Исторический обзор науки о материалах. Роль отечественных и зарубежных ученых и практиков в создании и развитии науки. Основные направления дальнейшего развития производства и применения черных и цветных металлов, их сплавов, неметаллических конструкционных материалов в сельскохозяйственном и автотракторном машиностроении и ремонтном производстве.
Методические указания
Здесь в частном случае следует ознакомиться с достижениями отечественных и зарубежных ученых и практиков в металлургии и машиностроении. Среди них работы русских и советских ученых, рабочих - новаторов производства занимают ведущую роль в решении многих научных и производственных проблем. Современное состояние науки о металлических материалах, а также об их обработке во многом обязано трудам наших ученых, исследователей, специалистов и новаторов различных отраслей производства.
Каждому инженеру необходимо знать те исторические открытия изобретения, которые оказали большое влияние на развитие техники во всем мире и неоспоримо установили приоритет отечественных ученых во многих вопросах различных отраслей промышленности. Каждый студент должен знать основные этапы развития металлургии, материаловедения и обработки материалов.
Эксплуатационная надежность и срок службы машин в значительной степени зависят от качества конструкционных материалов, из которых они изготовлены. Поэтому знание свойств конструкционных материалов, технологии их производства и обработки является необходимым условием для правильной эксплуатации и ремонта машин.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что изучает наука «Материаловедение и технология конструкционных материалов»?
2. Перечислите выдающиеся работы отечественных ученых в области металлургии, материаловедения, сварки и теории резания металлов. Назовите их автора.
Литература: 1, с. 3-5; 2, с.81; 3, с.5-6.
РАЗДЕЛ I. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Тема I. I. Строение и свойства металлов и сплавов (Программа)
Общие сведения о металлах. Классификация металлов. Атомнокристаллическое строение металлов. Типы кристаллических решеток. Типы связей в твердых телах. Строение реальных кристаллов. Общие понятия о дислокациях. Аллотропия металлов. Термодинамические основы фазовых превращений. Анизотропность, изотропность, квазииэотропность.
Плавление и кристаллизация металлов. Термические кривые охлаждения при кристаллизации чистых металлов. Влияние примесей и других фактов на процесс кристаллизации. Образование зерен и дендритов. Строение слитка.
Понятие о механических, физических, химических и технологических свойствах металлов и методы их определения.
Методические указания
Уясните, что такое металл. Знакомясь с классификацией металлов, запомните их деление на группы по отдельным признакам. Уясните атомно-кристаллическое строение металлов, отличие их строения от строения неметаллов. Узнайте основные типы кристаллических решеток. Здесь нужно разобраться, почему металлы, имеющие однотипные кристаллические решетки, обладают неодинаковыми свойствами. Характеристики кристаллических решеток параметры, координационное число, плотность упаковки.
Познакомьтесь с основными типами связей, встречающимися в твердых телах и в металлах в частности. Уясните отличие строения "реальных" кристаллов от "идеальных". При этом необходимо понять что металлы, используемые в практике - тела поликристаллические, состоят из множества мелких кристаллов-зерен, в которых имеется большое количество точечных, линейных и поверхностных де£ тов (вакансий, дислокаций). Уясните их появление в кристаллах и влияние на "свойства металлов, обратив особое внимание на роль дислокаций при пластической деформации.
Познакомьтесь с явлением анизотропии свойств в кристаллах и возможностыо получения этого явления у поликристаллического металла. Разберитесь с явлением аллотропии металлов и в его использовании для получения нужных эксплуатационных свойств металлов.
При рассмотрении плавления и кристаллизации металлов нужно разобраться в термодинамических основах фазовых превращений. Следует уяснить, что стремление к наименьшему запасу свободной энергии, которое обуславливает плавление и кристаллизацию металла, является частным случаем общего закона природы. Этим же объясняется наличие при разных температурах в одних и тех же металлах разных типов кристаллических решеток.
Разберитесь в механизме кристаллизации, чистых металлов, влияний примесей на этот процесс, образовании зерен дендритов и строении слитка. Уясните, какими параметрами характеризуются механические, технологические, физические и химические свойства металлов и основные методы их определения.
Вопросы для самоконтроля:
1. Назовите типы кристаллических решёток металлов.
2. В каких металлах при нагревании и охлаждении в твердом состоянии происходят или отсутствуют аллотропические превращения?
3. Назовите основные характеристики механических, физических, химических и технологических свойств металлов. Укажите зависимость технологических свойств от механических.
4. Дать правильные определения механических свойств металлов:
1) прочность; 3) упругость; 5)пластичность;
2) твердость; 4) ударная вязкость; 6)хрупкость.
Литература: 1, с. 3-18; 2, с. 81-106; 4, с. 5-16.
Тема 1.2. Способы получения металлов (Программа)
Состояние производства черных металлов в СНГ и других странах. Основные направления развития черной и цветной металлургии. Значение металлургии в жизни общества и для развития агропромышленного комплекса.
Виды металлургических процессов. Прогрессивные металлургические процессы.
Производство чугуна. Исходные материалы доменного процесса. Процессы восстановления в доменной печи, формирование чугуна. Продукты доменного процесса. Классификация чугунов: предельные, литейные и специальные ферросплавы. Технико-экономические показатели работы современной доменной печи. Современные методы повышения производительности доменных печей.
Производство стали. Сущность процесса. Устройство и работа конвертера. Основное и кислое конвертирование. Устройство и работа мартеновской печи. Двухванная мартеновская печь
Плавка стали в электропечах. Специальная металлургия получения стали. Раскисление и способы разливки стали. Кипящая, спокойная и полуспокойная сталь, строение их слитков и применение.
Методы повышения чистоты сталей. Обработка синтетическим шлаком, вакуумирование. Электрошлаковый переплав.
Прямое восстановление железа из руд и его перспективы. Сущность получения меди, алюминия и титана.
Методические указания
Изучите исходные материалы для получения чугуна, классификацию железных руд, содержание железа в различных рудах, основные железорудные месторождения стран СНГ, подготовку руд, коксов и флюсов к плавке. Ознакомьтесь с видами огнеупорных материалов, применяемых для кладки металлургических печей, их химическим составом и свойствами.
Ознакомьтесь с устройством доменной печи, воздухонагревателей и тракта шихтоподачи домны. Необходимо хорошо понять физико-химическую сущность доменного процесса: восстановление железа и его примесей, последующее науглероживание железа, превращающее его в чугун. Рекомендуется зарисовать в конспект доменную печь в разрезе и написать на рисунке реакции, происходящие в различных зонах печи. Необходимо знать продукты доменной плавки: чугун, газ, шлак и их использование в народном хозяйстве. Воспользуйтесь рис. 2 методических указаний. Обратите внимание на технико-экономические показатели работы доменной печи: коэффициент использования полезного объема (КИПО), расхода кокса и флюсов на тонну выплавленного чугуна.
Изучая производство стали, уясните отличие химического состава ее от чугуна и, в связи с этим, основные физико-химические процессы, происходящие в сталеплавильных агрегатах. Разберитесь в устройстве и работе кислородного конвертера, мартеновской и электрической печей. Обратите внимание на разновидности этих процессов в зависимости от футеровки печей и состава шихты.
Рассмотрите и уясните вопросы, связанные с раскислением стали, получением при этом спокойной, полуспокойной и кипящей стали, различие свойства стали, строение слитков и применение.
Познакомьтесь с различными способами разливки стали после ее выплавки (сверху, сифонный, непрерывный) и методами повышения чистоты сталей: обработка синтетическим шлаком, вакуумирование, электрошлаковый переплав. На примере Старооскольского электрометаллургического комбината разберите прямое восстановление железа из руд, минуя доменное производство чугуна и перспективы его развития.
Разберитесь в схемах производства меди, алюминия, титана.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите состав шихты для доменного производства. В чем заключается подготовка шихты к плавке?
2. Назовите виды огнеупорных материалов, применяемых в металлургии, укажите их состав и свойства.
3. Расскажите общее устройство и работу современной доменной печи.
4. Назовите продукты доменного производства и укажите, где они используются.
5. Как определить величину коэффициента использования полезного объема доменной печи?
6. Какие новые технологические процессы обеспечивают интенсификацию доменного производства?
7. В чем заключается сущность передела чугуна в сталь?
8. Назовите основные способы производства стали и укажите их разновидности.
9. Расскажите устройство и работу кислородного конвертера.
10.Расскажите устройство и работу мартеновской печи.
11.Расскажите устройство и работу дуговой и индукционной электропечей.
12.По каким основным технико-экономическим показателям оценивают работу сталеплавильных агрегатов?
13.Перечислите новые технологические процессы по производству сталей, улучшению ее качества, разливке, внедоменным процессам получения сталей. Дайте краткую их характеристику.
14.Назовите способы получения меди из руд.
15.Какие руды применяются для получения меди, их виды.
16.В чем заключается сущность флотационного обогащения медных руд?
17.Что такое штейн и как его получай?
18.Расскажите технологию получения черновой меди.
19.Расскажите технологию получения рафинированной меди.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
