Приведите краткую характеристику материалов, применяемых в доменном производстве для получения чугуна

Введение
Материаловедение – это наука, изучающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами металлических сплавов и неметаллических материалов, а также рассматривающая закономерности их изменения под влиянием механических, физико-химических и других видов воздействий.Свойства материалов определяются не только их химическим составом, но и строением. Структуру можно изменять различными способами: легированием, грануляцией, деформацией, термической, химико-термической и термомеханической обработкой и др. Кроме того, на структуру и свойства материалов влияют высокое давление, вакуум, ультразвук, скорость охлаждения, ядерное облучение, лазерное лечение и др.Материаловедение базируется на научных основах физики, химии и последних достижениях в области технологии производства полуфабрикатов и изделий.Основы современного материаловедения были заложены выдающимися русскими учеными в области металлургии П.П. Ломоносов (1799-1855), впервые установивший связь между строением стали и ее свойствами, и Д.К. Чернов (1839-1921), открывший в 1868 г. структурные превращения в сталях при их нагреве и охлаждении. Д.К. Чернова по праву считают основоположником металлографии, науки о строении металлов и сплавов. Его научные открытия легли в основу процессов ковки, прокатки и термической обработки стали. Дальнейшее развитие металловедение получило в работах видных русских ученых: Н.И. Беляева, Н.С. Курнакова, А.А. Байкова, С.С. Штейнберг, А.А. Бочвара, Г.В. Курдюм и др.Наука о металлах динамично развивается с использованием электронных микроскопов, рентгеновского микроанализа и другого современного оборудования. Все это дает возможность более глубоко и полно изучать строение металлов и сплавов, находить новые пути улучшения их механических и физико-технических свойств. Создаются сверхтвердые сплавы, многослойные композиции с широким спектром свойств, металлические, алмазные и металлокерамические материалы. В то же время при строительстве и прокладке газопроводов все чаще используются полимерные материалы, обладающие сочетанием необходимых свойств и высокой износостойкостью.Цель работы – раскрыть вопросы материаловедения.1 Приведите краткую характеристику материалов, применяемых в доменном производстве для получения чугуна. Опишите способы их предварительной подготовки железной рудыДля выплавки чугуна в доменных печах применяют железные руды, топливо, флюсы в виде специально приготовленной смеси (шихты). При доменной плавке также могут быть использованы отходы производства, содержащие Fe, Mn, CaO, MgO. К ним относятся колошниковая пыль, окалина, сварочный и мартеновский шлаки.Железные руды — горные породы, из которых при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать железо. Верхняя зона земной коры мощностью около 16 км содержит в среднем 4,9 % Fe, входящего в состав более 350 минералов горных пород. Такие широко распространенные горные породы, как гранит, базальт, содержат 3-9% Fe. Однако в настоящее время такие бедные железом породы еще не используются. Железо не встречается в земной коре в чистом виде, а обычно встречается в соединениях с кислородом, так как имеет сравнительно высокое сродство к кислороду.В природе в большинстве случаев железо встречается в виде:• магнитный оксид железа Fe3 O4 (магнитный железняк или магнетит);• безводный оксид железа Fe2O3 (красный железняк или гематит);• водный оксид железа Fe2O3 ⋅ nH2O (бурый железняк или гетит);• соединения железа с углекислым газом FeСO3.Магнитная закись железа в рудах представлена ​​минералом магнетитом. Руда, содержащая в основном магнетит, называется магнитным железняком. Магнетит можно рассматривать как оксид железа FeO ⋅ Fe2 O3. Под действием влаги и кислорода воздуха оксид железа в составе молекулы FeO ⋅ Fe2O3 реагирует с кислородом воздуха, превращаясь в безводный оксид железа Fe2O3.Образующийся минерал по составу является гематитом, но отличается кристаллической решеткой и называется мартитом. Поэтому в природных условиях магнетит всегда окисляется. Для характеристики окисления магнетита принято использовать отношение Feобщ/FeFeO. В чистом магнетите это отношение равно 3,0. Обычно к магнитным железнякам относят руды, у которых этот коэффициент меньше 3,5. При соотношении, равном 3,5 - 7,0, руды относят к полумартитам, а при отношении более 7 - к мартитам.Магнитный железняк обычно встречается в виде твердых кусковых руд. Содержит: 55 - 60 % Fe, 0,02 - 2,5 % S, 0,02 - 0,7 % P и обычно кислую пустую породу (SiO2, Al2 O3). Магнетит характеризуется высокой магнитной восприимчивостью, поэтому магнитный железняк можно обогащать электромагнитным способом.Безводная закись железа в рудах представлена ​​минералом гематитом. Руда, содержащая в основном гематит, называется красной железной рудой, которая является продуктом выветривания магнитной железной руды или в значительной степени окисленного магнетита. Руды комковатые, иногда пылевидные. В плотных породах цвет гематита варьируется от стального до стального черного. Измельченные руды имеют красный цвет. Красная железная руда содержит 50 - 60% Fe, и обычно эти руды содержат мало серы и фосфора. Пустая порода таких руд обычно состоит из SiO2 и Al2O3.Водянистая закись железа обычно представлена ​​в рудах минералами лимонитом или гетитом. Руды, содержащие эти минералы, называются бурыми железными рудами (общая формула Fe2O3 ⋅ nH2O). Бурая железная руда образуется при окислении других видов железных руд. Он наиболее распространен в земной коре, но используется в относительно небольших количествах, так как его трудно обогатить. Добываемые руды обычно содержат 25—50 % Fe и повышенное количество фосфора (0,5—1,5 % P). Состав руд различен не только в разных, но и в пределах одного месторождения.Бурая железная руда является наиболее легко извлекаемой рудой из-за ее низкой плотности и высокой пористости. В большинстве случаев руды загрязнены вредными примесями — фосфором, серой, мышьяком. Пустая порода глинистая, иногда кремнисто-глинистая.Карбонат железа представлен в руде минералом сидеритом или карбонатом железа FeCO3, а руды, содержащие в основном сидерит, называются шпатовыми железняками. Руды содержат 30-40% Fe. Часто сидериты содержат серу.Помимо указанных соединений железа в рудах содержатся различные пустые соединения и примеси, которые в зависимости от вида плавки могут быть полезными и вредными.Полезными примесями являются марганец, никель, хром, ванадий.Марганец улучшает механические свойства чугуна и стали, способствует удалению серы при десульфурации жидкого металла. Никель и хром повышают коррозионную стойкость стали. Ванадий и титан благоприятно влияют на качество стали.Вредными примесями являются сера, фосфор, мышьяк, цинк, свинец, медь. Сера придает металлу красную хрупкость, снижая его механические свойства. Фосфор вызывает в металле хладноломкость, ухудшая свойства металла при низких температурах. Мышьяк снижает свариваемость металла, ухудшает механические свойства. Кроме того, это сильный яд и недопустимо его присутствие в металлических изделиях, используемых в пищевой промышленности (емкости для приготовления пищи, консервные банки). Цинк и свинец не растворяются в чугуне, поэтому не могут повлиять на его качество. Однако цинк возгоняется при плавке и его пары, проникая в швы кладки, приводят к увеличению ее объема и разрушению кожуха печи. Свинец также способствует разрушению футеровки печи. Медь снижает свариваемость металла и придает ему красноломкость.Однако в некоторых случаях полезными примесями могут быть фосфор и медь. Например, при выплавке некоторых марок стали.Пустая порода руд в основном состоит из SiO2, Al2O3, CaO и MgO, находящихся в виде различных соединений. Для доменной плавки желательно, чтобы отношение (СаО + MgO)/(SiO2 + Al2O3) ≈ 1. В этом случае потребность во флюсе уменьшается или вообще отпадает, а подвижность доменных шлаков увеличивается. В природе такие руды очень редки и называются самоплавящимися.Современное доменное производство предъявляет очень высокие требования к железорудному сырью.Эти материалы должны:• имеют высокое содержание железа;• низкая концентрация вредных примесей;• оптимальный размер заготовок (20 – 40 мм);• высокая прочность, благодаря чему при транспортировке и при плавке куски не разрушаются с образованием мелких фракций;• иметь постоянный химический состав больших масс материалов.Железорудные материалы в естественном состоянии этим требованиям не отвечают. Большинство руд имеют низкую концентрацию железа или содержат большое количество пустой породы. При плавке таких руд образуется большое количество шлака, что требует повышенного расхода кокса. Некоторые руды содержат вредные примеси, снижающие качество металла или требующие дополнительных затрат на их удаление.При добыче руд образуются очень крупные куски (до 1500 мм), наличие которых в шихте снижает скорость восстановления и теплоотдачи, а также много мелочи (до 10 мм), что ухудшает газопроницаемость шихты и вызывает снижение хода восстановительного процесса и, следовательно, производительности доменной печи.Большинство месторождений железной руды имеют разный химический состав даже в пределах одного забоя.Все это требует специальной подготовки руд перед их загрузкой в ​​доменную печь. Основными способами подготовки руд являются:• дробление для уменьшения крупности кусков руды и сортировка по классам крупности;• обогащение для уменьшения содержания пустой породы;• усреднение, в результате которого снижаются колебания химического состава руд;• агломерация, позволяющая использовать пылевидные и мелкозернистые материалы.Извлекаемую из недр земли руду подвергают дроблению и измельчению, так как размеры крупных кусков при добыче превышают размеры кусков руды, допустимые в условиях доменной технологии плавки.Для грубого и среднего измельчения применяют установки, называемые дробилками, а для тонкого измельчения — мельницы. Дробление и измельчение являются дорогостоящим и энергоемким процессом. Стоимость дробления и измельчения руды составляет от 35 до 75% стоимости всего цикла обогащения. Поэтому всегда желательно соблюдать принцип «ничего лишнего не дробить», то есть дробить руду только до нужных размеров. Чтобы соблюсти этот принцип, процесс дробления делится на несколько стадий с использованием подходящего типа дробилки для каждой стадии, и перед каждой стадией проводится классификация для выделения кусков и мелочи, которые имеют законченный размер, чтобы чтобы не раздавить снова. Различают следующие стадии дробления:• крупное дробление от 1500 до 250 мм;• среднее дробление от 250 до 50 мм;• мелкое дробление от 50 до 5 мм;• тонкий помол до 0,04 мм.Дробление осуществляется следующими методами:• дробление;• истирание;• расщепление;• дуть;• сочетание перечисленных методов.Для грубого и среднего измельчения применяют в основном щековые и конусные дробилки, для тонкого дробления — вальцовые и молотковые мельницы, для тонкого измельчения — шаровые мельницы.Щековая дробилка состоит из трех основных частей:• фиксированная вертикальная пластина, называемая неподвижной щекой;• подвижная щека, подвешенная в верхней части;• кривошипный механизм, сообщающий подвижной челюсти колебательные движения.Материал загружается в дробилку сверху. Когда щеки сходятся, кусочки разрушаются. При удалении подвижной щеки измельченные куски падают под собственным весом и выходят из дробилки через разгрузочное отверстие.Конусные дробилки работают по тому же принципу, что и щековые, но отличаются от них конструкцией.Конусная дробилка состоит из:• фиксированный конус;• подвижный конус, подвешенный в верхней части;• водить машину.Ось подвижного конуса эксцентрично входит во вращающийся вертикальный стакан, благодаря чему подвижный конус совершает круговые движения внутри большого. При приближении подвижного конуса к какой-либо части неподвижного конуса происходит дробление осколков. А в диаметрально противоположной части дробилки, где поверхности конусов удалены на максимальное расстояние, выгружается дробленая руда.В валковой дробилке руда дробится между двумя стальными валками, вращающимися навстречу друг другу.Загрузка осуществляется сверху, разгрузка происходит под собственным весом. Обычно один валок неподвижен, а второй имеет специальное устройство, позволяющее изменять зазор между валками, и раздвигать их в случае попадания недробящихся кусков материалов.Для дробления хрупких и глинистых руд обычно применяют молотковые дробилки, в которых основной частью является вращающийся с большой скоростью ротор с прикрепленными к нему стальными молотками.Дробление материала происходит под действием многочисленных ударов молотков по падающим кускам материала.Для тонкого измельчения наиболее распространены шаровые мельницы, в которых удар сочетается с истиранием. Они представляют собой цилиндрические барабаны, вращающиеся вокруг горизонтальной оси, в которых вместе с кусками руды находятся стальные шарики. В результате вращения барабана шары, достигнув определенной высоты, скатываются или падают вниз, осуществляя измельчение кусков руды.Мельницы работают непрерывно. Руда загружается в одну полую цапфу, а выгружается через другую. Как правило, помол производят в водной среде, что исключает пылевыделение и повышает производительность мельниц. Кроме того, имеется автоматическая сортировка частиц по размеру. Мелкие частицы взвешиваются и выносятся из мельницы в виде пульпы (смесь руды и частиц воды).Более крупные частицы, которые невозможно взвесить, остаются в мельнице и измельчаются дальше.Технологические процессы дробления и измельчения практически всегда сочетаются с сортировкой и классификацией материала по крупности.Разделение или сортировка материалов на классы крупности с помощью механических сит или решеток называется просеиванием, а разделение в воде или воздухе по разнице скоростей падения частиц разных размеров — классификацией. При просеивании обычно разделяют материалы с размером частиц 1 - 3 мм, а более мелкие - по классификации.Обогащение руд – это процесс переработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента и снижение содержания вредных примесей путем отделения рудного минерала от пустой породы. В результате обогащения получается концентрат, богаче по содержанию определенного металла, чем исходная руда, а остаточный продукт - хвосты, беднее исходной руды.Различные методы обогащения, применяемые на практике, основаны на общем принципе разделения полезных ископаемых и пустой породы. Наиболее распространенными способами обогащения железных руд являются:• мойка;• гравитационный метод;• электромагнитный способ;• флотация.Промывка применяется для обогащения руд глинистой и песчанистой пустой породой. Обычно для этой цели применяют вращающиеся барабаны, так называемые бутары, имеющие решетчатое коническое тело. Руда внутри барабана движется вперед, скользя и перекатываясь по его стенкам. При ударе кусков друг о друга пустая порода разрушается и смывается струями воды, подаваемой в барабан. Растворенная часть пустой породы вместе с водой проходит через отверстия барабана, образуя отходы (хвосты), а промытый материал (концентрат) удаляется через разгрузочное устройство.Гравитационный метод применяют при значительной разнице плотностей полезного ископаемого и пустой породы.Различают динамическое гравитационное обогащение и статическое (в тяжелых взвесях).Динамическое гравитационное обогащение основано на различии скоростей падения частиц разной массы в жидкости. В этом случае применяют устройства, называемые отсадочными машинами, а способ обогащения – отсадочным.Измельченная руда загружается на решетку, закрепленную в верхней части камеры, заполненной водой. Кривошипный механизм сообщает диафрагме колебательные движения, благодаря чему периодически меняется уровень воды. Когда диафрагма входит в камеру, поток воды движется вверх через рудный пласт на колосниковой решетке, взвешивая частицы руды. При этом скорость движения более легких (пустая порода) больше, чем у более тяжелых зерен (полезный минерал). Когда поток движется вниз, тяжелые зерна тонут быстрее. В результате такого знакопеременного движения водного потока через рудный пласт происходит его расслоение. В нижней части, ближе к колоснику, скапливаются тяжелые зерна концентрата, а в поверхностном слое - зерна пустой породы, смываемые с колосника поверхностным слоем воды. В последние годы все шире применяется статическое гравитационное обогащение (в тяжелых взвесях). Суть метода заключается в том, что измельченную руду загружают в емкость с жидкостью (взвесью), имеющей плотность большую, чем плотность пустой породы, но меньшую, чем плотность рудного минерала. При этом пустая порода всплывает на поверхность жидкости, а крупинки полезного минерала опускаются на дно емкости. В качестве тяжелой жидкости обычно используют смесь воды с мелкодисперсным ферросилицем.Электромагнитное обогащение является наиболее распространенным способом обогащения железных руд. Способ основан на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы, и заключается в том, что подготовленную соответствующим образом руду (измельченную до высокой степени тонкости) вводят в магнитное поле, под действием которого зерна, обладающие магнитными свойствами направляются в одну сторону, а немагнитные зерна выносятся из сферы действия магнитного поля в другую сторону.Магнитное обогащение осуществляется в устройствах, называемых магнитными сепараторами, в которых магнитное поле создается электромагнитами. По конструкции сепараторы бывают барабанные, ременные, шкивные, роликовые, кольцевые. Наиболее распространены барабанные сепараторы.Магнитное обогащение железных руд может осуществляться методами мокрой и сухой магнитной сепарации. Влажная магнитная сепарация обычно предпочтительнее, так как исключает образование пыли.Схема барабанного электромагнитного сепаратора для обогащения руд в водной среде:• электромагнит, неподвижно закрепленный внутри полого барабана, создает магнитное поле на поверхности левой стороны барабана;• магнитные частицы концентрата под действием этого поля притягиваются к поверхности барабана, а затем удаляются из пульпы;• с помощью скрепки и водяной форсунки концентрат отделяется от поверхности барабана вне магнитного поля, немагнитные частицы пустой породы удаляются из сепаратора струей воды.В принципе, магнитная сепарация может применяться ко всем железорудным минералам, но эффективные результаты могут быть достигнуты только при сепарации сильномагнитных руд. Для слабомагнитных руд обычно применяют намагничивающий обжиг для повышения их магнитной восприимчивости. Намагничивающий обжиг – это восстановление оксида железа Fe2O3 до магнитного оксида (магнетита) Fe3O4. Обжиг проводят в восстановительной атмосфере при сжигании топлива, используя в качестве восстановителя угарный газ и водород.Флотацию применяют при обогащении окисленных железных руд. Метод основан на распределении полезных минеральных зерен и пустой породы, имеющих различную смачиваемость водой. Суть метода заключается в следующем. В емкость, наполненную водой с добавлением специальных реагентов, снизу вдувается воздух, который в виде мелких пузырьков поднимается на поверхность. Мелкоизмельченная руда непрерывно засыпается в резервуар. В этом случае имеется множество контактов пузырьков воздуха с частицами руды. Пузырьки воздуха прикрепляются к зернам плохо смоченной (гидрофобной) поверхности и тянут их вверх. Между пузырьками воздуха и хорошо смоченными (гидрофильными) частицами нет сцепления, и они оседают на дно резервуара.Флотацию применяют в основном для обогащения руд цветных металлов. В черной металлургии флотацию применяют для флотационного обогащения железорудных концентратов, а также для доизвлечения металла из хвостов после магнитного и гравитационного обогащения. Долгое время применение флотации сдерживалось дороговизной флотореагентов, а также сложностью очистки сточных вод. С появлением дешевых флотореагентов и совершенствованием методов очистки сточных вод применение флотации расширилось.2 Как и почему скорость охлаждения при кристаллизации влияет на строение слитка?Форма растущих кристаллов определяется не только условиями их касания друг с другом, но и составом сплава, наличием примесей и режимом охлаждения. Обычно механизм образования кристаллов носит дендритный (древовидный) характер (рис. 1). Дендритная кристаллизация характеризуется тем, что рост зародышей происходит с неравномерной скоростью. После образования зародышей их развитие идет в тех плоскостях и направлениях решетки, которые имеют наибольшую плотность упаковки атомов и минимальное расстояние между ними. В этих направлениях образуются длинные ветви будущего кристалла - так называемые оси (1) первого порядка (рис. 5). В дальнейшем от осей первого порядка начинают расти новые оси (2) - оси второго порядка, от осей второго порядка - оси (3) - третьего порядка и т. д. По мере кристаллизации образуются оси более высокого порядка, которые постепенно заполняют все промежутки, ранее занятые жидким металлом.Рис. 1. Схема дендритного роста кристаллаРассмотрим реальный процесс получения стального слитка. Стальные слитки получают охлаждением в металлических формах (изложницах) или на установках непрерывной разливки. В изложнице сталь не может затвердеть одновременно во всем объеме из-за невозможности создания равномерной скорости отвода тепла. Поэтому процесс кристаллизации стали начинается у холодных стенок и дна изложницы, а затем распространяется внутрь жидкого металла.При соприкосновении жидкого металла со стенками изложницы 1 (рис. 2) в начальный момент образуется зона мелких равноосных кристаллов 2. Так как объем твердого металла меньше жидкого, между стенкой изложницы и застывшим металлом образуется воздушная прослойка и сама стенка нагревается от соприкосновения с металлом, поэтому скорость охлаждения металла снижается и кристаллы растут в направлении отвода теплоты. При этом образуется зона 3, состоящая из древовидных или столбчатых кристаллов. Во внутренней зоне слитка 4 образуются равноосные, неориентированные кристаллы больших размеров в результате замедленного охлаждения.В верхней части слитка, которая затвердевает в последнюю очередь, образуется усадочная раковина 6 вследствие уменьшения объема металла при охлаждении. Под усадочной раковиной металл в зоне 5 получается рыхлым из-за большого количества усадочных пор. Для получения изделий используют только часть слитка, удаляя усадочную раковину и рыхлый металл слитка для последующего переплава.Слиток имеет неоднородный химический состав, который тем больше, чем крупнее слиток. Например, в стальном слитке концентрация серы и фосфора увеличивается от поверхности к центру и снизу вверх. Химическую неоднородность по отдельным зонам слитка называют зональной ликвацией. Она отрицательно влияет на механические свойства металла.Рис. 2. Схема строения стального слитка: а - расположение дендритов в наружных частях слитка, б - строение слитка; 1- стенки изложницы. 2 – мелкие равноосные кристаллы, 3 - древовидные кристаллы, 4 - равноосные неориентированные кристаллы больших размеров, 5 - усадочная рыхлость, 6 - усадочная раковинаПереход металла из жидкого состояния в твердое (кристаллическое) называется кристаллизацией. Процесс кристаллизации может протекать только при переохлаждении металла ниже равновесной температуры Тп. Разность между температурами Тп и Тк, при которых может протекать процесс кристаллизации, носит название степени переохлаждения:ΔТ=Тп-Тк.Термические кривые, характеризующие процесс кристаллизации чистых металлов при охлаждении с разной скоростью v, показаны на рисунке 3.Рис. 3. Кривые охлаждения металла при кристаллизации3 Для каких целей применяется диффузионный отжиг? Как выбирается режим такого отжига? Приведите примерыВ реальных условиях охлаждения расплава кристаллизация твердых растворов чаще всего протекает неравновесно: диффузионные процессы, необходимые для выравнивания концентрации растущих кристаллов по объему, отстают от процесса кристаллизации. В результате сохраняется неоднородность состава по объему кристалла внутрикристаллическая ликвация: сердцевина кристаллов обогащена тугоплавким компонентом сплава, а наружные части кристаллов обогащены компонентом, понижающим температуру плавления.На примере системы с эвтектическим преврашением (рис. 4) схематично показано изменение средней концентрацииРис. 4. Диаграмма состояния компонентов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии и с эвтектическим превращением изменения средней концентрациикристаллов твердого раствора в условиях неравновесной кристаллизации)твердого раствора сплава I в интервале температур кристаллизации при отклонении от равновесия. Кристаллы твердого раствора содержат меньше легирующего компонента В по сравнению с равновесной концентрацией.Если температура конца кристаллизации сплава из-за уменьшения содержания компонента В в твердом растворе станет ниже эвтектической, как это показано на рис. 4 для сплава  то оставшийся к моменту достижения эвтектической температуры жидкий раствор затвердевает по эвтектической реакции, и в структуре сплава появляется эвтектическая составляющая.Внутрикристаллическая ликвация, особенно в случае появления в структуре эвтектической составляющей, затрудняет последующую обработку давлением, так как снижается пластичность сплавов.Диффузионным отжигом называют длительную выдержку сплавов при высоких температурах, в результате которой уменьшается ликвационная неоднородность твердого раствора. При высокой температуре протекают диффузионные процессы, не успевшие завершиться при первичной кристаллизации.Диффузионному отжигу подвергают слитки легированных сталей и слитки многих алюминиевых сплавов, а в некоторых случаях и отливки.В стальных слитках в результате диффузионного отжига достигается более равномерное распределение фосфора, углерода и легирующих элементов в объеме зерен твердого раствора. Если температура отжига достаточно высока, отжиг приводит к более благоприятному распределению сульфидов. Диффузионный отжиг стальных слитков ведут при температуре 1100-1300 °С с выдержкой 20-50 ч.В слитках алюминиевых сплавов ликвация особенно нежелательна. В результате ликвации оси дендритов содержат меньше легирующих элементов, чем межосные пространства и границы зерен, поэтому при охлаждении слитков вторичные кристаллы выделяются главным образом между осями дендритов и по границам зерен, часто в очень неблагоприятной форме (по границам зерен в виде сплошных хрупких оболочек).Диффузионный отжиг слитков алюминиевых сплавов проводят при температуре 420-520 °С с выдержкой 20-30 ч для устранения ликвации.Слитки из углеродистых сталей обычно не подвергают диффузионному отжигу, так как в них при нагреве под горячую обработку давлением из-за быстрой диффузии углерода в аустените дендритная ликвация успевает исчезнуть. Диффузионному отжигу подвергают слитки легированной стали с целью уменьшения дендритной или внутрикристаллитной ликвации, которая повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому излому, к анизотропии свойств и возникновению таких дефектов, как шиферность (слоистый излом) и флокены (тонкие; внутренние трещины, наблюдаемые в изломе в виде белых овальных пятен).
Заключение
Увеличение спроса на машины привело к возникновению машиностроения как отрасли. В то время мануфактурным производством была освоена лишь небольшая группа материалов, что ограничивало возможности развития машин.Превращение ручных мануфактур в фабричную систему использования машин привело к изменению уровня техники и технологии материалов. Расплавленное железо впервые превратилось в сталь.Рост промышленности требовал больших объемов материалов. В связи с этим возникла потребность в научных обобщениях и рекомендациях. С 19 века материаловедение стало прикладной наукой.Научные исследования и открытия в области химии и металлургии способствовали развитию металлургического производства, созданию новых сплавов и способов их обработки. После открытия бензола началось развитие новой отрасли производства красителей, лекарств и многих синтетических инженерных материалов. На основе теории химического строения вещества разработаны и получены полимеры. Новый материал бакелит стал первым продуктом индустрии пластмасс.В 20 в. разрабатывались и бурно развивались новые технологические процессы: кислородно-конвертерная, электрометаллургия стали и ферросплавов; электросварка; термомеханическая обработка металлов и многие другие.Благодаря фундаментальным исследованиям в области металлургии быстро растет количество сплавов со специфическими свойствами: антикоррозионными, жаростойкими и жаропрочными, специальными магнитными, с «памятью» механической формы и т. д.; создаются новые типы материалов: сверхпроводники, полупроводники и др.Развиваются исследования в области синтеза и переработки полимеров, направленные на улучшение их механических свойств, повышение стойкости к средам и высоким температурам. Одним из направлений материаловедения стало производство композиционных материалов путем соединения разнородных компонентов. Развитие технологий обработки и модификации материалов позволило использовать традиционные материалы в жестких условиях эксплуатации современной техники.
Список использованной литературы
Лахтин, Ю. М. Материаловедение [Текст] : учебник для втузов / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. - 3-е изд.,перераб.и доп. - М. : Машиностроение, 1990. - 528 с. : ил.Марочник сталей и сплавов [Текст] : [справ. изд.] / [сост.: А. С. Зубченко и др.] ; под ред. А. С. Зубченко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 2003. - 784 с.Материаловедение [Текст] : учебник для студ. высших техн. учеб. заведений / [Б. Н. Арзамасов и др.] ; под общ. ред. Б. Н. Арзамасоваа. - Изд. 2-е, испр. и доп. - М. : Машиностроение, 1986. - 383 с.Травин, О. В. Материаловедение [Текст] : учебник для втузов / О. В. Травин, Н. Т. Травина. - М. : Металлургия, 1989. - 383 с.Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1989. – 456 с.Гуляев А.П. Металловедение. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металургия, 1986. – 544 с.Журавлев В.П., Николаева О.И. Машиностроительные стали: Справочник. – 4-е изд., перераб и доп. – Машиностроение, 1992. – 480 с.Конструкционные материалы: Справочник/ Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. – М.: Машиностроение, 1990. – 688 с.Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1983. – 359 с.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983. – 528 с.Материаловедение/ Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 3-е изд., переработ. и доп. – М.: Изд-ве МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 648 с.