Реферат: Процесс производства стали в электропечах

При дальнейшем охлаждении (участок 2 – 3) аналогично заэвтектоидной стали из аустенита (структурно свободного и входящего в состав ледебурита) выделяется избыточный углерод в виде

вторичного цементита. Аустенит при этом обедняется углеродом и при температуре 727 °С приобретает состав, соответствующий эвтектоидному. В точке 3 начинается эвтектоидное превращение аустенита в перлит при постоянной температуре 727 °С (площадка 3–3*).

Перлит образуется из структурно свободного аустенита и из аустенита, входящего в состав ледебурита. Ледебурит, состоящий из смеси цементита и перлита, носит название видоизмененного ледебурита Лвид (П+Ц) в отличие от ледебурита состава Л (А+Ц). При дальнейшем охлаждении от точки 3/ до точки 4 происходит выделение избыточного углерода из феррита, входящего в перлит и видоизмененный ледебурит, в виде третичного цементита, наслаивающегося на цементит перлита и ледебурита. Третичный цементит не влияет на свойства чугунов из-за незначительного количества, по сравнению с общим количеством цементита в чугунах. Конечный состав доэвтектического чугуна П+Лвид+ЦII, поэтому такой чугун называют перлито-ледебурито-цементитным чугуном.

Когда жидкий металл остывает, температура его снижается, что приводит к высвобождению энергии.

Температура является характеристикой суммарной тепловой энергии расплава и связана с кинетической энергией молекул. При охлаждении расплава интенсивность теплового движения молекул снижается. Характеристикой данной энергии является удельная теплоемкость. Когда расплав достигает температуры, называемой температурой ликвидус, связи между атомами на макроуровне заметно упрочняются. До тех пор, пока жидкая фаза не превратится в твердую, выделяется повышенное количество энергии. Энергия, выделяющаяся на этой стадии, называется скрытой теплотой плавления, энтальпией плавления или просто скрытой теплотой. Температура остается постоянной до окончания процесса фазового перехода. Скрытая теплота измеряется в кДж/кг. Температура, при которой металл или выделившаяся фаза полностью затвердевают, называется температурой солидус . Для чистых металлов температуры ликвидус и солидус совпадают.

Рис. 6.

Сплавы обычно кристаллизуются в некотором интервале температур, называемом интервалом кристаллизации. Термический анализ основан на записи значений температуры через определенные промежутки времени во время процесса кристаллизации расплава. Таким образом, возможно построение кривых охлаждения и использование их для анализа и классификации сплава. Кривая охлаждения представляет собой график изменения температуры во времени для образца сплава, заливаемого в стандартную форму, оснащенную термопарой, которую, как правило, размещают в центре формы. Температурные остановки, происходящие, например, при прохождении температур ликвидуса и солидуса, а также значения скорости охлаждения на различных стадиях процесса кристаллизации, можно использовать в качестве металлургических характеристик для классификации сплава и прогнозирования его поведения при заливке в формы.

При термическом анализе (ТА) металлов изучают процесс кристаллизации расплава из жидкого состояния. В некоторых случаях бывает полезным изучить обратный процесс – процесс нагрева твердого образца до момента его полного расплавления. На рынке имеются специальные стандартизованные устройства, или измерительные тигли, оборудованные термопарами (например, Quik-Cups).

Кривые охлаждения часто строят, откладывая по оси ординат значения температуры, а по оси абсцисс – значения времени. Можно также определить производные от кривой охлаждения, что облегчает отслеживание изменений в характере протекания процесса кристаллизации. График производной от кривой охлаждения отражает скорость изменения температуры с течением времени – т.е. по оси ординат откладывают отношение изменения температуры к единице времени. В некоторых случаях бывает целесообразным изучить и поведение 2‑й производной.

Еще одним методом отслеживания изменений в характере процесса кристаллизации является сравнение кривой охлаждения сплава с кривой охлаждения стандартного образца. Такая методика носит название дифференциального термического анализа (ДТА). На практике базовую кривую охлаждения строят с использованием скоростей охлаждения перед ликвидусом и после солидуса.

Различия между реальной кривой охлаждения и построенной базовой кривой можно отнести на счет скрытой теплоты, выделившейся при формировании в расплаве различных фаз.

Список литературы

1. О.М. Касілов Матеріалізнавство і технологія конструкційних матеріалів. Конспект лекцій. Херсон, ХДМІ, 2008

2. Б.А. Кузьмина «Технология металлов и конструкционные материалы», Москва, «Машиностроение» 1989

3. Ю.М. Лахтин «Основы металловедения», Москва, «Металлургия» 1988.