材料的分類與鋼鐵生產(chǎn)

1、第1章 資料的分類與鋼鐵消費(fèi)1. 1 資料的分類1. 2 鋼鐵消費(fèi).何謂資料？人類用以制造各種有用物品的物質(zhì)。1.1 資料的分類 二十世紀(jì)七十年代，人們把資料與能源和信息并列，稱作現(xiàn)代文明的三大支柱之一。 .手錘銼刀“神舟四號(hào)飛船勝利前往國(guó)產(chǎn)渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 鐵是人類消費(fèi)和生活 所必需的物質(zhì)根底。.資料是人類進(jìn)化的里程碑。由于資料的重要性，歷史學(xué)家根據(jù)人類所運(yùn)用的資料來劃分時(shí)代。資料的開展史 石器時(shí)代公元前10萬(wàn)年 青銅器時(shí)代公元前3000年 鐵器時(shí)代公元前1000年 水泥時(shí)代公元0年 鋼時(shí)代1800年 硅時(shí)代1950年 新資料時(shí)代1990年.狩獵圖石刀、石茅、石箭.早在公元前6000

2、5000年的新石器時(shí)代，中華民族的先人就能用黏土燒制成陶器，到東漢時(shí)期又出現(xiàn)了瓷器，并流傳海外。 .司母戊大方鼎4000年前的夏朝我們的祖先曾經(jīng)可以煉銅，到殷、商時(shí)期，我國(guó)的青銅冶煉和鑄造技術(shù)已到達(dá)很高程度。 越王勾踐劍.我國(guó)從春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期便開場(chǎng)大量運(yùn)用鐵器，明朝科學(xué)家宋應(yīng)星在一書中就記載了古代的滲碳熱處置等工藝。這闡明早在歐洲工業(yè)革命之前，我國(guó)在金屬資料及熱處置方面就曾經(jīng)有了較高的成就。 生鐵炒熟鐵圖宋應(yīng)星.埃菲爾鐵塔.國(guó)家游泳中心水立方 國(guó)家體育場(chǎng)鳥巢 .龍芯.磁懸浮列車.波音客機(jī).二、資料的分類 按運(yùn)用領(lǐng)域分類 1. 機(jī)械工程資料 2. 建筑工程資料 3. 電子工程資料 4. 航空資料等

3、 按性能構(gòu)造特點(diǎn)分類 1. 構(gòu)造資料接受外加載荷而堅(jiān)持其外形和構(gòu)造穩(wěn)定的資料 2. 功能資料具有一種或幾種特定功能，用于非承載目的資料 .按組成與化學(xué)鍵分類 1. 金屬資料 2. 無機(jī)非金屬資料 (陶瓷資料 3. 高分子資料 4. 復(fù)合資料.1. 金屬資料 特點(diǎn)以金屬鍵結(jié)合為主 良好的導(dǎo)電性、導(dǎo) 熱性、延展性和金屬光澤 ，熔點(diǎn)較高。用量最大、運(yùn)用最廣泛黑色金屬鐵及鐵合金鋼鐵資料有色金屬輕金屬,重金屬,貴金屬,半金屬， 稀有金屬 及其合金.黑色金屬，即鋼鐵資料，其世界年產(chǎn)量已達(dá)12億噸，在機(jī)械產(chǎn)品中的用量已占整個(gè)用材的60%以上。 鳥巢4.2萬(wàn)噸Q460鋼材.金屬資料制品.2. 無機(jī)非金屬資料特

4、點(diǎn)：以陶瓷為例以共價(jià)鍵和離子鍵為主熔點(diǎn)高、硬度高、耐高溫抗氧化、耐腐蝕、耐磨、脆性大 混凝土、水泥、耐火資料、陶瓷等.傳統(tǒng)陶瓷，是以天然資料(如黏土、石英、長(zhǎng)石等)為原料的陶瓷，主要用作建筑資料運(yùn)用。陶瓷制品陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)特種陶瓷，人工化合物氧化物、氮化物、碳化物、硼化物，常用作工程上的耐熱、耐蝕、耐磨零件。.3. 高分子資料 塑料、橡膠、合成纖維、粘合劑、涂料等以分子鍵和共價(jià)鍵為主分子量大，無明顯熔點(diǎn)，塑性、耐蝕性、電絕緣性、減振性好，密度小 .高分子資料在機(jī)械、電氣、紡織、汽車、飛機(jī)、輪船等制造工業(yè)和化學(xué)、交通運(yùn)輸、航空航天等工業(yè)中被廣泛運(yùn)用。 ETFE聚氟乙烯耐腐蝕性、保溫性俱佳，自清潔才干

5、強(qiáng) .4. 復(fù)合資料 按基體資料可分為金屬基復(fù)合資料陶瓷基復(fù)合資料高分子復(fù)合資料 是把兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同構(gòu)造的資料以微觀或宏觀的方式組合在一同而構(gòu)成的資料。玻璃纖維加強(qiáng)高分子復(fù)合資料.航空發(fā)動(dòng)機(jī).資料開展的歷程表示圖.隨著經(jīng)濟(jì)的飛速開展和科學(xué)技術(shù)的提高，對(duì)資料的要求越來越苛刻，構(gòu)造資料向高比強(qiáng)、高剛度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、抗輻照和多功能的方向開展。 國(guó)產(chǎn)東風(fēng)4D-0088內(nèi)燃機(jī)車美國(guó)F-117隱身飛機(jī).新資料在不斷地涌現(xiàn)。.機(jī)械工業(yè)是資料運(yùn)用的重要領(lǐng)域。 .隨著機(jī)械工業(yè)的開展，對(duì)產(chǎn)品的要求越來越高。 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過程中，會(huì)遇到越來越多的資料及資料加工方面的問題。 .三、工程資

6、料課程的目的和特點(diǎn) 工程資料學(xué) 論述工程上常用資料的成分、組織構(gòu)造、加工工藝與性能之間關(guān)系及其運(yùn)用的一門學(xué)科 義務(wù) 了解工程資料的根本實(shí)際知識(shí)； 掌握化學(xué)成分、組織構(gòu)造、加工工藝與性能之間的關(guān)系 了解常用資料的用途和加工工藝； 初步具備合理選材、正確確定加工方法、妥善安排工藝 道路的才干。. 化學(xué)成分(成分)：組成資料各元素在資料中的濃度。 組織：用肉眼或借助于不同放大倍數(shù)的顯微鏡所察看到的金屬內(nèi)部的情景。鋼錠的宏觀組織顯微組織電鏡組織. 構(gòu)造：資料中各原子的詳細(xì)組合形狀。普統(tǒng)統(tǒng)過X-射線衍射或透射電鏡研討。Al的高分辨透射電鏡象純鐵晶體的X-射線衍射譜透射電鏡衍射斑點(diǎn).舉例1金剛石鉆石和石墨

7、，都是由碳原子組成，但前者是自然界中最鞏固的固體，而后者卻很軟因晶體構(gòu)造不同，見以下圖 舉例2同樣長(zhǎng)的一段鐵絲和鋼絲，經(jīng)彎曲后發(fā)現(xiàn)鐵絲易彎曲，而鋼絲不易彎曲，即塑性不同因兩者成分不同。.舉例3兩根鋸條，同時(shí)加熱800，然后一根水冷，一根空冷，用手折時(shí)，發(fā)現(xiàn)前者很脆，后者很韌因加工工藝不同導(dǎo)致組織不同，見以下圖 .主線：強(qiáng)化 純金屬做為構(gòu)造資料其性能特點(diǎn)是強(qiáng)度、硬度低；塑性、韌性好，做機(jī)械零件強(qiáng)度、硬度缺乏；塑性、韌性有余。因此，強(qiáng)化是本課程的主線，全書都是圍繞如何強(qiáng)化純金屬來編寫的，如固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、形變強(qiáng)化、合金化、馬氏體強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化等。每一種強(qiáng)化方法都是為了改善資料內(nèi)部的組織構(gòu)造，從而改善資料的性能。 .1.2 鋼鐵資料消費(fèi)簡(jiǎn)介一、煉鐵原料：鐵礦石、焦炭和石灰石 設(shè)備：高爐過程：燃料的熄滅、鐵的復(fù)原、 增碳、雜質(zhì)的混入、選渣高爐產(chǎn)品：生鐵 根據(jù)含硅量不同分煉鋼生鐵和 鑄造生鐵副產(chǎn)品：爐渣和高爐煤氣.二、煉鋼本質(zhì)：利用氧化的方法去除生鐵中的硅、錳、硫、磷雜質(zhì)和過量的碳，使成分到達(dá)規(guī)范規(guī)定的要求，以改善其性能。 根本過程：氧化過程和脫氧過程煉鋼方法： 轉(zhuǎn)爐煉鋼法和電爐煉鋼法a)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐 b電弧爐.煉好的鋼常澆鑄成鋼錠或連鑄成鋼坯。在煉鋼脫氧過程中，經(jīng)過控制脫氧劑的種類和參與量可以控制鋼的脫氧程度。通常按脫氧能否完全把鋼分為鎮(zhèn)靜鋼與沸騰鋼。 圖1-3鋼的澆注a型鑄 b