Контрольная работа по "Материаловедение и технология материалов"

          Качество стали, используемой при изготовлении металлических конструкций, выражается в ее механических свойствах:

• показатель пластичности - относительное удлинение;
• сопротивление статического воздействия - ограничение текучести при растяжении и временное сопротивление;
• сопротивление расслоению - загиб в холодном состоянии;
• сопротивление динамическим воздействиям и хрупкому разрушению - при различных температурах ударной вязкостью.

         Значения этих показателей определяются  ГОСТ. Химический состав стали  и технология ее производства  выражает способность стали к свариваемости, что определяет также качество стали. 
       Стали подразделяются на три группы по прочности:

1. малоуглеродистая сталь обычной прочности, имеющая браковочное значение предела текучести σт=23 кН/см2 и временное сопротивление σв = 38 кН/см2;
2. сталь повышенной прочности — σт=29 ... 40 кН/см2 и σв = 44... 52 кН/см2;
3. сталь высокой прочности (низколегированная и термически упрочненная) — σт=45... 75 кН/см2 и более и σв=60... 85 кН/см2 и более.

        В  новом СНиП II-B.3-72 по показателям  временного сопротивления и предела  текучести стали разделены на семь классов (табл. 1). Каждому классу стали присвоен индекс С, в числителе указывается наименьшее значение временного сопротивления, а в знаменателе - предела текучести в кН/см2 (например, С 38/23). 
Свариваемость стали и ее механические свойства зависят от технологии прокатки, химического состава и термической обработки. 
Феррит составляет основу стали. Он очень пластичен и имеет малую прочность, в связи с этим феррит в чистом виде в конструкциях не используется. Прочность феррита повышают:

• термическим упрочнением и легированием стали высокой прочности;
• добавками углерода - малоуглеродистые стали обычной прочности;
• легированием марганцем, кремнием, ванадием, хромом и другими элементами - низколегированные стали повышенной прочности.

Таблица 1. Классы стали и соответствующие им марки.  

          Сущность предела чугуна в сталь.

           Основными исходными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Сравнение химических составов передельного чугуна и стали показывает, что содержание углерода и примесей в стали существенно ниже, чем в чугуне (см. таблицу 1).

Таблица 1. Состав передельного чугуна и низкоуглеродистой стали

          Таким образом, для передела чугуна в сталь необходимо снизить содержание углерода и примесей. Поэтому сущностью любого металлургического передела чугуна в сталь является снижение содержания углерода и примесей путем их избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки. В результате окислительных реакций, осуществляемых на первом этапе передела чугуна в сталь, углерод соединяется с кислородом, образуя СО, который удаляется в атмосферу печи. Кремний, марганец, фосфор, сера образуют окислы или другие соединения, нерастворимые или малорастворимые в металле (SiO2, МnО, СаS и др.), которые в процессе плавки частично удаляются в шлак.

         Однако в полной мере окислить примеси не удается, так как, несмотря на их значительно большее сродство к кислороду, чем у железа, по мере снижения содержания примесей в соответствии с законом действующих масс начинает окисляться железо. Окислы железа растворяются в железе, насыщая металл кислородом. Сталь, содержащая кислород, непригодна для обработки давлением — ковки, прокатки, так как в ней образуются трещины при деформации в нагретом состоянии.

        Для уменьшения содержания кислорода в стали в процессе плавки ее раскисляют, т. е. вводят в нее элементы с большим сродством к кислороду, чем у железа. Взаимодействуя с кислородом стали, эти элементы образуют нерастворимые окислы, частично всплывающие в шлак. Для раскисления стали используют ферросплавы — ферросилиций, ферромарганец, а также алюминий. Раскисление является завершающим этапом выплавки стали.

       Чугун переделывают в сталь в различных по принципу действия металлургических агрегатах. Основными из них являются кислородные конвертеры, мартеновские печи и другие электропечи.