Презентация «Чугун»

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Чугун
  

• 

  2 слайд

  Исторические сведения
  Чугун- сплав железа с углеродом.
  Железо стало известно во II в. до н.э.
  Чугун был известен за 4—6 вв. до н. э
  В конце XII в. применяли различные изделия из чугуна.
  Строительные ма­териалы из чугуна начинают все шире применяться в гражданской и промыш­ленной архитектуре XVIII -XIX вв.
  

• 

  3 слайд

  Физические свойства
  Чугун хрупок.
  Имеет разнообразные способности
  

• 

  4 слайд

  Химические свойства
  Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P).
  Также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al).
  

• 

  5 слайд

  Классификация чугуна.
  В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне различают:
  1.Белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита)
  2.Высокопрочные с шаровидным графитом
  3.Ковкие чугуны, с вермикулярным графитом
  
  
  

• 

  6 слайд

  Виды чугуна
  Белый чугун
  
  Серый чугун
  
  Ковкий чугун
  
  Высокопрочный чугун
  
  Половинчатый чугун
  

• 

  7 слайд

  Белый чугун
  Белый чугун - вид чугуна, в котором углерод в связанном состоянии в виде цементита
  Основная металлическая масса белого чугуна состоит из цементитной эвтектики, вторичного и эвтектоидного цементита, а легированного белого чугуна - из сложных карбидов и легированного феррита.
  

• 

  8 слайд

  Цементит
  карбид железа, химическое соединение с формулой Fe3C. Концентрация углерода 6,67% по массе — предельная для железоуглеродистых сплавов. Цементит — метастабильная фаза; образование стабильной фазы — графита во многих случаях затруднено. Цементит имеет орторомбическую кристаллическую решётку, очень тверд и хрупок, слабо магнитен до 210 °С.
  
  Цементит в разных количествах, в зависимости от концентрации, присутствует в железоуглеродистых сплавах уже при малых содержаниях углерода
  

• 

  9 слайд

  Физические свойства
  Имеет излом светлого цвета.
  Металлический блеск.
  Прочность белого чугуна снижается с увеличением содержания в нём углерода (карбидов)
  Твёрдость белого чугуна возрастает с ростом доли карбидов в его структуре
  Наивысшую твёрдость имеет белый чугун с мартенситной структурой основной металлической массы
  Отливки белого чугуна обладают износостойкостью, относительной жаростойкостью и коррозионной стойкостью
  

• 

  10 слайд

  Белый чугун
  

• 

  11 слайд

  Серый чугун
  Серый чугун это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5%) и углерода
  
  Большая часть или весь углерод находится в виде графита
  
  Чугун серый — сплав железа с графитом
  

• 

  12 слайд

  Физические свойства
  Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка)
  Широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.
  

• 

  13 слайд

  Химические свойства
  Кроме углерода, серый чугун всегда содержит в себе другие элементы.
  Важнейшие из них это кремний и марганец.
  В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4-3,8 %, кремния 1-4 % и марганца до 1,4 %.
  

• 

  14 слайд

  Изделия из чугуна
  

• 

  15 слайд

  Ковкий чугун
  Ковкий чугун — условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой
  Состоит из сталистой основы и содержит углерод в виде графита, однако графитовые включения в ковком чугуне иные, чем в обычном сером чугуне
  

• 

  16 слайд

  Физические свойства
  Чугун обладает некоторой вязкостью и пластичностью.
  Из-за своей хлопьевидной формы и способа получения (отжиг) графит в ковком чугуне часто называют углеродом отжига.
  Разложение цементита ледебурита и цементита вторичного (частично) происходит на первой стадии графитизации, которую проводят при температуре выше критической (950—1000 °С); разложение эвтектоидного цементита происходит на второй стадии графитизации, которую проводят путём выдержки при температуре ниже критической (740—720 °С), или при медленном охлаждении в интервале критических температур (760—720 °С).
  

• 

  17 слайд

  Химические свойства
  По составу белый чугун, подвергающийся отжигу на ковкий чугун, является доэвтектическим и имеет структуру ледебурит + цементит (вторичный) + перлит
  Для получения структуры феррит + углерод отжига в процессе отжига должен быть разложен цементит ледебурита, вторичный цементит и цементит эвтектоидный, то есть входящий в перлит
  

• 

  18 слайд

• 

  19 слайд

  Высокопрочный чугун
  Высокопрочный чугун — чугун, имеющий графитные включения сфероидальной формы.
  
  Имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации
  

• 

  20 слайд

  Физические свойства
  Изделия и трубы из Высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.
  
  Наиболее часто применяется для изготовления изделий ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб (водоснабжение, водоотведение, газо-, нефте-проводы).
  

• 

  21 слайд

  Половинчатый чугун
  В половинчатом чугуне часть углерода (более 0,8%) содержится в виде цементита
  
  Структура такого чугуна - перлит, ледебурит и пластинчатый графит
  

• 

  22 слайд

  Половинчатый чугун в промышленности:
  передельный чугун — П1, П2;
  передельный чугун для отливок — ПЛ1, ПЛ2,
  передельный фосфористый чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3,
  передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3;
  чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм);
  антифрикционный чугун
  антифрикционный серый — АЧС,
  антифрикционный высокопрочный — АЧВ,
  антифрикционный ковкий — АЧК;
  чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм);
  
  
  

• 

  23 слайд

  Производство чугуна
  Мировое производство чугуна в 2007 составило 953 млн тонн (в том числе в Китае — 477 млн тонн)
  

• 

  24 слайд

• 

  25 слайд

• 

  26 слайд

  Доменная печь (домна)
  Большая металлургическая, вертикально расположенная печь шахтного типа для выплавки чугуна, ферросплавов из железорудного сырья
  
  Первые доменные печи появились в Европе в середине XIV века, в России же — около 1630 г.
  

• 

  27 слайд

  Историческая справка
  Д. п. возникла в результате развития сыродутного процесса — "прямого" получения железа в твёрдом состоянии непосредственно из железной руды путём восстановления её в низких горнах или шахтных печах (домницах) с помощью древесного угля
  

• 

  28 слайд

  Первые доменные печи в Европе появились в середине 14 в., а в России — около 1630, вблизи Тулы и Каширы.
  На Урале первый чугун получен в 1701, а в середине 18 в. благодаря развитию уральской металлургии Россия вышла на 1-е место в мире, которое удерживала до начала 19 в. До середины 18 в. единственное топливо в Д. п. — древесный уголь. В 1735 А. Дерби применил в доменной плавке каменноугольный кокс.
  

• 

  29 слайд

  Процесс в домне
  Доменная печь представляет собой сооружение высотой до 35 м, высота ограничивается прочностью кокса, на котором держится весь столб шихтовых материалов.
  Загрузка шихты осуществляется сверху, через типовое загрузочное устройство, которое одновременно является и газовым затвором доменной печи
  

• 

  30 слайд

  Доменная печь состоит из пяти конструктивных элементов:
  Колошник- верхняя цилиндрическая часть, необходимая для загрузки и эффективного распределения шихты в печи
  Шахта- самая большая по высоте расширяющаяся коническая часть, , в которой происходят процессы нагрева материалов и восстановления железа из оксидов  
  

• 

  31 слайд

  3. Распар- самая широкая цилиндрическая часть, , в котором происходят процессы размягчения и плавления восстановленного железа.
  4. Заплечики- суживающиеся конические части, где образуется восстановительный газ — монооксид углерода
  5. Горн -цилиндрическая часть, служащий для накопления жидких продуктов доменного процесса — чугуна и шлака
  
  

• 

  32 слайд

  
  
  В верхней части горна располагаются фурмы — отверстия для подачи нагретого до высокой температуры дутья — сжатого воздуха, обогащенного кислородом и углеводородным топливом
  

• 

  33 слайд

  Домна
  1. Горячее дутьё
  2. Зона плавления (заплечики и горн)
  3. Зона восстановления FeO (распар)
  4. Зона восстановления Fe2O3 (шахта)
  5. Зона предварительного нагрева (колошник)
  6. Загрузка железорудных материалов, известняка и кокса
  7. Доменный газ
  8. Столб железорудных материалов, известняка и кокса
  9. Выпуск шлака
  10. Выпуск жидкого чугуна
  11. Сбор отходящих газов
  

• 

  34 слайд

  Доменная печь в Сестао (Испания)
  

• 

  35 слайд

  Химические процессы в домне
  горение топлива и восстановление Fe, Si, Mn
  Газы с t 1600—2300°С, содержащие 35—45% CO, 1—12% H2 и 45—65% N2, поднимаясь по печи, нагревают опускающуюся шихту, при этом CO и H2 частично окисляются до CO2 и H2O. Газы, выходящие из печи, имеют t 150—300°С.
  V восстанавливается на 75—90%, Mn на 40—75%, Si и Ti в небольших количествах, Al, Mg и Ca не восстанавливаются.
  
  

• 

  36 слайд

  C + O2 = CO2 + Q
  CO2 + C = 2CO
  Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
  3Fe2O3 + CO (H2) = 2Fe3O4 + CO2 (H2O),
  Fe3O4 + CO (H2) = 3FeO + CO2 (H2O).
  FeO + CO (H2) = Fe + CO2 (H2O),
  FeO + C = Fe + CO.
  SiO2 + 2C + Fe = FeSi + 2CO
  FeS + CaO = CaS + FeO.
  

• 

  37 слайд

  Исходными материалами (шихтой) в Д. п. являются: железная руда, марганцевая руда, агломерат, окатыши, а также горючее и флюсы. Широкое применение в шихте доменных печей СССР получил офлюсованный агломерат (свыше 90%), который содержит 50—60% Fe при основности 1,1—1,3; расширяется применение офлюсованных окатышей. Важнейшие свойства железосодержащих шихтовых материалов, определяющие технико-экономические показатели доменной плавки: содержание железа, состав пустой породы, количество вредных примесей, а также гранулометрический состав, прочность и восстановимость. Основным горючим в Д. п. служит каменноугольный кокс. Получает распространение плавка с заменой части кокса газообразным, жидким или твёрдым топливом, вдуваемым в горн доменной печи. В качестве флюсов используется известняк, иногда доломит
  

• 

  38 слайд

  Используемая литература
  Толковый металлургический словарь. Основные термины / Под ред. В. И. Куманина. — М.: Рус. яз., 1989. — 446 с. — ISBN 5-200-00797-6.
  Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. — Киев.: Выща школа, 1988. — 352 с.
  Ферсман А. Е. Занимательная геохимия. — М.: Детгиз, 1954. — 486 
  

• 

  39 слайд

  .: Сборник трудов по теории доменной плавки, сост. М. А. Павлов, т. 1, М., 1957; Леонидов Н. К., Усовершенствование конструкций доменных печей, М., 1961; Доменный процесс по новейшим исследованиям. [Сб. ст.]. К 100-летию со дня рождения акад. М. А. Павлова, М., 1963; Доменное производство. Справочник, под ред. И. П. Бардина, т. 1—2, М., 1963; Готлиб А. Д., Доменный процесс, 2 изд., М., 1966.
  В. Г. Воскобойников, А. Г. Михалевич.
  

• 

  40 слайд

  Кузьмин Б. А. и др. Металлургия. Металловедения и конструкционные материалы. М: «Высшая школа», 1977, с.190.
  Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева "Материаловедение" Москва издательство "Машиностроение" 1990
  А.П. Гуляев. Металловедение.
  Я.М. Потак. Высокопрочные стали.
  Б.Г. Лившиц. Металлография
  

• 

  41 слайд

  Спасибо за внимание