В качестве добавок применяют как неметаллы, так и металлы.

Марганец – увеличивает прочность и твердость материала, улучшает режущие свойства. Но при этом способствует увеличению зерна, что уменьшается стойкость к ударным нагрузкам.

Хром – улучшает стойкость к ударным и статическим нагрузкам, а также повышает жаропрочность. При большой доле хрома материал становится нержавеющим.

Никель – увеличивает упругость сплава. При значительном содержании придает стали коррозийную стойкость и жаропрочность.

Молибден – повышает твердость сплава, но при этом уменьшает хрупкость.

Наиболее известна из легированных сталей, конечно, нержавеющая. Чаще всего это хромо-никелевая и хромистая сталь с долей хрома до 27%.

 

Технологии и процесс производства стали, его этапы и виды.

 

Процесс изготовления сплава сводится к переработке чугуна, при которой отжигаются лишние примеси и вводятся легирующие элементы. Используются при этом несколько методов.

Мартеновский – расплавленный или твердый чугун с рудой плавят в мартеновской печи при 2000 С, чтобы отжечь лишний углерод. Добавки вводят в конце плавки. Сталь разливают в ковши и переправляют в прокатный цех.

Кислородно-конвертерный – более производительный. Сквозь чугун в печи продувают воздух или смесь воздуха с кислородом, добиваясь более быстрого и полного отжига.

Электроплавильный – плавка осуществляется в закрытой печи при 2200 С, что исключает попадание в сплав газов. Дорогостоящий метод, которым получают лишь высококачественные составы.

Прямой метод – в шахтной печи окатыши, получаемые из железной руды продувают продуктами сгорания природного газа – смесью кислорода, угарного газа, аммиака, при температуре в 1000 С.

На этом процесс изготовления стали не заканчивается. В тех случаях, когда необходимо получить максимально прочный материал, прибегают к дополнительной обработке.

Термический метод

К термическим способам относится:

- отжиг – нагрев и медленное охлаждение разных видов и с разной скоростью;

- закалка – нагрев выше критической температуры, что вызывает перекристаллизацию сплава, и быстрее охлаждение;

- отпуск – процедура, осуществляет вслед за закалкой с целью уменьшить напряжение металла;

- нормализация – тот же отжиг, но проводимый не в печи, а на воздухе.

Термомеханический способ

Термомеханические методы сочетают механическое и термическое воздействие: высокотемпературная термомеханическая обработка, низкотемпературная термомеханическая обработка, термохимическая обработка. 

Термохимическая обработка включает нагрев сплавов и выдержку их в определенных химических средах. К наиболее известным методам относят:

- цементацию – насыщение поверхности сплава углеродом. Таким образом получают износостойкий верхний слой;

- азотирование – насыщение стали азотом. Цель такая же – получение верхнего износостойкого слоя, но по сравнению с цементацией, азотирование обеспечивает более высокую стойкость к коррозии;

- нитроцементацию и цианирование – насыщение поверхностного слоя и углеродом и азотом. Обеспечивает более высокую скорость и производительность процесса.

 

Экологические проблемы металлургии

Выбросы в атмосферу

В воздух попадают вредные химические элементы и соединения. Они освобождаются во время сжигания топлива и переработки сырья. В зависимости от специфики производства в атмосферу попадают такие загрязнители:

- двуокись углерода;

- сера;

- азот и др.

В структуре жидких и газообразных выбросов металлургических предприятий абсолютно преобладают оксиды углерода, составляющие около 78% всех выбросов. На втором месте по значимости - оксиды серы, на третьем – оксиды азота. Среди тяжелых металлов основными загрязнителями являются свинец, кадмий и ртуть.

Многие города со специализацией промышленности на черной металлургии оказываются в списке городов с наиболее загрязненным атмосферным воздухом.

 

Экологические проблемы:

1. Поступление отходов в атмосферы (основная проблема металлургического производственного комплекса).

2. Поступление отходов в гидросферу, в том числе поверхностные и подземные воды.

3. Необходимость утилизации различных твердых отходов.

4. Деградация земель при образовании карьеров, отвалов и т.д.

5. Появление техногенных геохимических аномалий.

6. Вредное влияние на почвы, растительный и животный мир.

7. Неблагоприятное воздействие на здоровье человека.