Kimi praktike. Hekuri dhe lidhjet e tij Një mesazh mbi temën e lidhjeve të hekurit

Hekuriështë një metal gri me një masë atomike prej 55,85 dhe një rreze atomike prej 0,127 nm. Pika e shkrirjes është 1539 0 C. Në gjendje të ngurtë, hekuri ka një rrjetë kristalore, e cila karakterizohet nga dy gjendje të mundshme, të quajtur modifikim polimorfik dhe të caktuar si α-Fe dhe γ-Fe. Ekzistenca e këtyre modifikimeve varet nga temperatura e ngrohjes.

α-Fe karakterizohet nga një rrjetë kubike me qendër trupin, e cila ekziston në temperatura më të vogla se T≤910 0 C dhe në intervalin T=1392÷1539 0 C. Në intervalin e temperaturës T=910÷1392 0 C, ekziston hekuri. në formën e γ-Fe.

Karboni është një element jo metalik që tretet në hekur si në gjendje të lëngët ashtu edhe në të ngurtë. Më shpesh, sistemi Fe-C ekziston në formën e një aliazh të lëngët ose zgjidhje të ngurtë. Tretësirat e ngurta janë ato faza në të cilat njëri prej përbërësve ruan strukturën e tij kristalore, dhe atomet e përbërësve të tjerë janë të pranishëm në rrjetën e të parit, duke ndryshuar madhësinë e tij. Bëhet dallimi midis tretësirave të ngurta zëvendësuese dhe intersticiale.

Një tretësirë ​​e ngurtë e karbonit dhe papastërtive të tjera në α-Fe quhet ferrit. Karboni ndodhet në qendër të faqes së kubit, i cili mund të strehojë një sferë me një rreze prej 0,29 R, Ku R– rrezja atomike e hekurit.

Një zgjidhje e karbonit dhe papastërtive të tjera në γ-Fe quhet austeniti . Atomi i karbonit vendoset në qendër të një kubi me një sferë të brendashkruar me rreze 0,41 R. Austeniti karakterizohet nga duktilitet i lartë dhe forcë e ulët.

Lidhjet më të zakonshme me bazë hekuri janë çeliku dhe giza, të cilat janë tretësira (aliazhe) të ngurta të hekurit Fe me karbon C. Nëse përmbajtja e karbonit në tretësirë ​​është më e vogël se 2,14%, atëherë një lidhje e tillë quhet çelik, dhe nëse është më shumë se 2.14%, pastaj gize. Kufiri midis gizës dhe çelikut korrespondon me tretshmërinë kufizuese të karbonit në austenit. Pas ngurtësimit, çeliqet nuk përmbajnë një përbërës strukturor të brishtë dhe, kur nxehen në temperatura të larta, kanë vetëm një strukturë austenitike me duktilitet të lartë. Për këtë arsye, çeliqet deformohen lehtësisht në temperatura normale dhe të larta, d.m.th. janë materiale të lakueshme. Ndryshe nga çeliqet, giza janë të brishtë, por kanë veti të mira derdhjeje, duke përfshirë pikat më të ulëta të shkrirjes.

Çeliku

Çeliku– këto janë lidhje të deformueshme të hekurit me karbon (deri në 2,14% karbon) dhe elementë të tjerë. Çeliku strukturor duhet të ketë gjithashtu veti të mira teknologjike: të jetë i përpunuar mirë me presion dhe prerje, të mos jetë i prirur ndaj plasaritjeve të bluarjes, të ketë fortueshmëri të lartë dhe tendencë të ulët për dekarburizim, deformim dhe çarje gjatë forcimit.

Sipas përbërjes kimikeÇeliqet ndahen në karbon dhe aliazh. Çeliqet e karbonit përmbajnë, përveç hekurit dhe karbonit, edhe mangan (deri në 1%) dhe silikon deri në (0.8%), si dhe papastërti nga të cilat është e vështirë të shpëtohen gjatë procesit të shkrirjes - squfur dhe fosfor. Squfuri dhe fosfori zvogëlojnë vetitë mekanike të çeliqeve: squfuri rrit brishtësinë në një gjendje të nxehtë (brishtësia e kuqe), dhe fosfori - në temperatura të ulëta (brishtësia e ftohtë). Në varësi të përmbajtjes së karbonit, ka të ulët- (C ≤ 0,25%), të mesëm (0,25< С ≤ 0,6%) и высокоуглеродистые (C >0.6%) çeliku. Me rritjen e përmbajtjes së karbonit, fortësia dhe forca rriten, por duktiliteti zvogëlohet dhe saldueshmëria e çelikut përkeqësohet.

Përveç përbërësve të treguar, elementët aliazh (krom, nikel, molibden, tungsten, vanadium, titan, niob, etj.) futen në përbërjen e çeliqeve të aliazhuar për të përmirësuar karakteristikat teknologjike dhe operacionale dhe për të dhënë veti të veçanta. Elementet aliazh mund të jenë gjithashtu mangani me përmbajtje më shumë se 1% dhe silikoni me përmbajtje më shumë se 0.8%.

Në vëllimin e përgjithshëm të produkteve të inxhinierisë mekanike, produktet e bëra nga çeliku me cilësi të zakonshme (GOST 380-94) dhe çeliku me cilësi të lartë (GOST 1050-74), si dhe çeliku i aliazhuar (GOST 4543-71) zënë pothuajse 80%. Ato janë të lira dhe kanë veti mekanike të kënaqshme të kombinuara me përpunueshmëri dhe presion të mirë.

Çeliqet e karbonit janë më të zakonshmet. Prodhimi i tyre arrin në 80% të prodhimit të përgjithshëm të të gjithë çeliqeve.

Sipas qëllimitÇeliqet ndahen në strukturorë, instrumentalë dhe me veti të veçanta. Çeliqet strukturorë janë më të përdorurit. Ato mund të jenë ose karbon (C ≤ 0.7%) ose të aliazhuara. Çeliqet e veglave përdoren për prodhimin e mjeteve prerëse, stampuese dhe matëse. Ato janë karbon (C ≥ 0,8 ... 1,3%) dhe të lidhur me krom, mangan, silic dhe elementë të tjerë. Çeliqet me veti të veçanta përfshijnë çeliqet inox, jomagnetikë, elektrikë, çeliqet me magnet të përhershëm etj.

Sipas cilësisëÇeliqet ndahen në të zakonshëm, me cilësi të lartë, me cilësi të lartë dhe veçanërisht me cilësi të lartë. Dallimi midis tyre qëndron në sasinë e papastërtive të dëmshme (squfur dhe fosfor). Kështu, në çeliqet e cilësisë së zakonshme, lejohet përmbajtja e squfurit deri në 0,06% dhe fosfori deri në 0,07%; në cilësi - çdo element jo më shumë se 0,035%; dhe në ato me cilësi të lartë - jo më shumë se 0,025%.

Sipas natyrës së ngurtësimit nga një gjendje e lëngshme, shkalla e deoksidimit bëhet dallimi midis çelikut të qetë, gjysmë të qetë dhe atij të valë. Sa më plotësisht të hiqet oksigjeni nga shkrirja, aq më i qetë vazhdon procesi i ngurtësimit dhe aq më pak lëshohet flluska e monoksidit të karbonit ("valimi"). Zgjedhja e teknologjisë së deoksidimit përcaktohet nga qëllimi dhe aftësitë e prodhimit, por secila metodë ka avantazhet dhe disavantazhet e veta.

Pullat çelik karboni me cilësi të zakonshme përcaktohen me shkronjat St (çeliku) dhe numrat nga 0 në 6, për shembull St0 - St6. Numrat korrespondojnë me numrin e markës së kushtëzuar në varësi të përbërjes kimike dhe vetive mekanike. Sa më i madh të jetë numri, aq më i lartë është përmbajtja e karbonit në çelik, aq më e lartë është forca dhe aq më e ulët duktiliteti. Këta çeliqe ndahen në tre grupe - A, B dhe C. Grupi A ka veti mekanike të garantuara dhe nuk i nënshtrohet trajtimit termik të grupit A nuk tregohet në kategorinë e çelikut. Për çelikun e grupit B, përbërja kimike është e garantuar, për çelikun e grupit B, përbërja kimike dhe vetitë mekanike janë të garantuara. Çeliqet e karbonit të cilësisë së zakonshme (GOST 380-94) përdoren për të prodhuar pjesë jo kritike të trupit, lidhëse, produkte të mbështjellë në formë (trarët I, kanale, kënde), etj.

Shkalla e deoksidimit tregohet me indekse në të djathtë të numrit të markës: kp - valë, ps - gjysmë e qetë, sp - e qetë. Për shembull, çeliku St2kp është çeliku i grupit A, i zier; BSt3ps – çelik i grupit B, gjysmë i qetë; VSt5sp – çelik i grupit B, i qetë.

Çelikë me cilësi të karbonit janë shënuar me numra dyshifrorë (08, 10, 15, ..., 70), duke treguar përmbajtjen mesatare të karbonit në çelik në të qindtat e përqindjes. Këto çeliqe mund të ndahen në disa grupe. Çeliqet 08 dhe 10 kanë duktilitet të lartë, mund të stampohen dhe saldohen mirë. Çeliqet me karbon të ulët 15, 20, 25 janë salduar dhe përpunuar mirë me prerje dhe pas karburizimit dhe trajtimit termik kanë rritur rezistencën ndaj konsumit. Më të përdorurit janë çeliqet me karbon të mesëm 30, 35, 40, 45 dhe 50 për shkak të kombinimit të tyre të mirë të forcës dhe vetive plastike dhe përpunimit të mirë. Çeliqet me karbon të lartë 60, 65, 70 kanë forcë të lartë, rezistencë ndaj konsumit dhe elasticitet, dhe përdoren për prodhimin e pjesëve të tilla si susta. Fortësia dhe fortësia e çeliqeve me karbon të mesëm dhe të lartë mund të rritet me trajtimin termik.

aliazhuar quhen çeliqe në të cilët futen elementë aliazh për t'u dhënë atyre veti të veçanta. Si rregull përdoren elementët aliazh: krom (Cr), silic (Si), nikel (Ni), vanadium (W), alumin (Al), mangan (Mg), etj. Ata kanë efekte të ndryshme në vetitë. prej çeliku: mangani rrit forcën dhe rezistencën ndaj konsumit; silikoni rrit karakteristikat elastike të çelikut; kromi rrit rezistencën ndaj korrozionit, ngurtësinë, forcën, rezistencën ndaj nxehtësisë; nikeli zvogëlon koeficientin e zgjerimit linear, rrit forcën dhe rezistencën ndaj konsumit; tungsteni dhe molibden rritin forcën dhe fortësinë, përmirësojnë vetitë e prerjes në temperatura të ngritura.

Quhen çeliqet në të cilët përmbajtja totale e elementeve aliazh nuk kalon 2.5%. aliazh i ulët; në rast se përmbajtja e elementeve aliazh është 2.5...10% - kjo është të aliazhuaraçeliku, dhe nëse aditivët aliazh janë më shumë se 10%, atëherë quhen çeliqe të tillë shumë të aliazhuara.

Çeliqet e aliazhuara janë shënuar me shkronja dhe numra që tregojnë përbërjen e tij kimike. Shifrat e para të notave para shkronjave tregojnë përmbajtjen e karbonit për çeliqet strukturorë në të qindtat e përqindjes (dy shifra), dhe për veglat dhe çeliqet speciale - në të dhjetat. Më tej, emërtimi përbëhet nga shkronja që tregojnë se cilët elementë aliazh janë përfshirë në çelik, dhe numra menjëherë pas çdo shkronje që karakterizojnë përmbajtjen mesatare të elementit aliazh në përqindje. Numrat pas shkronjës nuk vendosen nëse përmbajtja e elementit aliazh është më pak se 1.5%. Elementet aliazh përcaktohen me shkronjat e mëposhtme: T - titan, C - silikon, G - mangan, X - krom, H - nikel, M - molibden, B - tungsten, etj. Për shembull, çelik inox X18N10T përmban 18% krom, 10% nikel dhe deri në 1,5% titan; çeliku i aliazhit strukturor 30ХГС përmban 0,30% karbon, dhe krom, mangan dhe silikon deri në 1,5% secili; Çeliku i aliazhit të veglave 9ХС përmban 0,9% karbon, dhe krom dhe silikon deri në 1,5% secili. Në çeliqet 30KhGS dhe 9KhS silikoni është më shumë se 0.8%, mangani në çelik 30KhGS është më shumë se 1%.

Emërtimet e disa llojeve të veçanta të çelikut përfshijnë një shkronjë përpara që tregon qëllimin e çelikut. Për shembull, shkronja Ш - çeliku mbajtës topash (ШХ15 - me përmbajtje kromi ≈ 1,5%), E - elektrike, etj.

Çeliqet e karbonit të cilësisë së zakonshme në përputhje me GOST 380-94 me përcaktimin St janë të destinuara për prodhimin e produkteve të mbështjellë të nxehtë: fletë të gjata, në formë, të trasha dhe të holla, brez i gjerë (fletë e hollë e ftohtë), si dhe shufra, lulëzime, pllaka, sutunka, bileta të mbështjellë dhe të derdhur, tuba, falsifikime dhe stampime, shirit, tela, pajisje, pjesë me ngarkesë të lehtë, konstruksione metalike, të gjitha llojet e pjesëve të trupit, etj.

Klasat e çeliqeve të huaj të karbonit të cilësisë së zakonshme dhe standardeve ndërkombëtare, që korrespondojnë me çeliqet ruse të klasës ST për sa i përket vetive mekanike, janë dhënë në Tabelën. 2. Në këtë rast, përmbajtja e elementeve kryesore (C, Si, Mn, P, S) qëndron brenda kufijve të përcaktuar.

Kur krahasojmë kufijtë e forcës dhe rendimentit, përhapja është brenda ±50 MPa.

Markat e analogëve të huaj të karbonit dhe çelikut strukturor me cilësi të lartë me aliazh të ulët janë dhënë për të krahasuar rezultatet e hulumtimit nga shkencëtarë nga vende të ndryshme të botës (Tabela 3 dhe 4).

Tabela 2

Tabela 3

Tabela 4

Vetitë mekanike të çeliqeve mund të karakterizohen nga rezistenca në tërheqje σ in dhe forca e rendimentit σ T, vlerat e të cilave varen fuqishëm nga përbërja kimike e çelikut dhe trajtimi i tij termik. Përveç kësaj, çeliqet karakterizohen nga vlera konstante të modulit elastik E dhe raporti i Poisson μ, i cili, pavarësisht nga marka, mund të supozohet të jetë i barabartë me E=2.1∙10 5 MPa, μ=0.3, përkatësisht. Me rritjen e përqindjes së karbonit, karakteristikat e forcës rriten dhe duktiliteti zvogëlohet.

Çeliqet rezistente ndaj korrozionit janë rezistente ndaj korrozionit. Ky është një grup i madh çeliku me aliazh të lartë. Kromi (13...25%), ndonjëherë nikeli, përdoret si element aliazh.

Materialet me veti të larta elastike ( pranverë çeliqet) janë çeliqe të karbonit ose të aliazhuar me përmbajtje të lartë karboni (0,5...1,1%).

Cilësia e çelikut përcaktohet nga përmbajtja e papastërtive të dëmshme, uniformiteti i përbërjes kimike dhe strukturës. Papastërtitë e dëmshme përfshijnë squfurin, fosforin, arsenikun, oksigjenin, azotin dhe hidrogjenin. Përfshirjet jometalike në formën e oksideve dhe sulfideve reduktojnë ndjeshëm duktilitetin dhe nxisin thyerjen e brishtë. Grimcat e tyre të mëdha me madhësi 20 mikron e lart zvogëlojnë forcën dhe qëndrueshmërinë e kontaktit, janë përqendrues të rrezikshëm të stresit dhe, nën ngarkesa të alternuara, zvogëlojnë rezistencën ndaj lodhjes së pjesëve. Këtu, evakuimi i çelikut zvogëlon përmbajtjen e gazit, barazon përbërjen kimike dhe rishkrirja e çeliqeve me elektroskorje siguron karakteristika identike mekanike përgjatë dhe përgjatë drejtimit të rrotullimit.

Me një rritje të sasisë së karbonit, përqindja e çimentitit në strukturë rritet, gjë që ndërlikon lëvizjen e dislokimeve dhe, në përputhje me rrethanat, zhvillimin e proceseve të prerjes. Si rezultat, forca rritet, por duktiliteti zvogëlohet.

Në çelikun me aliazh të ulët me një përmbajtje karboni deri në 0.2%, pas shuarjes dhe kalitjes, ndodh ngurtësimi dhe ndjeshmëria ndaj përqendruesve të stresit zvogëlohet.

Çeliqet me aliazh të ulët me forcim karbonitride kanë forcë, qëndrueshmëri dhe rezistencë të lartë ndaj të ftohtit.

Një rezervë për përmirësimin e cilësisë së çelikut është prodhimi i peletave të metalizuar, të cilët dallohen për pastërtinë e tyre dhe pa papastërti të dëmshme. Për të përmirësuar aftësinë e përpunimit, seleni, plumbi, kalciumi dhe teluri futen gjithashtu në çelik.

Metodat progresive të rrotullimit spirale dhe tërthore, gjatësore-spiralike, të ftohtë prodhojnë pjesë në formën e trupave rrotullues: rrotulluesit e kompresorit, vidhat e makinerive të prerjes së mishit, unazat dhe topat mbajtëse, rrotat e ingranazheve me dhëmbë të përdredhur, stërvitjet, vida, rrotat e zinxhirit, boshte me shkallë, tufa dhe boshllëqe për pjesët e tjera. Në këtë rast, shtresat e jashtme fitojnë një strukturë fibroze të orientuar përgjatë profilit të dhëmbit, ngurtësia rritet me 1.4 - 1.5 herë, forca rritet deri në 25%, dhe qëndrueshmëria e lodhjes rritet deri në 2.2 herë. Kjo është shumë më efikase sesa rrotullimi dhe bluarja e një pjese pune të rrumbullakët.

Janë zhvilluar procese dhe pajisje për falsifikimin dhe nxjerrjen e kaldajave gjysmë të nxehtë dhe të ftohtë, duke bërë të mundur marrjen e një pjese të saktë të punës. Në këtë rast, drejtimet e fibrave përkojnë me drejtimet e sforcimeve normale.

Tabela 5. Fusha e aplikimit të çeliqeve me karbon të cilësisë së zakonshme

Çeliqet me karbon të ulët Çeliku 05kp, 08kp, 08ps, 08, 10kp, 10ps, 10, 15kp, 15ps, 15, 20kp, 20ps, 20, 25, 15G, 20G, 25G5 të GOST 40uf përdoren (GOST 40uf) rondele, ribatina, kapakë, bulonat, fllanxhat, pirunët, bashkimet, tufat, guaskat, pajisjet e këmbyesve të nxehtësisë. Pas karburizimit dhe cianidimit, përdoret për prodhimin e tufave, boshteve të lidhjes së zinxhirit, bulonave, dadove, vidhave, ingranazheve, krimbave, boshteve, dhëmbëzave dhe pjesëve të tjera me fortësi të lartë dhe sipërfaqe rezistente ndaj konsumit.

Çelikë të çimentuar rezistent ndaj konsumit 15Х, 15ХА, 20Х, 15ХФ, 18ХГ, 20ХН, 12ХН2, 12ХН3А, 20ХН3А, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 18Х2Х2Н20Н, 18Х2Н4А, 18Х2Н4М, 2M (G OST 4543-71) përdoren për prodhimin e krimbave , bosht me gunga, ingranazhe, tufa, stufa, boshte, boshte ingranazhesh, boshte ingranazhesh.

Çeliqet e karbonit 5ps dhe 5sp (GOST 380-88) përdoren për prodhimin e bulonave dhe dadove.

Çeliqet me aditivë titani 18KhGT, 25KhGM, 25KhGT, 30KhGT, 15KhGN2TA, 15Kh2GN2TA, 15Kh2GN2TRA, 20KhGNTR, 25Kh2GNTA, rrota 43ar, GOST es, boshte krimbash, ingranazhe unazore, kjo, ingranazhe me ngarkesë të madhe, transmetimet e mjeteve transportuese . Pas nitrizimit - rrotullat dhe vidhat e veglave të makinerive dhe pjesëve të tjera nga të cilat kërkohet deformim minimal.

Çeliqet me mikroaditivë të borit 20KhGR, 27KhGR, 20KhNR, 20KhGNR (GOST 4543-71) përdoren për prodhimin e ingranazheve, bashkimeve të kthetrave, boshteve të ingranazheve, krimbave, gishtave, rulave, tufave.

Karboni dhe çeliqet e aliazhuara 30, 35, 30G, 35G, 40, 45, 40G, 45G, 50G, 50, 55, 40G2, 30Х, 35Х, 40Х, 45Х, 50Х, 30ХХС, 30ХС, 30ХС, hGSA , 30KhGS, 30KhGSA,35KhGSA (GOST 1050-74) dhe 30KhN2MA, 38Kh2N2MA (GOST 4543-71) me trajtime të ndryshme termike dhe kimiko-termike përdoren për prodhimin e boshteve, boshteve, kunjave, boshteve, boshteve, boshteve tufat, shufrat, traversat, shufrat lidhëse, boshtet, boshtet, pirunët e ndërrimit të ingranazheve, volantët, dadot, bulonat, ingranazhet unazore, ingranazhet, çelësat, kapakët, disqet e fërkimit, kumarxhinjtë, bashkimet, raftet, boshtet e përdredhur dhe kutitë e marsheve, tufat, boshtet e boshtit, pjesët e nyjeve të salduara, pjesët kritike të ekspozuara ndaj dridhjeve dhe ngarkesave dinamike. Pas shuarjes dhe kalitjes - shufra, traversa, leva, cilindra shtypi, lidhëse, boshte, boshte me forcë të lartë

Përdoren çeliqe me qëndrueshmëri të lartë 38KhN3MFA, 30KhN2MFA, 38KhN3MA, 34KHN1M, 34KHN1MA, 34KHN3M, 34KHN3MA, 35KHN1M2FA (GOST 4543-71 bokse, kutia të forta, kutia të forta , ingranazhet, bashkimet, veçanërisht pjesët kritike të kompresorit makineritë, rotorët, gjysmë-bashkuesit dhe pjesë të tjera veçanërisht kritike, me ngarkesë të madhe.

Çeliqet konstruktive të derdhura me karbon 25L, 30L, 40L, 45L, 50L, 55L, 35GL, 30GSL, 40HL, 35KhML, 35KhGSL (GOST 977-75) përdoren për prodhimin e rrotave, rrotave të rrotave, mullinjve të rrotullimit, rrotave, mullinjve të rrotullimit. , kutitë e kutisë së shpejtësisë ov , kllapa, trarë, volant, disqe frenash, ingranazhe, këllëfë, pirunë, me dhëmbëza, pirunë kompresor, pjesë çikriku, unaza bashkuese të kokave lundruese të ngrohësve dhe këmbyesve të nxehtësisë, bashkime të makinerive ngritëse dhe transportuese, rrota lëvizëse, mullinj me seksion të madh, të mesëm dhe të vogël për rrotullimin e metaleve të buta, disqeve, ingranazheve, kryqeve, boshteve, boshteve, bashkimeve me kthetra, boshteve, nofullave të dërrmuesve, levave, rrotave lëvizëse, shtytësve, boshteve dhe pjesëve të tjera të inxhinierisë së përgjithshme mekanike .

Çelikë të derdhur rezistent ndaj korrozionit 20Х13Л, 15Х13Л, 09Х16Н4БЛ, 09Х17Н3СЛ, 40Х24Н12СЛ, 10Х18Н11БЛ, 12Х18Н12М3ТЛ, 12Х18Н12М3ТЛ, 12Х18Н12М3ТЛ, 15Х13Л, 15Х16Н3 77 ) përdoren për prodhimin e teheve të kompresorit, vidhave, lidhësve, pjesëve të ekspozuara ndaj mjediseve pak agresive (avulli i lagësht, tretësirat ujore të kripërave të acideve organike), pjesë me qëndrueshmëri të lartë për industrinë ushqimore.

Steelet rezistente ndaj korrozionit 30х13, 40х13, 14х17н2, 12х17, 15х17AG14, 10х14г14н4т, 08х17, 08х18т, 15х25т 15м3т, 03х17н14м3, 03х16н15м3, 03х16н15м3б, 08х17н13 klasë 9N9MVB (GOST 5632-72) përdoren për prodhimin e veglave prerëse, disqeve, boshteve, tufave, pajisjeve për fabrikat e industrisë ushqimore, fabrikat e konservave, industritë e mishit dhe qumështit, tubacionet e pajisjeve të shkëmbimit të nxehtësisë dhe pjesët e makinave kompresor.

Çeliqet rezistente ndaj nxehtësisë 08Х18Н10, 12Х18Н9, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 40Х9С2, 12Х17, 08Х17Т, 08Х18Т1, 15Х18Т1, 15Х18Т1, 15Х18 72) përdoret për prodhimin e shkëmbyesve të nxehtësisë dhe kullave të adsorbimit.

Çeliku i azotuar 38Х2МУА (GOST 4543-71) përdoret për prodhimin e tufave dhe ingranazheve.

Çeliqet e përmirësuara 40, 50 (GOST 8479-70) përdoren për prodhimin e shufrave, prangave, grepave, traversave, boshteve, bashkimeve, rrotave, cilindrave, levave.

Çeliku me aliazh të ulët 14G2AF (GOST 19282-73) përdoret për prodhimin e vinçave të vinçave për vinçat e sipërm.

Tabela 6. Karakteristikat fizike dhe mekanike

Termi "lidhje hekur-karbon" përdoret për të përcaktuar një grup të madh lidhjesh metalike, baza e të cilit është hekur - çeliqet. Pavarësisht zhvillimit të materialeve të reja dhe të jashtëzakonshme në dekadën e fundit, lidhjet e hekurit janë ende materialet metalike më të rëndësishme dhe më të përdorura në praktikën industriale. Numri i tyre në mbarë botën është dhjetë herë më i madh se sasia e të gjitha materialeve të tjera metalike të kombinuara.

Lidhjet hekur-karbon - çeliqet

Popullariteti i çeliqeve mund të shpjegohet nga disa faktorë:
1) Xeherorët nga të cilët prodhohet hekuri janë ndër mineralet më të arritshme që gjenden në koren e tokës. Rreth 4.2% e kores së tokës përbëhet nga xehe të ndryshme hekuri. Hekuri mund të nxirret nga këto xehe duke përdorur metoda relativisht të thjeshta dhe të lira në krahasim me metalet e tjera.
2) Pika e shkrirjes së hekurit të pastër është 1536 °C. Nën këtë temperaturë, hekuri ekziston në formën e modifikimeve të ndryshme - hekuri alfa, hekuri gama dhe hekuri delta - në intervale të ndryshme të temperaturës. Prandaj, ka shumë procese të ndryshme termike - dhe në temperatura jo shumë të larta - të cilat bëjnë të mundur modifikimin e favorshëm të vetive të lidhjeve të hekurit në një gamë shumë të gjerë.
3) Nën një temperaturë prej 769 ° C - pika Curie - hekuri bëhet ferromagnetik, gjë që bën të mundur përdorimin e çelikut në aplikime të shumta elektrike.

Elementet aliazhuese si papastërti

Lidhjet e hekurit, përveç vetë hekurit - metali kryesor ose bazë - përmbajnë gjithmonë karbon, i cili është elementi kryesor aliazh për to. Çeliqet zakonisht përmbajnë edhe elementë të tjerë në sasi të vogla. Gjatë procesit të prodhimit të hekurit dhe çelikut, të gjithë çeliqet përmbajnë në mënyrë të pashmangshme disa mangan, silikon, squfur dhe fosfor. Këta elementë hyjnë në metal si papastërti nga lëndët e para ose produktet e djegies. Në disa raste, këta elementë i shtohen lëndës së parë qëllimisht për të marrë veti të veçanta të aliazhit.

Prandaj, mund të konkludojmë se lidhjet e hekurit janë lidhje metalike me shumë përbërës. Megjithatë, për sa kohë që sasitë e këtyre elementeve nuk i kalojnë nivelet e pashmangshme që lidhen me prodhimin e hekurit dhe çelikut (0,05-0,4% silic - 0,15-0,7% magnez - 0,035% squfur dhe fosfor), ato nuk kanë një ndikimi i ndikimit në diagramin e fazës së ekuilibrit të një aliazhi me dy përbërës të sistemit hekur-karbon. Prandaj, për lidhjet e zakonshme, të palidhura të hekurit, konsiderohet i vlefshëm një diagramë fazore me dy komponentë, domethënë binar, të ekuilibrit hekur-karbon.

Modifikimet e hekurit - Leva e trajtimit me nxehtësi

Pika e shkrirjes së hekurit të pastër është 1536 °C. Në gjendje të ngurtë, hekuri i pastër ka tre modifikime alotropike, përkatësisht:
— hekur delta – struktura kristalore kubike me qendër trupin në rangun nga 1392 deri në 1536 °C;
- hekur gama - Struktura kristalore kubike e përqendruar në fytyrë në rangun nga 911 në 1392 ° C;
- hekur alfa - Struktura kristalore kubike me qendër trupin në temperatura deri në 911 ° C.

Ndër të gjitha transformimet alotropike, shndërrimet alfa → gama dhe gama → alfa luajnë rolin më të rëndësishëm. Janë këto transformime që ofrojnë bazën teorike për shumicën e proceseve të trajtimit termik.

Hekuri formon tretësirë ​​të ngurtë me shumë elementë jo metalikë. Ai formon tretësirë ​​zëvendësuese me krom, nikel, kobalt dhe vanadium, ndërsa me karbon formon një tretësirë ​​intersticiale shumë të rëndësishme.

Karboni dhe hekuri

Tretshmëria e karbonit në hekurin alfa - ferrit - është shumë e ulët - në temperaturën e dhomës vetëm 0,006%. Tek hekuri gama - austeniti - tretshmëria e hekurit është disa renditje të madhësisë më e lartë - 2,06% në një temperaturë prej 1147 °C.

Hekuri formon jo vetëm solucione të ngurta me karbon, por edhe komponime metalike. Një përbërës zëvendësues i hekurit dhe karbonit është karbiti i hekurit - çimentiti - Fe 3 C. Vetia kryesore e karbitit të hekurit është fortësia e lartë (fortësia e Vickers rreth 900) dhe brishtësia e lartë. Karbidi i hekurit praktikisht nuk i nënshtrohet ndonjë deformimi. Pika e shkrirjes së karabit të hekurit është 1250 °C. Karbidi i hekurit nuk mund të konsiderohet një fazë ekuilibri. Në kushte të caktuara, ajo ndahet në përbërësit e saj - hekur dhe karbon. Ky karbon - grafit - është tashmë një fazë ekuilibri.

Përmbajtja e artikullit

METALET E ZI, hekuri dhe lidhjet e tij, materialet më të rëndësishme strukturore në teknologji dhe prodhim industrial. Lidhjet e hekurit dhe karbonit, të quajtura çeliqe, përdoren për të bërë pothuajse të gjitha strukturat në inxhinierinë mekanike dhe industrinë e rëndë. Makinat, kamionët, veglat e makinerive, hekurudhat, trupat e anijeve dhe sistemet shtytëse janë bërë të gjitha kryesisht prej çeliku. Shkalla e prodhimit të çelikut është një nga karakteristikat kryesore të nivelit të përgjithshëm teknik dhe ekonomik të zhvillimit të shtetit. Çeliku përbën rreth 95% të të gjitha produkteve metalike.

kur temperatura e përzierjes zbritëse të mineralit dhe koksit arrin 600–700 ° C. Si rezultat, formohet hekur sfungjer i ngurtë, por poroz, i cili më pas shkrihet në pjesën e poshtme dhe më të nxehtë të furrës së shpërthimit (falsifikim).

Nëse një furrë shpërthyese mund të mbushet me oksid hekuri dhe karbon të pastër dhe të pastrohet me oksigjen të pastër, atëherë termokimia e furrës shpërthyese do të reduktohet në ekuacionet e thjeshta të shkruara më sipër. Në fakt, ajri i fryrë përmban më shumë azot se oksigjen, dhe minerali mund të përmbajë mbi 50% minerale shterpë (bandë), kryesisht silikate. Azoti kalon nëpër furrë pa reaguar, por me silikatet situata është më e ndërlikuar. Për t'i ndarë silikatet nga hekuri dhe për t'i hequr ato nga furra, ato duhet të jenë të lëngshme. Silikatet e përfshira në mineral hekuri formojnë skorje të shkrirë kur reagojnë me gëlqere CaO. Për ta bërë këtë, guri gëlqeror CaCO 3 ngarkohet në furrë së bashku me mineralin në proporcionin e kërkuar. Guri gëlqeror, ose "fluksi", dekompozohet në majë të furrës sipas reaksionit

duke formuar gëlqere të nevojshme për shndërrimin e papastërtive silikate të mineralit të hekurit në skorje të lëngshme. Një furrë shpërthyese prodhon pothuajse aq skorje sa hekuri i derrit. Ndërsa skorja ngurtësohet, ajo shndërrohet në një material të errët, të qelqtë, i cili në të kaluarën grumbullohej në deponitë e mëdha të skorjeve pranë fabrikave të përpunimit të çelikut. Në ditët e sotme, skorja përdoret për të bërë agregat për beton, çakëll hekurudhor, lesh skorje dhe veshje kundër rrëshqitjes për autostrada.

Nga sa më sipër, vijojnë kërkesat themelore për projektimin e një furre shpërthyese. Ai duhet të sigurojë ngarkim të vazhdueshëm të karburantit, mineralit dhe fluksit nga lart, furnizim të vazhdueshëm me ajër dhe heqje periodike të produkteve të lëngshme nga poshtë. Furra duhet të jetë mjaft e lartë që të lejojë të ndodhin reaksionet e nevojshme kimike. Ajri fryhet në furrë përmes tubave të vendosura në pjesën e poshtme të saj dhe ngrihet lart përmes ngarkesës. Hekuri dhe skorja e reduktuar e sfungjerit shkrihen në nivelin e shpatullave, në pjesën më të gjerë të furrës dhe lëngu grumbullohet në farkë, poshtë tuyereve. Në farkë, një vrimë çezme e mbyllur me argjil hapet periodikisht për të lëshuar metal dhe (pak më e lartë) një vrimë rubineti me skorje.

Reduktimi i oksidit të hekurit në hekur sfungjer dhe zbërthimi i fluksit gëlqeror ndodhin në bosht - pjesa kryesore e furrës së shpërthimit - gjatë procesit të vendosjes së ngadaltë të ngarkesës. Ngarkesa fillon të nxehet në pjesën e sipërme - fundi i sipërm i boshtit. Dioksidi i karbonit dhe azoti shkarkohen vazhdimisht përmes një kanali të gjerë tymi nga lart. Meqenëse gjatë funksionimit normal të një furre shpërthyese presioni i gazit në furrë është më i lartë se presioni atmosferik, skaji i sipërm i furrës nuk mund të hapet thjesht për ngarkim, përndryshe presioni i gazit do të bjerë dhe përbërësit e bluar imët të ngarkesës do të fryhen. të furrës. Për të parandaluar këtë, sigurohet një pajisje mbushëse me dy kone. Koni i poshtëm ngrihet në mënyrë që të mbulojë fort vrimën e ngarkimit, dhe më pas pjesa e sipërme ulet për ngarkim. Pas kësaj, koni i sipërm ngrihet përsëri, duke vulosur hyrjen në furrë dhe, pasi të keni ulur pjesën e poshtme, një pjesë e ngarkesës (koka) kalohet në majë.

Një furrë shpërthyese moderne është një strukturë e madhe. Lartësia e një furre që prodhon 1000 ton hekur derri në ditë është rreth 30 m, dhe diametri në nivelin e shpatullave është përafërsisht. 8 m Furra është instaluar në një themel betoni, mbi të cilin punimet e tullave zjarrduruese janë hedhur në një shtresë çeliku. Pjesa e poshtme e kësaj strukture ftohet me ujë.

Pavarësisht se sa mbresëlënëse është madhësia e furrës së shpërthimit, ajo në vetvete është vetëm një pjesë e vogël e shkritores së hekurit. Për funksionimin normal të tij, na duhet gjithashtu një ndarje e materialeve të ngarkimit, pajisje ngritëse për ngarkimin e furrës, pompa për furnizim me ajër (fryrje) dhe ngrohës ajri (bakëpunues), transportues skorje dhe një sistem shkritor ose pranues për metalin e shkrirë. Transportuesit e rripave përdoren ndonjëherë për të ngarkuar furrat e shpërthimit, por më shpesh xeherori, karburanti dhe fluksi furnizohen nga ngritëset - anije të vogla (kapëse) që lëvizin me rrota përgjatë binarëve të pjerrët nga gropat e poshtme të mbushjes në platformën e sipërme të ngarkimit, ku ato vendosen automatikisht. përmbys, duke shkarkuar në një aparat për mbushjen e pleshtit pritës.

Efikasiteti i një furre me shpërthim rritet ndjeshëm kur përdoret shpërthim i nxehtë. Ajri i furnizuar në tuyer nxehet paraprakisht në një temperaturë që mund të arrijë 1000 ° C. Ngrohja kryhet në kapakë, secila prej të cilave nuk është shumë më e vogël në madhësi se vetë furra e shpërthimit. Cowper është një shtresë vertikale cilindrike prej çeliku me një grykë të brendshme "checkerboard" të bërë nga tulla zjarrduruese.

Gazi i shkarkuar nga fundi i sipërm i një furre shpërthyese përmban monoksid karboni dhe gazra të tjerë që mund të digjen. Ky gaz furnizohet përmes kanaleve të gazit me pjerrësi të gjerë në pjesën e poshtme të kapakut, ku pasi kalon nëpër një filtër pluhuri, digjet në dhomën e djegies. Produktet e djegies ngrihen lart, duke ngrohur grykën e tullave. Kur gryka nxehet mjaftueshëm, furnizimi me karburant dhe gaz në dhomën e djegies fiket dhe ndizen fryrësit, të cilët e çojnë ajrin përmes kapakut në tubacionet e furrës së shpërthimit. Për çdo furrë shpërthyese, zakonisht sigurohen katër kapakë: dy ngrohen dhe dy të tjerët furnizojnë me shpërthim të nxehtë. Rrjedhat e gazit dhe ajrit ndërrohen periodikisht në mënyrë që temperatura e caktuar e shpërthimit të ruhet vazhdimisht.

Ka një sërë mënyrash për të përmirësuar më tej efikasitetin e një furre shpërthyese. Njëri prej tyre është funksionimi me një presion të gazrave të brendshëm dy herë më të lartë se presioni atmosferik. Kjo rrit produktivitetin me afërsisht 15% dhe redukton konsumin e koksit me afërsisht 10%. Përfitimet ekonomike të rritjes së produktivitetit kompensohen disi nga kostoja e pajisjeve më të mëdha të ventilatorit dhe reduktimi i mundshëm i jetëgjatësisë së muraturës zjarrduruese.

Kur shkrirja lirohet nga një furrë shpërthyese, skorja rrjedh nga vrima e saj e rubinetit dhe metali rrjedh nga vrima e saj e rubinetit që ndodhet poshtë. Më parë, skorja derdhej në kamionë me skorje - kova të mëdha në karroca me rrota hekurudhore - që e çonin skorjen e pangurtësuar në deponi. Tani skorja zakonisht çohet në një fabrikë përpunimi që ndodhet pranë furrës së shpërthimit, ku ftohet me ujë dhe grimcohet, pas së cilës përdoret si mbushës për beton, etj.

Metali i lëngshëm që rridhte nga vrima e rubinetit drejtohej përmes ulluqeve të përgatitura në një "shtrat" ​​rëre përpara furrës. Nga ulluqet u përhap përgjatë depresioneve anësore të zgjatura në rërë, ku u ngurtësua në formën e shufrave të quajtura shufër (për shkak të ngjashmërisë së tyre me derrat e shumtë që thithin një dosë). Megjithëse derdhja me rërë nuk përdoret më, metali i shkrirë në furrat e zjarrit quhet ende hekuri i derrit (përdoret edhe termi gize "bajonetë"). Në ditët e sotme, kur kërkohet hekuri i derrit, metali i shkrirë derdhet në kallëpe çeliku që lëvizin vazhdimisht përpara furrës së lartë në një rrip transportieri. Kur metali ngurtësohet, kallëpet kthehen dhe, të liruara nga derrat, kthehen për derdhjen e radhës. Për të parandaluar ngjitjen e gizës në kallëpe, ato lyhen me katran qymyri ose gëlqere.

Gize.

Lidhja e hekurit me karbon dhe silikon të shkrirë në një furrë shpërthyese ka një pikë shkrirjeje prej përafërsisht. 1150° C. Në gjendje të shkrirë, giza mbush me lehtësi kallëpet e derdhjes të çdo konfigurimi. Prandaj, është shumë i përshtatshëm për prodhimin e shumë llojeve të produkteve.

Mjetet kryesore të prodhimit në një shkritore hekuri janë furra e shkrirjes, modelet e produkteve dhe materialet e formimit. Më e thjeshta e furrave të shkrirjes është furra e kupolës, d.m.th. një furrë e vogël e tipit bosht të veshur me tulla zjarrduruese. Në pjesën e poshtme të tij ka tuyer, ndërsa në pjesën e sipërme ka një oxhak për gazrat e shkarkimit. Karburanti dhe gize ngarkohen përmes vrimës anësore, furra ndizet dhe shpërthimi ndizet. Gize e shkrirë mblidhet në një pjatë vatër dhe lëshohet përmes një vrime rubineti sipas nevojës. Në shkritoret më të mëdha të hekurit, hekuri i derrit shkrihet në furrat reverberuese.

Për të marrë kallëp me cilësi të mirë nuk ka nevojë për pajisje shumë komplekse. Hapi i parë është krijimi i një modeli të produktit. Modeli është bërë prej druri nga një prodhues modelesh me përvojë, duke lejuar tkurrjen e gizës gjatë ngurtësimit. Format e shkritores për derdhjet e hekurit bëhen nga një përzierje formuese (balte dhe rërë), e cila është ngjitëse, por poroze. Modeli vendoset brenda një kornize të ndarë të përbërë nga "flaska", dhe balonat janë të mbushura me rërë të derdhur. Më pas ndahen shishet dhe modeli hiqet. Kur bashkohen përsëri, rëra e formimit krijon një zgavër myku që përputhet saktësisht me modelin. Gjithçka që mbetet është të bëhen vrima dhe kanale me sprue përmes të cilave giza e lëngshme mund të rrjedhë në zgavrën e kallëpit.

Pasi të thahet, myku është gati për derdhje. Nëse derdhja shkon mirë, atëherë giza e lëngshme mbush të gjitha zbrazëtitë e mykut, duke mos lënë flluska ajri. Kur giza ngurtësohet, derdhja "zhveshet", duke thyer mykun. Në shumë raste, për të "përfunduar" produktin, mjafton të zbutni skajet e pabarabarta të derdhjes duke bluar.

Hekuri i derrit, që përdoret më shpesh për derdhje, quhet gizë gri, sepse sipërfaqja e tij duket gri, madje edhe e blozës, kur thyhet. Kjo pamje shpjegohet me përmbajtjen e lartë të karbonit (rreth 4%) e pranishme në hekur në formën e thekoneve të grafitit. Gize gri është e lëngshme, ka një pikë të ulët shkrirjeje dhe gjithashtu thith mirë energjinë e dridhjeve - një zile prej gize nuk bie. Falë kësaj, gize është e përshtatshme për prodhimin e kornizave të pianos, shtretërve të mullinjve të rrotullimit, tornove, bluarjes dhe makinave të tjera. Një produkt shumë i zakonshëm i bërë nga gize gri është blloku i cilindrit të një motori makine; Gize për këtë aplikacion është e mirë sepse është e lirë dhe mund të derdhet lehtësisht në kallëpe me konfigurime komplekse.

Megjithëse giza gri është e fortë, ajo është e brishtë dhe thyhet lehtësisht kur i nënshtrohet një goditjeje të mprehtë. Prandaj, në vend të tyre përdoret shpesh gize e lakueshme. Derdhjet e hekurit të lakueshëm prodhohen në dy faza. Së pari, një derdhje është bërë nga gize e bardhë me një përmbajtje relativisht të ulët karboni dhe silikoni. Gize e tillë është shumë e brishtë, por pas pjekjes në temperaturë të lartë për 24 orë, duktiliteti i tij rritet ndjeshëm. Rritja e duktilitetit është për shkak të rishpërndarjes së karbonit në metal që ndodh gjatë pjekjes. Në gizën e bardhë, karboni përmbahet në formën e karbitit të hekurit Fe 3 C. Gjatë procesit të pjekjes, karabi dekompozohet në hekur dhe grafit. Ky grafit ka formën e përfshirjeve të vogla sferike, të cilat, të ndara nga njëra-tjetra, pothuajse nuk e zvogëlojnë duktilitetin e matricës së hekurit përreth. Hekuri duktil përdoret për të bërë pajisje tubash dhe pajisje hekurudhore.

ÇELIK

Fillimisht, furrat e shpërthimit u ndërtuan kryesisht për shkrirjen e gize. Më vonë, u gjetën mënyra për të përpunuar gize në hekur të farkëtuar dhe metali i furrës së shpërthimit u bë materiali fillestar për një hekur të tillë. Me zhvillimin e prodhimit të çelikut në shkallë të gjerë dhe me kosto të ulët, bazuar në proceset Bessemer dhe Siemens, u bë ekonomikisht i realizueshëm konvertimi i hekurit të derrit të furrës së shpërthimit në çelik. Aktualisht, pothuajse i gjithë gize nga furrat e zjarrit përdoret për këtë proces. Çeliku është një material strukturor veçanërisht i vlefshëm që mund të formësohet në pothuajse çdo formë duke rrokullisur, stampuar, shtypur, derdhur ose përpunuar. Nga aliazhimi dhe trajtimi termik është e mundur të përftohen çeliqe me një shumëllojshmëri të gjerë të vetive fizike dhe kimike. Për shembull, disa çelik janë aq të butë sa mund të përpunohen me mjete të thjeshta dore, ndërsa të tjerët janë aq të fortë sa lejojnë prerjen e xhamit.

PROCESET E PRODHIMIT TË ÇELIKUT

Kur konvertohet gize e shkrirë në një furrë shpërthimi në çelik, pothuajse i gjithë karboni dhe i gjithë silikoni hiqen prej tij me oksidim. Mangani, nikeli ose krom mund të shtohen si elementë aliazh. Aktualisht, metoda kryesore e përpunimit të hekurit të derrit të shkrirë në një furrë shpërthyese është procesi i konvertuesit të oksigjenit, megjithëse procesi i vatrës së hapur përdoret ende në disa vende.

Një tipar i rëndësishëm i prodhimit të çelikut është lehtësia relative e ripërdorimit të tij. Si konverteri i oksigjenit ashtu edhe furra me vatër të hapur mund të punojnë me një përqindje të madhe skrap çeliku (skrap), dhe furra elektrike mund të funksionojë vetëm me skrap. Kjo është veçanërisht e rëndësishme këto ditë, kur problemi i depozitimit të mbetjeve është bërë më i mprehtë.

Kostoja e ripërdorimit varet kryesisht nga cilësia e skrapit. Hekurishtet që përmbajnë kallaj ose bakër janë të padëshirueshme në prodhimin e çelikut, sepse këto metale të vështira për t'u hequr degradojnë vetitë mekanike të çelikut. Vlera më e madhe është skrap i madh, origjina e të cilit dihet. Disa sasi të skrapit të tillë vijnë nga fabrikat e përpunimit të metaleve, dhe akoma më shumë - pas çmontimit të pajisjeve të vjetra të fabrikës dhe hekurudhave dhe prerjes së anijeve të detit dhe lumit në skrap. Skrapi në formën e makinave të përdorura dhe kontejnerëve të ushqimit është më pak i vlefshëm, pasi me shumë gjasa përmban bakër dhe kallaj.

Elementet aliazh zakonisht i shtohen çelikut në formën e ferroaliazheve. Ferroaliazhet përmbajnë sasi të konsiderueshme hekuri, i cili shërben si bartës i elementeve aliazh. Ferroaliazhet më të rëndësishme përfshijnë ferromanganin (si spiegel, ose gize pasqyre), i nevojshëm për të gjithë çeliqet; ferrosilicon, që përdoret për prodhimin e çeliqeve me veti të veçanta magnetike dhe për deoksidimin e çeliqeve të shkrirë në furrat elektrike; ferrokrom dhe ferrovanadium. Nikeli shtohet si metal i pastër.

Procesi i konvertuesit.

Në gjysmën e parë të shekullit të 20-të. Procesi origjinal Bessemer humbi gradualisht rëndësinë e tij të mëparshme. Fakti është se nxehtësia e lëshuar në konvertuesin Bessemer nuk është e mjaftueshme për të shkrirë hekurishtet - një lëndë e parë më e lirë se metali i nxehtë nga një furrë shpërthyese. Rrjedha e shpejtë e shkrirjes në konvertuesin Bessemer e bëri të pamundur analizimin e çelikut dhe rregullimin e përbërjes së tij në përputhje me specifikimet. Procesi i vatrës së hapur lejon një përqindje të konsiderueshme të hekurishteve në ngarkesën e furrës dhe reaksionet në të zhvillohen mjaft ngadalë në mënyrë që të jetë e mundur të kryhet analiza gjatë procesit të shkrirjes dhe korrigjimi i përbërjes përpara se të lëshohet metali.

Por në vitet 1950, procesi i prodhimit të çelikut me konvertues u kthye në jetë dhe gjatë 35 viteve të ardhshme zëvendësoi plotësisht procesin e vatrës së hapur pasi teknologjia u zhvillua për të prodhuar oksigjen të lirë dhe të pastër, duke lejuar shndërrimin nga ajri në shpërthim oksigjeni në konvertues. Sipas kësaj teknologjie, oksigjeni në sasi të matura në tonë prodhohet nga distilimi i pjesshëm i ajrit të lëngshëm; prodhimi i çelikut kërkon oksigjen me një pastërti prej 99.5%.

Ajri është 80% azot, dhe azoti është një gaz inert që nuk merr pjesë në reagimet e prodhimit të çelikut të konvertuesit. Kështu, në konvertuesin Bessemer, një sasi e madhe e gazit të padobishëm fryhet përmes metalit të shkrirë. Por kjo nuk mjafton - një pjesë e azotit shpërndahet në çelik. Lëshimi i mëpasshëm i azotit të tretur në formën e nitrideve mund të çojë në plakje pas deformimit - një ulje graduale e duktilitetit, gjë që çon në vështirësi gjatë trajtimit me presion. Kjo lloj vështirësie zhduket nëse metali në konvertues fryhet jo me ajër, por me oksigjen të pastër. Por një kalim i thjeshtë nga ajri në oksigjen në një konvertues Bessemer është i papranueshëm, pasi për shkak të ngrohjes së fortë të tuyereve, konverteri do të dështojë shpejt. Ky problem u zgjidh si më poshtë: shpërthimi i oksigjenit furnizohet në sipërfaqen e gizës së shkrirë përmes një tubi të ftohur me ujë. Në vitin 1952, një konvertues 35 tonësh i këtij lloji u lançua me sukses në qytetin austriak të Linzit në fabrikën VOEST. Kjo teknologji, e quajtur procesi LD (një akronim për Linz dhe R. Durrer, një inxhinier në kompani), u zhvillua më vonë në procesin e konvertuesit të oksigjenit. Reagimi i shpejtë i oksidimit në ngarkesën e konvertuesit, i karakterizuar nga një raport i ulët i sipërfaqes ndaj vëllimit, minimizon humbjen e nxehtësisë dhe lejon që deri në 40% skrap metali të futet në ngarkesë. Konvertuesi i oksigjenit mund të prodhojë 200 tonë çelik çdo 45 minuta, që është 4 herë produktiviteti i një furre me vatër të hapur.

Konvertuesi i oksigjenit me pastrim të lartë është një enë në formë dardhe (me një qafë të hapur dhe të ngushtë të sipërme) me një diametër prej përafërsisht. 6 m dhe lartësi përafërsisht. 10 m, i veshur nga brenda me tulle magnezi (kryesore). Kjo veshje mund të përballojë afërsisht 1500 nxehtësi. Konvertuesi është i pajisur me kunja anësore të siguruara në unaza mbështetëse, gjë që e lejon atë të anohet. Në pozicionin vertikal të konvertuesit, qafa e tij ndodhet nën kapuçin e shkarkimit të oxhakut të shkarkimit të tymit. Një dalje anësore në njërën anë lejon që metali të ndahet nga skorja kur kullohet. Në një dyqan konvertuesish, zakonisht ka një vend ngarkimi pranë konvertuesit. Hekuri i lëngshëm i derrit nga furra shpërthyese transportohet këtu në një lugë të madhe dhe skrap metali grumbullohet në kazanët e çelikut për ngarkim. E gjithë kjo lëndë e parë transferohet në konvertues nga një vinç sipër. Në anën tjetër të konvertuesit ka një vend derdhjeje, ku ka një lugë marrëse për çelikun e shkrirë dhe karrocat hekurudhore për transportimin e tij në vendin e derdhjes.

Përpara se të fillojë procesi i konvertuesit të oksigjenit, konverteri anohet drejt hapësirës së ngarkimit dhe hekurishtet derdhen nëpër qafë. Metali i lëngshëm nga furra shpërthyese që përmban rreth 4,5% karbon dhe 1,5% silic derdhet më pas në konvertues. Metali desulfurizohet fillimisht në një lugë. Konvertuesi kthehet në pozicionin vertikal, futet një shtizë e ftohur me ujë nga lart dhe furnizimi me oksigjen është i ndezur. Karboni në gize oksidohet në CO ose CO 2, dhe silikoni oksidohet në dioksid SiO 2. Gëlqere shtohet përgjatë "rrjedhës" (tabak ngarkimi) për të formuar skorje me dioksid silikoni. Deri në 90% të silikonit që përmban giza hiqet me skorje. Përmbajtja e azotit në çelikun e përfunduar zvogëlohet shumë për shkak të veprimit shpëlarës të CO. Pas rreth 25 minutash, fryrja ndalon, konverteri anohet pak, merret një mostër dhe analizohet. Nëse nevojiten rregullime, mund ta ktheni përsëri konvertuesin në pozicionin vertikal dhe të futni një shtizë oksigjeni në qafë. Nëse përbërja dhe temperatura e shkrirjes plotësojnë specifikimet, atëherë konverteri anohet drejt gjirit të derdhjes dhe çeliku kullohet përmes daljes.

Përveç procesit të konvertuesit të oksigjenit me pastrimin e sipërm, ekziston një proces i konvertuesit të oksigjenit me furnizimin e oksigjenit në një rrjedhë karburanti përmes pjesës së poshtme të konvertuesit. Tuyeret në fund të konvertuesit mbrohen nga pastrimi i njëkohshëm i gazit natyror. Ky proces është më i shpejtë dhe më produktiv se procesi i goditjes së sipërme, por më pak efikas në shkrirjen e hekurishteve. Megjithatë, fryrja nga fundi mund të kombinohet me fryrjen e sipërme.

Furrë me vatër të hapur.

Siç është përmendur tashmë, prodhimi i çelikut me vatër të hapur përdoret ende në një numër vendesh, megjithëse gradualisht po zëvendësohet nga procesi i konvertuesit të oksigjenit. Një furrë me vatër të hapur zakonisht mban 500 ton çelik. Ajo ka një dysheme të gjerë, të cekët dhe një qemer të ulët me hark që reflekton nxehtësinë drejt dyshemesë së poshtme. Gazi dhe ajri futen nga një skaj dhe digjen mbi vatër. Sa më e ulët të jetë përmbajtja e karbonit, aq më e lartë është pika e shkrirjes. Për të arritur temperaturën në të cilën shkrihet çeliku me përmbajtje minimale të karbonit, përdoret parimi i rikuperimit të nxehtësisë. Në të dy skajet e furrës ka dhoma rigjenerimi me të njëjtin ambalazh me tulla si në kapakët e furrës së lartë. Produktet e djegies kalohen përmes njërës prej këtyre dhomave. Kur rreshtimi nxehet mjaftueshëm, drejtimi i rrjedhës përmes furrës është i kundërt. Ajri dhe gazi në hyrje thithin nxehtësinë nga tullat e hundës, dhe gazrat e shkarkimit ngrohin dhomën e dytë. Kjo arrin kursimin e karburantit dhe rrit temperaturën e funksionimit.

Një furrë me vatër të hapur është një strukturë e madhe, dhe procesi i shkrirjes së çelikut kërkon një kohë mjaft të gjatë. Duhet përafërsisht për të ngarkuar furrën me mineral, skrap dhe gize. 5 orë, 4 orë për shkrirjen dhe 3-4 orë të tjera për rafinimin dhe rregullimin e përbërjes përfundimtare të gize dhe skrap mund të ngarkohen në përmasa të ndryshme në varësi të nevojës dhe konsideratave ekonomike.

Procesi termokimik i shkrirjes së çelikut në një furrë me vatër të hapur është kompleks. Siç është përmendur tashmë, papastërtitë kryesore të hekurit të derrit janë silici Si, karboni C, squfuri S dhe fosfori P.

Silici reagon me mineral hekuri [oksid hekuri (III) Fe 2 O 3 ], duke rezultuar në dioksid silikoni SiO 2 dhe hekur:

Karboni digjet, duke formuar monoksid karboni CO dhe duke reduktuar hekurin nga minerali:

Fosfori gjithashtu, duke formuar pentoksidin e fosforit P 2 O 5, çliron hekurin nga minerali:

Squfuri, duke reaguar me gëlqere CaO dhe karbon, formon sulfid kalciumi CaS dhe monoksid karboni CO:

Sulfidi i kalciumit dhe pentoksidi i fosforit kthehen në skorje që noton në sipërfaqen e hekurit të pastruar. Skorja është kryesisht silikat kalciumi CaSiO 3, i formuar në reagimin e dioksidit të silikonit me gëlqere:

Gjatë procesit të shkrirjes, jo më pak vëmendje i kushtohet skorjes sesa vetë çelikut, pasi çeliku i mirë fitohet si rezultat i reaksioneve midis skorjes dhe metalit.

Furrë elektrike.

Furrat elektrike fillimisht u përdorën vetëm për shkrirjen e veglave të cilësisë së lartë dhe çeliqeve inox, të cilët më parë shkriheshin në kavanoza. Por gradualisht furrat elektrike filluan të luanin një rol të rëndësishëm në prodhimin e çelikut me karbon të ulët nga hekurishtet në rastet kur nuk kërkohet ripërpunimi i hekurit të derrit nga furra shpërthyese. Aktualisht përafërsisht. 30% e çelikut të parafinuar shkrihet në furrat elektrike. Furrat me hark elektrik janë më të zakonshmet. Nën furrën e prodhimit të çelikut me hark është e veshur me tulla zjarrduruese, çatia ftohet nga uji dhe mund të zhvendoset anash për të ngarkuar furrën. Elektrodat e karbonit futen përmes tre vrimave në çati. Një shkarkesë harku ndizet midis elektrodave dhe hekurishtes në dyshemenë e furrës. Në një furrë të madhe, rryma e harkut mund të arrijë 100,000 A.

Shkrirja e çelikut zakonisht bëhet si më poshtë. Çatia e furrës zhvendoset anash, dhe skrapet ngarkohen me kujdes nën furre. Pas kësaj, harku kthehet në vendin e tij, dhe elektrodat ulen në mënyrë që të mos arrijnë në majë të skrapit të ngarkuar me 2-3 cm. Ndizni harkun dhe rritni gradualisht fuqinë ndërsa mbushësi shkrihet. Oksigjeni futet në furrë për të oksiduar karbonin dhe silikonin në ngarkesë, dhe gëlqereja futet për të formuar skorje. Në këtë fazë, kimia e shkrirjes është e njëjtë si në procesin bazë të oksigjenit. Në fund të periudhës së oksidimit merret një kampion, analizohet dhe nëse është e nevojshme rregullohet përbërja. Pastaj harku fiket, elektrodat ngrihen, furra anohet dhe çeliku lëshohet në lugë.

Procesi i prodhimit të çelikut elektrik gjen gjithashtu aplikime të rëndësishme në shkrirjen e çelikut në vakum. Për këtë, zakonisht përdoren furrat elektrike me induksion. Çeliku vendoset në një kavanoz grafiti të rrethuar nga një spirale induktore bakri. Induktori furnizohet me tension të alternuar me frekuencë të lartë. Rrymat vorbull të shkaktuara nga një induktor në një kavanoz grafiti e ngrohin atë, pasi rezistenca e grafitit është mjaft e lartë. Nëse gropa me induktor vendoset në një dhomë vakum, atëherë çeliku, i shkrirë në vakum, çlirohet nga oksigjeni dhe gazrat e tjerë të tretur. Rezultati është çeliku shumë i pastër, pa okside. Shkrirja me vakum është e shtrenjtë dhe përdoret vetëm në rastet kur kërkohet çelik veçanërisht i fortë dhe i besueshëm, për shembull për pajisjet e uljes së avionëve. Përmirësimi i vetive mekanike të çelikut si rezultat i shkrirjes me vakum shoqërohet me mungesën e grimcave të oksidit, të cilat shpesh shkaktojnë çarje në çelikun konvencional.

Derdhje çeliku.

Hapi i fundit në procesin e prodhimit të përshkruar më sipër është derdhja e çelikut në shufra individuale ose në një shufër të vazhdueshme. Për të marrë shufra individuale, çeliku derdhet në kallëpe masive prej gize. Pasi çeliku të jetë ngurtësuar, shufrat ndahen nga kallëpet dhe transferohen ndërsa janë ende të nxehta në pusin e ngrohjes. Këtu, sasi të mëdha shufrash mbahen në temperatura të larta derisa të jenë gati për rrotullim.

Derdhja e çelikut në kallëpe, "zhveshja" e shufrave (ndarja nga kallëpet), zhvendosja e tyre në një pus ngrohjeje dhe heqja e mëvonshme për rrotullim kërkojnë operacione të shumta transporti dhe trajtimi, të cilat mund të shmangen me metodën e derdhjes së vazhdueshme në një shufër pothuajse formë përfundimtare. Çeliku derdhet në një kallëp bakri të ftohur me ujë, në të cilin ngurtësimi fillon nga sipërfaqja e jashtme. Çeliku i nxjerrë nga kallëpi ftohet më tej derisa të ngurtësohet plotësisht nga uji i spërkatur me grykë.

Trajtimi me presion.

Shufrave të çelikut duhet t'i jepet një formë e përshtatshme për përdorimin e çelikut si material strukturor. Më shpesh, shufrat përpunohen me rrotullim të nxehtë (pas përgatitjes së duhur). Me këtë metodë zgjatet dhe hollohet një biletë (pllakë) e sheshtë, e kaluar midis rrotullave horizontale të drejtuara nga motorë të fuqishëm elektrikë. Mulliri për petëzimin e parë të shufrave të nxehta të çelikut quhet mulli shtrëngues. Shufra futet midis rrotullave të vendosur për të zvogëluar pak trashësinë. Pas kalimit të parë, drejtimi i rrotullimit të rrotullave ndryshon, distanca midis tyre zvogëlohet dhe shufra kalon nëpër to në drejtim të kundërt. Ky proces përsëritet shumë herë, duke bërë që shufra të bëhet më e hollë dhe më e gjatë. Në të njëjtën kohë, inhomogjenitetet e derdhjes së metalit eliminohen. Rrotullimi i nxehtë homogjenizon çelikun dhe rrit qëndrueshmërinë e tij.

Kur rrotullohet vazhdimisht midis rrotullave me fuçi të lëmuar, shufra shndërrohet në fletë. Rrotullat e profilizuara prodhojnë produkte të gjata të profileve të ndryshme: të thjeshta (rreth, katror, ​​trekëndësh, shirit), në formë (binarët, trarët I, kanale, hekur këndor) dhe të veçantë (rrota, goma, etj.). Nëse produkti përfundimtar ka toleranca shumë të ngushta dimensionale, ai mbështillet në të ftohtë si hap i fundit. Në këtë rast, dimensionet e pjesës së punës reduktohen së pari në përmasat e kërkuara me rrotullim të nxehtë, dhe më pas çeliku ftohet në temperaturën e dhomës dhe përfundon duke kaluar nëpër rrotulla. Si rezultat, ajo del nga rrotullat me një sipërfaqe të pastër dhe me shkëlqim të cilësisë së mirë.

Disa forma nuk mund të prodhohen duke rrotulluar; në këtë rast përdoren falsifikimi dhe stampimi. Metodat e ndryshimit të formës së metaleve me falsifikim ishin të njohura në kohët e lashta. Metodat e tij moderne karakterizohen nga një shkallë e gjerë - përdorimi i çekiçëve dhe presave me avull ose disqe hidraulike, si dhe shufrat dhe shufrat me grushta. Boshllëku i metalit vendoset në një zgavër të formuar nga dy kokrra çeliku të ngurtësuar. Kur kokrrat janë të ngjeshur, metali i nxehtë i pjesës së punës rrjedh, mbush zgavrën dhe merr formën e dëshiruar.

Kontrolli i cilësisë së çelikut.

Kontrolli i cilësisë është i një rëndësie të madhe në prodhimin e produkteve të gatshme. Defektet në çelikun e mbështjellë mund të shkaktohen nga përfshirjet jometalike dhe poroziteti. Prandaj, çeliku për çdo qëllim kritik në dalje nga dyqani i rrotullimit i nënshtrohet testimit jo shkatërrues. Metodat më të rëndësishme të kontrollit të tillë janë zbulimi i defekteve tejzanor dhe magnetik.

Kontroll kompjuterik.

Një reduktim i madh në intensitetin e punës mund të arrihet duke përdorur kompjuterë në sistemet e kontrollit të automatizuar (ACS) për petëzimin e çelikut, prodhimin e furrave të zjarrit, planifikimin e punës në punishte, etj. Kontrolli mbikëqyrës me një kompjuter me shpejtësi të lartë si një pajisje kontrolli qendror është i nevojshëm për proceset e vazhdueshme, veçanërisht pasi procese të tilla janë më të thjeshta se ato diskrete dhe janë më të lehta për t'u automatizuar. Procesi i konvertuesit të oksigjenit me rrjedhje të shpejtë, një nga metodat më premtuese për prodhimin e vazhdueshëm të çelikut, kërkon gjithashtu një sistem kontrolli të automatizuar të mbikëqyrjes kompjuterike.

VETITË E ÇELIKUT

Duke ndryshuar përbërjen, është e mundur të përftohen çeliqe me veti shumë të ndryshme - vegël të aliazhuara, inox. Prodhohet më shumë çelik me karbon se të gjitha llojet e tjera. Çeliku i karbonit është një aliazh hekuri me karbon dhe mangan. Siç u përmend, mangani shtohet për të shtypur efektet e dëmshme të oksigjenit dhe squfurit të pranishëm në çelik. Karboni përcakton vetitë mekanike të çelikut. Përmbajtja e karbonit në çelik mund të variojë nga 0.1 në 1.2%. Çeliku që përmban 0,1-0,3% karbon është mjaft i fortë dhe mjaft duktil. Çeliku i petëzuar i këtij lloji në formën e një seksioni I përdoret si trarë ndërtimi. Fletët e hollë të çelikut me karbon të ulët përdoren për të bërë trupa makinash dhe kanaçe prej kallaji.

Një nga karakteristikat më të rëndësishme të çelikut është se vetitë e tij mund të ndryshohen në një gamë shumë të gjerë thjesht duke ndryshuar përmbajtjen e karbonit. Sa më shumë karbon në çelik, aq më e madhe është forca e tij në tërheqje, por aq më pak duktilitet, d.m.th. deformim deri në dështim. Çeliku pa aliazh me përmbajtje karboni mesatar është i përshtatshëm për produkte që kërkojnë forcë dhe rezistencë ndaj konsumit, si p.sh. binarët. Çeliku, që përmban rreth 0,8% karbon, mund të ngurtësohet mjaftueshëm për ta bërë atë të përshtatshëm për prodhimin e veglave prerëse si trap dhe thika. Çeliku me një përmbajtje edhe më të lartë të karbonit shërben si material për briskun; duhet të jetë shumë i fortë dhe rezistent ndaj konsumit, por nuk kërkon shumë rezistencë.

Trajtimi termik i çelikut.

Trajtimi termik mund të ndryshojë ndjeshëm vetitë mekanike të çelikut. Për disa aplikime nxehet dhe më pas ngurtësohet me ftohje të shpejtë. Në gjendjen e pjekjes (d.m.th., pas ftohjes së ngadaltë), çeliku, edhe me përmbajtje të lartë karboni, është mjaftueshëm duktil në mënyrë që të mund të formohet në mjetin e dëshiruar ose produktin tjetër. Më pas zakonisht ngurtësohet. Në këtë rast, forca në tërheqje e çelikut mund të rritet me 10 herë, dhe duktiliteti mund të ulet me të njëjtën sasi. Sa më shumë karbon në çelik, aq më e lartë është ngurtësia e tij pas forcimit. Çeliku special i ngurtësuar është i përshtatshëm për prerjen e të gjitha metaleve, përveç metaleve më të forta.

Ekzistojnë tre pika të rëndësishme në trajtimin e nxehtësisë. Së pari, çeliku nxehet në një temperaturë të lartë (zakonisht i kuq i nxehtë, megjithëse klasat me përmbajtjen më të lartë të karbonit kërkojnë nxehtësi të bardhë). Kjo ngrohje pasohet nga ftohja e shpejtë - shuarja - pas së cilës çeliku ringrohet, por tani në një temperaturë relativisht të ulët - "kalitet". Kur nxehet për herë të parë, formohet një zgjidhje e ngurtë e karbonit në hekur. Nëse, pas një ngrohjeje të tillë, çeliku ftohet ngadalë (pjeket), karboni i tretur do të bjerë nga tretësira në formën e grimcave të karbitit të karbonit, duke e lënë çelikun mjaft të butë. Gjatë ngurtësimit, çeliku ftohet aq shpejt sa karbidi i hekurit nuk ka kohë të ndahet nga tretësira. Për shkak se atomet e karbonit janë shumë të mëdha për hapësirat midis atomeve të hekurit, struktura kristalore e çelikut të ngurtësuar është shumë e deformuar. Kjo strukturë quhet martensitike; i përgjigjet fortësisë dhe brishtësisë jashtëzakonisht të lartë. Për të zvogëluar brishtësinë, çeliku i ngurtësuar kalitet, d.m.th. nxehet në një temperaturë prej 200-600 ° C, duke mos arritur nxehtësinë e kuqe, dhe pas një ekspozimi ftohet përsëri. Me një ngrohje të tillë, dekompozimi i pjesshëm i martensitit ndodh me precipitimin e karbonit të tepërt nga tretësira. Sa më e lartë të jetë temperatura e kalitjes, aq më shumë precipitime të tilla dhe aq më i butë (dhe më duktil) është çeliku. Çdo shkallë fortësie mund të merret me kalitje të përshtatshme. Shkalla e kërkuar e kalitjes varet nga qëllimi i çelikut. Për shembull, nëse e lëshoni shumë tehun e thikës, ajo shpejt do të bëhet e shurdhër. Nëse nuk e lëshoni mjaftueshëm, do të bëhet shumë i brishtë dhe do të shkërmoqet.

Pjesa më e rëndësishme e trajtimit termik është forcimi. Duhet të kryhet mjaft shpejt për të parandaluar dekompozimin e tretësirës së ngurtë të karbonit në hekur të formuar në temperatura të ngritura. Për ta bërë këtë, çeliku i ndezur në nxehtësi të kuqe mund të zhytet në ujë të ftohtë. Por vetëm një vëllim relativisht i vogël çeliku mund të ftohet shpejt. Forcimi i kënaqshëm i çelikut të palidhur është i mundur vetëm me një trashësi që nuk kalon afërsisht 1.5 cm, gjë që kufizon ndjeshëm mundësitë e përdorimit të çelikut të palidhur në makina dhe mekanizma të ndryshëm të mëdhenj. Kjo vështirësi zhduket kur përdoren çeliqe të aliazhuara.

Çelikë të aliazhuar.

Nëse çelikut i shtohet disa përqind nikel, kromi ose molibden, ai mund të ngurtësohet në gjendje martenzitike me një shkallë ftohjeje shumë më të ulët se sa kërkohet për çelikun e palidhur. Fakti është se një tretësirë ​​e ngurtë, për shembull, e nikelit dhe karbonit në hekur, kur ftohet, dekompozohet shumë më ngadalë sesa një zgjidhje e karbonit vetëm në hekur. Falë kësaj, është e mundur forcimi i plotë i produkteve masive të aliazhit të çelikut. Elementet shtesë aliazh sjellin përfitime të tjera. Ato rrisin forcën dhe qëndrueshmërinë e çelikut dhe përmirësojnë karakteristikat e forcës në temperaturë të lartë. Përbërja, vetitë dhe aplikimet e një numri çeliku tipik të aliazhuar janë paraqitur në tabelë. Çeliqet e aliazhit përdoren gjerësisht në inxhinierinë mekanike.

Strukturat e çelikut.

Për shkak të kostos së tij të ulët dhe vetive që shpesh janë superiore ndaj materialeve të tjera, çeliku është metali i aplikimit më të gjerë. Prandaj, edhe forma dhe pamja e kaq shumë gjërave që hasim çdo ditë përcaktohen kryesisht nga forca, duktiliteti dhe rezistenca ndaj korrozionit të çelikut dhe gize. Elementet prej gize dhe çeliku në ndërtesa, gardhe dhe ura ofrojnë shembuj të shkëlqyer të marrëdhënies së ngushtë midis vetive të materialit dhe dizajnit. Ndoshta mbi të gjitha, çeliku ka ndryshuar pamjen e qyteteve me ndërtesa të larta—struktura që, falë vetëm çelikut ose betonit të përforcuar me çelik, janë në gjendje të përballojnë peshën e mureve, llamarinave dhe perdeve prej xhami që mbushin kornizën.

Çeliku ruan pozitën e tij dominuese në ndërtim dhe inxhinieri jo vetëm për shkak të kombinimit të kostos së ulët dhe vetive të larta mekanike, por edhe sepse industria e çelikut ka zhvilluar çeliqe të aliazhuara me veti të përmirësuara ndjeshëm. Kjo tashmë është vënë re kur bëhet fjalë për çeliqet inox dhe me shpejtësi të lartë. Krijimi i çelikut maraging, i cili është plotësisht i ngurtësueshëm pa forcim, dhe çeliku strukturor rezistent ndaj korrozionit atmosferik, i cili ndryshket jashtëzakonisht ngadalë me formimin e një shtrese të jashtme mbrojtëse që e bën lyerjen të panevojshme, është një garanci që çeliku do të vazhdojë të ruajë rëndësinë e tij në jetët e njerëzve.

Literatura:

Bazat e metalurgjisë, vëll. 1–6. M., 1961–1973
Prodhimi i çelikut, vëll. 1–2. M., 1964

Lidhjet e hekurit janë më të përdorurat në industri. Ato kryesore, çeliku dhe gize, janë lidhjet e hekurit dhe karbonit. Për të marrë vetitë e specifikuara, elementët aliazh futen në çelik dhe gize. Më poshtë shqyrtojmë strukturën dhe transformimet fazore në lidhjet hekur-karbon, si dhe fazat në lidhjet e hekurit me elementë aliazh.

KOMPONENTET DHE FAZAT NË SISTEMIN HEKU - KARBON

Hekuri është një metal gri. Numri atomik 26, masa atomike 55,85, rrezja atomike 0,127 nm. Hekuri i pastër që aktualisht mund të merret përmban 99,999% Fe, notat teknike 99,8-99,9 % Fe. Pika e shkrirjes së hekurit është 1539 °C. Hekuri ka dy polimorfe a dhe y. Modifikimi i a-hekurit ekziston në temperatura nën 910 °C dhe mbi 1392 °C (Fig. 82). Në intervalin e temperaturës 1392-1539 °C, a-hekuri shpesh quhet b-hekur.

Rrjeta kristalore e a-hekurit është një kub me qendër trupin me një periudhë grilë prej 0,28606 nm. Deri në një temperaturë prej 768 °C, a-hekuri është magnetik (ferromagnetik). Temperatura prej 768 °C, që korrespondon me transformimin magnetik, d.m.th., kalimin nga një gjendje ferromagnetike në një gjendje paramagnetike, quhet pika Curie dhe përcaktohet A. g.

Dendësia e a-hekurit është 7,68 g/cm3.

Oriz. 82. Kurba e ftohjes prej hekuri të pastër (A) dhe diagrami i mikrostrukturës së ferritit a-Fe (b) dhe austeniti y-Fe (c), X 150

y-hekuri ekziston në një temperaturë prej 910-

1392 °C; është paramagnetike.

Rrjetë kristalore me kub me qendër y-hekuri (a =

0,3645 nm në 910 °C).

Pika kritike e transformimit a^=ty(pnc. 821 në 910 C C shënohet në përputhje me rrethanat Ac 3(kur nxehet) dhe Ag(kur ftohet). Pika kritike e tranzicionit y^ A në 1392 °C tregojnë Ac x(kur nxehet) dhe Ag 4(kur ftohet).

Karboniështë element jometalik i periudhës II të grupit IV të sistemit periodik, numri atomik 6, dendësia 2,5 g/cm 8, pika e shkrirjes 3500 C, rrezja atomike 0,077 nm. Karboni është polimorfik. Në kushte të zakonshme, ai gjendet në formën e një modifikimi të grafitit, por mund të ekzistojë edhe në formën e një modifikimi metastabil të diamantit.

Karboni është i tretshëm në hekur në gjendje të lëngët dhe të ngurtë, dhe gjithashtu mund të jetë në formën e një përbërje kimike - çimentiti, dhe në lidhjet me karbon të lartë në formën e grafitit.

Fazat e mëposhtme dallohen në sistemin Fe-C: aliazh i lëngshëm, zgjidhje të ngurta - ferrit dhe austenite, dhe gjithashtu çimentit dhe grafit.

Ferrit(F) - zgjidhje e ngurtë e karbonit dhe papastërtive të tjera në a-hekur. Ka a-ferrite me temperaturë të ulët me tretshmëri të karbonit deri në 0.02 % dhe 6-ferrit me temperaturë të lartë me një tretshmëri të kufizuar të karbonit prej 0.1%. Atomi i karbonit ndodhet në rrjetën e ferritit në qendër të faqes së kubit, ku është vendosur një sferë me rreze prej 0,29 rreze atomike prej hekuri, si dhe në vende të lira, në dislokime etj. Në mikroskop zbulohet ferriti. në formën e kokrrave homogjene poliedrike (shih Rio. 82, b).

Ferrit (në 0.06 % C) ka afërsisht këto veti mekanike: a„ = 250 MPa, a oa = 120 MPa, b 50 %, f ^ 80%, 80-90 HB.

Austeniti(A) - zgjidhje e ngurtë e karbonit dhe papastërtive të tjera në y-hekur. Tretshmëria kufizuese e karbonit në y-hekur është 2,14%. Atomi i karbonit në rrjetën e hekurit y ndodhet në qendër të qelizës së njësisë (shih Fig. 29, b), e cila mund të strehojë një sferë me një rreze prej 0,41# (# është rrezja atomike e hekurit) dhe në defekt zonat e kristalit.

Vëllimet e ndryshme të sferave elementare në rrjetat bcc dhe fcc paracaktuan tretshmërinë dukshëm më të madhe të karbonit në y-hekur në krahasim me tretshmërinë në hekur a. Austeniti ka duktilitet të lartë, forcë të ulët rendimenti dhe forcë. Mikrostruktura e austenitit - kokrriza poliedrike (Fig. 82, V).

Çimento(C) është një përbërje kimike e hekurit dhe karbonit - karabit hekuri Fe 3 G. Çimentiti përmban 6,67% C. Çimentiti ka një rrjetë komplekse rombike me një paketim të dendur atomesh. Pika e shkrirjes së çimentitit nuk është përcaktuar saktësisht për shkak të mundësisë së dekompozimit të tij. Deri në një temperaturë prej 210 b C, e caktuar A 0,Çimentiti është ferromagnetik. Karakteristikat karakteristike të çimentitit përfshijnë fortësinë e lartë prej 1000 HV dhe duktilitetin shumë të ulët. Çimentiti është një fazë metastabile. Në kushte ekuilibri, grafiti formohet në lidhje me një përmbajtje të lartë karboni.

Grafit ka një strukturë me shtresa gjashtëkëndore (shih Fig. 88, A) rrjetë kristali. Distancat ndëratomike në rrjetë janë të vogla dhe arrijnë në 0,142 nm, distanca midis planeve është 0,340 nm. Grafiti është i butë, ka forcë të ulët dhe përçueshmëri elektrike.

Në lidhjet Fe-G, ekzistojnë dy faza me karbon të lartë: metastabile - çimentit dhe e qëndrueshme - grafit. Prandaj, dallohen dy diagrame fazore - Fe-Fe 3 G metastabile dhe Fe-G e qëndrueshme (grafit).

• Emërtimet Ac dhe Ar vijnë nga shkronjat fillestare të fjalëve franceze: A - arreter - stop (platformë në kurbën e ftohjes), c - choffage - ngrohje ig - refroidissnwnt - ftohje.

Hyrje Vëmendje e veçantë për diagramin e fazës hekur-karbon
shpjegohet
disa
arsyet.
Së pari,
Kjo
diagrami shërben si bazë teorike për të studiuar
proceset që ndodhin në më universale dhe
gjerë
të përdorura
V
industrisë
aliazhet:
çeliqet e karbonit dhe giza. Së dyti, ajo luan një rol
modelet kur analizojnë ndryshimet e strukturës në lidhjet e tjera në
me bazë hekuri. Së treti, duke e studiuar këtë të hulumtuar mirë
sistemi, mund të kuptohen më mirë transformimet fazore në
shumica e sistemeve binare dhe trenare të përbëra nga të tjera
elementet.

Hekuri

Karboni

Diagrami i fazës hekur-karbon

Pikat karakteristike në diagram

Fazat në lidhjet hekur-karbon

Vetitë mekanike të çeliqeve të karbonit

Skemat e mikrostrukturës së çeliqeve: a - austeniti, b - ferriti, c - feriti dhe perliti, d - perliti, e, f - perliti dhe çimentiti.

Austeniti Ferrit

Perliti ledeburit

Ledeburiti dhe çimentiti primar

Perliti dhe çimentiti sekondar

Ferriti dhe çimentiti terciar

Përfshirje jo metalike në çelik

Ndikimi i madhësive të oksideve në forcën e goditjes së çelikut

Përfshirje jo metalike në çelik 10kp

Përmbajtja maksimale e lejueshme e oksigjenit dhe madhësitë e përfshirjeve jometalike në çelik

Diagramet e mikrostrukturës së gizës me forma të ndryshme grafiti

Mikrostruktura e gize gri

Mikrostruktura e hekurit duktil

Mikrostruktura e hekurit duktil

Mikrostruktura e gize me grafit vermicular

konkluzioni