Теоретические основы.. Порядок выполнения работы.

Теоретические основы.

Простые металлы состоят из одного основного элемента и незначительного количества примесей других элементов. Например, технически чистая медь содержит от 0,1 до 1 % примесей свинца, висмута, сурьмы, железа и других элементов.

Сплавы - это системы, состоящие из двух или нескольких металлов, а также из металлов и неметаллов, обладающие свойствами, присущими металлическому состоянию. Например, латунь - сплав меди с цинком. Здесь основу сплава составляет медь.

К черным металлам относятся железо и его сплавы (сталь и чугун), а также Mn и Cr.

Они и получили наибольшее распространение в технике. Это обусловлено большими запасами железных руд в земной коре, сравнительной простотой технологии выплавки черных металлов, их высокой прочностью.

Основными металлическими материалами современной техники являются сплавы железа с углеродом. Сплавы делятся на стали и чугуны в зависимости от содержания углерода.

Чугун – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14 до 6,67%. Чугун – сплав хрупкий, но твёрдый, к тому же обладает хорошей жидкотекучестью, поэтому из него получают сложные и качественные отливки.

Исходные материалы для производства чугуна:

1. Железные руды.

Железная руда – это горная порода, содержащая железа в количестве, выгодное для переработки.

- магнитный железняк – содержит 45-70% железа;

- красный железняк – содержит 55-60% железа;

- бурый железняк – содержит 35-60% железа.

2. Флюсы.

Флюсы – материалы, служащие для отделения от руды пустой породы и золы топлива, с которыми они образуют легкоплавкие химические соединения, называемые шлаками.

- известняк;

- кварц;

- песчаник.

3. Топливо.

- кокс – получают путём нагрева коксующихся каменных углей в специальных печах при t = 1000 – 1100 градусов без доступа воздуха;

- древесный уголь – продукт горения древесины при t = 400 – 500 градусов без доступа воздуха.

Доменную печь загружают через колошник сырьем чередующимися слоями. Горение и необходимая температура поддерживается вдуванием горячего воздуха, через специальные отверстия в горне.

Пустая порода при взаимодействии с флюсом образует, шлаки и располагается на поверхности чугуна. Чугун и шлак стекают в горн и выпускаются через отверстия, расположенные на разных уровнях.

Изготавливают из чугуна: батареи, ванны, мойки, колонны, художественное литьё.

Чугун сыграл важную роль в развитии изобразительного искусства и архитектуры. В России его применение в архитектуре началось с литых столбов, которые производили заводы Демидова на Урале. Изобретение данного сплава стало причиной революции в мостостроении. Литьё из чугуна это самостоятельный вид искусства. Особое почётное место в «чугунном кружеве» принадлежит Воронихинской решётке у Казанского собора. Отлитая в 1811 году, она до сих пор является украшением города. В силу коррозионной стойкости данный сплав применяется и для изготовления кухонной утвари.

Большая часть чугуна идет на производство стали.

Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%. Сталь является прочным и пластичным материалом, хорошо поддающимся механической обработке.

Сталь прочная, лёгкая, коррозионостойкая.

Сталь высокого качества производят в мартеновских печах. Сера и фосфор являются вредными примесями, ухудшая качество стали.

Из стали делают инструменты, детали машин и конструкций.

До 19 века сталь считалась исключительно оружейным сплавом, но в 1830 году в Англии их неё стали делать бытовые предметы: шкатулки, подносы, портсигары. В 20 веке из стали изготавливать светильники и даже барельефы. Сталь с различными видами обработки может иметь золотой, красный, оранжевый, синий, зелёный цвет.

Значительно улучшает физико-химические и химические свойства сталей введение в их состав легирующих компонентов - элементов, придающих стали специальные свойства.

Легированные стали - стали, у которых наряду с обычными компонентами имеются также легирующие элементы.

А – азот К – кобальт Т – титан Б – ниобий М – молибден Ф- ванадий

В – вольфрам Н – никель Х – хром Г – марганец П – фосфор Ц – цирконий Д – медь Р – бор Ю – алюминий Е – селен

С – кремний Ч – редкоземельные металлы

Латунь – сплав меди с цинком, обладает высокой пластичностью, твердостью и коррозионной стойкостью. изготавливают из латуни изготавливают детали, работающие в условиях повышенной влажности, и в электротехнике: гайки, болты, пружины, трубы.

Бронза – сплав меди с оловом, свинцом или алюминием. Имеет высокую прочность, твердость, хорошо обрабатывается резанием и обладает коррозионной стойкостью. Применяется для изготовления водопроводных кранов, зубчатых колёс, для отливки художественных изделий.

Порядок выполнения работы.

1. Ознакомление с теоретическими основами.

2. Заполнить таблицу.

3. Ответить на контрольные вопросы.

4. Сдать работу преподавателю.

Требования к отчету:

Ø Номер практического занятия

Ø Название работы

Ø Цель работы

Ø Таблица

Ø Ответы на контрольные вопросы

Ø Вывод

Заполните таблицу:

Контрольные вопросы.

1. Назовите исходные материалы для получения чугуна.

2. Как называется печь для производства чугуна?

3. Назовите продукты доменного производства.

4.Как получают сталь более высокого качества?

5. «Вредные» примеси в сталях, это-...

6. Какова цель получения сплавов?

7. Какие вы знаете легирующие элементы?

8. Для каких целей добавляют легирующие элементы?