Toate metalele sunt obținute din minereuri situate în crusta pământului. În forma pură (nativă) se extrage doar platină și aur. Mai întâi, este necesar să se scoată din minereu o stâncă goală, adică impurități de diferite minerale. Procesul de îmbogățire a minereului este posibil cu ajutorul apei, deoarece minereul este mai greu decât roca sterilă și atunci când se freacă în fluxul de apă, piatra ușoară este scoasă și minereul rămâne. Sunt aplicate alte metode de îmbogățire a minereurilor: mecanice, electromagnetice, fizico-chimice. Metodele tehnologice bazate pe recuperarea metalelor sunt folosite pentru extragerea metalelor din minereurile îmbogățite. Un bun agent de reducere este cărbunele, deoarece atomii de carbon sunt relativ ușor de a da electronii lor.
Gazele evoluate din furnal, furnal menționat cu ținut în monoxid de carbon CO drept combustibil de ardere, astfel trimis în furnal pentru canalele cauperele de încălzire și de aer în acesta, care este apoi alimentată în furnal și sprijină cocs primul-Renie în acesta. Cowper-ul este realizat din cărămizi refractare și este închis într-o carcasă de fier. Are o duză încălzită.
Fig. 19.1. Programul de funcționare a cuptorului cu ardere
Cuptorul de exploatare funcționează în mod continuu timp de mai mulți ani. Minele, cocsul și fluxurile sunt adăugate periodic prin gaura superioară (arborele cuptorului) al cuptorului. În mod periodic, fier și zgură sunt emise la fiecare 4-6 ore. 99-99,8% fier este transformat în fontă și numai 0,2-1,0% la zgură. În plus față de carbonul din compoziția fontei, există elemente de siliciu, mangan, sulf, fosfor etc. Prin denumire, fonta de câmp este împărțită în turnătorie și fontă. Fonta este topită, iar produsele din fontă sunt turnate din ea. Din fontă este oțel. Acesta reprezintă aproximativ 90% din toată topirea fontei. Acesta conține o cantitate crescută de carbon, 0,3-1,2% Si, 0,2-1,0% Mn, 0,2-1,0% P, 0,02-0,07% S.
Fierul alb (fontă) conține întregul carbon într-o stare chimică legată sub formă de carbură de fier, numită CeSe cementite. La temperatura normală, structura sa este compusă din două faze: ferită și cementită. Acest fontă se numește alb, deoarece are o culoare mată-albă în fractură. Aliajul alb are o duritate mare și o fragilitate mai mare, astfel încât nu poate fi prelucrată cu un instrument de tăiere. Se folosește, în principal, pentru topirea oțelului și, de asemenea, pentru obținerea fontei maleabile.
Sub formă de incluziuni de grafit, fonta cenușie este împărțită în gri obișnuit cu grafit lamelar, gri vermicular, cu rezistență ridicată și maleabilă. În funcție de structura bazei metalice, ele sunt împărțite în feritic, feritic-perlit și perlitic.
Fierul cenușiu convențional este obținut prin răcirea lentă a topiturii lichide sau a austenitelor din aliajele cu conținut ridicat de carbon. În acesta, particulele de grafit au o formă de placă. În funcție de UI - proprietățile mecanice și gri destinație fonta cu lamelar GRA-fit a separat în mărci: MF-25, MF-30, MF-35, MF-40, MF-45 (cifrele arată rezistență minimă la tracțiune la dilatarea-SRI, kgf / mm2).
Vermicular fonta este produs printr-o topitură-ing special sau tratarea cu o schimbare în formă de fibre de grafit, vermiform (vermicular), prin care fier-raiduri conferă proprietăți mai bune în comparație cu fierul turnat conventional. De înaltă rezistență, fonta conține grafit globular (Figura 19.2, a), obținut prin topirea cu o cantitate mică de magneziu sau ceriu. Datorită formei sferice a grafitului, rezistența la întindere și îndoirea fontei de înaltă rezistență este mult mai mare decât cea a fontei cenușii obișnuite cu grafit lamelar.
De înaltă rezistență fontă este împărțită în grade: HF38-17, HF42-12, HF45-5, HF50-2, HF50-7, HF70-2, HF80-2, HF100-2, HF120-2. Literele HF reprezintă fontă de înaltă rezistență, primele numere din urmă fiind rezistența minimă la tracțiune (în kgf / mm2), iar numerele ulterioare sunt alungirea minimă (în%).
Fig. 19.2. Microstructura ferului ferit de înaltă rezistență cu grafit nodular (a) (x250) și fier feritic maleabil cu grafit (b) (x 500)
Fierul ductil conține grafit în formă de fulgi (Figura 19.2, b). Se obține din fier alb prin grafitizarea recoacerii (topirea), la care are loc descompunerea cementitei. Grafitul de fulgi are o formă compactă aproape egalăxistă. Acest fontă este împărțită în clase: KCh3O-6, KCh33-8, KCh35-10, KCh37-12, KCh45-6, KCh50-4, KCh60-3, KCh63-2. Denumirea literei include literele KCH (fontă maleabilă), atunci numărul este puterea minimă admisă la tracțiune (kgf / mm2), al doilea număr este alungirea relativă (%).
Proprietățile de fier turnat gri depind de proprietățile bazei metalice, tipul și cantitatea de incluziuni de grafit.
Grafitul are valori scăzute ale proprietăților mecanice, iar includerea sa poate fi considerată sub formă de goluri și fisuri. Cu cât este mai mare grafitul, cu atât sunt mai mari incluziunile de grafit, cu atât sunt mai mici proprietățile mecanice ale fontei și, în special, rezistența la întindere și încovoiere. Rezistența la compresiune și duritatea fontei depind în principal de substratul metalic și diferă foarte puțin de oțeluri.
În unele cazuri, incluziunile de grafit sunt utile datorită efectului de lubrifiere al grafitului. Astfel de fontă este mai ușor de manevrat prin tăiere decât oțelul, chipsurile devin fragile atunci când tăietorul ajunge la incluziunile de grafit.
Ca și alte aliaje de fier-carbon, fonta conține impurități permanente de siliciu, mangan, sulf și fosfor în cantități mari decât în oțeluri. Aceste impurități au un efect semnificativ asupra grafitizării, structurii și proprietăților fontelor turnate.
Cuprul, aluminiu, titanul, cromul și nichelul sunt adesea introduse în fontă. Aceste elemente au un efect asupra procesului de grafitizare. Ca oțelurile, astfel de fier turnate sunt numite aliate.
Fontă cenușie este utilizat la fabricarea elementelor de susținere pentru ferme, grinzi și stâlpi din beton, tubulatura de pe metrou, la fabricarea de multe alte construcții și sunt utilizate pe scară largă în piese de mașini nu sunt expuse la solicitări de tracțiune mari și sarcini de șoc.
Fig. 19.3. Convertizor pentru topirea oțelului din fontă:
1 - fontă; 2 - călcâi; 3 - aer; 4 - suflare; 5 - tuburi pentru alimentarea aerului cu metal
1,7 - regeneratoare; 2 zgură topită și metal; Ferestre cu 3 ferestre; 4-spațiu de lucru; 5 - arc; 6 pentru
În producția de oțel sunt adesea adăugate la cuptorul substanțelor Leahy-al (metale) pentru a da oțeluri speciale cu necesar -another exemplu stvami hromonike - stânga din oțel (inoxidabil), etc armat oțel nizkolegi-Rowan care conține crom, nichel, mangan, cremă. sunt produse ca materiale tehnice de masă, în timp ce clasele speciale cu rezistență crescută, rezistență la căldură, rezistență la coroziune și alte proprietăți îmbunătățite conțin un număr crescut de componente de aliere. Adesea, fierul este de asemenea o componentă de aliere în aliaje pe bază de aluminiu, cupru și alte metale.
Fig. 19.5. Schema unui cuptor electric pentru topirea oțelurilor speciale
Fig. 19.6. Curba de răcire a fierului
O mare importanță pentru practică are proprietatea modificării - Se dizolvă până la 2,14% carbon la o temperatură de 1147 ° C cu formarea unei soluții solide și cu introducerea de atomi de carbon în rețeaua de cristal. Pe măsură ce temperatura crește și scade, solubilitatea carbonului în modificare # Fără reducere. O soluție solidă de carbon și alte elemente (azot, hidrogen) în modificare # 947; -Fe se numește austenită (numită după om de știință R. Austen), aproape 100 de ori mai puțin carbon se poate dizolva în modificări # 945; -Fe, soluții solide de carbon și alte elemente în modificare # 945; -Fe se numește ferită.
În plus față de soluții solide de fier din fonta SPLA insule poate fi, așa cum sa menționat mai sus, compus chimic de fier și carbon - carbură de fier Fe3 C. Acest compus, numit tse-mentitom conține 6,67% carbon, are o structură mecanică cristalină complexă cu o latură cristalină rombică închisă.
În aliaje, cementitul este o fază metastabilă. Punctul său de topire este de aproximativ 1500 ° C. Este ușor de solubil în modificare # 947; -Fe, mai puțin - în # 948; -Fe și foarte puțin - în # 945; -Fe.
Ferita este moale și ductilă, rezistența sa este relativ scăzută la o rezistență la tracțiune la 250 MPa, alungire de 50%, duritatea HB este de 800 MPa. Austenita are de asemenea o plasticitate ridicată, rezistență scăzută la tracțiune. Duritatea austenitei HB este de 1700-2200 MPa. Cementite are o plasticitate scăzută și o duritate mare de HB egală cu 10.000 MPa, fragilă.