V000384 Контрольная работа Влияние вредных примесей (серы, фосфора, неметаллических включений) на качество стали

Содержание

1. Опишите влияние вредных примесей (серы, фосфора, неметаллических

включений) на качество стали. Изложите сущность обработки стали синтетическими шлаками…………………………………………….2-5

2. Приведите характеристику литейных свойств сплавов; укажите их влияние на качество отливок. Изложите принципы конструирования отливок с учетом литейных свойств…………………………………5-11

Список использованной литературы…………………………………….12

1.Опишите влияние вредных примесей (серы, фосфора, неметаллических включений) на качество стали. Изложите сущность обработки стали синтетическими шлаками.

На свойства железоуглеродистых сплавов влияет наличие в них посторонних примесей (вредных – серы, фосфора, кислорода, азота, водорода; полезных – кремния, марганца и др.). Эти примеси могут попадать в сплав из природных соединений (руд) например серы и фосфора; из металлического лома – хром, никель и др.; в процессе раскисления – кремний и марганец.

Влияние углерода.

Углерод в железоуглеродном сплаве находится главным образом в связанном состоянии в виде цементита. В свободном состоянии в виде графита он содержится в чугунах. С увеличением содержания углерода возрастает твердость, прочность и уменьшается пластичность.

Влияние серы.

Сера является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, - свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость.

В углеродистой стали допускается содержание серы не более 0,06-0,07%. Увеличение хрупкости стали при повышенном содержании серы используется иногда для улучшения обрабатываемости на станках, благодаря чему повышается производительность при обработке

Влияние фосфора.

Фосфор также является вредной примесью. Он образует с железом соединение Fe3P, которое растворяется в железе. Кристаллы этого химического соединения очень хрупки. Обычно они располагаются по границам зерен стали, резко ослабляя связь между ними, вследствие чего сталь приобретает очень высокую хрупкость в холодном состоянии (хладноломкость). Особенно сказывается отрицательное влияние фосфора при высоком содержании углерода. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.Фосфор – вредная примесь, и его содержание в сталях не должно превышать 0,08%. В чугуне допускается до 0,3% фосфора.

Влияние азота, кислорода и водорода.

Эти элементы присутствуют в сплавах или в составе хрупких неметаллических включений, например оксидов FeO, SiO2, Al2O3, нитридов Fe4N, или в свободном состоянии, при этом они располагаются в дефектных местах в виде молекулярного и атомарного газов. Неметаллические включения служат концентраторами напряжений и могут понизить механические свойства (прочность, пластичность).

Водород поглощается сталью в атомарном состоянии. При охлаждении сплава растворимость водорода уменьшается и в молекулярной форме он накапливается в микропорах под высоким давлением. Таким образом водород может стать причиной образования внутренних надрывов в металле (флокенов).

Улучшить основные показатели стали: прочность, пластичность, газосодержание можно уменьшением содержания в металле вредных примесей, газов, неметаллических включений.

Одним из способов является обработка металла синтетическим шлаками.

Сущность про¬цесса, заключается в ускорении взаимодействия между сталью и шлаком за счет интенсивного их перемешивания при запол¬нении сталью ковша.

Синтетический шлак, состоящий из 55% CaO, 40% Al2O3, небольшого количества SiO2, MgO и минимум FeO, выплавляют в электропечи и заливают в ковш. В этот же ковш затем заливают сталь. При перемешивании стали и шлака поверхность их взаимодействия резко возрастает и реакции между ними протекают гораздо быстрее, чем в плавильной печи. Благодаря этому, а также низкому содержанию оксида железа в шлаке сталь, обработанная таким способом, содержит меньше серы, кислорода и неметаллических включений, улучшается ее пластичность и прочность. Такие стали применяют для изготовления ответственных деталей машин.