Что происходит с алюминием при нагревании?
С концентрированными серной и соляной кислотами при комнатной температуре не взаимодействует, при нагревании реагирует с образованием соли, окислов и воды.
Интересные материалы:
Сколько часов в сутки должен спать годовалый ребенок? Сколько человек должно быть в комиссии по электробезопасности? Сколько человек должно быть в подчинении у начальника? Сколько человек должно быть в управлении? Сколько дб должно быть в наушниках? Сколько денег должно быть в финансовой подушке? Сколько детей должно быть в группе на одного воспитателя? Сколько детей должно быть в комбинированной группе? Сколько дней должен быть дренаж после операций? Сколько дней должен составлять отпуск?
Явления, происходящие в металле при нагреве,
И режимы нагрева
При нагревена поверхности заготовок образуется слой оксидов, Называемый окалиной,толщина которого зависит от температуры и времени нагрева, состава печной атмосферы, химического состава сплава и расположения заготовок в печи. Наиболее интенсивно сплавы окисляются при температуре 900…1200 °С.
Нагрев углеродистых сталей приводит также к выгоранию углерода поверхностного слоя на глубину до 2 мм. Уменьшение содержания углерода, называемое обезуглероживанием,ведет к снижению прочности и твердости стали. Особенно вредно обезуглероживание для заготовок небольших размеров, имеющих малые припуски на механическую обработку и подвергаемых последующей закалке.
Для уменьшения окалинообразования и обезуглероживания применяют нагрев в защитной атмосфере или вакууме, скоростной нагрев, защитные засыпки и обмазки, наносимые на заготовки перед нагревом.
Высокоуглеродистые и высоколегированные стали и многие сложные сплавы, имеющие низкие теплопроводность и пластичность, во избежание трещин требуют медленного нагрева. Заготовки из таких сталей и сплавов загружают в печь при невысокой температуре, выдерживают при этой температуре для равномерного прогрева заготовки по всему объему и затем повышают температуру печи. Крупные слитки из легированных сталей при нагреве подвергают нескольким выдержкам при различных температурах.
Выбор режима нагрева перед обработкой давлением заключается в определении рационального температурного интервала (температур начала и конца обработки) и времени нагрева. Нижняя граница температурного интервала обработки давлением стальных заготовок превышает 727 °С, а верхняя должна быть на 100…150 °С ниже температуры начала плавления. При нагреве до более высоких температур в металле появляются два вида дефектов — перегрев и пережог. При перегреверазмеры зерен увеличиваются, пластичность уменьшается и ухудшаются механические свойства. Этот вид брака можно для некоторых сталей устранить дополнительной обработкой давлением и нормализацией.
Пережог— окисление металла по границам зерен при нагреве до температур, близких к температуре плавления. В результате связь между зернами нарушается и металл при обработке. давлением разрушается. Пережог является неисправимым браком.
Температурный интервал обработки зависит от марки обрабатываемого сплава. Для сталей температуру начала и конца обработки давлением можно определить по диаграмме Fe-C (рис. 16.9). Из диаграммы видно, что низкоуглеродистые стали имеют широкий (до 500 °С) температурный интервал обработки.
Рис. 16.9.Диаграмма состояния Fe—С: 1 — пережог; 2 — перегрев; 3 — область горячей обработки давлением |
Время нагрева определяют исходя из двух противоречивых требований. С одной стороны, с целью уменьшения образования окалины и повышения производительности необходимо сократить время нагрева, увеличив его скорость, с другой (во избежание образования трещин) — уменьшить скорость нагрева и увеличить его продолжительность. Последнее особенно важно для заготовок большого сечения из высоколегированных сплавов. Для заготовок из углеродистых сталей сечением до 100 мм2 допускается высокая скорость нагрева и их можно загружать холодными в печь, имеющую температуру 1300 °С.
Время нагрева Т (ч) в этом случае можно определить по формуле Н.Н. Доброхотова
Т = akD-jD,
гдеk— коэффициент, зависящий от марки стали (для углеродистых и низколегированных сталей fe = 10, для высокоуглеродистых и высоколегированных сталейk— 20);D— диаметр или сторона квадрата заготовки, м; а — коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок в печи (рис. 16.10). Чем плотнее уложены заготовки в печи (меньше расстояние I), тем больше коэффициент а и длительнее нагрев заготовок.
Заготовки из высоколегированных сталей нагревают в два этапа из-за возможного их разрушения в результате возникновения термических напряжений при большой скорости нагрева:
t d |
d J3T~amX |
а = 1 |
ш)шш>ят
а = 1,25
7ШШШШ7
Рис. 16.10.Влияние способа укладки заготовок в печи на коэффициент а
сначала их медленно подогревают до 650 °С, а затем, когда Пластичность сплава увеличивается, окончательно нагревают с большой скоростью до температуры горячей пластической деформации. Общее время нагрева составляет т-т1 +т2,где Т, и Т2 — время соответственно первого и второго этапов нагрева:
тг
=al3,3Z)VD;
tz=o&,w4d.
Процесс охлаждения(особенно заготовок из легированных сталей) при обработке давлением является ответственной технологической операцией, которая при неправильном выполнении может привести к браку, так как при охлаждении трещины в заготовках образуются чаще, чем при нагреве. Скорость охлаждения не должна превышать допустимых значений. Заготовки из низко- и среднеуглеродистых сталей можно охлаждать на воздухе поштучно или группами на стеллажах. Крупные поковки из легированных сталей охлаждают медленно вместе с печью, давая выдержки по нескольку часов при определенных температурах. Цикл охлаждения заготовок зависит от их химического состава и размеров и для крупных поковок может длиться несколько суток.
И режимы нагрева
При нагревена поверхности заготовок образуется слой оксидов, Называемый окалиной,толщина которого зависит от температуры и времени нагрева, состава печной атмосферы, химического состава сплава и расположения заготовок в печи. Наиболее интенсивно сплавы окисляются при температуре 900…1200 °С.
Нагрев углеродистых сталей приводит также к выгоранию углерода поверхностного слоя на глубину до 2 мм. Уменьшение содержания углерода, называемое обезуглероживанием,ведет к снижению прочности и твердости стали. Особенно вредно обезуглероживание для заготовок небольших размеров, имеющих малые припуски на механическую обработку и подвергаемых последующей закалке.
Для уменьшения окалинообразования и обезуглероживания применяют нагрев в защитной атмосфере или вакууме, скоростной нагрев, защитные засыпки и обмазки, наносимые на заготовки перед нагревом.
Высокоуглеродистые и высоколегированные стали и многие сложные сплавы, имеющие низкие теплопроводность и пластичность, во избежание трещин требуют медленного нагрева. Заготовки из таких сталей и сплавов загружают в печь при невысокой температуре, выдерживают при этой температуре для равномерного прогрева заготовки по всему объему и затем повышают температуру печи. Крупные слитки из легированных сталей при нагреве подвергают нескольким выдержкам при различных температурах.
Выбор режима нагрева перед обработкой давлением заключается в определении рационального температурного интервала (температур начала и конца обработки) и времени нагрева. Нижняя граница температурного интервала обработки давлением стальных заготовок превышает 727 °С, а верхняя должна быть на 100…150 °С ниже температуры начала плавления. При нагреве до более высоких температур в металле появляются два вида дефектов — перегрев и пережог. При перегреверазмеры зерен увеличиваются, пластичность уменьшается и ухудшаются механические свойства. Этот вид брака можно для некоторых сталей устранить дополнительной обработкой давлением и нормализацией.
Пережог— окисление металла по границам зерен при нагреве до температур, близких к температуре плавления. В результате связь между зернами нарушается и металл при обработке. давлением разрушается. Пережог является неисправимым браком.
Температурный интервал обработки зависит от марки обрабатываемого сплава. Для сталей температуру начала и конца обработки давлением можно определить по диаграмме Fe-C (рис. 16.9). Из диаграммы видно, что низкоуглеродистые стали имеют широкий (до 500 °С) температурный интервал обработки.
Рис. 16.9.Диаграмма состояния Fe—С: 1 — пережог; 2 — перегрев; 3 — область горячей обработки давлением |
Время нагрева определяют исходя из двух противоречивых требований. С одной стороны, с целью уменьшения образования окалины и повышения производительности необходимо сократить время нагрева, увеличив его скорость, с другой (во избежание образования трещин) — уменьшить скорость нагрева и увеличить его продолжительность. Последнее особенно важно для заготовок большого сечения из высоколегированных сплавов. Для заготовок из углеродистых сталей сечением до 100 мм2 допускается высокая скорость нагрева и их можно загружать холодными в печь, имеющую температуру 1300 °С.
Время нагрева Т (ч) в этом случае можно определить по формуле Н.Н. Доброхотова
Т = akD-jD,
гдеk— коэффициент, зависящий от марки стали (для углеродистых и низколегированных сталей fe = 10, для высокоуглеродистых и высоколегированных сталейk— 20);D— диаметр или сторона квадрата заготовки, м; а — коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок в печи (рис. 16.10). Чем плотнее уложены заготовки в печи (меньше расстояние I), тем больше коэффициент а и длительнее нагрев заготовок.
Заготовки из высоколегированных сталей нагревают в два этапа из-за возможного их разрушения в результате возникновения термических напряжений при большой скорости нагрева:
t d |
d J3T~amX |
а = 1 |
ш)шш>ят
а = 1,25
7ШШШШ7
Рис. 16.10.Влияние способа укладки заготовок в печи на коэффициент а
сначала их медленно подогревают до 650 °С, а затем, когда Пластичность сплава увеличивается, окончательно нагревают с большой скоростью до температуры горячей пластической деформации. Общее время нагрева составляет т-т1 +т2,где Т, и Т2 — время соответственно первого и второго этапов нагрева:
тг
=al3,3Z)VD;
tz=o&,w4d.
Процесс охлаждения(особенно заготовок из легированных сталей) при обработке давлением является ответственной технологической операцией, которая при неправильном выполнении может привести к браку, так как при охлаждении трещины в заготовках образуются чаще, чем при нагреве. Скорость охлаждения не должна превышать допустимых значений. Заготовки из низко- и среднеуглеродистых сталей можно охлаждать на воздухе поштучно или группами на стеллажах. Крупные поковки из легированных сталей охлаждают медленно вместе с печью, давая выдержки по нескольку часов при определенных температурах. Цикл охлаждения заготовок зависит от их химического состава и размеров и для крупных поковок может длиться несколько суток.
Температурный коэффициент линейного расширения металлов, твердых веществ, жидкостей (Таблица)
В таблице приведены средние значения температурного коэффициента линейного расширения ɑ металлов и сплавов в интервале от 0 до 100 °С (если не указана иная температура).
Металл, сплав | Коэффициента линейного расширения ɑ, 10-6°С-1 |
Алюминий | 2,4 |
Бронза | 13-21 |
Вольфрам (в интервале температур от 0 до 200 °С) | 4,5 |
Дуралюмин (при t = 20 °С) | 23 |
Золото | 14 |
Железо | 12 |
Инвар* | 1,5 |
Иридий | 6,5 |
Константан | 42339 |
Латунь | 17-19 |
Манганин | 18 |
Медь | 17 |
Нейзильбер | 18 |
Никель | 14 |
Нихром (от 20 до 100 °С) | 14 |
Олово | 26 |
Платина | 9,1 |
Платинит** (при t = 20 °С) | 41920 |
Платина-иридий*** (от 20 до 100 °С) | 8,8 |
Свинец | 29 |
Серебро | 20 |
Сталь углеродистая | 43009 |
Цинк | 32 |
Чугун (от 20 до 100 °С). | 41952 |
* Этот сплав имеет весьма малый температурный коэффициент линейного расширения. Используется для изготовления деталей точных измерительных приборов. ** Проводниковый материал, коэффициент линейного расширения которого такой же, как и у стекла; применяется при изготовлении электрических ламп. *** Из этого сплава изготовлены прототипы килограмма и метра. |
Температурный коэффициент линейного расширения твердых веществ
В таблице приведены средние значения температурного коэффициента линейного расширения ɑ твердых веществ в интервале от 0 до 100 °С (если не указана иная температура).
Вещество | Коэффициента линейного расширения ɑ, 10-6°С-1 |
Алмаз | 1,2 |
Бетон (при t = 20 °С) | 41913 |
Гранит (при t = 20 °С) | 8 |
Графит | 7,9 |
Древесина (при t = = 20 °С): | |
— вдоль волокон | 5,5-5,5 |
— поперек волокон | 34-60 |
Кварц плавленый (при * = 40 °С) | 0,4 |
Кирпич (при t = 20 °С) | 41885 |
Лед (в интервале температур от —20 до 0 °С) | 51 |
Парафин (от 16 до 48 °С) | 70* |
Дуб (от 2 до 34 °С): | |
— вдоль волокон | 4,9 |
— поперек волокон | 54,4 |
Сосна (от 2 до 34 °С): | |
— вдоль волокон | 5,4 |
— поперек волокон | 34 |
Стекло лабораторное | 41885 |
Стекло оконное (от 20 до 200 °С) | 10 |
Фарфор | 2,5-4,0 |
Шифер (при t = 20 °С) | 10 |
* коэффициент объемного расширения парафина. |