Контрольная работа по Материаловедение на тему Изложите сущность металлургического производства. Укажите исходные материалы для производства металлов и их краткую характеристику.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
Вариант 1.
Вопрос 1. Изложите сущность металлургического производства. Укажите исходные материалы для производства металлов и их краткую характеристику.
Ответ:
Сущность металлургического производства:
Металлургическое производство подразделяется на две составляющие:
- черная металлургия
- цветная металлургия
К черной металлургии относят железо и сплавы на его основе, то есть сталь и чугун, ферросплавы.
К цветной металлургии в свою очередь относятся все остальные металлы.
Примерами металлургического производства могут послужить: литейные и сварочные операции, обработку металлов давлением, термообработку и.т.д. Также операции обогащения руды.
Под обогащением руды понимается увеличение концентрации полезного компонента , за счет максимального извлечения пустой породы.
Обогащение руды в свою очередь делится еще на 3 способа:
- пирометаллургический способ (основывается на термическом воздействии на руду , с целью восстановления металлов из руд при высоких температурах (около 800-2000°C) , с помощью восстановителей – кокс, алюминий, магний и.т.д.)
- электрометаллургический способ (получения металлов осуществляется в дуговых, индукционных и других электрических печах или электролизом из расплавов и водных растворов химических соединений (например получение алюминия из глинозема Al2O3).
- гидрометаллургический способ (заключается в выщелачивании металлов из руд различными растворителями и в последующем выделении их из раствора.)
Вопрос № 3. Выберите сталь для изготовления шестерней коробок передач автомобиля , приведите ее химический состав и возможный способ получения и назначьте режимы термической обработки шестерней (температура , охлаждающая среда , и.т.д.) Опишите структурные превращения , протекающие в этой стали при указанных операциях термической обработки.
Ответ:
Для того, чтобы выбрать подходящую марку стали для шестерни и выбрать необходимые режимы термической обработки, необходимо определить, какие нагрузки будет нести шестерня в процессе своей эксплуатации:
- Фрикционные нагрузки (износ)
- Ударные нагрузки
- Изгиб
Исходя из нагрузок сталь , из которой изготавливается шестерня должна быть:
- Твердой
- Износостойкой
- Прочной
- Вязкой
Исходя из условий эксплуатации, в шестерне необходимо достичь таких свойств, которые идут вразрез друг с другом, то есть твердость, износостойкость и вязкость.
Ведь если шестерня будет только твердой и износостойкой , то в случае удара, она просто расколется . А если будет только вязкой, то не сможет выдерживать высокие условия износа.
Для того, чтобы достичь сочетания вышеуказанных свойств может использоваться один из методов химико – термической обработки – цементация.
Цементация – это процесс поверхностного насыщения обрабатываемого материала углеродом.
Для процесса цементации стали, с последующим использованием данного материала для изготовления шестерни, можно использовать такие марки сталей как : 18ХГТ, 25ХГТ, 20ХНМ. [3]
Все данные марки сталей обладают низким содержанием углерода (ниже 0,3%) , как следствие низкой твердостью, износостойкостью и высокой пластичностью, что и необходимо для сердцевины шестерни.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ
Вариант 1.
Вопрос 1. Выберите оборудование , приведите его схемы и опишите технологию горячей прокатки листов.
Ответ:
Прокат металла – это технология, с помощью которой заготовке путем проката ее через определенную конструкцию придается необходимая форма.
Как правило , заготовку перед прокатом через клеть нагревают, для увеличения пластичности заготовки, для облегчения процесса обработки давлением.

1 — привод подающей моталки; 2 — прокатываемая лента; 3 — электродвигатель привода валков; 4 — редуктор; 5 — шпиндели; 6 — поддерживающие валки; 7 — рабочие валки; 8 — барабан приемной моталки
Клети кварто (четырехвалковые) имеют четыре валка (рис. 2), расположенных друг над другом, из них два рабочих валка меньшего диаметра и два опорных — большего диаметра.

Вопрос 2. Выберите оборудование и опишите технологию сварки трамвайных рельсов встык
Ответ:
Существует несколько способов сварки трамвайных рельсов встык:
- Электродуговая сварка
- Электроконтактная сварка
- Газопрессованная сварка
В качестве примера рассмотрим электродуговую сварку.
Перед сварочным процессом рельсы ставят в стык друг от друга на расстоянии около 14 – 16 мм, используя специальную форму, которая исключает растекание металла. В зазор, между рельсами пропускают электрод, который передает сварочный ток от трансформатора , либо сварочного аппарата, расплавляясь, заполняя сварочную зону металлом, обеспечивая неразъемное соединение.
Технология требует обязательной подготовки торцов, зависит от качества и обмазки электродов, поддержания жидкого состояния металла до окончательного соединения. Используется для стыковки станционных путей. Прочность шва относительно целого рельса – 55-70%.