă este utilizată pe scară largă pentru a produce piese forjate de diferite forme cu o greutate de la 0,5 la 350 kg, iar cu echipamente specializate este posibilă producerea de forjare cu o greutate de până la 1 tonă.
Avantajele forjarii cu matriță la cald sunt următoarele:
uniformitatea și acuratețea pieselor forjate,
performanta ridicata,
posibilitatea producerii de forjare de configuratie complexa.
Principalul dezavantaj al procesului este costul ridicat al ștampilei. Folosind forjarea cu matriță la cald, este posibil să se producă piese forjate din toate metalele și aliajele care au ductilitate în stare fierbinte.
Aceste metode produc produse din metal, plastic și alte materiale de forme și dimensiuni foarte diferite, cu diferite grade de precizie dimensională, caracteristici mecanice și alte caracteristici și calitate a suprafeței. Prin urmare, producția de forjare și ștanțare este utilizată pe scară largă în inginerie mecanică și fabricarea de instrumente, în producția de bunuri de larg consum și în alte sectoare ale economiei naționale. Producerea de produse prin forjare și ștanțare face posibilă aducerea formei originale a piesei de prelucrat cât mai aproape de forma și dimensiunile piesei finite și, prin urmare, reducerea sau eliminarea completă a operațiunilor costisitoare cu pierderea metalului în așchii.
2. Principalele tipuri de ciocane pentru forjare sunt antrenate - abur-aer și pneumatice.
Principalul tip de ciocane sunt ciocanele de ștanțare abur-aer. La ciocanele cu acțiune simplă (Fig. 9), aburul (aerul comprimat) servește doar la ridicarea părților care cad în poziția superioară. Cursa de lucru (cursa în jos) se execută la aceste ciocane numai sub influența greutății pieselor care cad.
Orez. 9. Diagrama unui ciocan cu abur-aer cu acțiune simplă: 1 - orificiu pentru trecerea aerului, 2 - cilindru de lucru, piston, 3 - tijă, 4 - mamă, 5 - percutor superior (ștampilă), 7 - percutor inferior (ștampilă) , 8 -- tampon de timbru, 9 -- chabot
Orez. 10. Diagrama unui ciocan cu abur-aer cu dublă acțiune:
1 - piston, 2 - tija, 3 - femeie, 4 - percutor superior (ștampilă), 5 - percutor inferior (ștampilă). 6 -- shabot
La ciocanele cu dublă acțiune (Fig. 10), aburul sau aerul comprimat nu numai că ridică piesele în poziția superioară, ci și apasă pe piston de sus în timpul cursei de lucru. Astfel, crește forța de impact, accelerând piesele care cad la o viteză mai mare.
La ciocanele cu acțiune simplă, ciclul de lucru începe cu alimentarea cu abur sau aer comprimat din conductă în cavitatea inferioară a cilindrului de lucru 2 (vezi Fig. 9). Acționând asupra pistonului 3, purtătorul de energie îl forțează să se miște în sus. La pistonul 3 este legată o tijă 4, la capătul inferior căreia este atașat un percutor superior 6 pe capul 5. Astfel, atunci când este introdus abur sau aer comprimat, toate piesele care cad se ridică în sus.
Lângă capacul superior de-a lungul circumferinței cilindrului există găuri L prin care aerul de deasupra pistonului iese în atmosferă.
Când pistonul 3, care se ridică în sus, ajunge la găurile 1 și le blochează, deasupra pistonului apare un spațiu închis. Odată cu cursa în sus a pistonului, aerul din acest spațiu va fi comprimat. Astfel, se creează o pernă de aer, care asigură frânarea lină a pistonului în poziția superioară.
Când femeia se ridică la o înălțime suficientă, mecanismul de distribuție a aburului încetează să furnizeze energie cilindrului și aerul de sub piston este eliberat în atmosferă. Presiunea din cilindru scade brusc. Sub influența propriei greutăți, piesele mobile cad și percutorul 6 lovește piesa de prelucrat, care este plasată pe percutorul inferior 7 (ștampilă). Este fixat într-o matriță 8 așezată pe o placă 9.
Ciocanele cu acțiune simplă au un design simplu și sunt fiabile în funcționare. Cu toate acestea, au dezavantaje: consumul de energie este mare, este dificil de reglat viteza de deplasare a ciocanului și, prin urmare, forța loviturii, în sfârșit, să livreze o lovitură de aceeași forță ca cea a unui ciocan cu dublă acțiune; , masa pieselor mobile ale unui ciocan cu acțiune simplă trebuie să fie mult mai mare. Prin urmare, ciocanele cu acțiune simplă au fost înlocuite recent cu ciocane cu acțiune dublă mai avansate. Ciocan aerian. Cel mai comun design al unui astfel de ciocan este prezentat în diagrama următoare. În cadrul turnat 10 există doi cilindri - compresorul 9 și lucrul 5, ale căror cavități comunică prin bobinele 7 și 6. Pistonul 8 al cilindrului compresorului este deplasat de tija 14 de la manivela 15, rotită de motorul electric 13 prin roți dințate. 11 și 12 (cutie de viteze). Când pistonul se mișcă în cilindrul compresorului, aerul este comprimat alternativ în cavitățile sale superioare și inferioare. Aerul, comprimat la 0,2-0,3 MN/m, atunci când apăsați pedala sau mânerul care deschide bobinele 7 și 6, intră prin ele în cilindrul de lucru 5. Aici acționează asupra pistonului 4 al cilindrului de lucru. Pistonul 4, realizat dintr-o singură bucată cu o tijă masivă, este în același timp un cap de ciocan, de care este atașat percutorul superior 3. Ca urmare, piesele care cad 3 și 4 se deplasează periodic în sus și în jos și lovesc piesa de prelucrat pe percutorul inferior 2, care este fixat fix pe un ciocan masiv 1. În funcție de poziția comenzilor, ciocanul poate elibera lovituri simple și automate de energie controlată, poate funcționa la turație de ralanti, poate apăsa forțat forjarea pe percutorul inferior și ține ciocanul suspendat.
Ciocanele pneumatice sunt folosite pentru forjarea pieselor forjate mici (până la aproximativ 20 kg) și sunt fabricate cu o masă de piese în cădere de 50-1000 kg.
Schema unui ciocan pneumatic.
3. În timpul deformării la cald, ductilitatea metalului este mai mare, iar rezistența la deformare este mai mică, deci este însoțită de costuri energetice mai mici. Încălzirea metalului în timpul OMD afectează calitatea și costul produsului. Cerințe de bază pentru încălzire: este necesar să se încălzească uniform piesa de prelucrat de-a lungul secțiunii și lungimii sale la temperatura corespunzătoare în timp minim, cu cea mai mică pierdere de metal în scară și un consum economic de combustibil. Încălzirea necorespunzătoare provoacă diverse defecte: fisuri, decarburare, oxidare crescută, supraîncălzire și ardere.
Încălzirea lentă reduce productivitatea și crește oxidarea și decarburarea suprafeței piesei de prelucrat. La supraîncălzire (încălzire peste intervalul OMD optim), are loc creșterea cerealelor, ceea ce reduce proprietățile mecanice. Se corectează prin recoacere normală prin încălzire la temperatura optimă, menținere și apoi răcire lent cu cuptorul. În caz de burnout, de ex. când este încălzită la o temperatură apropiată de punctul de topire, limitele de cereale se topesc și apar fisuri, ceea ce este un defect ireparabil.
Fiecare metal și aliaj are propriul interval de temperatură specific pentru tratarea sub presiune la cald, care este selectat din tabele în funcție de gradul aliajului. Deci, de exemplu, pentru oțelurile carbon, temperatura de început a deformării la cald este aleasă conform diagramei de fază fier-cementită la 100 - 200 °C sub punctul de topire al oțelului cu o compoziție chimică dată și temperatura sfârșitul deformării este considerat a fi cu 50 - 100 °C peste temperatura de recristalizare.
Înainte de tratarea sub presiune, țaglele și lingourile sunt încălzite în forje sau cuptoare. Cuptoarele se deosebesc de cuptoarele de încălzire prin dimensiunile lor reduse, ele sunt încălzite cu cărbune, cocs sau păcură; Sunt folosite pentru a încălzi piese mici în timpul forjarii manuale. Cuptoarele pentru încălzirea pieselor de prelucrat sunt împărțite în flacără și electrice, iar în funcție de distribuția temperaturii - în cameră și metodice. În cuptoarele cu cameră - cuptoarele de încălzire periodică - temperatura este aceeași în întreg spațiul de lucru. Cuptoarele metodice cu o temperatură în continuă creștere a spațiului de lucru de la locul de încărcare a pieselor de prelucrat până la locul de descărcare sunt cuptoare continue.
Proprietăți mecanice la T=20 °C pentru 45L
Proprietăți fizice pentru 45L
W/(m grade) |
J/(kg grade) |
||||||
Proprietăți tehnologice pentru 45L
Turnătorie și proprietăți tehnologice pentru 45L
Compoziție chimică în % pentru 45L
Oțelul turnat obișnuit este utilizat pentru producția de cadre, angrenaje și jante, discuri de frână, cuplaje, carcase, roți de drum, pinioane etc. - piese care necesită rezistență sporită și rezistență ridicată la uzură și funcționează sub sarcini statice și dinamice.
Dificil de sudat - pentru a obține îmbinări sudate de înaltă calitate, sunt necesare operații suplimentare: încălzire la 200-300°C în timpul sudării, tratament termic după sudare - recoacere
Substitui: 35L, 55L, 50L, 40L
Proprietăți mecanice în secțiuni de până la 100 mm (GOST 977-75)
Tabelul 26 Temperaturile de topire și turnare ale aliajelor de turnare
Pentru a obține piese turnate de înaltă calitate, matrițele sunt umplute cu
respectarea anumitor cerințe, ai căror indicatori sunt:
a) temperatura de topire;
b) durata umplerii matriței;
c) natura topiturii care intră în matriță;
d) gradul de umplere a vasului de colectare cu topitura;
e) înălțimea jetului;
f) umplerea la timp a matriței; împiedicând pătrunderea în matriță a zgurii și incluziunilor nemetalice.
Temperatura de turnare a topiturii în matriță este determinată în principal de proiectarea pieselor turnate. Cu cât grosimea peretelui este mai mică și dimensiunile totale ale turnării sunt mai mari, cu atât temperatura topiturii turnate trebuie să fie mai mare. Pentru a reduce contracția, piese turnate masive sunt turnate cu o topitură la o temperatură mai scăzută.
3. Principii unificate pentru standardizarea sistemelor de admitere și aterizare
Un sistem de toleranțe și aterizări este un set de serii de toleranțe și aterizări, construite în mod natural pe baza experienței, cercetării teoretice și experimentale și formalizate sub formă de standarde.
Sistemul este proiectat pentru a selecta opțiunile minime necesare, dar suficiente pentru practică, pentru toleranțe și potriviri ale conexiunilor tipice ale pieselor mașinii, face posibilă standardizarea sculelor de tăiere și calibrelor, facilitează proiectarea, producția și realizarea interschimbabilității produselor și a acestora. piese și, de asemenea, îmbunătățește calitatea acestora.
În prezent, majoritatea țărilor din lume folosesc sisteme de toleranță și aterizare ISO. Sistemele ISO au fost create pentru a unifica sistemele naționale de toleranță și potrivire pentru a facilita conexiunile tehnice internaționale în industria metalurgică. Includerea recomandărilor internaționale ISO în standardele naționale creează condiții pentru asigurarea interschimbabilității pieselor, componentelor și produselor similare fabricate în țări diferite. Uniunea Sovietică a aderat la ISO în 1977, apoi a trecut la un sistem unificat de toleranțe și aterizări (USDP) și reguli de bază de interschimbabilitate, care se bazează pe standardele și recomandările ISO.
Standardele de bază de interschimbabilitate includ sisteme de toleranțe și potriviri pentru piese cilindrice, conuri, chei, filete, roți dințate etc. Sistemele de toleranță și potrivire ISO și ESDP pentru piesele standard ale mașinii se bazează pe principii comune de proiectare, inclusiv:
sistem de formare a aterizărilor și tipuri de interfețe;
sistemul de abateri principale;
niveluri de precizie;
unitate de toleranță;
domenii preferate de toleranțe și aterizări;
intervale și intervale de dimensiuni nominale;
temperatura normala.
Sistemul de formare a potrivirilor și a tipurilor de mate prevede potriviri în sistemul de orificii (SA) și în sistemul de arbore (SV).
Fitingurile într-un sistem de orificii sunt fitinguri în care se obțin diferite goluri și tensiuni prin conectarea diferiților arbori la gaura principală (Fig. 3.1, a).
Fixările din sistemul arborelui sunt potriviri în care se obțin diferite goluri și interferențe prin conectarea diferitelor găuri la arborele principal (Fig. 3.1, b).
Orez. 3.1. Exemple de amplasare a câmpurilor de toleranță pentru aterizări: a - în sistemul de găuri; b - în sistemul arborelui
Pentru toate potrivirile în sistemul de găuri, abaterea inferioară a găurii EI = 0, adică limita inferioară a câmpului de toleranță al găurii principale, coincide întotdeauna cu linia zero. Pentru toate potrivirile în sistemul arborelui, abaterea superioară a arborelui principal este es = 0, adică limita superioară a toleranței arborelui coincide întotdeauna cu linia zero.
Câmpul de toleranță al găurii principale este configurat, câmpul de toleranță al arborelui principal este stabilit de la linia zero, adică în materialul piesei.
Sistemul abaterilor principale este o serie de abateri principale ale arborilor în SA și găurilor în SV, desemnate respectiv prin litere mici și majuscule ale alfabetului latin, de exemplu a, b, ..., zb, zc; A, B, …, ZB, ZC.
Valoarea abaterii principale este determinată de litera corespunzătoare și depinde de dimensiunea nominală.
În sistemele de toleranțe și potriviri ale diferitelor tipuri de piese, se stabilește un număr diferit de abateri principale, cel mai mare număr dintre acestea este conținut în sistemul de toleranțe și potriviri ale pieselor cilindrice netede.
Nivelurile de precizie pot fi numite diferit: grade de precizie - pentru piese netede, grade de precizie - pentru piese filetate și roți dințate, sau clase de precizie - pentru rulmenți, dar în orice caz ele determină nivelul necesar de precizie al pieselor pentru a-și îndeplini funcțiile. Nivelurile de precizie sunt indicate, de regulă, prin cifre arabe, cu cât numărul este mai mic, cu atât este mai mare nivelul de precizie; mai precis un detaliu.
Unitatea de toleranță este dependența toleranței de mărimea nominală, care este o măsură a preciziei, reflectând influența factorilor tehnologici, de proiectare și metrologici. Unitățile de toleranță în sistemele de toleranță și potrivire sunt stabilite pe baza studiilor privind precizia prelucrării pieselor. Valoarea toleranței poate fi calculată folosind formula T = a·i, unde a este numărul de unități de toleranță, în funcție de nivelul de precizie (calitate sau grad de precizie); i - unitate de toleranță.
Câmpurile de toleranță și potrivirile preferate sunt un set de câmpuri de toleranță selectate dintre cele mai frecvent utilizate în producția de produse și potriviri sau tipuri de mate alcătuite din acestea. Aceste câmpuri de toleranță și potrivire constituie o serie de cele preferate și recomandate și ar trebui utilizate în primul rând la proiectarea produselor.
Intervalele și intervalele de dimensiuni nominale țin cont de influența factorului de scară asupra valorii unității de toleranță. Într-un interval de mărime, dependența unității de toleranță de dimensiunea nominală este constantă. De exemplu, în sistemul de toleranțe și potriviri ale pieselor netede pentru intervalul de dimensiuni de la 1 la 500 mm, unitatea de toleranță este egală pentru intervalul de dimensiuni peste 500 la 3150 mm, unitatea de toleranță este i = 0,004D + 2,1.
Pentru a construi serii de toleranță, fiecare dintre intervalele de mărime, la rândul său, este împărțit în mai multe intervale. Deoarece nu este fezabil din punct de vedere economic să se atribuie o toleranță pentru fiecare dimensiune nominală pentru toate dimensiunile combinate într-un singur interval, se presupune că valorile toleranței sunt aceleași. În formulele pentru unitățile de toleranță din sistemele ISO și ESDP, media geometrică a dimensiunilor extreme ale fiecărui interval este înlocuită ca dimensiuni.
Dimensiunile sunt distribuite pe intervale astfel încât toleranțele calculate din valorile extreme din fiecare interval să difere de toleranțele calculate din valoarea medie a diametrului în același interval cu cel mult 5-8%.
Temperatura normală la care se determină toleranțele și abaterile stabilite de standarde se presupune a fi de + 20 °C (GOST 9249-59). Această temperatură este apropiată de temperatura spațiilor de lucru ale spațiilor industriale. Calibrarea și certificarea tuturor măsurilor și instrumentelor de măsurare liniare și unghiulare, precum și măsurătorile precise, ar trebui să fie efectuate la temperatură normală, abaterile de la aceasta nu trebuie să depășească valorile admise conținute în GOST 8.050-73 (Sistemul de măsurare a statului). ).
Temperatura piesei și a instrumentului de măsură în momentul controlului trebuie să fie aceeași, ceea ce se poate realiza prin menținerea în comun a piesei și a instrumentului de măsură în aceleași condiții (de exemplu, pe o placă de fontă). Dacă temperatura aerului din camera de producție, partea controlată și instrumentul de măsurare sunt stabilizate și egale cu 20 ° C, nu există nicio eroare de măsurare a temperaturii pentru orice diferență a coeficienților de temperatură de expansiune liniară. Astfel, pentru a elimina erorile de temperatură, este necesar să se mențină condiții normale de temperatură în incinta laboratoarelor de măsurare, atelierelor de scule, mecanică și asamblare.
Postat pe www.allbest.
...Documente similare
Măsurătorile și înregistrarea durității Vickers: avantajele și dezavantajele metodei. Caracteristici comparative ale metodelor de turnare a oțelului. Elaborarea unei schițe de turnare cu model și instrucțiuni de turnătorie. Tehnologia, echipamentele și domeniul de aplicare al forjării deschise.
test, adaugat 20.01.2012
Oțelurile carbon ca principale produse ale metalurgiei feroase, caracteristicile compoziției și componentele lor. Influența concentrației de carbon, siliciu și mangan, sulf și fosfor din aliaj asupra proprietăților oțelului. Rolul azotului, oxigenului și hidrogenului, impuritățile din aliaj.
test, adaugat 17.08.2009
Influența incluziunilor nemetalice asupra fiabilității și durabilității mașinilor și mecanismelor. Clasificarea incluziunilor nemetalice. Influența topiturii de rafinare asupra contaminării oțelului. Caracteristicile metalografice de bază ale incluziunilor nemetalice.
lucrare practica, adaugata 23.01.2012
Limitați dimensiunile, toleranțele, interferența sau spațiile libere. Construirea diagramelor de câmp de toleranță. Tipuri și sistem de plantare. Determinarea toleranțelor și potrivirilor pentru elementele netede ale pieselor conform OST, conform ESDP CMEA. O potrivire prin interferență în sistemul de găuri. Toleranță de potrivire tranzițională.
test, adaugat 26.02.2014
Calculul și selectarea aterizărilor rulmenților. Selectarea aterizărilor pentru împerecherea nodului și calculul acestora. Construirea câmpurilor de toleranță și calculele dimensiunilor calibrelor de lucru. Determinarea și selectarea jocului și a potrivirii prin interferență. Calculul lanțului dimensional folosind metoda probabilistică.
lucrare de curs, adăugată 10.09.2011
Selectarea materialului piesei, descrierea schiței și evaluarea capacității de fabricație a designului. Dezvoltarea unui proces tehnologic pentru producerea pieselor turnate din oțel prin turnare în matrițe de nisip unice. Precizia turnării și determinarea toleranțelor pe dimensiunile sale, pante de turnare.
lucrare de curs, adăugată 26.02.2015
Caracteristici ale selecției toleranțelor și potrivirilor pentru îmbinările cilindrice netede, selectarea câmpurilor de toleranță pentru piesele care se potrivesc cu rulmenți. Selectarea toleranțelor și a potrivirilor pentru îmbinările cu cheie și caneluri. Calculul toleranțelor dimensionale pentru un lanț dimensional dat.
lucrare de curs, adăugată 31.05.2010
Calculul și selectarea potrivirilor pentru îmbinări cilindrice netede. Metoda analogică, calculul potrivirii prin interferență. Selectarea toleranțelor și potrivirilor pentru conexiuni complexe. Cerințe pentru precizia dimensiunilor, formei, locației și rugozității suprafeței pe desenul de lucru.
rezumat, adăugat 22.04.2013
Determinarea legăturilor componente și schițarea lanțului dimensional. Calculul lanțurilor dimensionale folosind metoda maxim-minim: o metodă de toleranțe egale și aceeași calitate. Metoda interschimbabilității grupurilor. Justificarea toleranțelor cerute pentru rulmenți.
lucrare curs, adaugat 24.09.2013
Studierea caracteristicilor diferitelor conexiuni ale pieselor: cu interferență, cu joc. Tehnici de efectuare a calculelor pentru structurile portante, selectarea toleranțelor standard și a potrivirilor necesare pentru o fabricație mai precisă a pieselor. Efectuarea controlului dimensiunilor.
Impuritățile dăunătoare din oțel includ sulful, fosforul și oxigenul. „Sulful și fosforul sunt principalii inamici cu care au de-a face metalurgiștii metalelor feroase” (A.A. Baikov).
Prejudiciul cauzat de sulf depinde nu numai de cantitatea acestuia în oțel, care nu trebuie să depășească 0,03-0,05%, ci și de forma în care se află acolo și de cât de uniform este distribuit în volumul de oțel. În combinație cu fierul, sulful formează sulfura de fier FeS (36,4% S), care este practic insolubilă în fier solid la temperaturi obișnuite. Eutecticul, format din fier și FeS, corespunde unei concentrații de 31,5% S (85% FeS și 15% Fe) și se topește la o temperatură de 985 ° C.
Punctul de topire scăzut al acestui eutectic și oxidarea sa ușoară atunci când este încălzit, ducând la formarea unui eutectic complex cu oxid de fier FeO, care are un punct de topire de 940°, provoacă fragilitate roșie în oțel. În timpul forjarii, rulării și presării unui astfel de oțel la temperaturi încinse, se formează fisuri în el, deoarece rețeaua de sulfuri este situată de-a lungul limitelor cerealelor. Dacă această plasă este ruptă în granule mici prin forjare atentă la temperaturi foarte ridicate, care facilitează deformarea și sudarea granulelor de metal, atunci un astfel de oțel poate fi forjat chiar și la temperaturi de rupere. Odată cu prezența simultană a sulfului și manganului în oțel, care are o afinitate chimică mai mare cu sulful decât cu fierul, sulful se combină cu manganul, formând sulfura de mangan MnS, care are un punct de topire ridicat (1620°) și nu provoacă fragilitate roșie.
Sulful poate fi prezent și în oțel sub formă de soluție solidă de MnS și FeS cu un conținut de până la 60% FeS, ceea ce corespunde unui punct de topire de 1365°. FeS poate forma un eutectic cu 7% MnS și 93% FeS cu un punct de topire de 1181°.
Astfel, manganul slăbește efectele nocive ale sulfului în timpul prelucrării la cald a oțelului. În același timp, MnS, fiind o incluziune nemetală, este tras în straturi sau fire în direcția întinderii metalului în timpul laminarii la cald. Incluziunile alungite de MnS slăbesc rezistența produsului în raport cu tensiunile direcționate perpendicular pe fibre.
Cu cât incluziunile de MnS sunt mai fine dispersate, cu atât ele reduc mai puțin proprietățile mecanice ale oțelului.
Pe lângă fragilitate, sulful crește abraziunea și distrugerea fierului și a oțelului din cauza coroziunii. Este cunoscută rezistența ridicată a fierului obținut din fontă de cărbune, lipsită de incluziuni de sulf.
Oțelurile de calitate superioară nu trebuie să conțină mai mult de 0,02%;
Fosforul din otel se gaseste sub forma unei solutii solide in ferita sau a unui precipitat de fosfura de fier FeaP si din aceasta cauza creste duritatea fierului, rezistenta si elasticitatea, dar in acelasi timp reduce tenacitatea si mai ales rezistenta la impact. Influența fosforului este deosebit de pronunțată în apariția fragilității la rece în oțel. Fosforul provoacă tendința de a forma fisuri în timpul deformării prin impact, la temperaturi obișnuite, și fracturi cu granulație grosieră. Acest oțel devine deosebit de fragil la frig.
Orez. 11 incluziuni de zgură x200
Cu cât este mai mult carbon în oțel, cu atât este mai puternic efectul fosforului asupra oțelului. Intrând într-o soluție solidă, fosforul favorizează segregarea datorită intervalului lung de solidificare. Prin urmare, oțelul care conține fosfor produce lichide dendritice foarte pronunțate, care este sporită de influența carbonului. Fosforul difuzează foarte lent în fier (mult mai lent decât carbonul). Pentru a evita acumularea locală de fosfor din cauza segregării, conținutul de fosfor în diferite grade de oțel, în funcție de scopul său, este permis doar cel mult 0,02-0,07%. Ca o excepție, conținutul de fosfor este crescut în mod deliberat la 0,2% în oțelul utilizat pentru producerea șuruburilor și piulițelor. Datorită prezenței fosforului, se obține o fragilitate mai mare, asigurând o prelucrabilitate bună și un fir curat, fără zgârieturi.
Oxigenul poate pătrunde în aliajele fier-carbon fie în timpul topirii și turnării, fie prin difuzie în fierul deja solidificat. În metalul lichid, oxigenul este sub formă de soluție și incluziuni de oxigen FeO 3 Fe 3 O 4 MnO, iar când oțelul este dezoxidat de diverse elemente - sub formă de incluziuni SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2 etc. , care din anumite motive nu sunt reușite să plutească în sus și să intre în zgură.
Prezența incluziunilor nemetalice, chiar și în cantități mici, are un efect negativ asupra calității oțelului; prin urmare, este necesar să le putem identifica cu ajutorul unui microscop. Incluziunile MnS din oțel sunt ușor vizibile pe o secțiune lustruită fără gravare. Ele, fără a avea un luciu metalic, ies puternic în evidență pe câmpul ușor lustruit al metalului și diferă de acesta prin culoare, de obicei gri sau albăstrui. În probele de oțel laminate sau forjate, incluziunile nemetalice sunt alungite în direcția de laminare și forjare. Perpendicular pe direcția de rulare au aspectul unor boabe rotunjite.
Orez. 12 Diferite dimensiuni de incluziuni de grafit în fontă x75
Incluziunile FeS în aliajele de fier sunt foarte rare și diferă de MnS printr-o nuanță galbenă sau maro.
Oxizii de fier sub formă de FeO în aliajele de fier (greu vizibili la microscop și doar cu un conținut semnificativ în aliaj sunt detectați sub formă de pete rotunde gri sau verzui, similare cu MnS.
Incluziunile de zgură pe o secțiune neîndreptată sunt prezentate în Fig. 10 .
Impuritățile sunt elemente chimice care au trecut în compoziția oțelului în timpul producerii acestuia ca aditivi tehnologici sau ca componente ale materialelor de încărcare.
Impuritățile din oțel sunt împărțite în permanente (obișnuite), aleatorii și ascunse (dăunătoare).
Impuritățile constante din oțel sunt manganul și siliciul, care sunt prezente ca impurități în aproape toate oțelurile industriale. Conținutul de mangan în oțelurile de structură este de obicei în intervalul 0,3-0,8% (dacă manganul nu este un element de aliere în oțelurile pentru scule, conținutul său este puțin mai mic (0,15-0,40%); Introducerea manganului ca aditiv tehnologic în astfel de cantități este necesară pentru a transforma sulful din sulfură de fier în sulfură de mangan. Siliciul din oțelurile bine oxidate (liniștite) este de obicei conținut în intervalul 0,17-0,37%. În oțelurile cu conținut scăzut de carbon (£0,2% C) incomplet dezoxidate conține mai puțin: în oțelurile semi-liniștite 0,05-0,017%, în fierbere<0,07 %. В нержавеющих и жаропрочных, нелегированных кремнием сталях его может содержаться до 0,8 %.
Impuritățile întâmplătoare din oțel pot fi aproape orice element care intră accidental în oțel din deșeuri, minereu de aliaj natural sau dezoxidanți. Cel mai adesea acestea sunt Cr, Ni, Cu, Mo, W, A1, T1 etc. în cantități limitate pentru impurități.
Impuritățile ascunse în oțel sunt sulful, fosforul, arsenul și gazele: hidrogen, azot și oxigen. Cu toate acestea, recent, azotul, sulful și fosforul sunt uneori folosiți ca aditivi de aliere pentru a oferi o serie de proprietăți speciale ale oțelurilor.
Pe baza compoziției chimice de calitate a oțelului, este posibil să se determine care elemente sunt aditivi de aliere și care sunt impurități. Dacă compoziția chimică a oțelului stabilește limitele inferioare (nu mai puțin) și superioare (nu mai mult) pentru conținutul unui anumit element din oțel, atunci acesta va fi un element de aliere. De regulă, pentru impurități este stabilită doar limita superioară de conținut. Singurele excepții sunt manganul și siliciul, a căror cantitate este reglementată de limite inferioare și superioare atât pentru impurități, cât și pentru aditivii de aliere.
Impuritățile nocive sulful, fosforul și gazele sunt prezente în aproape toate oțelurile și, în funcție de tipul de oțel, pot avea efecte diferite asupra proprietăților.
În prezent, în metalurgie sunt utilizate pe scară largă diferite procese tehnologice și metode de producție a oțelului, în urma cărora se realizează o reducere semnificativă a contaminării cu metale prin incluziuni nemetalice și devine posibilă reglarea compoziției, dimensiunii și naturii distribuției acestora. Astfel de procese și metode includ: topirea de rafinare (electrozgură, arc de vid), topirea prin inducție în vid, prelucrarea în afara cuptorului a oțelului cu zgură sintetică, evacuarea în oală etc.
În producția de oțel, metalurgia modernă folosește o cantitate imensă de impurități și aditivi. Proporțiile și cantitățile elementelor de aliere, așa cum sunt numiți și aditivii, sunt de obicei un secret comercial al unei companii metalurgice.
Carbon - parte integrantă a oricărui oțel, deoarece oțelul este un aliaj de carbon și fier. Procentul de carbon determină proprietățile mecanice ale oțelului. Odată cu creșterea conținutului de carbon în compoziția oțelului, duritatea, rezistența și elasticitatea oțelului cresc, dar ductilitatea și rezistența la impact scad, iar lucrabilitatea și sudarea se deteriorează.
Siliciu - conținutul său nesemnificativ în compoziția oțelului nu are un efect deosebit asupra proprietăților sale. Odată cu creșterea conținutului de siliciu, proprietățile elastice, permeabilitatea magnetică, rezistența la coroziune și rezistența la oxidare la temperaturi ridicate sunt îmbunătățite semnificativ.
Mangan - este continut in otel carbon in cantitati mici si nu are un efect deosebit asupra proprietatilor sale. Cu toate acestea, formează un compus solid cu fierul, care crește duritatea și rezistența oțelului, reducând în același timp ductilitatea acestuia. Manganul leagă sulful în compusul MnS, prevenind formarea compusului dăunător FeS. În plus, manganul dezoxidează oțelul. Oțelul care conține o cantitate mare de mangan dobândește duritate și rezistență semnificativă la uzură.
Sulf
- este o impuritate nocivă în compoziția oțelului, unde se găsește în principal sub formă de FeS. Acest compus conferă oțelului fragilitate la temperaturi ridicate - fragilitate roșie. Sulful crește abraziunea oțelului, reduce rezistența la oboseală și reduce rezistența la coroziune.
În oțelul carbon, conținutul de sulf admis nu este mai mare de 0,07%.
Fosfor - este, de asemenea, o impuritate nocivă în compoziția oțelului. Formează compusul Fe 3 P cu fier. Cristalele acestui compus sunt foarte fragile, drept urmare oțelul devine foarte fragil la rece - fragilitate la rece. Efectul negativ al fosforului este cel mai pronunțat la un conținut ridicat de carbon.
Alierea componentelor din oțel și efectul lor asupra proprietăților:
Aluminiu - oțelul, a cărui compoziție este completată cu acest element, capătă rezistență crescută la căldură și rezistență la scară.
Siliciu - crește elasticitatea, rezistența la acid și rezistența la calcar a oțelului.
Mangan - creste duritatea, rezistenta la uzura, rezistenta la sarcini de impact fara a reduce ductilitatea.
Cupru - îmbunătățește proprietățile rezistente la coroziune ale oțelului.
Crom - crește duritatea și rezistența oțelului, reducând ușor ductilitatea și crește rezistența la coroziune. Conținutul de cantități mari de crom din compoziția oțelului îi conferă proprietăți de inoxidabil.
Nichel - la fel ca cromul, oferă oțelului rezistență la coroziune și, de asemenea, crește rezistența și ductilitatea.
Tungsten - făcând parte din oțel, formează compuși chimici foarte duri - carburi, care cresc brusc duritatea și duritatea roșie. Tungstenul previne extinderea oțelului atunci când este încălzit și ajută la eliminarea fragilității în timpul călirii.
Vanadiu - creste duritatea si rezistenta otelului, creste densitatea otelului. Vanadiul este un bun agent de dezoxidare.
Cobalt - creste rezistenta la caldura, proprietatile magnetice, creste rezistenta la sarcini de soc.
Molibden - creste rezistenta la rosu, elasticitatea, rezistenta la tractiune, imbunatateste proprietatile anticorozive ale otelului si rezistenta la oxidare la temperaturi ridicate.
Titan - creste rezistenta si densitatea otelului, este un bun dezoxidant, imbunatateste prelucrabilitatea si creste rezistenta la coroziune.
Monoxid de carbon(CO, monoxid de carbon) este un produs al arderii incomplete a combustibilului care intră în aerul atmosferic cu emisii de la întreprinderile industriale și gazele de eșapament ale vehiculelor. Monoxidul de carbon poate apărea în aerul spațiilor rezidențiale în timpul încălzirii sobei în cazul închiderii premature a coșului de fum, în spațiile gazificate din cauza arzătoarelor defecte și ca urmare a scurgerilor de gaz din rețea. Fumul de tutun conține aproximativ 0,5-1,0% monoxid de carbon. În mediile industriale, monoxidul de carbon se poate forma și acumula în zonele de lucru ca urmare a proceselor tehnologice. Este general acceptat că 1/3 din cantitatea totală de CO care poluează atmosfera este asociată cu activitatea umană.
Monoxidul de carbon este o substanță toxică. Pătrunzând prin plămâni în sânge, formează un compus chimic puternic cu hemoglobina - carboxihemoglobina, blocând procesele de transport a oxigenului către țesuturi, în urma cărora în organism apare înfometarea de oxigen - anoxemie de natură acută sau cronică, în funcție de concentrația de CO. Otrăvirea cronică este mai frecventă, manifestată prin dureri de cap, pierderi de memorie, tulburări de somn, oboseală crescută etc.
Metan(CH 4 ) - Se formează atât în mod natural, ca urmare a activității vitale a microorganismelor din apele stagnante și din sol, cât și ca urmare a activității umane: în timpul dezvoltării și exploatării câmpurilor de gaze și petrol, utilizarea gazelor naturale și arderea cărbunelui. . În ultimii ani, cantitatea de metan din atmosferă a crescut cu 1% pe an.
Dioxid de sulf(SO 2, dioxid de sulf) – se referă la poluanții prioritari. Este eliberat în atmosferă atunci când sunt arse combustibili bogați în sulf, cum ar fi cărbunele și uleiurile bogate în sulf la centralele termice, rafinăriile de petrol, casele de cazane și alte întreprinderi industriale.
Dioxidul de sulf are un miros înțepător și irită membranele mucoase ale ochilor și ale tractului respirator superior. În caz de intoxicație cronică se observă conjunctivită, bronșită și alte leziuni. Acest gaz are un efect dăunător asupra vegetației, în special a copacilor de conifere, precum și asupra suprafețelor metalice, provocând coroziunea acestora, deoarece dioxidul de sulf este oxidat în trioxid de sulf, care, odată cu umiditatea aerului, formează un aerosol de acid sulfuric, care face parte din ploaie acidă.
oxizi de azot ( NU, NO2, N2O) - se găsesc în gazele de eșapament ale vehiculelor și în emisiile de la întreprinderile industriale producătoare de acid azotic, îngrășăminte cu azot, explozivi etc. Cea mai dăunătoare substanță este dioxidul de azot (NO 2), care are un efect iritant asupra membranelor mucoase ale tractului respirator superior. Odată ajuns în corpul uman, interacționează cu hemoglobina din sânge, provocând formarea methemoglobinăși tulburări hipoxice. Inhalarea pe termen lung a concentrațiilor scăzute de oxizi de azot provoacă bronșită, anemie și agravarea bolilor de inimă.
Descompunerea dioxidului de azot în aerul atmosferic sub influența razelor ultraviolete asupra oxidului de azot și oxigenului atomic duce la formarea radicalilor liberi din ozon. Oxizii de azot și hidrocarburile se combină cu oxigenul și formează oxidanți, printre care se numără substanțe foarte toxice care sunt implicate în formarea smogului fotochimic împreună cu oxizii de azot.
Hidrocarburi cancerigene- acestea sunt hidrocarburi aromatice policiclice, dintre care cea mai puternică este 3-4-benzo(a)piren, care intră în atmosferă cu gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă, emisiile de la întreprinderile din industria petrolului și cocsului și ale altor întreprinderi care utilizează petrol și cărbune ca combustibil . 3-4-benz(a)pirenul se găsește și în fumul de tutun.
Relația dintre nivelul de poluare a aerului atmosferic cu agenți cancerigeni și incidența cancerului pulmonar a fost stabilită de mult timp.
Alte impurități nocive. Pulberile în suspensie în aerul atmosferic sunt formate din praf de origine naturală și artificială. Se disting urmatoarele tipuri de praf natural: cosmic, vulcanic, maritim, incendii de padure si sol, care are cea mai mare importanta igienica. Este format din praf de sol și praf de plante. Praful de sol din zonele populate situate în zonele deșertice și semidesertice constă în 70-80% compuși minerali cu un conținut ridicat de dioxid de siliciu liber, dar riscul de silicoză din acesta este scăzut.
Praful de plante include polen de la plante cu flori, spori fungici și bacterieni.
Praful de origine artificială pătrunde în aer în timpul arderii combustibilului solid (cărbune) sub formă de cenușă, subardere și funingine. Cenușa este o impuritate incombustibilă a cărbunelui, subcombustirea sunt particule de cărbune nearse, funinginea este un produs al arderii incomplete a cărbunelui, care este componenta cea mai patogenă, deoarece conține substanțe cancerigene [benzo(a)piren, metilcolantren, antracen].
Praful poate avea efecte adverse indirecte și directe asupra oamenilor. Efectul indirect al prafului se remarcă în atmosferă și constă în reducerea intensității radiațiilor solare, favorizând formarea de nori și ceață, ceea ce duce la scăderea iluminării naturale în încăperi și, ca urmare, la miopie și rahitism la copii, osteoporoza la adulți, promovează supraviețuirea microbilor patogeni în mediu. Efectul direct al prafului: iritant, mecanic, cancerigen, toxic, epidemiologic, fibrogen, cariogen, iradiant, alergen, epidemiologic - poate fi observat in conditii nefavorabile de productie.
Compuși de clor și fluor(CH 3 C1, HC1, freoni și produse ale distrugerii lor). În condiții naturale, în apa oceanului se formează clorura de metil (CH 3 C1), care se ridică în stratosferă și, sub influența radiației solare, se descompune în atomi de clor. Acidul clorhidric se formează apoi din clor. Cu toate acestea, clorul natural și compușii săi au un impact redus asupra atmosferei. Un mare pericol este reprezentat de poluarea antropică a atmosferei cu compuși chimici care conțin clor sau fluor, sau ambele aceste elemente. Aceștia sunt așa-numiții freoni: derivați de clorofluoro ai metanului, etanului și ciclobutanului (CFC1 3, CF 2 C1 2 etc.).
Freonii sunt folosiți pe scară largă ca solvenți în cutiile de aerosoli în diverse scopuri, ca agenți de răcire în frigidere și aparate de aer condiționat. Freonii pătrund cu ușurință în stratosferă, deoarece sunt gaze inerte. Cu toate acestea, la altitudini de 30 - 40 km, sub influența părții ultraviolete a radiației solare (în intervalul de lungimi de undă 180 - 225 nm), se descompun cu eliberarea de atomi de clor activ. Apoi, la interacțiunea cu oxigenul, se formează oxid de clor (C1 2 0), iar în reacțiile cu HN0 3, CH 4 și alți compuși chimici se formează acid clorhidric (HCl). Clorura de hidrogen este foarte solubilă în apă, deci este spălată eficient de sedimente.
O cantitate semnificativă de clorură de hidrogen (de la sute de mii la 1,5 milioane de tone) este eliberată în stratosferă (până la o altitudine de 18 - 20 km) după erupții vulcanice mari. În medie, peste 1 an, aproximativ 0,3 milioane de tone de HC1 intră în stratosferă din cauza activității vulcanice.
În 1987, în conformitate cu Programul Națiunilor Unite pentru Mediu (UNEP), a intrat în vigoare Protocolul de la Montreal privind substanțele care epuizează stratul de ozon, care prevede o reducere treptată a producției și consumului unui număr de clorofluorocarburi. În special, în conformitate cu acest protocol, freonul R-12 (ca cel mai favorabil distrugerii stratului de ozon) și R-22, precum și alți freoni care distrug
strat de ozon, nu mai sunt folosite la aparatele de uz casnic.