- 52 -

Основы металлургического производства

Введение

Технология конструкционных материалов - это учебная дисциплина, которая рассматривает прогрессивные методы получения металлов и изделий из них.

Основное назначение курса:

• ознакомить с прогрессивными технологиями получения материалов;

• дать необходимую базу данных о конструкционных материалах и привести сведения о новых материалах, используемых в машиностроении;

• изучение прогрессивных безотходных технологий формообразования заготовок и деталей;

• дать начальные навыки работы с научно-технической литературой в рамках научно-исследовательской работы студентов.

В курсе технологии конструкционных материалов на конкретных примерах формообразования заготовок используются знания, полученные по математике, физике, химии.

Курс технологии конструкционных материалов состоит из двух частей:

• технология формообразования заготовок (горячая обработка);

• технология формообразования деталей (обработка материалов резанием и электрофизическими методами).

Первая часть курса состоит из четырех разделов: 1.Основы металлургического производства; 2. Основы литейного производства; 3. Основы обработки металлов давлением. 4. Основы сварочного производства.

1. Основы металлургического производства

Важнейшей задачей машиностроения на современном этапе является повышение качества выпускаемой продукции, её надежности и уменьшение металлоемкости. По этой причине в настоящее время большое внимание уделяется повышению качества традиционных материалов и разработке новых материалов.

В последнее время во всех развитых странах мира наблюдается тенденция к уменьшению выпуска стали, что связано с повышением качества металла, уменьшением потерь при выплавке и разливки стали (более широкое внедрение непрерывной разливки), а также внедрением в машиностроение новых материалов (например, композиционных материалов). В США в 1980 г выплавлялась 105,8 млн. т стали, а в 1986 г. - 73,7 млн. т. В ФРГ в 1980 г выплавлялось 43,8 млн. т, а в 1986 г - 37,2 млн. т. Однако доля деталей машин, изготовленных из чугуна, стали и сплавов на основе цветных металлов очень высока.

Для получения черных металлов (чугуна, стали) используются руды. Рудой называется горная порода, из которой экономически целесообразно извлекать металлы и их соединения. Экономическая целесообразность определяется браковочным пределом по извлекаемому металлу.

Так, для железа он составляет 20…60, для меди 1…3 % и т.д. Руды обычно называют по одному или нескольким металлам, которые содержатся в них. Так, для производства чугуна используются железные и марганцевые руды. Руда состоит из рудного минерала, пустой породы и примесей. Примеси могут быть полезными и вредными. К вредным примесям относятся сера, фосфор, мышьяк, цинк.

Рудным минералом называется природные химические соединения металлов (чащу всего оксиды). Пустая порода – балластные химические соединения, не содержащие основные металлы руды. Так, пустая порода железной руды обычно состоит из кварцита SiO2 или песчаника с примесью глинистых веществ (Al₂O₃, 2SiO₂ 2H₂O).

Для выплавки чугуна применяют красный, бурый, магнитный и шпатовый железняки. Красный железняк (гематит) содержит 55…60 % железа, а некоторые разновидности – до 69 % железа в виде в виде безводной окиси железа Fe2O3. Магнитный железняк Fe₃O₄ содержит 55…60 % Fe, который имеет высокую магнитную восприимчивость. Бурый железняк содержит 35…55 % железа в виде водных окислов (лимонит-2Fe₂O₃ 3H₂O и гетит – Fe₂O₃H₂O). Шпатовый

железняк (сидерит) содержит 30…40 % железа в виде FeCO₃.