Загрузка...Как перевозят металл по железной дороге
Как перевозят металл по железной дороге
Перевозка металла по железной дороге — это дорогостоящий и подчас опасный вид деятельности. Металл – один из наиболее распространённых промышленных грузов. Его транспортировка железнодорожным транспортом требует соблюдения особых правил и создание условий. Преимущество перевозки металла железнодорожным транспортом – низкая стоимость, особенно на больших расстояниях. Наш партнёр в железнодорожных перевозках — компания Good Logistics:
http://goodlogistics.com.ua/zheleznodorozhnye-perevozki-gruzov
Какой металл обычно перевозят по железным дорогам
Железнодорожному транспорту обычно отдают предпочтение при перевозке следующих видов металла:
- Металлолом;
- Листы металла;
- Металлопрокат и металлопродукция;
- Цветные металлы.
Как грузят металл при перевозке железной дорогой
В зависимости от типа перевозимого металла используется разные виды упаковки и креплений, которые влияют на способ погрузки и условия перевозки.
Металлолом грузится в открытые полувагоны спрессованными «пакетами» по 300 кг или же перевозится в отдельном контейнере. Погрузка осуществляется с помощью манипулятора или стационарного крана.
Погрузка металлопроката, листов металла и металлопродукции производится небольшими партиями с помощью крана. В зависимости от типа упаковки продукции подбирается и способ крепления. При погрузке длинномерных грузов фиксация происходит в нескольких местах чтобы обезопасить как сам груз, так и вагон, в котором он перевозится.
Как крепят грузы
Как мы уже говорили, крепление грузов зависит от их типа. При перевозке катушек с кабелем в качестве крепления служат специальные подпорки, устанавливаемые на специализированных вагонах. При установке катушек в универсальном вагоне их ставят «на бок» и закрепляют тросами к стойкам.
Металлопрокат грузят отдельными связанными партиями крепят на специальные рамы или другую подготовленную основу. Между ними помещается деревянные листы чтобы не допустить повреждения в процессе транспортировки.
Для крепления металлических труб вагоны должны быть оборудованы стойками, ложементами и упорной рамой. Она предотвращает трение труб об торцовку. Трубы должны быть хорошо закреплены и обездвижены, в противном случае такой груз вполне способен нанести нешуточный урон вагону.
Какие вагоны используют для перевозки
Для железнодорожной перевозки металла используются универсальные (платформы, полувагоны, крытые вагоны) и специализированые вагоны. Последние позволяют достичь высоких стандартов перевозки разных типов грузов.
Крытые вагоны используют, когда нужно надежно защитить груз от атмосферных осадков и температурных колебаний. Погрузка металла в крытые вагоны сопряжена с привлечением большего количества ручного труда, что в последствии повышает стоимость погрузочных работ. Использование полувагонов позволяет решить эту проблему и использовать кран для быстрой погрузки.
Вопросы №№1-40
Нарисуйте кристаллические решетки металлов. Укажите, каким металлам они соответствуют. Объясните, что такое аллотропия и анизотропия металлов.
Дайте определение твердости. Объясните как определяют твердость металлов и сплавов методами Бринелля, Роквелла и Виккерса, приведите поясняющие схемы. Укажите для каких сплавов какой способ используется.
Объясните, как производят испытание металлов на растяжение, нарисуйте диаграмму растяжения образца из мягкой стали и поясните, какие механические характеристики металла определяются при этом.
Дайте определение ударной вязкости стали. Объясните, как производят испытания стали на ударную вязкость. Приведите примеры сталей, применяемых для узлов подвижного состава, к которым предъявляются технические требования по ударной вязкости.
Опишите классификацию сталей по назначению, химическому составу, качеству. Дайте краткую характеристику сталям каждой группы. Приведите примеры применения этих сталей на железнодорожном транспорте.
Объясните, какие стали называются углеродистыми. Опишите их классификацию, свойства и приведите примеры применения этих сталей на железнодорожном транспорте.
Объясните, какие стали называются легированными. Опишите их классификацию, свойства и приведите примеры применения этих сталей на железнодорожном транспорте
Поясните понятие «диаграмма состояния». Опишите основные точки и линии диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов и укажите их на данной диаграмме.
Поясните понятие «диаграмма состояния». Опишите структурные составляющие диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов и укажите их на данной диаграмме.
Дайте определение чугуна. Опишите классификацию чугунов и приведите примеры применения различных видов чугунов на железнодорожном транспорте.
Дайте определение термической обработки стали. Перечислите виды термообработки и опишите операции термообработки: отжиг и нормализацию.
Дайте определение термической обработки стали. Перечислите виды термообработки и опишите операции термообработки: закалку и отпуск.
Дайте определение термической обработки стали. Поясните, как связаны между собой термическая обработка и критические точки стали. Опишите структуры, получаемые в процессе термической обработки.
Дайте определение химико-термической обработки стали. Опишите процессы, происходящие при химико-термической обработке. Охарактеризуйте операции химико-термической обработки.
Опишите основные свойства меди и дайте характеристику сплавам на основе меди. Приведите примеры применения сплавов на основе меди на подвижном составе.
Опишите основные свойства алюминия и дайте характеристику сплавам на основе алюминия. Приведите примеры применения сплавов на основе алюминия на подвижном составе.
Опишите назначение, виды и свойства антифрикционных сплавов. Приведите примеры использования антифрикционных сплавов на подвижном составе.
Перечислите способы получения отливок. Укажите назначение формовочных и стержневых смесей и поясните требования к ним. Охарактеризуйте виды литья и стали, применяемые для производства деталей подвижного состава.
Объясните сущность и виды контактной сварки. Приведите примеры применения контактной сварки на железнодорожном транспорте.
Опишите классификацию способов сварки и их применение в производстве и ремонте подвижного состава.
Перечислите виды обработки металлов давлением. Опишите сущность и назначение прокатки металлов, получаемые изделия и профили. Какие прокатные профили и для чего применяются при производстве подвижного состава
Опишите процесс обработки резанием на станках токарной группы. Укажите разницу между обработкой резанием на токарных и фрезерных станках. Приведите примеры использования этих способов обработки металлов, для производства и ремонта деталей подвижного состава.
Опишите процесс обработки металлов резанием на сверлильных станках. Укажите сущность операций сверление, зенкерование и развертывание. Приведите примеры применения данной обработки металлов для производства и ремонта деталей подвижного состава.
Опишите процесс обработки металлов на шлифовальных станках. Укажите сущность операций шлифование, хонингование, суперфиниширование, притирка.
Объясните, какие материалы называются электроизоляционными. Опишите свойства и виды газообразных и жидких диэлектриков. Приведите примеры использования этих диэлектриков на железнодорожном транспорте.
Перечислите основные виды электротехнических материалов. Опишите основные виды и свойства твердеющих диэлектриков. Приведите примеры использования этих материалов на железнодорожном транспорте.
Приведите классификацию электроизоляционных материалов. Опишите свойства и виды твердых диэлектриков. Приведите примеры использования твердых диэлектриков на железнодорожном транспорте.
Перечислите виды полупроводниковых материалов и укажите их назначение. Опишите основные свойства полупроводниковых материалов и приведите примеры их использования на железнодорожном транспорте.
Опишите назначение, виды и свойства проводниковых материалов с высокой проводимостью. Приведите примеры применения этих материалов на железнодорожном транспорте.
Опишите назначение, виды и свойства проводниковых материалов с высоким удельным сопротивлением. Приведите примеры применения этих материалов на железнодорожном транспорте.
Опишите назначение, виды и свойства магнитных материалов. Приведите примеры их использования на железнодорожном транспорте.
Объясните, что такое полимеры, кратко опишите сырье для их получения. Поясните, что такое реакция полимеризации и реакция поликонденсации. Приведите примеры использования термопластов и реактопластов при производстве и ремонте подвижного состава.
Объясните, что такое резина, дайте краткую характеристику компонентам, входящим в состав резины. Приведите примеры использования различных типов резин на железнодорожном транспорте.
Объясните, какие материалы называют композиционными. Опишите структуру и свойства композиционных материалов. Укажите преимущества композиционных материалов по сравнению с их образующими компонентами.
Дайте краткую характеристику различным видам композиционных материалов. Приведите примеры использования композиционных материалов на железнодорожном транспорте.
Опишите назначение и классификацию топлива. Охарактеризуйте основные свойства топлива. Приведите примеры использования различных видов топлива на подвижном составе.
Опишите классификацию смазочных материалов, способы их получения. Укажите возможные последствия присутствия в смазочных материалах воды и механических примесей. Приведите примеры применения смазочных материалов на подвижном составе.
Опишите назначение, состав и свойства пластичных (консистентных) смазок. Приведите примеры их использования на железнодорожном транспорте.
Опишите основные физико-химические свойства минеральных масел. Поясните, что такое старение масел и укажите причины, вызывающие старение. Перечислите виды присадок к минеральным маслам и поясните их назначение.
Укажите назначение лакокрасочных материалов и опишите компоненты, входящие в их состав. Приведите примеры применения лакокрасочных материалов на подвижном составе.
Ковка чугуна
Ковкий чугун – это разновидность чугуна, полученного термической обработкой белого чугуна. Отличительной особенностью ковкого чугуна является присутствие графита в хлопьевидной форме.
Какой чугун называют ковким
Надо понимать, что ковкий чугун, это не чугун, полученный ковкой. Изделия из ковкого чугуна при высокой влажности могут деформироваться даже при комнатной температуре. Данное свойство ковкого чугуна и предопределило его название. Ковкий чугун получают литьем. Интересной и важной особенностью ковкого чугуна является отсутствие внутренних напряжений.
Виды чугунов
Напомним, что все чугуны подразделяются на следующие группы:
- белые;
- серые (ГОСТ 1412);
- ковкие (ГОСТ 1215);
- высокопрочные (ГОСт 7293 ).
В белом чугуне углерод присутствует в форме цементита. Белые чугуны обладают высокой твердостью и стойкостью к износу. По причине высокой твердости белый чугун очень трудно поддается обработке на металлорежущем оборудовании.
В сером чугуне углерод присутствует в пластинчатом виде. Серые чугуны не такие твердые, как белые. Основная сфера их применения в конструкциях, которые не испытывают ударных нагрузок.
В ковком чугуне графит присутствует в хлопьевидной форме. Из ковкого чугуна изготавливают изделия, работающие при высоких ударных и вибрационных нагрузках.
В высокопрочном чугуне графит присутствует в шаровидной форме. Высокопрочный чугун получают модифицированием его магнием, который и обеспечивает формирование углерода в виде шариков. Высокопрочные чугуны по своим свойствам близки к углеродистым сталям. Из высокопрочного чугуна изготовляют поршни, коленчатые валы, различные компоненты систем торможения.
Получение ковкого чугуна
Как уже было сказано выше, ковкий чугун получают термической обработкой белого чугуна с последующим томлением (выдержкой при определенной температуре).
Поскольку белые чугуны обладают плохими литьевыми качествами, при производстве ковких чугунов необходимо принимать меры, направленные на снижение дефектов литья. С этой целью белый чугун перегревается, а при отливке учитывается его усадка, а также изменение размеров заготовок во время томления, которое выполняется при температуре 1350-1450°С.
Процесс томления ковкого чугуна проводится в специальных цехах, где заготовки, выполненные из чугунных сплавов, размещаются в горшках, вмещающих до 300 отливок.
Максимальную прочность ковкий чугун получает, если проходит процесс отжига в горшках, выполненных из белого чугуна, легированного хромом.
Ковкий чугун производится в муфельных электропечах, которые могут в режиме томления гибко регулировать температуру, при этом продукты сгорания топлива не контактируют с горшками, с уложенными заготовками.
Марки ковкого чугуна
Ковкий чугун маркируется КЧ 45 – 6. Первое число – это прочность на растяжение, второе – это удлинение в процентах.
Основные физико-технические параметры ковкого чугунного сплава нормированы в ГОСТ 1215-79.
Конкретная марка КЧ непосредственно зависит от условий, в которых проводилось томление. После этой операции получают три класса чугуна КЧ:
- Ферритный класс содержит феррит и хлопьевидный графит:
- КЧ 30-6
- КЧ 33-8
- КЧ 35-10
- КЧ 37-12
- Перлитный класс содержит перлит и хлопьевидный графит:
- КЧ 45-7
- КЧ 50-5
- КЧ 56-4
- КЧ 60-3
- КЧ 65-3
- КЧ 70-2
- КЧ 80-1,5
- Ферритно-перлитный класс содержит феррит, перлит и хлопьевидный графит.
Структура ковкого чугуна
Компактные графитовые включения, являющиеся основной особенностью микроструктуры ковкого чугуна, определяют его высокую прочность и пластичность. Ковкий чугун с низким содержанием углерода является единственным видом чугуна, который поддается сварке. Он хорошо прессуется, расчеканивается, легко заполняя зазоры и пустоты.
Состав ковкого чугуна:
- C – 2,4-3,0%
- Si – 0,8-1,4%
- Mn – 0,3-1,0%
- P – до 0,2%
- S – до 0,1%
Пройдя процесс томления, ковкий чугун содержит аустенит и графит.
При медленном охлаждении цементит, входящий в состав перлита, разлагается, и структура приобретает вид из феррита и графита (ферритный ковкий чугун).
При быстром охлаждении получается перлитный ковкий чугун, поскольку вторая стадия разложения отсутствует.
Применение ковкого чугуна
Применение изделий из ковкого чугуна обусловлено его механическими свойствами, которые находятся между сталью и серым чугуном. С одной стороны ковкий чугун обладает высокими показателями текучести, износостойкости, хорошими антикоррозионными свойствами. С другой стороны, ковкие чугуны высокопрочны, что позволяет их использовать в производстве трубопроводной арматуры для газа и воды.
При низких температурах ковкий чугун становится достаточно хрупким и боится ударных нагрузок.
Изделия из ковкого чугуна широко применяются в машиностроении, автомобилестроении, железнодорожном транспорте.
Наибольшее применение нашли ферритные отливки, производство которых дешевле. Из ферритного ковкого чугуна изготавливают картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы, хомутики, муфты, фланцы.
Перлитный ковкий чугун используется для изготовления деталей, работающих в узлах под высокими нагрузками. Из перлитных чугунов изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, тормозные колодки.
Ковкий чугун используют для получения отливок с тонкой стенкой, размер которой может колебаться в диапазоне от 3 до 40 мм.
Тема 2.1. Дороги революционной России.
Железные дороги нашей страны имеют богатую историю. Их прообразом явились заводские колейные лежневые пути.
В 1764 г. Кузьма Фролов применил на Колывано-Воскресенских заводах на Алтае механическую канатную тягу по рельсолежневым внутрицеховым путям, имевшим форму желоба: вагонетки, груженные рудой, перемещались по путям с помощью водяного колеса и канатов.
Рис. 2.1. К.Д. Фролов (1726–1800)
В 1788 г. А.С. Ярцовым в Петрозаводске на Александровском пушечном заводе была сооружена рельсовая дорога с чугунными рельсами протяженностью 174 м, а через 21 год горный инженер Петр Фролов (сын Кузьмы Фролова) закончил строительство на Алтае чугунной дороги с конной тягой.
Рис. 2.2. А.С. Ярцов (1737–1819) Рис. 2.3. П.К. Фролов (1775–1839)
Рис. 2.4. Чугунно-конная дорога Рис. 2.5. Чугунные рельсы
В 1809 г. был создан Корпус инженеров путей сообщения для проектирования, строительства и эксплуатации дорог, гражданских и гидротехнических сооружений.
Первая в России железная дорога с паровой тягой построена на Урале в 1834 г. механиком Нижнетагильского завода Е.А. Черепановым и его сыном
М. Е. Черепановым. Дорога протяженностью около 1 км соединяла рудник и завод. Они же создали и первый в России паровоз.Рис. 2.6. Е.А. Черепанов (1774–1842) Рис. 2.7. М.Е. Черепанов (1803–1849)
Рис. 2.8. Первый паровоз в России
Первая в России железная дорога общего пользования протяженностью 27 км была построена в 1837 г. между Петербургом и Царским Селом (ныне Пушкин) с продолжением до Павловска.
Рис. 2.9. Первая в России железная дорога
Ширина колеи составляла 1829 мм (в 1904 г. было завершено строительство железнодорожной линии Царское Село – Дно с переустройством на колею 1524 мм). Дорога не имела существенного экономического значения, однако показала возможность и целесообразность применения в России нового для того времени вида транспорта – железнодорожного.
Рис. 2.10. Первая в России двухпутная железная дорога
Крупнейшим достижением русского инженерного искусства явилась постройка в 1851 г. Петербург-Московской железной дороги. Двухпутная дорога протяженностью около 650 км строилась 8 лет одновременно с двух сторон. Сооружение этой магистрали послужило отечественной школой формирования талантливых строителей железных дорог. Особая роль в проектировании и сооружении дороги принадлежит инженеру, впоследствии академику П.П. Мельникову – автору первой в России книги о железных дорогах.
Рис. 2.11. П.П. Мельников (1804–1880)
Мосты на магистрали проектировались и сооружались под руководством инженера, в дальнейшем крупного ученого Д. И. Журавского.
Рис. 2.12. Д.И. Журавский (1821–1891)
Подвижной состав для Петербург-Московской дороги был построен на отечественных заводах. Серийный выпуск паровозов начат в 1844 г. на Александровском заводе в Петербурге. Дорога имела большое экономическое значение. Богатый опыт ее постройки впоследствии использовали при сооружении железнодорожных линий; в частности, ширину колеи 5 футов (1524 мм) приняли как нормальную для русских железных дорог. В 1860 г. в России были введены единые обязательные для всех линий габариты приближения строений и подвижного состава, разработанные профессором Н.И. Липиным.
Рис. 2.13. Н.И. Липин (1812–1877)
Развитие капитализма в России после отмены крепостного права и увеличение экспорта хлеба вызвали значительное усиление строительства железных дорог, особенно в конце 1860-х, начале 1870-х и второй половине 1890-х гг. С 1865 по 1875 г. средний годовой прирост железных дорог России составлял 1,5 тыс. километров, а с 1893 по 1897 – около 2,5 тыс. километров. Были построены линии Москва – Курск (1868 г.), Курск – Киев (1870 г.), Москва – Брест (1871 г.), Красноводск – Ташкент (1899 г.) и др. В 1891 г. начато строительство Великого Сибирского пути сразу с двух сторон: от Челябинска и от Владивостока. Великая Сибирская магистраль стала самой протяженной железной дорогой в мире (6503 км).
Рис. 2.14. Великая Сибирская магистраль
В конце 1870-х и начале 1880-х гг. в России возникли первые формирования поездов. Этому способствовали рост грузовых перевозок и подписание соглашений о прямом бесперегрузочном сообщении по дорогам России.
Первой в России сортировочной железнодорожной станцией была железнодорожная станция Петербург-Сортировочный, построенная в 1879 г. Первая сортировочная горка сооружена на железнодорожной станции Ртищево в 1899 г. К 1870–80-м годам относится также начало формирования железнодорожных узлов, объединивших железнодорожные станции, расположенные в крупных городах (Петербургский, Московский, Ростовский узлы).
В связи с развитием железнодорожного строительства возникла необходимость, в целях обеспечения безопасности движения, разработки нормативно-технических документов, устанавливающих жесткий порядок работы железных дорог, организации движения поездов, требования к сооружениям, устройствам, подвижному составу и их содержанию.
Первыми такими документами, едиными для всех железных дорог, построенных акционерами, частными обществами и казной и открытыми для общего пользования, были: Положение о сигналах, введенное в 1873 г.; Правила движения поездов по железным дорогам и Правила охранения, содержания и ремонта железных дорог (с частичным отражением вопросов сигнализации), введенные в 1874 г.; Правила ремонта, содержания и употребления подвижного состава, изданные в 1891 г. Все эти документы (по движению, железнодорожному пути и тяге) были объединены в первых Правилах технической эксплуатации железных дорог общего пользования (ПТЭ), утвержденных в 1898 г. В них были даны основные положения, относящиеся ко всем железным дорогам. Каждая из них издавала дополнения применительно к своим условиям. В 1920 г. был утвержден Общий устав железных дорог РСФСР, а через год – изданы первые после революции ПТЭ. К 1909 г. относится введение для всей сети Общих правил сигнализации железных дорог, действовавших до 1924 г.
Рис. 2.15. Общий устав российских железных дорог
Рис. 2.16. Правила технической эксплуатации
Первая мировая война вызвала необходимость срочной постройки железнодорожных линий. В 1916 г. в основном было закончено строительство Мурманской железной дороги (от Петрозаводска до Мурманска) .
Рис. 2.17. Рабочие Мурманской железной дороги
Рис. 2.18. Первый поезд на Мурманской железной дороге
Рис. 2.19. Строительство Мурманской железной дороги
Рис. 2.20. Железнодорожный батальон на строительстве Мурманской железной дороги
Нашей стране принадлежит приоритет и в применении термической обработки рельсов: она была введена в 1864 г. К.П. Поленовым.
Рис. 2.21. К.П. Поленов (1835–1908)
Важное значение для железнодорожного транспорта имел способ расчета прочности рельсов, разработанный выдающимся ученым Н.П. Петровым – автором гидродинамической теории трения.
Рис. 2.22. Н.П. Петров (1836–1920)
Рис. 2.23. Труды по гидродинамической теории трения
На железных дорогах постепенно совершенствовались средства сигнализации и связи. В 1852 г. на Петербург-Московской магистрали была применена телеграфная связь. В конце 1880-х годов стали использовать телефонный способ регулирования движения поездов. Начало применения жезловой системы относится к концу 1870-х годов. Полуавтоматическая блокировка была введена на отдельных двухпутных линиях в конце XIX и начале XX вв. К этому же времени относится начало внедрения централизованного управления стрелками и сигналами из одного или нескольких постов. В 1885 г. по проекту проф. Я.Н. Гордеенко была оборудована устройствами взаимного замыкания стрелок и сигналов железнодорожная станция Саблино Петербург-Московской (Николаевской) железной дороги. Он же разработал систему механической централизации стрелок и сигналов.
IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017
ПРИМЕНИЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
К благородным металлам относят металлы с высокой коррозионной стойкостью: золото, платина, палладий, серебро, иридий, родий, рутений и осмий. Их используют в виде сплавов в электротехнике, электровакуумной технике, приборостроении, медицине и т.д.
К тяжелым относят металлы с большой плотностью: свинец, медь, хром, кобальт и т.д. Тяжелые металлы применяют главным образом как легирующие элементы, а такие металлы, как медь, свинец, цинк, отчасти кобальт, используются и в чистом виде.
К легким металлам относятся металлы с плотностью менее 5 грамм на кубический сантиметр: литий, калий, натрий, алюминий и т.д. Их применяют в качестве раскислителей металлов и сплавов, для легирования, в пиротехнике, фотографии, медицине и т.д.
К редким металлам относят металлы с особыми свойствами: вольфрам, молибден, селен, уран и т.д.
К группе широко применяемых цветных металлов относятся алюминий, титан, магний, медь, свинец, олово.
Цветные металлы обладают целым рядом весьма ценных свойств. Например, высокой теплопроводностью (алюминий, медь), очень малой плотностью (алюминий, магний), высокой коррозионной стойкостью (титан, алюминий).
По технологии изготовления заготовок и изделий цветные сплавы делятся на деформируемые и литые.
На основании этого деления различают металлургию легких металлов и металлургию тяжелых металлов.
1. Медь и ее сплавы
Медь – металл красного, в изломе розового цвета. Медь относится к металлам, известным с глубокой древности.
Технически чистая медь обладает высокой пластичностью и коррозийной стойкостью, высокой электропроводностью и теплопроводностью, а также стойкостью против атмосферной коррозии. Позволяет использовать ее в качестве кровельного материала ответственных зданий.
Температура плавления меди 1083°С. Кристаллическая решетка ГЦК. Плотность меди 8,94 г/см3 . Благодаря высокой пластичности медь хорошо обрабатывается давлением (из меди можно сделать фольгу толщиной 0,02 мм), плохо резанием.
Литейные свойства низкие из-за большой усадки.
На свойства меди большое влияние оказывают примеси: все, кроме серебра и бериллия ухудшают электропроводность.
Стоимость чистой меди постоянно повышается, а мировые запасы медной руды, по различным оценкам, истощатся в ближайшие 10-30 лет.
Медь маркируют буквой М, после которой стоит цифра. Чем больше цифра, тем больше в ней примесей. Наивысшая марка М00 – 99,99% меди, М4 – 99% меди.
После обозначения марки указывают способ изготовления меди: к –катодная, б – бескислородная, р – раскисленная. Медь огневого рафинирования не обозначается.
В технике применяют 2 большие группы медных сплавов: латуни и бронзы.
Латуни – сплавы меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80). Медные сплавы, предназначенные для изготовления деталей методами литья, называют литейными, а сплавы, предназначенные для изготовления деталей пластическим деформированием – сплавами, обрабатываемыми давлением.
Латуни дешевле меди и превосходят ее по прочности, вязкости и коррозионной стойкости. Обладают хорошими литейными свойствами. Латуни, применяются в основном для изготовления деталей штамповкой, вытяжкой, раскаткой, вальцовкой, т.е. процессами, требующими высокой пластичности материала заготовки. Из латуни изготавливаются гильзы различных боеприпасов.
В зависимости от числа компонентов различают простые (двойные) и специальные (многокомпонентные) латуни.
Специальные латуни содержат от 1 до 8% различных легирующих элементов (Л.Э.), повышающих механические свойства и коррозионную стойкость.
Бронзы – это всякий медный сплав, кроме латуни. Это сплавы меди, в которых цинк не является основным легирующим элементом. Общей характеристикой бронз является высокая коррозионная стойкость и анти-фрикционность. Бронзы отличаются высокой коррозионной устойчивостью и антифрикционными свойствами. Из них изготавливают вкладыши подшипников скольжения, венцы червячных зубчатых колес и другие детали. Высокие литейные свойства некоторых бронз позволяют использовать их для изготовления художественных изделий, памятников, колоколов.
По химическому составу делятся на оловянные бронзы и специальные.
Оловянные бронзы обладают высокими механическими, литейными, антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью, обрабатываемостью резанием, но имеют ограниченное применение из-за дефицитности и дороговизны олова.
Специальные бронзы не только служат заменителями оловянных бронз, но и в ряде случаев превосходят их по своим механическим, антикоррозионным и технологическим свойствам:
Алюминий и его сплавы
Алюминий – металл серебристо-белого цвета. Температура плавления 650°С. Алюминий имеет кристаллическую ГЦК решетку. Алюминий обладает электрической проводимостью, составляющей 65% электрической проводимости меди. Алюминий занимает 3 место по распространению в земной коре после кислорода и кремния. Алюминий устойчив против атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Имеет хорошую тепло- и электропроводность. Хорошо обрабатывается давлением.
Применяется в электропромышленности для изготовления проводников тока, в пищевой и химической промышленности. Алюминий не стоек в кислой и щелочной среде, поэтому алюминиевая посуда не используется для маринадов, солений, кисломолочных продуктов. Применяется в качестве раскислителя при производстве стали, для алитирования деталей с целью повышения их жаростойкости. В чистом виде применяется редко из-за низкой прочности – 50 МПа.
Деформируемые алюминиевые сплавы
В зависимости от возможности термического упрочнения деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.
Эти сплавы хорошо свариваются, обладают высокими пластическими свойствами и коррозионной стойкостью, но невысокой прочностью, Упрочняются эти сплавы нагартовкой. Сплавы данной группы нашли применение в качестве листового материала, используемого для изготовления сложных по форме изделий, получаемых холодной и горячей штамповкой и прокаткой. Изделия, получаемые глубокой вытяжкой, заклепки, рамы и т.д.
Сплавы, упрочняемые т/о, широко применяются в машиностроении, особенно в самолетостроении, т.к. обладают малым удельным весом при достаточно высоких механических свойствах.
Цинк и его сплавы
Цинк – вязкий металл голубовато-серого цвета. Цинк применяют для горячего и гальванического оцинкования стальных листов, в полиграфической промышленности, для изготовления гальванических элементов. Цинковые сплавы широко применяются в машиностроении и разделяются на сплавы для литья под давлением, в кокиль, для центробежного литья и на антифрикционные сплавы. Основными легирующими компонентами цинковых сплавов являются алюминий, медь и магний. Отливки из цинковых сплавов легко полируются и воспринимают гальванические покрытия.
Магний и его сплавы
Магний – металл серебристо-белого цвета. Температура плавления магния 650°С. Кристаллическая решетка гексагональная. Отличается низкой плотностью (1,74 г/см3), хорошей обрабатываемостью резанием, способностью воспринимать ударные и гасить вибрационные нагрузки.
Магний химически активный металл, легко окисляется на воздухе. Его используют в пиротехнике, в химической промышленности для синтеза органических соединений, в металлургии различных металлов и сплавов как раскислитель, восстановитель и легирующий элемент.
Более высокими технологическими и механическими свойствами Магниевые сплавы подвергаются следующим видам термической обработки: Т1 – старение, Т2 – отжиг, Т4 – гомогенизация и закалка на воздухе, Т6 – гомогенизация, закалка на воздухе и старение, Т61 – гомогенизация, закалка в воду и старение.
Большое значение имеет применение алюминия на железнодорожномтранспорте. Тяжелые условия эксплуатации подвижного состава железной дороги (длительный срок службы и способность выдерживать ударные нагрузки) выдвигают особые требования к конструкционным материалам.
Основные характеристики алюминия и его сплавов, раскрывающие целесообразность применения их в железнодорожном транспорте, высокая удельная прочность, небольшая сила инерции, коррозионная стойкость. Внедрение алюминиевых сплавов при изготовлении сварных емкостей повышает их долговечность при перевозке ряда продуктов химической и нефтехимической промышленности.
Алюминий и его сплавы используются при изготовлении кузова и рамы вагона. Для вагона рекомендованы свариваемые сплавы средней прочности марок АМг3, AMr5, Амг6 и 1915. Перспективными сплавами для рефрижераторных вагонов являются алюминиевые сплавы. В зависимости от продуктов химической промышленности выбирается марка свариваемого материала для котлов цистерны.
В США из свариваемых сплавов серии 6ххх, серии 5ххх и сплава 7005 изготавливают подвижной состав с получением оптимальных прочностных характеристик и высокой коррозионной стойкости сварных элементов.
Цветные металлы и их сплавы нашли широкое применение в строительстве благодаря своей прочности, легкости, высокой антикоррозийной стойкости. Они подразделяются на легкие и тяжелые.
Цветная металлургия является одной из наиболее конкурентоспособных отраслей промышленности России, причем российские компании в ряде подотраслей входят в группу мировых лидеров. Достижения участников рынка в мировом масштабе стало возможным благодаря активной инвестиционной политике предприятий отрасли.
Список использованных источников
1.Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 2013.
2.Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений / Б.Н. Арзамасов, И.И.Сидорин, Г.Ф.Косолапов и др.; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. // 2-е изд. – М.: Машиностроение, 2012.
3.Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 2014 .
4.Материалы будущего: Пер. с нем./ Под ред. А. Неймана. – Л.: Химия, 2013.
