Что такое сталь? Приведите химический состав стали. Чем отличается сталь от чугуна?

Сталь--сплав (твёрдый раствор) железа с углеродом (и другими элементами), характеризующийся эвтектоидным превращением.Содержащиеся в стали компоненты можно разделить на четыре группы: постоянные (углерод, марганец, кремний, сера и фосфор), скрытые(кислород, азот, водород), случайные(медь, цинк, свинец,хром, никель и др металлы) и специальные (легирующие)-марганец, кремний, хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, бор, ниобий, цирконий, селен, теллур, медь и др.

24.В чем сущность процесса получения стали? Дайте краткую характеристи­ку способам получения стали.

Сущность процесса производства стали заключается в удалении содержащихся в исходном материале избыточных примесей с помощью окислительно-восстановительных процессов. Исходным материалом при это может быть чугун, лом, руда, отходы литейного производства.Существует несколько способов получения стали: конверторный, мартеновский и электроплавка.Конверторный способ основан на продувке сжатым воздухом расплавленного чугуна. При продувке кислород воздуха вступает в реакцию с примесями чугуна и окисляет их, в результате чего получается сталь. Для конверторного способа используют жидкий чугун, полученный в доменных печах и выдержанный в специальных металлоприемниках (миксерах). Мартеновский способ. Получение высокой температуры в мартеновской печи дало возможность не только использовать промышленные отходы в качестве шихтовых материалов, но и получать стали с весьма разнообразными свойствами. Мартеновская сталь поступает в виде листовой и сортовой, рельсов, отливок, заготовок для ковки и штамповки.

25. Опишите кислородно-конвертерный способ производства стали (сущ­ность, достоинства, недостатки).

Сущность кислородно–конвертерного процесса заключается в том, что налитый в плавильный агрегат (конвертор) расплавленный чугун продувают струей кислорода воздуха. Углерод, кремний и другие примеси окисляются и тем самым чугун переделывается в сталь. Этот процесс осуществляется в конверторе.

Недостатком кислородно-конвертерного способа получения стали является большое пылеобразование, обусловленное обильным окислением и испарением железа; угар металла составляет 6 - 9 %, что значительно больше, чем при других способах получения стали. Это требует обязательного сооружения при конвертерах сложных и дорогих пылеочистительных установок.

Достоинства: более высокая производительность этого способа по сравнению с мартеновским, меньшие расходы по переделу, более низкие удельные капитальные вложения.

26. Опишите мартеновский способ производства стали (сущность, достоинст­ва, недостатки).

Сущность мартеновского способа плавки заключается в окислении нежелательных для стали примесей в чугуне н переводе их в шлак.

Достоинством мартеновского способа является его универсальность - возможность перерабатывать различные по составу чугуны и получать различные сорта углеродистых сталей, а также некоторые легированные стали.

Недостатки мартеновского способа выплавки стали: большие капитальные затраты, низкая по сравнению с кислородно-конвертерным способом производительность, затраты на топливо, сложность обслуживания регенераторов вследствие разрушения их насадки.

27. Опишите способ производства стали в электропечах (сущность, достоин­ства, недостатки).

Электросталеплавильное производство - это получение качественных и высококачественных сталей в электрических печах, обладающих существенными преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами. Выплавка стали в электропечах основана на использовании электроэнергии для нагрева металла. Тепло в электропечах выделяется в результате преобразовании электроэнергии в тепловую при горении электрической дуги либо в специальных нагревательных элементах, либо за счет возбуждения вихревых токов. Преимущества способа получения стали в электропечах:

1) создание высокой температуры в плавильном пространстве печи дает возможность быстро проводить плавку;

1. 
   получать сталь и сплавы любого состава;
2. 
   использование известкового шлака, способствует хорошему очищению металла от вредных примесей серы и фосфора;
3. 
   возможность ведения плавки при всех режимах и условиях производства;
4. 
   создание воздушной среды или вакуума в печи способствует хорошемураскислению и дегазации стали.

Недостатки:

1. 
   значительный расход электроэнергии и электродов;
2. 
   высокая стоимость получения стали.

28. Что такое раскисление стали? Укажите, какие бывают стали по степени раскисления?

Раскисление стали – это технологический процесс, при котором кислород, который растворен в металле, выводится из него или переводится в нерастворимое соединение, превращаясь в шлак.

Стали в зависимости от степени раскисления:

а) спокойные,

б) полуспокойные,

в) кипящие.

29.Проведите классификацию сталей по важнейшим признакам

по хим. Составу: углеродистые: низкоуглеродистые, среднеуглеродистые,высокоуглеродистые - и легированные

По степени раскисления и характеру затвердевания: спокойные, полуспокойные и кипящие

По способу производства: выплавленные в электропечах, мартеновских печах и кислородно-конвертерным способом

По структуре: доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные

По качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные

По назначению: конструкционные и инструментальные

30. Дайте характеристику углеродистым конструкционным сталям обыкно­венного качества (строение, свойства, назначение, маркировка).

Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества.По химическому составу – это углеродистые стали, содержащие до 0,62 % углерода. Такие стали могут выплавляться в любом из известных промышленных типов сталеплавильных агрегатов (мартеновская печь, кислородный конвертер и электродуговая печь. По стандарту стали обыкновенного качества обозначаются буквами Ст и цифрой, обозначающей условный номер: Ст0…Ст6. Стали с более высоким номером в марке содержат больше углерода и имеют повышенные прочностные свойства, но меньшую вязкость и пластичность.

У маркировки стали, кроме Ст0, обязательно указывают способ раскисления: «кп» – кипящая, «пс» – полуспокойная, «сп» – спокойная.

Стандарт предусматривает выпуск углеродистых сталей с повышенным содержанием марганца (до 1,6 % Mn). Такие стали обозначают, например, Ст5Гпс.

Стали обыкновенного качества широко используют в строительстве, машиностроении и т.д., в тех случаях, когда не требуется соблюдения повышенных требований к качеству изделия и его надежности. Между тем, тенденции мирового потребления стали свидетельствуют о повышении требований к качеству металлопродукции и обусловливают ее приобретение получением соответствующих гарантий и сертификатов качества. Поэтому производство и применение сталей обыкновенного качества неуклонно снижается, особенно сталей с низким гарантированным уровнем свойств марок «кп» и «пс».

31. Дайте характеристику углеродистым конструкционным качественным сталям (строение, свойства, назначение, маркировка).

Сталь углеродистая качественная конструкционная(ГОСТ 1050-88) отличается более высокими механическими св-ми, чем сталь обыкновенного кач-ва, т.к. содержит серы не более 2,040%, фосфора – не более 0,35%. Ее изготавливают в мартеновских и электрических печах. Маркировка: маркируют двухзначными цифрами, указыв. Среднее содержание углерода в сотых долях %. Механич. св-ва: твердость после прокатки и после отжига, предел прочности, удлинение и сужение площади поперечного сечения для образцов, изготовленных из нормализованных заготовок. Назначение: ответственные детали машин и мех-мов, поковки, штамповки, прутки, серебрянка. Структура: доэвтектоидная и эвтектоидная.

32. Дайте характеристику легированным конструкционным сталям (строение, свойства, назначение, маркировка).

Конструкционная легированная сталь(гост-4543-71) кол-во углерода 0,1-0,55%, стали, которые помимо обычных компонентов (углерода, марганца, кремния, серы, фосфора) содержат и другие (легирующие) элементы, либо кремний или марганец в повышенном, кроме обычного, количестве. СВ-ва: прочность, вязкость, жаро- и хладостойкость, коррозийная стойкость, хрупкость. Структура: доэвтектоидная, улучшаемые, среднеуглеродистые стали. Маркировка: две первые цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, цифры после букв указывают содержание легирующего элемента в целых единицах. Назначение: применяют для изготовления наиболее ответственных деталей, узлов механизмов и машин.

33. Дайте характеристику легированным инструментальным сталям (строе­ние, свойства, назначение, маркировка).

легированная инструментальная сталь - стали, содержащие 0,9…1,4 % углерода. Свойства: при введении определенных легирующих примесей сталь приобретает красностойкость, износоустойчивость, получает глубокую прокаливаемость; она имеет высокую прочность, твердость и хорошо противостоит ударным нагрузкам. Маркировка: в начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается. Далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания. Структура: заэвтектоидная, низколегированная. Назначение: эта сталь идет для изготовления различного инструмента: ударно-штампового, измерительного, режущего.

34. Что такое автоматная сталь? Укажите ее состав, свойства, назначение, маркировку.

Автоматные стали— это стали повышенной обрабатываемости резанием. При их обработке достигается высокая производительность, обеспечивается малая шероховатость обработанной поверхности, хорошее стружкоотделение. Структура: доэвтектоидная. Свойства: пластичность и вязкость А. с., благодаря присутствию серы и фосфора, ниже, чем у обычных углеродистых сталей. Свариваемость плохая. Детали из А. с. обычно применяются без термической обработки или только с отпуском для снятия напряжений. Назначение: Эти стали используются в основном в массовом производстве для изготовления деталей на станках-автоматах (винтов, шпилек, болтов, гаек, мелких деталей сложной конфигурации и т.п.) Маркировка: автоматные стали обозначаются буквой А, которая ставится в начале марки, и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

35. Укажите и охарактеризуйте способы повышения качества стали. Почему повышается качество стали при термообработке и легировании?

1. Термическая обработка стали заключается в последовательном проведении нагрева металла с определенной скоростью до необходимой температуры, выдержке при этой температуре в течение некоторого времени и охлаждении с заданной скоростью. 2. Химико-термическая обработка – цементация, азотирование. 3. Термо-механическая обработка – прокатка, ковка. Вакуумная дегазация проводится для уменьшения содержания в металле газов вследствие снижения их растворимости в жидкой стали при пониженном давлении и неметаллических включений. Вакуумно-дуговой переплав (ВДП) применяют в целях удаления из металла газов и неметаллических включений. Процесс осуществляется в вакуумно-дуговых печах с расходуемым электродом. Катод изготовляют механической обработкой слитка, выплавляемого в электропечах или установках ЭШП.

36. Опишите процедуру контроля качества, условия поставки, хранения и транспортирования стали.

- на открытых площадках (складах);

- в закрытых неотапливаемых помещениях (складах);

- в закрытых отапливаемых помещениях (складах).

Наиболее благоприятными условиями для хранения вотапливаемом помещении (складе) являются:

- температура 12-16 градусов Цельсия;

- относительная влажность воздуха 40-60 процентов;

- равномерная вентиляция помещения.

37Проведите классификацию и дайте общую характеристику важнейшим цветным металлам.

Из огромного числа цветных металлов и сплавов наиболее распространение получили сплавы на основе меди, алюминия, магния, титана.

Многочисленные металлы и сплавы условно принято делить на 4 группы:

Легкие(алюминий, магний, титан,литий)

Тяжелые-медь,никель, кобальт

Тяжелые легкоплавкие – цинк, свинец, олово

Благородные – золото,серебро,платина.

 Из всех цветных металлов наиболее широко применяется медь. ( имеет специфический краснова-то-розовый цвет. Темп-ра плавления меди = 1083.медь химически малоактивна. В разбавленных соляной и серной кислотах растворяется только в присутствии окислителя.,обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в пресной и морской воде, органических кислотах, спиртах и др.медь обладает наибольшей электро- и теплопроводностью.

Алюминий ( низкая плотность, высокая электро- и теплопроводностью., высокая отражательная способность , хорошая коррозионная стойкость в атмосфере и некоторых агрессивных средах.

Титан – блестящийсеребристый белый легкий металл , относительная плотность =4,5(коррозионная стойкость, интенсивно взаимодействует лишь с соляной , серной, плавиковой и ортофосфорной кислотами. обладает неплохими технолог. Свойствами: хорошо обрабатывается давлением. 

38. Дайте общую характеристику алюминию (свойства, области применения, маркировка). Опишите технологию производства алюминия.

Алюминий по распространению в земной коре занимает 1 место среди металлов. ( низкая плотность, высокая электро- и теплопроводностью., высокая отражательная способность , хорошая коррозионная стойкость в атмосфере и некоторых агрессивных средах. Широко применяется в электронике для изготовления проводников тока, в хим. И пищевых промышленностях., в качестве раскислителя при производстве стали. Маркировка А995(алюминий не более 99,995), А7Е , А6,А0

39,Дайте общую характеристику титану (свойства, области применения, мар­кировка). Опишите технологию производства титана.

Титан – блестящийсеребристый белый легкий металл , относительная плотность =4,5(коррозионная стойкость, интенсивно взаимодействует лишь с соляной , серной, плавиковой и ортофосфорной кислотами. обладает неплохими технолог. Свойствами: хорошо обрабатывается давлением. Их всех металлов , применяемых в технике , титан обладает наиболее высокой удельной прочностью маркировка: ТГ- титан губчатый, Тв- твердый, цифры 90,100,110,120 и т.д. значение твердости в единицах Бринелля НВ

40 Дайте общую характеристику меди (свойства, области применения, мар­кировка). Опишите технологию производства меди.

Медь- очень пластичный металл с невысокой прочностью. Она легко обрабатывается давлением ,но плохо режется , имеет невысокие литейные свойства из-за большой усадки. Медь применяют в виде листов , прутков, труб и проволоки. Медь маркируется след.образом : М1р, М2р, М3рМ0к. и т.д

Из всех цветных металлов наиболее широко применяется медь. ( имеет специфический краснова-то-розовый цвет. Темп-ра плавления меди = 1083.медь химически малоактивна. В разбавленных соляной и серной кислотах растворяется только в присутствии окислителя.,обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в пресной и морской воде, органических кислотах, спиртах и др.медь обладает наибольшей электро- и теплопроводностью.

41Дайте характеристику деформируемым сплавам на основе алюминия (со­став, свойства, назначение, маркировка).д

Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой темпе-ре.. Деформ. Сплавы при нагревании под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора , обеспечивающую и наименьшую прочность. Это и обуславливает их хорошую обрабатываемость давлением. Основные легирующие элементы: мед\ь, марганец, магний, цину. Деформируемые алюм.сплавы поставляют в виде прутков, профилей, панелей, труб, плит, полос, листов. Название марок свойства: малая плотность с достаточно высокой прочностью.

42дайте характеристику литейным сплавам на основе алюминия (состав, свойства, назначение, маркировка).

Для получения литейных сплавов в алюминий вводят легирующие элементы в таком количестве, чтобы обеспечить жидкотекучесть, т.е. способность сплава в жидком состоянии хорошо заполнять литейную форму. Принцип маркировки большинства алюмин.литейных сплавов следующие : АЛ(алюминий литейный ),затем числа , указывающие порядковый номер сплава, например, АЛ1,АЛ и т.д.

43. Дайте характеристику сплавам на основе титана (состав, свойства, назна­чение, маркировка).

Титановые сплавы.

Свойства: лёгкость, высокая прочность в интервале температур от криогенных (-250 С) до умеренно высоких (300-600 С) и отличная коррозионная стойкость

Назначение: в качестве конструкционных материалов во многих областях, в частности в авиации и др. отраслях транспортного машиностроения.

Состав: легирующие элементы алюминий, ванадий, молибден, марганец, хром, кремний, олово, цирконий, железо. Деление на 3 группы по типу структуры: а-сплавы; а + в сплавы; в-сплавы.

Маркировка ВТ5-1(5алюминия)

44. Дайте характеристику латуням (состав, свойства, назначение, маркиров­ка).

Латунь — это двойной сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк. В зависимости от числа компонентов : двухкомпонентные латуни и многокомпонентные. В зависимости от содержания цинка различают альфа-латуни и альфа+бетта-латуни. Однофазные альфа-латуни (до 35% цинка) хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. В свою очередь двухфазныеальфа+бетта-латуни (до 47- 50% цинка) малопластичны в холодном состоянии. Их обычно подвергают горячей обработке давлением при температурах. Плотность латуни — 8300—8700 кг/м. Температура плавления латуни в зависимости от состава достигает 880—950 °C. С увеличением содержания цинка температура плавления понижается. Латунь достаточно хорошо сваривается (однако нельзя сваривать латунь сваркой плавлением — можно, например, контактной сваркой) и прокатывается. Хотя поверхность латуни, если не покрыта лаком, чернеет на воздухе, но в массе она лучше сопротивляется действию атмосферы, чем медь. Имеет жёлтый цвет и отлично полируется, имеет высокую коррозийную стойкость, высокую теплопроводность. Это хороший конструкционный материал для работы при отрицательных температурах. Принята следующая маркировка. Латунный сплав обозначают буквой «Л», после чего следуют буквы основных элементов, образующих сплав. В марках деформируемых латуней первые две цифры после буквы «Л» указывают среднее содержание меди в процентах. Например, Л70 — латунь, содержащая 70 % Cu.

45. Дайте характеристику бронзам (состав, свойства, назначение, маркиров­ка).

Бро́нзы — ряд двойных или многокомпонентных сплавов на основе меди, где основным легирующим компонентом является олово, бериллий, марганец, алюминий. По хим составу: *Оловянная бронза— сплав меди с оловом (медь преобладает). Она обладает значительно большей, по сравнению с чистой медью, твердостью, достаточной прочностью и более легкоплавка. *По некоторым свойствам безоловянные бронзы превосходят оловянные. Алюминиевые, кремниевые и особенно бериллиевые бронзы — по механическим свойствам, алюминиевые — по коррозионной стойкости, кремнецинковые — по текучести. Алюминиевая бронза благодаря красивому золотисто-жёлтому цвету и высокой коррозионной стойкости иногда также применяется как заменитель золота для изготовления бижутерии и монет. В маркировке сплава на то, что это бронза указывает Бр, далее следует обозначение добавок, а после их процентное содержание. Например: БрО5 — бронза на основе меди с добавкой 5 % олова. По технологическим свойствам: *обрабатываемая давлением и литейная бронза. Применение: промышленное производство бронзового проката - листов, проволоки, прута и труб; производство компонентов для изготовления химических приборов; изготовление регулирующей арматуры для трубопроводов и отопительных систем; производство элитной бижутерии и сантехники; декоративное оформление престижных интерьеров.

46. Дайте характеристику медно-никелевым сплавам (состав, свойства, на­значение, маркировка).

Медно-никелевый сплав — сплавы на медной основе и содержащие в качестве основного легирующего элемента никель. В результате смешивания меди и никеля полученный сплав обладает повышенной стойкостью против коррозий, а электросопротивление и прочность возрастают. Медно-никелевые сплавы существуют двух типов электротехнические и конструкционные. Конструкционные сплавы обладают высокой стойкостью к коррозии. К конструкционным сплавом относятся нейзильбер и мельхиор. Электротехнические медно-никелевый сплавы. Данный вид сплавов обладает высоким электросопротивление и термоэдс, к ниму относятся копель и константан. Медно-никелевые сплавы применяются для электрических аппаратов и элементов таких как: реостаты, резисторы, термопар и т. д., используются в производстве посуды, медицинской промышленности, судостроении, художественных изделиях. Маркировка сплав МН10 содержит в своём составе 10% (по массе) никеля (Н), остальное - медь (М)

47. Дайте характеристику благородным (ювелирным) металлам и сплавам (состав, свойства, назначение, маркировка).

Благородные металлы — металлы, не подверженные коррозии и окислению, что отличает их от большинства металлов. Все они являются также драгоценными металлами, благодаря их редкости. Основные благородные металлы — золото, серебро, а также платина. В электротехнической промышленности из благородных металлов изготовляют контакты с большой степенью надёжности. В ювелирном деле и декоративно-прикладном искусстве применяют сплавы благородных металлов. В медицине благородные металлы применяют для изготовления инструментов, деталей приборов, протезов, а также различных препаратов, главным образом на основе серебра. Золото — чрезвычайно ковкий и тягучий металл. Серебро немного тверже золота, но тоже достаточно мягко, пластично и тягуче. Платина значительно тверже. Благородные сплавы - сплавы металлов, которые относятся к благородным (драгоценным) – золото, платина, серебро и металлы платиновой группы – иридий, рутений, палладий, осмий, родий. Основное их качество – высокая химическая стойкость и неподверженность коррозии и окислению. Детали из благородных сплавов или покрытые благородными сплавами хорошо работают в агрессивных средах, поэтому их часто применяют в химической промышленности. Благородные сплавы используются в ювелирном деле, электротехнике, электронике, химическом машиностроении, медицине, фотопромышленности, в качестве защитных покрытий, в производстве бытовых предметов.

48.Охарактеризуйте сущность и разновидности технологических процессов обработки материалов давлением в машиностроении.

 Обработка металлов давлением — технологический процесс получения заготовок или деталей в результате силового воздействия инструмента на обрабатываемый материал. Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил. Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида: *для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей — только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения, основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение; *для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближённо формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества; основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка. Прокатка - процесс пластического деформирования тел между вращающимися приводными валками.Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы, причём форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы. Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость матрицы; площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы. Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путём последовательного воздействия универсальным инструментом (бойками) на отдельные участки нагретой заготовки. Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа. При объёмной штамповке в качестве заготовки используют сортовой металл, разрезаемый на заготовки. На заготовку в процессе объемной штамповки воздействуют специализированным инструментом — пуансоном, при этом металл заполняет полость матрицы, приобретая её форму и размеры. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона и матрицы. Существуют также процессы, при которых используются комбинации из нескольких методов. Например, метод прокатка-волочение.

49. Охарактеризуйте сущность и разновидности технологических процессов литья в машиностроении.

Сущность процесса литья заключается в том, что расплавленный металл определённого химического совстава заливается в заранее подготовленную литейную форму, полость которой по своим размерам и конфигурации соответствует форме и размерам требуемой заготовки. После остывания заготовку, деталь или готовое изделие извлекают из формы. Литейные формы могут быть разового и многократного применения.

Разновидности технологических процессов литья в машиностроении:

· Получение отливок в одноразовых разрушаемых формах:

a. Литье в песчано-глинястые формы

b. Литье в оболочковые формы

c. Лите по выплавляемым моделям и т.д.

· Получение отливок в формах многоразового применения

a. Литье в кокиль

b. Центробежное литье

c. Литье под давлением

d. Литье в оболочковые формы

e. Литье по выплавляемым моделям