Для улучшения свойств металла или сплава проводится термическая обработка. При этом химический состав остается неизменным, а качество улучшается – сталь размягчается и укрепляется. Для разных металлов необходима различная температура воздействия, поэтому и видов такой обработки существует тоже несколько.
Виды термообработки
Можно выделить четыре вида термической обработки металлов:
- Отжиг – нагревание и медленное охлаждение стали, применяется для размягчения и придания однородности.
- Закалка – сталь нагревают до температуры выше критической и быстро охлаждают. После такой обработки металл станет более твердым, но при этом хрупким. Рекомендуется закалять сталь несколько раз.
- Отпуск – проводится обычно с интервалом после закалки для повышения вязкости, уменьшения твердости и хрупкости. Существует три вида отпуска, отличающихся температурными режимами:
- низкий – для высокой прочности металла, не подходящего для активной динамической нагрузки;
- средний – для упругости;
- высокий – для пластичности, вязкости и прочности. Такая сталь подойдет для ударных нагрузок.
- Нормализация – этот вид обработки похож на отжиг, с тем различием, что при ней сталь охлаждают на открытом воздухе, в то время как при отжиге – в печи.
При каких температурах плавится сталь?
Диапазон температур размягчения стали колеблется от 1340 градусов до 1540. Существует много классов стали, приведем температуры для некоторых из них:
- конструкционная – 1440;
- высоколегированная жаропрочная – 1480;
- стойкая к коррозии, жаропрочная – 1500.
Все вышеописанные современные методы обработки металлов относятся к черной металлургии, основными производимыми продуктами которой являются чугун и сталь. Но для получения этих сплавов необходимо иметь качественное сырье, основным составляющим которого является железо.
Откуда берется железо?
Железо – довольно распространенный элемент, в литосфере оно представлено в виде силикатов. Рассмотрим руды, в которых процент железа имеет промышленное значение: железняк (гематит, магнетит, лимонит) содержит 70-75%, сидерит (карбонат железа) – до 35%, марказит – до 46%, миспикель – до 35%.
Перед выплавкой чугуна руду нужно освободить от пустой породы. Для этого процесса существуют два метода:
- Агломерационный – дробленую руду помещают с коксом в специальную машину, где поджигается кокс, и ненужные добавки выгорают, а полученный спекшийся агломерат охлаждается.
- Магнитная сепарация – сырье подается в магнитный сепаратор, где железо остается, а пустая порода вымывается.
Процесс восстановления железа
Из полученного из руды сырья в доменной печи выплавляется чугун:
- подготавливается шихта – агломерат, кокс, известняк и другие компоненты, в зависимости от вида чугуна;
- шихта загружается в доменную печь с температурой 1600 градусов;
- железо плавится, кокс горит – происходит восстановление чистого железа;
- шлак и жидкий металл стекают в разные ковши, после чего в разливочной машине формируются слитки.