Повышение качества стали

Содержание:

1.Повышение качества стали.

стр.

а) Критерии и методы оценки качества стали.

2

б) Металлургические методы повышения качества стали.

3

в) Виды термической и химико-термической обработки и ее влияние

на структуру и свойства стали.

5

2. Защита металлов от коррозии.

а) Основные виды коррозии.

7

б) Методы защиты металлов от коррозии, их эффективность.

8

в) Народнохозяйственное значение борьбы с коррозией.

10

1. Повышение качества стали.

Критерии и методы оценки качества стали.

Контроль качества стали предполагает проведение ряда операций и

приемов, обеспечивающих заданный уровень качества металла в процессе его

производства, а также оценку соответствия фактических потребительских

характеристик и товарного вида готовой продукции требованиям стандартов.

К наиболее распространенным дефектам относятся химическая и

структурная неоднородность, повышенное содержание вредных примесей и

неметаллических включений, дефекты макро- и микроструктуры, внутренние

дефекты, дефекты формы и поверхности изделий и т. д.

Для контроля и оценки разработаны специальные методы испытаний и

средства измерения, а также соответствующие документы, характеризующие

условия поставки и приемки. Применяются стандартные образцы, с которыми

сравнивают фактические образцы с помощью спектрального, рентгеновского и

других анализов.

Номенклатура показателей качества зависит от вида поставок и

назначения стали. Для оценки качества металла определяют его химический

состав, механические свойства, делают макро- и микроструктурные анализы,

производят внешний осмотр и др.

Химический состав является основной и важной характеристикой качества

стали, так как весь комплекс физических, химических, механических и

технологических свойств зависит от содержания углерода, вредных,

полезных и сопутствующих элементов. Химический состав во многом

определяет режим последующей обработки сталей давлением, сваркой и

термической обработкой, а также структуру и свойства полученных изделий.

Анализ химического состава проводится для каждой плавки стали отбором

средней пробы при разливке металла в слитки. Пробы заливают в чугунные

стаканчики-изложницы, а после затвердения из них сверлением или

строганием получают стружку металла для химического анализа. Результаты

анализа вносят в сертификат на сталь данной плавки.

Наиболее распространенными нормируемыми показателями механических

свойств металлов являются уровень твердости, прочность, относительное

удлинение и сужение, ударная вязкость и др. Приведенные свойства стали

определяются как в исходном, так и в отожженном или термически

обработанном состоянии. После проведения анализа выясняют соответствие

полученных данных требованиям стандартов.

Макроструктурный анализ применяется для исследования структуры сталей

невооруженным глазом или при увеличении ее в 30 раз с помощью лупы.

Изучение макроструктуры производится темя методами: методом изломов,

методом макрошлифов и просмотром отшлифованной и протравленной

поверхности готового изделия. Метод изломов позволяет определить наличие

дефектов во внутреннем строении материала, толщину слоя поверхностной

обработки, размеры зерен и их взаимное расположение и т. д. Метод

макрошлифов основан на исследовании специальных макрошлифов, которые

представляют собой продольные или плоские поперечные образцы, вырезанные

из изделий. В результате анализа определяется волокнистость материала,

неоднородность химического состава, а также дефекты внутреннего строения.

Просмотром отшлифованной и протравленной поверхности готового изделия

контролируется качество различной металлопродукции: слитков и отливок,

изделий, полученных обработкой давлением, сваркой, механической и

поверхностной обработкой и др. В процессе микроструктурного анализа

структуру стали исследуют с помощью микроскопа. Строение металла,

наблюдаемое при увеличении в 50-2000 раз, называется микроструктурой.

Наибольшее распространение получили оптические микроскопы. Для изучения

микроструктуры образец вырезают в продольном или поперечном направлении,

затем шлифуют, полируют до зеркального блеска и протравливают специальным

реактивом.

Также получили распространение специальные физические методы контроля

скрытых дефектов в металлических изделиях без их разрушения. Совокупность

этих методов называется дефектоскопией. Основными видами дефектоскопии

являются ультразвуковая, магнитная, рентгеновская, люминесцентная и др.

Показатели качества металлов и изделий оформляются документом, которые

делятся на две основные группы. Первая группа документов определяет

технические требования к качеству металлов и изделий: ГОСТы, ТУ, наряд

заказы и т. п., вторая- характеризует качество изделий данной партии или

марки: сертификат о качестве, акт проверки качества и т. д.

Металлургические способы повышения качества стали.

Разработан ряд новых и эффективных способов повышения качества стали

непосредственно в металлургическом производстве. Эти способы основаны,

во-первых, на более полном удалении из сталей газов и вредных

неметаллических включений и, во-вторых на изменении химического состава

сталей за счет ввода в них специальных легирующих элементов, улучшающих

различные свойства сталей.

В выплавленной стали всегда содержится определенное количество газов

и неметаллических включений. Содержание газов даже в сотых и тысячных

долях процента существенно снижает механические и другие свойства стали.

Неметаллическими включениями, содержащимися в стали, являются соединения

железа, кремния, марганца и др. Основными металлургическими способами

снижения содержания газов и неметаллических включений в стали являются:

электрошлаковый ее переплав, рафинирование синтетическим шлаком,

вакуумная дегазация, вакуумно-дуговой переплав, переплав в

электроннолучевых печах и др. Снижение в стали неметаллических включений

достигается также изменением сочетания и последовательности введения

раскислителей.

При электрошлаковом переплаве из металла, подлежащего обработке,

вначале изготавливают электроды, которые затем опускают в сой рабочего

флюса, обладающего высоким сопротивлением. При прохождении электрического

тока рабочий флюс плавится и образуется шлак, который выделяет тепло.

Проходя через жидкий шлак, капли металла очищаются от вредных примесей и

образуют высококачественный слиток. Этот метод целесообразно применять

при получении высококачественных шарикоподшипниковых сталей, жаропрочных

сплавов, изготовлении деталей турбин и др.

Сущность обработки металла синтетическим шлаком заключается в том,

что жидкую сталь из плавильной печи выливают в ковш со специальным

синтетическим шлаком с большой высоты. При бурном перемешивании шлак

всплывает, сталь получается чистой. Рафинирование жидким синтетическим

шлаком в ковше улучшает макроструктуру стали, удаляет до 70% серы. Этот

способ нашел широкое применение при обработке конвертерной, мартеновской

стали, а также электрометалла.

Вакуумная дегазация- один из наиболее распространенных способов

повышения качества стали- заключается в удалении из стали водорода,

кислорода и азота. При вакуумировании резко повышаются механические

свойства сталей. основными способами вакуумной обработки являются

вакуумирование в ковше, вакуумирование струи металла при переливе из

ковша в ковш или при заливке в изложницу и др. Установлено, что при

вакуумировании струи содержание водорода в металле снижается на 60-70%, а

содержание азота- до 40%. В результате взаимодействия с углеродом металл

очищается от кислородных оксидных включений.

Одним из наиболее распространенных способов вакуумирования является

вакуумно-дуговой переплав в печах с расходуемым электродом. При этом

выплавленную сталь переплавляют повторно в вакуумном пространстве с

помощью электрической дуги. В результате оплавления металла в вакууме

происходит дегазация и сталь приобретает новые, более высокие

механические свойства.

Сущность вакуумирования в электроннолучевых печах заключается в том,

что на переплавляемый металл, находящийся в вакуумной камере, направляют

электронные лучи из катодов. В процессе воздействия высокой температуры

металл расплавляется и рафинируется в вакууме.

Существенное влияние на свойства сталей оказывает легирование-

намеренное введение в состав сплава соответствующих компонентов. Это

приводит к изменению не только механических ,химических и

технологических, но и специальных свойств сталей. Основными легирующими

элементами являются: кремний, марганец, никель, хром, вольфрам, алюминий,

молибден, ванадий, титан, кобальт, медь и другие металлы.

Различные легирующие элементы, водимые в сталь, неоднозначно влияют

на ее свойства. Так, кремний является эффективным раскислителем и

применяется при получении «спокойной» стали. Как легирующий элемент

вводится в сталь для повышения ее прочности, стойкости к коррозии и

жаростойкости.

Марганец- важнейший компонент стали. Применение его как легирующего

элемента способствует повышению прокаливаемости стали характеризующей

глубину закаленной зоны при термической обработке. При введении в сталь

10-12% марганца она размагничивается. Никель повышает прочность и ударную

вязкость стали, увеличивает ее прокаливаемость и сопротивление коррозии.

Хром повышает твердость и прочность , сохраняет ударную вязкость сталей,

способствует сопротивлению на истирание, резко увеличивает стойкость к

коррозии. При введении в сталь более 10% хрома она становится

нержавеющей. Вольфрам повышает твердость легированных сталей и улучшает

режущие свойства инструментальной стали. Алюминий повышает

жаростойкость и коррозийную стойкость стали, а молибден- прочность,

упругость, износостойкость и ряд специальных свойств стали. Ванадий

повышает твердость, прочность и плотность стали.

На свойства стали влияет углерод, входящий в состав стали. С

увеличением содержания углерода до 1.2% твердость и прочность сталей

повышается, но снижается пластичность и ударная вязкость; при этом

ухудшаются такие технологические свойства сталей, как ковкость,

свариваемость, обработка резанием и др., одновременно улучшаются литейные

свойства сталей.

Виды термической и химико-термической обработки и ее влияние на структуру

и свойства стали

Термической обработкой деталей из металлов и сплавов называется

тепловое воздействие с целью придания им необходимых свойств. Тепловое

воздействие может сочетаться одновременно с химическим воздействием. Такие

процессы относятся к химико-термическим.

Различают следующие виды термической обработки: отжиг, закалку,

отпуск, старение.

Отжиг бывает 1-го и 2-го рода. Сущность отжига 1-го рода заключается

в нагреве заготовок выше температуры фазового превращения с последующим

медленным охлаждением. Различают следующие разновидности отжига 1-го рода:

гомогенизационный, применяемый для выравнивания структуры, особенно