Стандартный образец дуба имеет массу 8 5 г предел прочности при сжатии – 32 МПа

В нижней части доменной печи образуется шлак в результате сплавления окислов пустой породы руды, флюсов и золы топлива. Шлаки содержат Al2O3, CaO, MgO, SiO2, MnO, FeO, CaS. Шлак образуется постепенно, его состав меняется по мере стекания в горн, где он скапливается на поверхности жидкого чугуна, благодаря меньшей плотности. Состав шлака зависит от состава применяемых шихтовых материалов и выплавляемого чугуна.
Чугун выпускают из печи каждые 3…4 часа через чугунную летку, а шлак – каждые 1…1,5 часа через шлаковую летку (летка – отверстие в кладке, расположенное выше лещади).
Летку открывают бурильной машиной, затем закрывают огнеупорной массой. Сливают чугун и шлак в чугуновозные ковши и шлаковозные чаши.
Чугун поступает в кислородно-конвертерные или мартеновские цехи, или разливается в изложницы разливочной машиной, где он затвердевает в виде чушек-слитков массой 45 кг.
Основным продуктом доменной плавки является чугун. Передельный чугун предназначается для дальнейшего передела в сталь. На его долю приходится 90 % общего производства чугуна. Обычно такой чугун содержит 3,8…4,4 % углерода, 0,3…1,2 % кремния, 0,2…1 % марганца, 0,15…0,20 % фосфора, 0,03…0,07 % серы. Литейный чугун применяется после переплава на машиностроительных заводах для получения фасонных отливок.
Кроме чугуна в доменных печах выплавляют ферросплавы – сплавы железа с кремнием, марганцем и другими элементами. Их применяют для раскисления и легирования стали. Побочными продуктами доменной плавки являются шлак и доменный газ. Из шлака изготовляют шлаковату, цемент, удобрения (стараются получить гранулированный шлак, для этого его выливают на струю воды). Доменный газ после очистки используется как топливо для нагрева воздуха, вдуваемого в печь.

Классификация по назначению качественных углеродистых сталей и их маркировка.

К качественным относят стали с содержанием примесей серы и фосфора не более 0,035%.
Качественные стали поставляются по ГОСТ 1050-74. Качественными углеродистыми сталями могут быть стали марок 08, 10, 15, 20, 15, … , 75, 80, 85. К углеродистым сталям также относят стали с повышенным содержанием марганца (0,7-1,0%С) марок: 15Г, 20Г, 25Г, …, 65Г, имеющих повышенную прокаливаемость (критический диаметр до 25-30 мм).
ёВ таблице 3.1 приведены гарантируемые механические свойства после нормализации некоторых углеродистых качественных сталей.
Таблица 3.1
Гарантируемые механические свойства углеродистых качественных сталей
Марка стали С, %
Механические свойства

Ϭв, МПа Ϭт, МПа δ, % ψ, % KCU+20, МДж/м2
08 0,05-0,01 330 200 33 60 –
10 0,07-0,14 340 210 31 55 –
15 0,12-0,19 380 230 27 55 –
20 0,17-0,24 420 250 25 55 –
30 0,27-0,35 500 300 21 50 0,8
40 0,37-0,45 580 340 19 45 0,6
50 0,47-0,55 640 380 14 40 0,4
60 0,57-0,65 690 410 12 35 –
70 0,67-0,75 730 430 9 30 –

Приведенные гарантируемые механические свойства служат для контроля металлургического качества отдельных плавок, так как механические свойства в изделиях машиностроения будут определяться применяемой термической обработкой, ее режима и сечения деталей.
По назначению можно классифицировать стали этой группы так:
низкоуглеродистые стали марок 08,08кп, 08пс относятся к мягким стаям, применяемым чаще всего в отожженном состоянии для изготовления деталей и изделий методом холодной штамповки – глубокой вытяжки. Без т/о в горячекатаном состоянии их используют для шайб, прокладок, кожухов и т.д.
Стали марок 10, 15, 20 и 25 обычно используют как цементуемые для деталей небольшого размера: кулачки, толкатели, малонагруженные шестерни.
Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85 в основном употребляют для изготовления пружин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделий с высокой упругостью и износостойкостью.
Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 и аналогичные стали с марганцем 30Г, 40Г, 50Г применяют для изготовления деталей машин.
При этом в зависимости от условий работы детали применяют различные виды термической обработки: нормализацию, улучшение, закалку с низким отпуском, закалку ТВЧ и др.

Отпуск стали. Виды и назначение отпуска стали. Влияние различных видов отпуска закаленной стали на механические свойства.

После закалки на мартенсит проводят нагрев стали до температур не выше АС1. В зависимости от конкретной температуры нагрева, длительности выдержки и химического состава сплава происходят процессы распада, выделение метастабильных карбидов, их трансформация в стабильную форму, возврат и полигонизация, рекристаллизация матрицы, коагуляция карбидов и снятие внутренних напряжений. Совокупность этих процессов принято называть отпуском.
Отпуском называется процесс нагрева закаленной стали не выше т. Ас1 и его результаты. Сходные процессы происходят и после закалки без полиморфного превращения, типичные для цветных сплавов, но в этом случае эти процессы называются старением.
Закалка на мартенсит + Отпуск → типичны для сплавов на железной основе.
Принято считать, что при нагреве выше температуры 80оС в стали происходит три превращения.
(Комнатная температура – 80ºС): происходит кластерообразование, сегрегация, происходят начальные стадии процесса старения, микроструктура не меняется, механические свойства тоже; лишь некоторые физические свойства (например, удельное электросопротивление) изменяются. По этим свойствам и судят о том, что в этот период что-то происходит.
(80 – 200ºС): первое превращение при отпуске. Оно заключается в распаде мартенсита, из него выделяются ε-карбиды, но они когерентно связаны с матрицей; с остаточным аустенитом изменений не происходит:
274320016256000М+Аост→Мо’+ε-карбиды+Аост;
91440018732500914400-4127500
М’(ε→К) – мартенсит отпуска;
В мартенсите отпуска содержится намного меньше углерода, чем в мартенсите закалки: ε – карбиды не обособлены, а когерентно связаны с матрицей. В районе выделения ε – карбидов твердый раствор обедняется по углероду, дальше лежащие участки обогащены по углероду. Такой распад называется двухфазным.
ε – карбид не только не снижает твердость стали, но при большом количестве (как в высокоуглеродистой стали) может повысить ее на 1 – 2 единицы HRC.
На шлифе мартенсит отпуска выглядит как темные иглы на светлом поле ( Аост – он не распадается). В результате его твердость получается равной HRC 60 – 64. Он применяется для инструмента и при ТО цементованной стали.

а)б)
Рис. 4.1 – Схемы образования ε – карбидов (а) и двухфвзного распада при отпуске (б)
22167855524500

Рис. 4.2 – Схема структуры мартенсита отпуска

(200 – 300ºС): второе превращение при отпуске, характеризуется как распад остаточного аустенита в мартенсит отпуска. Но происходит это по бейнитному механизму; одновременно с этим происходит дораспад мартенсита, начавшийся при первом превращении.
14859002012950057150020129500171450020129500Мо’+Аост→Мотп;
5715008890001028700123190001028700-10541000
(300 – 400 ºС): третье превращение при отпуске. Его называют как карбидное превращение. Сущность заключается в том, что ε-карбиды обособляются и трансформируются в карбиды цементитного типа:
ε – К → Ц
Одновременно с этим интенсивно снижаются внутренние напряжения, оцениваемые по Δа/а.
ε-карбиды отрываются от матричной фазы, но располагаются карбиды по месту расположения бывших мартенситных пластин.

Рис. 4.3 – Схема структуры троостита отпуска

Стали со структурой троостита отпуска обладают наибольшими значениями упругости. Такой отпуск называют средним и применяют его для пружинящих элементов (пружины, рессоры, мембраны).
(>400ºС): выше этой температуры происходит сфероидизация карбидов, растворение мелких, подрастание крупных карбидов, полигонизация и рекристаллизация матрицы. Так что при нагреве до 500 – 600 ºС получается структура, в которой мелкие округлые частички цементита равномерно распределены в ферритной матрице.

Рис. 4.4 – Схема структуры сорбита отпуска

Сорбит отпуска характеризуется наибольшей ударной вязкостью при сочетании прочностных и пластических свойств. Такую структуру рекомендуется получать в деталях машин из улучшаемых конструкционных сталей. Это – высокий отпуск. Он обеспечивает HRC 25 – 30 . Совместную ТО, заключающуюся в закалке и высоком отпуске, принято называть улучшением.
В легированных сталях интервалы превращения сдвигаются к более высоким температурам и к большей длительности. Исключение – двухфазный распад. Кроме того, в легированных сталях существует еще одно карбидное превращение. Оно заключается в том, что карбид цементитного типа трансформируется в карбид специального типа:
Fe3C→(Fe, Mn)3C → специальные карбиды: Me23C6, Me6C, MeC, Me2C, Me7C3.
Свойства стали после отпуска исключительно важны, поскольку отпуск – завершающая операция ТО. С этими свойствами изделие поступает в эксплуатацию. Схематично изменение свойст при отпуске показано на рис. 4.5.

а)

б)
Рис. 4.5 – Схема изменения свойств стали при отпуске: нагрев не выше 300°С (а) и нагрев до 600°С (б)
Ударная вязкость с повышением температуры меняется сложным образом. На кривой зависимости ударной вязкости наблюдаются два «провала», связанные с проявлением отпускной хрупкости.
Как влияют примеси (Mn, Si, S, P) на свойства стали?

Согласно классификации Н. Т. Гудцова, примеси в стали подразделяют на постоянные (обыкновенные), случайные некрытые (вредные).
Постоянными примесями в стали являются марганец и кремний, которые как примеси имеются практически во всех промышленных сталях.
Содержание марганца в конструкционных сталях обычно находится в пределах 0,3—0,8 % (если марганец не является легирующим элементом), в инструментальных сталях его содержание несколько меньше 0 15-0,40 %. Введение марганца как технологической добавки в таких количествах необходимо для перевода серы из сульфида железа в сульфид марганца. Кремний в хорошо раскисленных (спокойных) сталях обычно содержится в пределах 0,17—0,37 >%. В неполной мере раскисленных низкоуглеродистых (≤0,2%С) сталях его содержится меньше: вполуспокойных0,05—0,017 %, в кипящих <0,07 %. В нержавеющих и жаропрочных, нелегированных кремнием сталях его может содержаться до 0,8 %.
Случайными примесями в стали могут быть практически любые элементы, случайно попавшие в сталь из скрапа, природно-легированной руды или раскислителей. Чаще всего это Cr, Ni, Сu, Мо, W, Аl, Ti и др. в количествах, ограниченных для примесей.
Скрытыми примесями в стали являются сера, фосфор, мышьяк и газы водород, азот и кислород. Однако в послед¬нее время азот, серу, фосфор иногда используют в качестве легирующих добавок для обеспечения ряда особых свойств сталей.
Вредные примеси: сера, фосфор и газы присутствуют’ практически во всех сталях и в зависимости от типа стали они могут оказывать на свойства различное влияние.
Сера. При комнатной температуре растворимость серы в α-железе практически отсутствует. Поэтому вся сера в стали связана в сульфиды железа и марганца и частично в сульфиды легирующих элементов. С повышением температуры сера растворяется в α- и γ-железе, хотя и незначительно, но до вполне определенных концентраций (0,02 % в α-железе при 913°С и 0,05 % В в γ-железе при 1365°С). Поэтому сернистые включения могут видоизменяться при термической обработке стали.
Если сера связана в сульфид железа FeS при относительно низких температурах горячей деформации стали вследствие расплавления эвтектики сульфида железа (988°С), наблюдается красноломкость стали. При более высоких температурах горячей пластической деформации возможна горячеломкость стали, обусловленная расплавлением находящегося по границам первичных зерен аустенита, собственно сульфида железа (1188°С). Введение в сталь марганца в отношении Мn:S>8—10 приводит практически к полному связыванию серы в тугоплавкий сульфид марганца MnS (tпл~1620°С) и исключает образование легкоплавкой сульфидной эвтектики. Это позволяет избежать красноломкости и горячеломкости сталей при их горячей обработке давлением.
Увеличение содержания серы в стали мало влияет на прочностные свойства, но существенно изменяет вязкость стали и ее анизотропию в направлениях поперек и вдоль прокатки. Особенно сильно анизотропия выражена при высоких содержаниях серы (рис. 5.1). Ударная вязкость на образцах, вырезанных поперек направления прокатки, а именно такие образцы испытывают при контроле свойств по ГОСТам, уменьшается с увеличением содержания серы, тогда как в продольном направлении (рис. 5.1, а) с увеличением серы наблюдается тенденция к повышению ударной вязкости. Указанное явление связано с усилением полосчатости феррито-перлитной структуры вследствие вытянутости сульфидов в строчки вдоль прокатки.
На низкоуглеродистых феррито-перлитных сталях обнаружено явление, получившее название сульфидного эффекта или сульфидного парадокса (рис. 5.2). Он объясняется тем, что повышение содержания серы снижает ударную вязкость на поперечных образцах с острым надрезом (КСV), т. е. сопротивление стали вязкому разрушению (рис. 5.2,а). Увеличение прочности стали приводит к более существенному влиянию серы на снижение вязкости.

Рис. 5.1 – Зависимость ударной вязкости нормализованной стали типа 45 от содержания в ней серы

Наиболее интенсивно понижается сопротивление вязкому разрушению при содержаниях серы до 0,010%. В то же время влияние серы на температуру перехода из вязкого в хрупкое состояние, определяемое по наличию 50 % вязкой составляющей в изломе ударных образцов— Т50, т. е. на сопротивление стали хрупкому разрушению, имеет экстремальный характер.

Рис. 5.2 – Зависимость ударной вязкости KCV (а) и температуры перехода Т50 (б) стали 08Г2МБ от содержания серы

В жаропрочных аустенитных сталях повышение содержания серы заметно уменьшает пределы ползучести и длительной прочности, т. е. Б снижает жаропрочные свойства.
Фосфор. Растворимость фосфора в α- и γ-железе значительно выше, чем содержание фосфора в стали, как примеси. Поэтому фосфор в стали целиком находится в твердом растворе, и его влияние на свойства сказывается посредством изменения свойств феррита и аустенита. Вредное действие фосфра на свойства может усугубляться из-за сильной склонности его к ликвации (степень ликвации достигает 2-3).
Действие фосфора на свойства феррита проявляется в его упрочняющем влиянии и особенно в усилении хладноломкости стали, т. е. повышении температуры перехода из вязкого в хрупкое состояние (рис. 5.3).

Рис. 5.3 – Влияние фосфора на прочность низкоуглеродистой феррито-перлитной стали

Фосфор относится к сильным упрочнителям. Несмотря на то что содержание его в стали обычно не превышает 0,030—0,040 %, он увеличивает предел текучести феррита на 20—30 МПа. В то же время увеличение содержания фосфора В пределах сотых долей процента может вызывать повышение порога хладноломкости на несколько десятков градусов ( ~20—25 °С на 0,01 % Р) благодаря сильному уменьшению работы распространения трещины.
В конструкционных улучшаемых сталях фосфор ответственен за проявление обратимой отпускной хрупкости. В этом случае влияние его на порог хладноломкости особенно сильно (0,010 % Р повышает температуру перехода на ~40°С).
Аналогично фосфор влияет на порог хладноломкости аустенитных марганцовистых сталей, при этом его вредное влияние проявляется менее, резко (рис. 5.4). Влияние фосфора в допустимых пределах на механические и жаропрочные свойства хромоникелевых аустенитных нержавеющих и жаропрочных сталей заметно не проявляется.

Рис. 5.4 – Влияние фосфора на порог хладноломкости Г50 аустенитной марганцовистой стали 110Г13 (А. П. Гуляев): 1 — литая; 2 — кованая

В сталях, выплавленных на базе керченских руд, содержится мышьяк. Его влияние на свойства стали аналогично фосфору, но вредное действие мышьяка значительно слабее, чем фосфора. Поэтому в качественной стали такого производства допускается до 0,08 % As.

Эмульсионные краски: виды, свойства, применение.

Эмульсионные краски разводятся водой (не растворяются). Их связующая основа и красящие частицы распределены в водной среде, образуя устойчивую эмульсию. После высыхания водой не смывается. Эмульсионные краски экономичны, отличаются своей экологичностью, пожаробезопасностью. Хорошо ложатся практически на любую поверхность. Металлические…