Содержание

1. Атомное кристаллическое строение металлов

2. Газовая сварка и резка металлов

3. Отжиг стали

4. Производство меди

5. Расшифровать 38ХМЮА

6. Список используемой литературы

1. Атомное кристаллическое строение металлов

Металлы имеют кристаллическое строение, но есть и аморфные. В сплошном куске металла кристаллы его расположены случайным образом. Их очертания имеют неправильную форму, но путём медленного выращивания из расплавленного металла можно получить крупный кристалл, который называется монокристаллом.

Метод Чохральского: получение монокристалла и очистка металла.

Медленно вытягивают из расплава монокристалл, примеси остаются в расплаве. Монокристалл отличается мягкостью, но для его разрыва требуется большее усилие чем для разрыва металла.

Возможны 6 вариантов кристаллических решеток металлов:

1) простая кубическая Kr = 6.

2) объёмно центрированная кубическая Kr = 8; Li, Na, K, Rb, Cs, Fe.

3) кубическая гранецентрированная, Kr = 12; Cu, Ag, Au, Cr, Mo, W, Ca, Ni, Pt, Pd, Co, Ro, Ir, Rh, Fe.

4) октаэдрическая структура Kr = 6.

5) тетраэдрическая Ge, Pb, б-Sn

6) гексагональная Mg, Be, Cd, Ru, Os.

Решетки металлов, принадлежащих одной подгруппе периодической системы, обычно являются одинаковыми. Железо может кристаллизоваться в гранецентрированную и в объёмно центрированную.

2. Газовая сварка и резка металлов

Сущность процесса газовой сварки заключается в том, что свариваемый и присадочный металлы расплавляют теплом пламени, получающимся при сгорании какого-либо горючего газа в смеси с кислородом, обычно применяют горючий газ ацетилен. По сравнению с электродуговой сваркой газовая сварка малопроизводительна. Газовую сварку широко применяют при изготовлении тонких стальных изделий толщиной до 5 мм, при сварке цветных металлов и их сплавов, при исправлении дефектов в чугунных и бронзовых отливках, а также при различных ремонтных работах.

Газы для газовой сварки

Кислород применяют трех сортов: газообразный технический 1-го сорта с чистотой 99,7%; 2-го сорта с чистотой 99,5% и 3-го сорта с чистотой 99,2%. Примеси азота и аргона в техническом кислороде составляют 0,3--0,8%. Кислород при нормальной температуре представляет собой газ без цвета и запаха. Температура (по Цельсию) сжижения кислорода при нормальном атмосферном давлении -182,96°, при -218,4° жидкий кислород переходит в твердое состояние. При сгорании горючих газов в смеси с кислородом температура пламени значительно повышается по сравнению с температурой пламени, получающейся при сгорании этих газов в смеси с воздухом. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С масса 1 м3 газообразного кислорода равна 1,33 кг. Из 1 л жидкого кислорода при испарении получается 790 л газообразного. Жидкий кислород транспортируют в специальных теплоизолированных сосудах -- танках. Газообразный кислород транспортируют в стальных баллонах под давлением 150 кгс/см2. При соприкосновении с маслами кислород взрывоопасен.

Ацетилен представляет собой химическое соединение углерода с водородом (химическая формула С2Н2). Температура пламени при сгорании в смеси с кислородом до 3200°С. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С масса 1 м3 ацетилена 1,091 кг. При температуре от -82,4° до -83,6° ацетилен превращается в жидкость. При понижении температуры до -85°С ацетилен превращается в твердое вещество. В жидком и твердом состоянии ацетилен очень взрывоопасен и взрывается от трения или удара. При нагревании ацетилена до 200--300°С он превращается в бензол. В газообразном состоянии ацетилен взрывоопасен при одновременном повышении давления до 2 кгс/см2 и температуры до 450--500°С, а также в смеси с кислородом или воздухом. Ацетилено-кислородная смесь взрывоопасна при наличии в ней 2,8--93% ацетилена по объему. Ацетилено-воздушная смесь взрывоопасна при наличии в ней 2,2--81% ацетилена по объему. Транспортируют ацетилен в стальных баллонах под давлением 2 МПа.

Получают ацетилен из карбида кальция путем воздействия на последний водой. При реакции с водой 1 кг карбида кальция дает 230--280 л газообразного ацетилена. После реакции получают газообразный ацетилен С2Н2 и гашеную известь Са(ОН)2: СаС2+2Н2О=С2Н2+Са(ОН)2.

Карбид кальция получают сплавлением извести и кокса в электрических печах при температуре 1900--2300°С. Карбид кальция транспортируют в специальных стальных герметически закрытых барабанах. Масса барабанов с карбидом кальция может быть 50--130 кг.

3. Отжиг стали

После проката, литья, ковки, обработки резаньем и прочих видов обработки происходит неравномерное охлаждение заготовок. В результате чего появляется неоднородность, как структуры, так и свойств, а также появление внутренних напряжений. А также отливки при затвердевании получаются неоднородными по химическому составу. Для устранения таких дефектов и применяют отжиг.

Отжигом - называется вид термической обработки, состоящий в нагреве металла, имеющего неустойчивое состояние в результате предшествующей обработки и приводящей металл в более устойчивое состояние. При этом процессе заготовки и изделия получают устойчивую структуру без остаточных напряжений.

Цели отжига - снятие внутренних напряжений, устранение структурной и химической неоднородности, снижение твердости и улучшение обрабатываемости, подготовка к последующим операциям.

Отжиг делится на полный, неполный, диффузионный, рекристаллизационный, низкий, изотермический и нормализационный. Полный отжиг применяется для снижения твердости, прочности стали, а пластичность при этом повышается. При полном отжиге в металле происходит, перекристаллизация стали и уменьшения размера зерна, за счёт чего и достигаются указанные выше свойства.

Неполный отжиг применяется, для улучшения обрабатываемости резанием и для подготовки стали к закаливанию.

Изотермический отжиг заключается, в нагреве стали до определённой температуры и относительно быстром охлаждении, также до определенных температур и последующем охлаждении на воздухе. При этом получается, более однородная структура стали. Изотермическая выдержка производится в расплаве соли.

Диффузионный отжиг заключается, в нагреве стали до 1000-1100 градусов по Цельсию, выдержке (10-15 часов) при этой температуре и последующем медленном охлаждении. В результате такого отжига происходит, выравнивание неоднородности стали по химическому составу. Такая высокая температура необходима для ускорения диффузионных процессов. При высокой температуре нагрева и продолжительной выдержке получается крупнозернистая структура, которая устраняется последующим полным отжигом.

Рекристаллизационный отжиг необходим для снятия наклёпа и внутренних напряжений после холодных деформаций и подготовки к дальнейшему деформированию. В результате такого отжига образуется однородная мелкозернистая структура с небольшой твердостью и значительной вязкостью.

Низкий отжиг применяют для того, что бы только снять внутреннее напряжение, которое возникает после механической обработки.

4. Производство меди

Медь добывают из оксидных и сульфидных руд. Из сульфидных руд выплавляют 80% всей добываемой меди. Как правило, медные руды содержат много пустой породы. Поэтому для получения меди используется процесс обогащения. Медь получают методом ее выплавки из сульфидных руд. Процесс состоит из ряда операций: обжига, плавки, конвертирования, огневого и электролитического рафинирования. В процессе обжига большая часть примесных сульфидов превращается в оксиды. Так, главная примесь большинства медных руд пирит FeS₂ превращается в Fe₂O₃. Газы, образующиеся при обжиге, содержат CO₂, который используется для получения серной кислоты. Получающиеся в процессе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются в виде шлака при плавке. Жидкий медный штейн (Cu₂S с примесью FeS) поступает в конвертор, где через него продувают воздух. В ходе конвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая или сырая медь. Для извлечения ценных (Au, Ag, Te и т.д.) и для удаления вредных примесей черновая медь подвергается сначала огневому, а затем электролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкая медь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка и кобальта окисляются, переходят в шлак и удаляются. А медь разливают в формы. Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании.

Основным компонентом раствора при электролитическом рафинировании служит сульфат меди - наиболее распространенная и дешевая соль меди. Для увеличения низкой электропроводности сульфата меди в электролит добавляют серную кислоту. А для получения компактного осадка меди в раствор вводят небольшое количество добавок. Металлические примеси, содержащиеся в неочищенной ("черновой") меди, можно разделить на две группы.

1) Fe, Zn, Ni, Co. Эти металлы имеют значительно более отрицательные электродные потенциалы, чем медь. Поэтому они анодно растворяются вместе с медью, но не осаждаются на катоде, а накапливаются в электролите в виде сульфатов. Поэтому электролит необходимо периодически заменять.

2) Au, Ag, Pb, Sn. Благородные металлы (Au, Ag) не претерпевают анодного растворения, а в ходе процесса оседают у анода, образуя вместе с другими примесями анодный шлам, который периодически извлекается. Олово же и свинец растворяются вместе с медью, но в электролите образуют малорастворимые соединения, выпадающие в осадок и также удаляемые

5. Расшифровать 38ХМЮА

0,38 процента углерода, около 1 процента хрома, молибдена, алюминия. "А" в конце марки обозначает высококачественная.

7. Список используемой литературы

1. В.А. Стуканов «Автомобильные и эксплутационные материалы». М.: Форум: ИНФРА-М, 2002

2. А.С. Сафонов «автомобильные топлива» Спб.: НПИКЦ, 2002

3. Н.Б. Кириченко «Автомобильные и эксплуатационные материалы» М.: Академия, 2003

4. М.А. Масенко. «автомобильные материалы» М.: Транспорт, 1979