- •Предисловие
- •Тема 1. Введение. Структура курса
- •1.1. Цель и задачи изучения дисциплины. Структура курса.
- •1.2. История развития науки о металлах.
- •1.3. Значение конструкционных материалов и способов их обработки в промышленности и строительном производстве.
- •Тема 2. Строение и свойства металлов
- •2.1. Основные сведения о кристаллическом строении металлических тел.
- •2.2. Типы кристаллической решетки.
- •2.3. Особенности строения кристаллических тел.
- •2.4. Особенности существования кристаллических тел.
- •2.5. Дефекты кристаллического строения.
- •2.6. Изучение макро- и микроструктуры металлов и сплавов.
- •2.7. Свойства металлов и сплавов.
- •2.8. Методы испытания механических свойств.
- •Основные марки строительных сталей и их механические характеристики
- •Механические свойства строительной стали по гост 27772-88*
- •Тема 3. Металлические сплавы
- •3.1. Основные понятия о металлических сплавах.
- •3.2. Диаграмма состояния двойных сплавов.
- •3.2.1. Основная информация о диаграмме состояния.
- •3.2.2. Порядок построения диаграммы состояния.
- •3.3. Железоуглеродистые сплавы.
- •3.3.1. Компоненты и основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
- •3.3.2. Характеристика основных точек и линий диаграммы.
- •3.3.3. Структура сталей.
- •3.3.4. Чугуны. Структура чугунов.
- •3.4. Влияние углерода и легирующих элементов на свойства стали.
- •3.5. Цветные металлы и их сплавы.
- •Тема 4. Производство черных и цветных металлов
- •4.1. Основные понятия в металлургии.
- •4.2. Основные способы получения металлов из руд.
- •4.3. Топливо и огнеупорные материалы металлургического производства.
- •4.4. Производство чугуна.
- •4.4.1. Материалы для выплавки чугуна.
- •4.4.2. Подготовка исходных материалов к плавке.
- •4.4.3. Доменный процесс.
- •4.5. Производство стали.
- •4.5.1. Кислородно-конвертерный способ.
- •4.5.2. Выплавка стали в мартеновских печах.
- •4.5.3. Выплавка стали в электрических печах.
- •4.5.4. Разливка стали.
- •4.6. Производство цветных металлов.
- •4.6.1. Производство алюминия.
- •4.6.2. Производство меди.
- •4.6.3. Производство титана.
- •Тема 5. Обработка металла давлением
- •5.1. Общие сведения.
- •5.2. Прокатное производство.
- •5.3. Волочение.
- •5.4. Прессование.
- •5.5. Свободная ковка.
- •5.6. Горячая объемная штамповка.
- •5.7. Холодная объемная штамповка.
- •5.8. Листовая штамповка.
- •Тема 6. Термическая и химико-термическая обработка стали
- •6.1. Превращения при нагреве стали.
- •6.2. Превращения в стали при охлаждении.
- •Характеристика структурных составляющих закаленной стали
- •6.3. Основные виды термической обработки стали.
- •6.4. Химико-термическая обработка сталей.
- •Тема 7. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение
- •7.1. Классификация сталей.
- •1. По структуре:
- •2. По способу производства:
- •3. По химическому составу.
- •4. По качеству.
- •5. По степени раскисления.
- •6. По назначению:
- •7.2. Конструкционные стали.
- •7.2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.
- •7.2.2. Углеродистые и легированные качественные стали.
- •7.2.3. Стали высококачественные и особо высококачественные.
- •7.2.4. Цементуемые углеродистые и легированные стали.
- •7.2.5. Улучшаемые углеродистые и легированные стали.
- •7.2.6. Высокопрочные легированные стали.
- •7.2.7. Рессорно-пружинные стали.
- •7.2.8. Шарикоподшипниковые стали.
- •7.2.9. Износостойкие стали.
- •7.3. Инструментальные стали.
- •7.4. Легированные стали специального назначения.
- •7.5. Стали, применяемые для конструкций зданий и сооружений.
- •Марки стали, заменяемые сталями по гост 27772-88
- •7.6. Определение марки стали экспресс-методом.
- •Тема 8. Общие сведения о коррозии металлов
- •Список литературы
- •Содержание
- •Тема 1. Введение. Структура курса 5
- •Тема 2. Строение и свойства металлов 15
- •Тема 3. Металлические сплавы 32
- •Тема 4. Производство черных и цветных металлов 50
- •Тема 5. Обработка металла давлением 68
- •Тема 6. Термическая и химико-термическая обработка стали 87
- •Тема 7. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение 99
- •Тема 8. Общие сведения о коррозии металлов 115
- •«Металлы и сварочные работы в строительстве»
- •«Технология металлов»
Тема 4. Производство черных и цветных металлов
4.1. Основные понятия в металлургии.
Металлургия – это область науки и техники, и отрасль промышленности, охватывающая процессы получения металлов из руд, а также процессы, связанные с изменением физико-химических свойств металлов.
В настоящее время для осуществления металлургических процессов имеются сложнейшие высокомеханизированные и автоматизированные промышленные комплексы, состоящие из:
1) производства по предварительной обработке руд;
2) производства по выплавке и получению металлов и сплавов;
3) производства по получению металлических изделий путем горячей и холодной обработки металлов (прокатные, волочильные, механические, ковочные цехи и заводы и др.).
Как упоминалось выше, все металлы и сплавы из них делятся на черные и цветные (см. п. 1.3). К черным относятся железо и сплавы на его основе; на их долю приходится около 95% производимой в мире металлопродукции. Все остальные металлы и сплавы на их основе относят к цветным.
В чистом виде железо не используется. В промышленности оно используется в виде сплава: сталь (см. п. 3.3.3); чугун (см. п. 3.3.4); ферросплавы (применяют в качестве легирующих добавок), под которыми понимается сплав железа с большим содержанием других элементов, придающих ему особые свойства: ферросилиций (до 2,5% углерода и до 90% кремния), феррохром (до 8% углерода и до 65% хрома) и др.
Помимо основных компонентов (железа и углерода), сталь обычно содержат до 0,8% марганца; до 0,5% кремния; до 0,05…0,07% фосфора; 0,05…0,06% серы.
В чугуне, помимо железа и углерода, содержится также до 4% кремния, до 2% марганца, а также другие компоненты. Мировое производство – около 400 млн. т/год.
4.2. Основные способы получения металлов из руд.
Задача металлургического производства заключается в добывании металлов из руд восстановлением их из химических соединений, в отделении пустой породы и получения сплавов различного состава.
Существует несколько способов получения металлов из руд:
1) Пирометаллургический или огневой – металл восстанавливают из руд при высоких температурах и в расплавленном состоянии отделяют от пустой породы. Этот метод применяется для добывания черных и многих цветных металлов и сплавов. Тепло получают за счет сжигания топлива (доменный процесс – выплавка чугуна из железной руды; мартеновский процесс – передел чугуна в сталь).
2) Электрометаллургический способ – металл получают плавлением руд или металлической шихты в дуговых и индукционных электрических печах или электролизом растворов солей. Применяют его при изготовлении алюминия, меди и др. металлов; процесс передела чугуна и скрапа в сталь также электросталеплавильный.
3) Химико-металлургический способ основан на получении металла без затрат топлива за счет окисления примесей в расплавленном чугуне (кислородно-конверторный процесс получения стали из чугуна).
4) Гидрометаллургический способ основывается на выщелачивании металлов из руд и последующем осаждением из растворов электролизом. Этот метод применяется при добывании меди из бедных руд, а также при добывании дорогих металлов.