- •Обеспечение химических производств сырьем, энергией и конструкционными материалами
- •Учебное пособие
- •Глава 1. Сырье химической промышленности
- •Глава 2. Энергетическое обеспечение химических производств
- •Глава 3. Конструкционные материалы.
- •Глава 1
- •1.1. Характеристика и запасы сырья
- •1.2. Воздух и вода как сырье химической промышленности
- •1.3. Вторичные материальные ресурсы
- •1.4. Важнейшие тенденции в развитии сырьевой проблемы
- •1.4.2. Применение концентрированного сырья
- •1.4.3. Комплексное использование сырья
- •1.4.4. Замена пищевого сырья непищевым и растительного – минеральным
- •Глава 2. Энергетическое обеспечение химических производств
- •2.1. Источники энергии
- •2.2. Виды энергии, применяемые в химической промышленности
- •2.3. Основные принципы энергосберегающей политики
- •2.4. Получение искусственного жидкого топлива
- •Глава 3
- •3.1. Виды конструкционных материалов
- •3.1.1. Стали
- •3.1.2. Чугуны
- •3.1.3. Цветные металлы и их сплавы
- •3.1.4. Неметаллические конструкционные материалы
- •3.2. Коррозия металлов и сплавов
- •3.2.1. Виды коррозии
- •3.2.2. Способы борьбы с коррозией
- •3.3. Влияние материала на конструкцию аппарата и способ его изготовления
- •3.3.1. Конструкционные особенности аппаратов из высоколегированных сталей
- •3.3.2. Конструктивные особенности эмалированных аппаратов
- •3.3.3. Конструктивные особенности аппаратов из цветных металлов
- •3.3.4. Конструктивные особенности аппаратов из пластмасс
3.1.2. Чугуны
Серые чугуны представляют собой сплав железа, углерода и других металлургических добавок: кремния, марганца, фосфора и серы. Содержание углерода в чугунах колеблется от 2,8 до 3,7%, при этом большая его часть находится в свободном состоянии (графит) и только около 0,8-0,9% находится в связанном состоянии в виде цементита (карбида железа — Fе3С). Свободный углерод выделяется в чугуне в виде пластинок, чешуек или зерен. По микроструктуре различают:
чугун серый — в структуре которого углерод выделяется в виде пластинчатого или шаровидного графита;
чугун белый — в структуре которого углерод выделяется в связанном состоянии;
чугун отбеленный — в отливках которого внешний слой имеет структуру белого чугуна, а сердцевина — структуру серого чугуна;
чугун половинчатый — в структуре которого углерод выделяется частично в связанном, а частично в свободном виде.
Детали из чугуна изготавливают методом литья в земляных и металлических формах. Из чугуна получают детали сложной конфигурации, которые невозможно получить другими методами, например, ковкой или резанием.
Серый чугун является ценным конструкционным материалом, так как, имея сравнительно низкую стоимость, он обладает неплохими механическими свойствами. Существенным недостатком серых чугунов является их низкая пластичность. Поэтому ковка и штамповка серого чугуна даже в нагретом состоянии невозможна. Серые чугуны обладают низкой химической стойкостью, и детали из них не могут работать в агрессивных средах. Для повышения качества чугуна его модифицируют различными модификаторами, которые воздействуют на процессы кристаллизации жидкого чугуна, изменяя его механические свойства.
Различают ковкий чугун и высокопрочный чугун. Ковкий чугун (КЧ) отличается от серого чугуна пониженным содержанием углерода и кремния, что делает его более пластичным, способным выдерживать значительные деформации (относительное удлинение КЧ составляет 3—10%). Высокопрочный чугун (ВЧ) является разновидностью ковкого чугуна, высокие прочностные характеристики которого достигаются модифицированием присадками магния и его сплавов. Ковкий и высокопрочный чугуны идут на изготовление коленчатых валов, цилиндров малых компрессоров и других фасонных тонкостенных деталей.
Широкое применение в химическом машиностроении имеют легированные чугуны, в состав которых входят легирующие элементы: никель, хром, молибден, ванадий, титан, бор и др.
По суммарному содержанию легирующих добавок чугуны делят на три группы:
низколегированные — легирующих добавок до 3%;
среднелегированные — легирующих добавок от 3 до 10%;
высоколегированные — легирующих добавок более 10%.
Легирование позволяет существенно улучшить качество чугуна и придать ему особые свойства. Например, введение никеля, хрома, молибдена, кремния повышает химическую стойкость и жаропрочность чугуна; никелевые чугуны с добавкой меди (5—6%) надежно работают со щелочами; высокохромные (до 30% Сг) устойчивы к действию азотной, фосфорной и уксусной кислот, а также хлористых соединений; чугун с добавкой молибдена до 4% (антихлор) хорошо противостоит действию соляной кислоты.