Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Промышленность, производство->Реферат
Оборудование: ванна хромирования(состав электролита: хромовый ангидрид СrO3-250г/л, серная кислота H2SO4-2,5г/л), ванна-уловитель, ванна химического д...полностью>>
Промышленность, производство->Реферат
Триботехника – наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и ...полностью>>
Промышленность, производство->Реферат
Практически во всех металлургических процессах происходит вынос мелких частиц материала из реакционной зоны установки. Такие запыленные газы (содержащ...полностью>>
Промышленность, производство->Реферат
Новый век принес с собой проблему безопасности пищевой продукции, полученной с использованием генетически модифицированных источников. Молочная отрасл...полностью>>

Главная > Реферат >Промышленность, производство

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Федеральное агенство по образованию

ГОУ ВПО “СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ”

им. акад. М. Ф. Решетнева

Г. Ф. Тарасов

ТЕХНОЛОГИИ И

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Учебное пособие по технологии и материаловедению

для студентов специальности 220601 «Управление инновациями»

всех форм обучения

Красноярск 2009

Л Е К Ц И Я № 1

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях развития общества одним из основных факторов технического прогресса в машиностроении является совершенствование технологии производства материалов. Важным направлением этого прогресса является создание и широкое использование новых конструкционных материалов, позволяющих резко повысить технический уровень и надежность оборудования. Создавая конструкции машин, обеспечивающих высокую надежность работы, инженер должен хорошо знать способы получения основных машиностроительных материалов – чугунов, сталей и цветных металлов.

Человек научился добывать и использовать металлы несколько тысячелетий назад. В отдаленные времена было известно лишь несколько металлов. Это золото, медь, серебро, олово, свинец, железо, ртуть, сурьма. В настоящее время этот круг значительно расширился. Достаточно отметить, что из известных элементов Периодической системы элементов Менделеева свыше 75% составляют металлы.

По исторически сложившейся классификации все металлы, применяющиеся в промышленности делятся на две основные группы:

  • черные;

  • цветные.

К черным металлам относятся железо и его сплавы (чугун, сталь, ферросплавы), хром, марганец.

Группа цветных металлов объединяет все остальные металлы, которая в свою очередь подразделяется на несколько подгрупп:

  • лёгкие металлы (алюминий, магний и др.);

  • тяжелые (медь, никель, свинец, цинк и др.);

  • малые цветные металлы (кобальт, молибден, вольфрам, кадмий и др.);

  • благородные (золото, серебро, платина и др.);

  • редкие (лантан, церий, неодим и др.);

  • радиоактивные (уран, плутоний и др.).

Среди металлов железо по своему значению занимает особое место.

Производство черных металлов в значительной степени определяет уровень технического развития, являясь основой современной техники. В общемировом производстве металлов желе­зо и его сплавы составляют свыше 90 %. Широкому применению в самых разнообразных областях техники черные металлы обязаны своими высокими механическими и физическими свойствами. Преимущественному применению черных металлов способствовало также большое распространение в природе железных руд и сравнительная простота производства чугуна и стали.

Железо было известно человеку еще до нашей эры. Вначале железо получали в обычных кострах, а затем в специально устроенных плавильных ямах - сыродутных горнах. В горн, выложенный из камня, загружали руду и древесный уголь. Воздух (кислород) необходимый для горения угля, подавался в виде дутья снизу горна при помощи мехов. Образующиеся газы (СО) восстанавливали оксиды железа. Из-за невысокой температуры в таких горнах можно было получать только малоуглеродистое железо, притом в тестообразном состоянии.

Постепенно горн совершенствовался и превратился в небольшую шахтную печь, которая получила название домницы. Увеличение высоты домницы и интенсивная подача дутья привели к повышению температуры и более интенсивному развитию процессов восстановления и науглероживания металла. В домницах получали жидкое углеродистое железо с примесями марганца и кремния, то есть чугун.

Сначала чугун был нежелательным продуктом, так как его не умели испо­льзовать для изготовления изделий и орудий труда. Позднее был найден способ передела чугуна в ковкое железо. Способ получил название кричного процесса, при котором чугун переплавляли в кричном горне. В разогретый горн на раскаленный древесный уголь загружали чугун и высокожелезистые шлаки. Плавясь и стекая вниз, чугун подвергался окислительному воздействию дутья и железистого шлака. Происходило окисление его примесей (кремния, марганца, углерода), и чугун превращался в малоуглеродистое ковкое железо.

Кричный передел чугуна давал возможность получать железо более высокого качества, чем сыродутное. При этом оказалось целесообразным сначала выплавлять из руд чугун, а затем перерабатывать его в ковкое железо.

Со временем конструкция домниц изменялась, увеличивались высота и поперечное сечение, улучшался профиль, и домница превратилась в доменную печь.

В дальнейшем прогресс доменного процесса шел в направлении увеличения объёма печей, перехода к более рациональному профилю, совершенствования конструкции доменных печей, механизации и автоматизации процесса.

В 1856 г. Г. Бессемером был предложен способ передела жидкого чугуна путем продувки его воздухом в конвертере, положившего начало высокопроизводительному современному кислородно-конвертерному процессу. В 1864 г. отец и сын Мартены разработали способ производства стали в регенеративной отражательной печи, получившей название мартеновского процесса, и позволившего решить проблему переработки стального лома.

В конце XIX в. возникла новая отрасль металлургии - производство качественных сталей в электрических печах.

Наряду с черными металлами очень важное значение в современном промышленном производстве имеют цветные металлы, которые нашли применение практически во всех отраслях промышленности и особенно в таких как радиотехника и электроника, самолетостроение и ракетостроение.

В настоящее время металлургия черных и цветных металлов достигла очень высокого технического уровня. В результате упорного труда металлургов многих поколений созданы эффективные технологические схемы переработки руд в черные и цветные металлы.

Особое место среди разнообразных способов производства металлических конструкционных материалов занимает порошковая металлургия, позволяющая производить не только изделия из металлических порошков различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы, получить которые иным путем крайне трудно или вообще невозможно.

Порошковая металлургия позволяет решать следующие важнейшие задачи, определяющие направление её развития в настоящее время:

  • изготовление материалов и изделий с особыми составами и свойствами, которые недостижимы другими способами производства;

  • изготовление материалов и изделий с обычными составами и свойствами, но при значительно более выгодных экономических показателях производства.

В ближайшие годы ожидается интенсивное развитие теории и практики процессов порошковой металлургии.

Особое развитие за последние 30 лет получило производство синтети­ческих материалов — пластмасс. Пластмассы и другие неметаллические материалы используют в конструкциях машин и механизмов взамен ме­таллов и сплавов. Такие материалы позволяют повысить сроки службы деталей и узлов машин и установок, снизить массу конструкций, сэкономить дефицитные цветные металлы и сплавы, снизить стоимость и трудоемкость обработки.

Рациональный выбор материалов и совершенствование технологиче­ских процессов их обработки обеспечивают надежность конструкций, снижают себестоимость и повышают производительность труда. При­кладную науку о строении и свойствах технических материалов, основ­ной задачей которой является установление связи между составом, струк­турой и свойствами, называют материаловедением.

Л Е К Ц И Я № 2

1 СОСТАВ, СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ СОВРЕМЕН-

НЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

    1. Строение металлов

1.1.1 Типы кристаллических решеток.

Твердые тела по строению делят на 2 вида: кристалличес­кие и аморфные. Кристаллические тела при нагреве остаются твердыми до определенной температуры (температуры плавления), при которой они переходят в жидкое состояние. Аморфные тела при нагреве размягчаются в большом температурном интервале; сначала они становятся вязкими и лишь затем, переходят в жидкое состояние. Все металлы и их сплавы - тела кристаллические.

Металлами называ­ют химические элементы, характерными признаками которых являются непрозрачность, блеск, хорошая электро- и теплопроводность, пластич­ность, а также способность свариваться. Не поте­ряло своего научного значения определение металлов, данное более 200 лет назад великим русским ученым М. В. Ломоносовым: "Металлы суть светлые тела, которые ковать можно". Характерной особенностью металлов является то, что, вступая в химические реакции с элементами неметаллического просхождения, они отдают последним свои внешние валентные электроны. Объ­ясняется это непрочной свя­зью внешних электронов атома металла с его ядром. Металлы имеют на наружных оболочках всего 1 -2 эле­ктрона, тогда как у неметаллов таких электронов много (5-8).

Чистые химические элементы металлов (например, железо, медь, алю­миний и др.) могут образовывать более сложные вещества, в состав которых могут входить несколько элементов-металлов, часто с примесью заметных количеств элементов-неметаллов. Такие вещества называются металлическими сплавами. Простые вещества, образующие сплав, на­зывают компонентами сплава.

Для описания кристаллической структуры металлов пользуются по­нятием кристаллической решетки. Кристаллическая решетка- это воо­бражаемая пространственная сетка, в узлах которой располагаются атомы (ионы), образующие металл. Частицы вещества (ионы, атомы), из которых построен кристалл, расположены в определенном геометриче­ском порядке, который периодически повторяется в пространстве. В от­личие от кристаллов в аморфных телах (стекло, пластмассы) атомы распо­лагаются в пространстве беспорядочно, хаотично.

Формирование кристаллической решетки в металле происходит при переходе металла из жидкого в твердое состояние. При затвердевании металла расстояние между атомами сокращается, а силы взаимодействия между ними возрастают. Характер взаимодействия атомов определяется строе­нием их внешних электронных оболочек. При сближении атомов элек­троны, находящиеся на внешних оболочках теряют связь со своими атомами вследствие отрыва валентного электрона одного атома положитель­но заряженным ядром другого и т. д. Происходит образование свободных электронов, так как они не принадлежат отдельным атомам. Таким образом, в твердом состоянии металл представляет собой структуру, состо­ящую из положительно заряженных ионов, омываемых свободными эле­ктронами.

Связь в металле осуществляется электростатическими силами. Между ионами и свободными электронами возникают электростатические силы притяжения, которые стягивают ионы. Такую связь между частицами металла называют металлической.

Силы связи в металлах определяются силами отталкивания и сила­ми притяжения между ионами и электронами. Ионы находятся на та­ком расстоянии друг от друга, при котором потенциальная энергия взаимодействия минимальна. В металле ионы располагаются в опре­деленном порядке, образуя кристалли­ческую решетку. Такое расположение ионов обеспечивает взаимодействие их с валентными электронами, которые связывают ионы в кристаллической решетке.

Типы кристаллических решеток у разных металлов различны (рис. 1.1). Наиболее часто встречаются решетки: объемно-цен­трированная кубическая (ОЦК) — α-Fе, Сг, W, гранецентрированная кубическая (ГЦК) — γ-Fе, А1, Сu и гексагональная плотноупакованная (ГПУ) - Мg, Zn и др. Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре ме­талла в любом объеме, называют элемен­тарной кристаллической ячейкой (рис. 1.1). Кристаллическая решетка характеризу­ется ее параметрами, например длиной ребра куба для ОЦК и ГЦК, которая со­ставляет для металлов 2,8-6 ∙ 10-8 см.

Рис. 1.1. Элементарные ячейки кристал­лических решеток: 1 — кубическая объемно-центри­рованная (α-железо), II— куби­ческая гранецентрированная (медь), III — гексагональная плотноупакованная; а и с — па­раметры решеток.



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Строение металлов (2)

    Реферат >> Промышленность, производство
    СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ Исследование структуры металла проводят путем изучения ... атомной структуры – рентгенографическим анализом. Металлы представляют собой кристаллические тела с ... зерна, тем прочнее металл. Технические металлы и сплавы представляют собой ...
  2. Строение реальных металлов

    Реферат >> Промышленность, производство
    ... практической и теоретической прочностью металла. Дислокация – это дефекты кристаллического строения, представляющие собой линии ... и тонкую структуру. 1. Макроструктурный анализ – изучение строения металлов и сплавов невооруженным глазом или при ...
  3. Реальное строение металлов Дефекты кристаллического строения и их влияние на свойства металлов

    Лекция >> Промышленность, производство
    ... Металловедение на тему «Реальное строение металлов. Дефекты кристаллического строения и их влияние на свойства ... 2009 Реальное строение металлов. Дефекты кристаллического строения и их влияние на свойства металлов Классификация дефектов ...
  4. Теоретическое материаловедение. Строение и свойства чистых металлов

    Конспект >> Химия
    ... в веществе; - изучить кристаллическое строение металлов; - изучить дефекты кристаллического строения; - знать понятие микроструктуры. 2. ... амплитудой. Таким образом, сущность кристаллического строения металлов заключается в упорядоченном расположении в них ...
  5. Кристаллическое строение

    Методичка >> Промышленность, производство
    ... (характерно для железа). Методы изучения строения металлов. Изуче­ние строения металлов и сплавов производится методами макро ... такое аллотропия металлов? 4. Какими методами изучают строение металлов? 5. Как определяют прочность металлов? 6. Что такое ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0019400119781494