Занимательно о железе
Шрифт:
Институт черной металлургии АН УССР в Днепропетровске разработал технологию упрочнения строительных профилей сложной конфигурации — балки, швеллеры, шахтную крепь. В тесном контакте с Днепропетровким металлургическим институтом испытана технология для 300-метровых швеллеров, рам мощных грузовиков “КрАЗ”. Межремонтный пробег этих машин в тяжелых дорожных условиях повысился в 3 раза. Внедряется также технология термического упрочнения в потоке прокатки универсальной полосы на стане 1200 Днепропетровского завода им. Дзержинского. Это позволит народному хозяйству сберечь более 20 миллионов рублей.
В нашей стране отлажены в промышленных условиях способы упрочнения
Значительно продлить срок службы машин, приборов, строительных конструкций позволит другое открытие советских ученых, зарегистрированное Госкомитетом Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий. Сотрудники ЦНИИчермета В.К. Крицкая, В.А. Ильина и А.В. Нарков нашли новый метод закалки стали.
Открытие советских ученых позволит преодолеть одну из основных “болезней” сплава железо-углерод — потерю прочности. Это так называемая “усталость” стали. Ее основная причина — естественная потеря углерода в кристаллической решетке сплава. Чтобы восстановить в стали углерод, нужна еще одна закалка: высокий нагрев и затем резкое охлаждение. Однако этот процесс применяется лишь для небольших деталей.
Ученые установили, что закаленная сталь может длительное время сохранять свою прочность, если ее предварительно облучить частицами высоких энергий — нейтронами, электронами или гамма-частицами. В этом случае углерод “не уходит” из кристаллической решетки основы закаленной стали. Обнаруженное явление позволит получить новые сплавы, сохраняющие длительное время высокие качества.
Весьма перспективно, в частности, упрочнение сталей с использованием скоростной электротермической обработки. Исследования в этой области были начаты до войны, однако физические основы нового метода сложились только в последние десятилетия. Специалисты Института металлофизики АН УССР установили, что при электронагреве возникают такие промежуточные структурные состояния и свойства стали, которые при обычной обработке получить не удается. Это важно для многих случаев. В частности, при изготовлении высокопрочной канатной проволоки применение этого метода позволило повысить пластичность холоднотянутой проволоки без снижения прочности, а в перспективе в ряде случаев позволит изменить технологию сталепроволочного производства.
Первая промышленная проверка метода завершилась выпуском опытной партии крановых канатов. Их испытания в Ильичевском морском порту и на киевском заводе “Большевик” показали, что работоспособность подъемных механизмов с такими канатами значительно повысилась. На Волгоградском сталепроволочно-канатном заводе введен в действие агрегат термоупрочнения проволоки больших диаметров, применяемой для армирования железобетона. Это намного повысило прочность армируемых элементов и сэкономило металл.
Многие качественные параметры металла можно повысить, расширить их палитру. Путь к этому открыла сверхбыстрая закалка стали. В последнее время ускорились поиски возможных решений этой важной проблемы. В Институте металлургии им. А.А. Байкова АН СССР создана установка, на которой экспериментально подтверждены прогнозы о новых структурах металлов.
В опытном подразделении, где ведутся плавки со сверхбыстрой закалкой, в ковш-тигель закалочной установки загружают измельченный металл. Плавка ведется в условиях вакуума, в присутствии небольшой дозы гелия. Металл в тигле быстро расплавляется, и его тут же подают на рабочие валки установки.
Эксперимент завершен. В руках ученого отсвечивает серебристым блеском металлическая фольга с исключительно высокими механическими и физическими свойствами.
— На новой установке, — рассказывает один из авторов разработки, — расплавленный металл охлаждается с невиданной скоростью: несколько миллионов градусов в секунду. Так что для охлаждения требуется буквально мгновение. Расплавленный металл из тигля попадает в тончайший зазор между двумя массивными валками и тут же подвергается формованию и резкому охлаждению. Валки делают несколько тысяч оборотов в минуту, а образующаяся фольга толщиной в сотые доли миллиметра вылетает из них со скоростью десятков метров в секунду.
В этих условиях атомы не успевают выстраиваться в присущие металлам кристаллические решетки. Сверхбыстрое охлаждение фиксирует “хаос атомов”, свойственный расплавленному металлу. В результате получается аморфная структура, подобная стеклу. Обработанные сверхбыстрым охлаждением металлические сплавы обретают замечательные свойства. Их прочность, твердость во много раз выше, чем известных лучших марок стали. Резко возрастают электросопротивление, магнитные свойства.
Достигнув больших объемов по выплавке стали, производству проката и труб, металлурги страны взяли курс на структурную, качественную перестройку работы всей отрасли. Перед ними стоит задача улучшить качество и увеличить выпуск высокоэффективных видов металлопродукции.
Экономия металла
Дни и ночи жарко пылает огонь в домнах, конверторах и мартенах. Непрерывным потоком мчатся сквозь клети прокатных станов раскаленные добела слитки, превращаясь в рельсы, трубы, листы. Успехи советской металлургии позволили вывести на передовые позиции наше машиностроение и транспорт, механизировать сельское хозяйство и добычу природных ресурсов, развернуть в небывалых масштабах промышленное и жилищное строительство. Однако увеличение производства машин и оборудования опережает рост выплавки металла. И потому, несмотря на быстрое развитие металлургии, металла не хватает.
В этих условиях все большее значение приобретает экономное расходование чугуна, стали, проката. Ведь при наших огромных масштабах производства сбережение всего лишь одного процента проката черных металлов в станкостроительной и инструментальной промышленности, например, сохраняется в таком количестве, которого хватит для изготовления 1,2 тысячи гидравлических прессов или 10 тысяч токарно-револьверных станков.
Академик Б.Е. Патон в статье “Дума о металле” писал, что жизнь заставляет перенести центр тяжести на резкое повышение качества стали и проката, на существенное расширение их сортамента. Он предлагает создать так называемые центры обслуживания, иначе говоря, предприятия-посредники между производителями металла и его потребителями, в задачу которых входит доработка металлопродукции, то есть улучшение. ее потребительских качеств.
Академик А.И. Целиков говорил, что в отечественных научно-исследовательских институтах, конструкторских бюро, на предприятиях рождаются идеи и замыслы, которые воплощаются в машины, подчас не имеющие аналогов за рубежом. Вот лишь один пример из многих. На Днепровском металлургическом заводе им. Дзержинского ввели в строй стан для прокатки выгонных осей. Агрегат создали машиностроители подмосковного города Электросталь по технологии, разработанной ВНИИметмашем и Днепровским металлургическим заводом.