Среда, 3 Июль 2024, 12:17

Сайт: Система поддержки учебных курсов НИ РХТУ
Курс: Электронная библиотека (Электронная библиотека)
Глоссарий: Терминологический словарь

К

Канталь

Жаростойкий сплав на основе железа, содержащий около 22% хрома, 5% алюминия и 0,5% кобальта. В Швеции выпускается ряд разновидностей К., различие в эксплуатационных свойствах которых обусловливается в основном особенностями технологии их производства. Сплавы отличаются высоким удельным электрическим сопротивлением (до 1,45 МомЧм) и жаростойкостью (до 1375 °С); температура плавления К. около 1510 °С. В виде проволоки или ленты К. используют главным образом для изготовления нагревательных элементов электрических печей. Аналогами К. в СССР являются сплавы типа хромаль марок ОХ23Ю5А и ОХ27Ю5А.

Кантователь

От польск. kantowaж, нем. kanten - переворачивать.

Механизм для переворачивания (кантовки) изделий при их изготовлении, транспортировании или упаковке. К. применяют в кузнечно-штамповочных, литейных и др. цехах, в складах на погрузочно-разгрузочных работах, при упаковке различных продуктов и т.д.

Простейший цепной К., применяемый в кузнечных цехах, подвешивается к крюку мостового подъёмного крана. На прямоугольной раме монтируется электродвигатель с червячным редуктором, на выходном валу которого установлена звёздочка, приводящая в движение замкнутую цепь. На цепи закрепляют поковку, которая поворачивается при движении цепи. Грузоподъёмность таких К. до 200 т. Широко распространены в кузнечных и прокатных цехах более сложные К. - так называемые манипуляторы, подвесные и напольные. Подвесные манипуляторы монтируются на монорельсовой тележке, передвигающейся вдоль цеха по рельсу, расположенному под верхним перекрытием цеха. Напольный манипулятор представляет собой передвижной мост, по которому в горизонтальном направлении перемещается хобот с клещевыми захватами. Хобот может вращаться вокруг своей оси, перемещаться в вертикальном направлении. Грузоподъёмность таких К. от 0,75 до 75 т.

Для кантовки рулонов из листовой стали применяют К., состоящие из 2 расположенных под углом рольгангов, каждый из которых может поворачиваться в горизонтальное положение. При сварке сложных рам, балок, резервуаров и т.п. применяют такие К., как кривошипно-шатунные поворотные головки, рычажные механизмы, поворотные каретки и др. В машинах для упаковки готовых изделий в ящики, коробки и обвязки их и т.д. применяют К. в виде сталкивателей и выдвижных упоров, которые поворачивают ящики, движущиеся на конвейере, на 90°. Перспективно использование К. в сочетании с вакуумными захватами для перемещения листовых, плоских и др. деталей (например, в полиграфии, лёгкой и пищевой промышленности).

В. С. Киреев

Карбидная ликвация

Неравномерное скопление карбидной фазы в высокоуглеродистых инструментальных сталях. К. л. оценивается в баллах по специальной шкале.

Карбидная неоднородность

Cтепень неоднородность карбидной фазы в заэвтектоидной стали. Оценивается баллом К. н. по соответствующим таблицам.

Карбидная сетка

Расположение карбидной фазы в заэвтектоидной стали в виде сетки. К. с. наблюдается в цементированном слое при пользовании очень активным карбюризатором.

Карбидная строчечность

Расположение карбидной фазы цепочкой или в строчку в направлении проката у заэвтектоидной стали.

Карбиды

Соединения углерода с электроположительными элементами, главным образом с металлами и некоторыми неметаллами По типу химической связи К. могут быть подразделены на три основные группы: ионные (или солеобразные), ковалентные и металлоподобные. Некоторые К. принадлежат к нестехиометрическим соединениям - твёрдым веществам переменного состава, не отвечающего стехиометрическим законам.

Ионные К. образуются сильно электроположительными металлами; они содержат катионы металлов и анионы углерода. К ним относятся ацетилениды с анионами [С є С]2-, которые могут быть представлены как продукты замещения водорода в ацетилене C2H2 металлами, а также метаниды - продукты замещения металлами водорода в метане CH4.

Таблица 1

Свойства некоторых ионных карбидов

Карбид

Крист-кая структура

Плотность, г/см3

Температура плавления, °С

Теплота образования, ккал/моль

Удельное объёмное электрическое сопротивление, мком*см


Ромбическая

1,30

-

14,2

-


Гексагональная

1,60

800 (раз)

-4,1

-


Гексагональная

1,62

-

-

-


Тетрагональная

2,07

-

21±5

-


Тетрагональная

2,21

2300

14,1±2,0

-


Тетрагональная

3,72

2000 (раз)

12,1±4,0

-


Тетрагональная

5,35

2360

38,0

45


Тетрагональная

5,56

2290

-

60


Кубическая

2,44

2400

28,0

1,1*106


Ромбоэдрическая

2,95

2100

49,5

-



*1 ккал/моль = 4,19 кдж/моль.

Таблица 2.

Свойства некоторых металлоподобных и ковалентных карбидов

Карбид

Границы области однородности, ат.%С

Кристалличе-
ская струк
тураа

Плот-
ность, г/см3

Темпе
ратура плавления, °С

Теплота образ-ния, ккал/мольд

Коэффициент термического расширения (20-1800°С)

1/1°СЧ106

Тепл-ость, кал/смЧсекЧ°Се

Удельное объемное элетрическое сопр-ие мкомЧсм

Работа выхода элекроновж

jэфф, эв

Микро-
тверд

Гн/м2

Модуль упр-и Гн/м2

TiC

37-50

КГЦ

4,94

3150

43,9

8,5

0,069

52,5

4,20

31

460

ZrC

38-50

КГЦ

6,60

3420

47,7

6,95

0,09

50

4,02

29

550

HfC

36-50

КГЦ

12,65

3700

55,0

6,06

0,07

45

3,95

28,5

359

VC

40-47

КГЦ

5,50

2850

24,1

7,2

0,094

76

4,07

25,5

431

пвс

41,2-50

КГЦ

7,80

3600

33,7

6,5

0,044

42

3,93

20,5

540

TaC

42,2-49

КГЦ

14,5

3880

34,0

8,29

0,053

24

3,82

16

500

Cr3C2

-

Ромбич.

6,74

1895

8,1

11,7

0,046

75

-

13,3

380

Mo2C

31,2-33,3

ГПУ

9,06

2580

11,0

7,8

0,076

71

-

15

544

W2 C

29,5-33,3

ГПУ

17,13

2795

7,9

-

0,072

75,5

4,58

14,5

428

WC

-

Гексагон.

15,70

2785

9,1

5,2

0,083

19,2

-

18

722

Fe3C

-

Ромбич.

7,69

1650

-5,4

-

-

-

-

10,8

-

SiC

-

Гексагон.

3,22

2827б)

15,8

4,7в)

0,24

>0,13Ч106

-

33,4

386

B4C

17,6-29,5г)

Ромбоэдр.

2,52

2250б)

13,8

4,5в)

0,29

9Ч105

-

49,5

480



а) КГЦ - кубическая гранецентрированная, Ромбич. - ромбическая. Ромбоэдр. - ромбоэдрическая, ГПУ - гексагональная плотноупакованная, Гекс. - гексагональная. б) Разлагается. в) 20-1000 °С, г) % по массе, д) 1 кал/моль = 4,19 кдж/моль. е) 1 кал/смЧсекЧ°С = 419 вт/(мЧК). ж) При 1800 K.

Таблица 3

Механические свойства карбидов

Карбид

Твёрдость Н, Гн/м2,

при температуре, °С

Предел прочности при растяжении, Мн/м2,

при температуре °С

Предел прочности при сжатии,

Мн/м2,

при температуре °С

Модуль упругости, Гн/м2,

при температуре °С

20

1230

1730

20

1230

1730

20

1230

1730

20

730

1230

TiC

31,0

1,6

0,3

560

200

90

1350

470

260

460

420

400

ZC

29,0

2,0

1,3

300

100

-

1700

300

-

550

520

500

NbC

20,5

0,75

0,28

-

-

-

1400

400

200

540

500

470

WC

18,0

0,9

0,45

-

-

-

2700

600

100

722

690

600

SiC

33,4

2,2

0,9

180

230

-

800

400

160

386

373

350


Ацетиленидами являются К. щелочных металлов (Li2C2, Na2C2 и пр.), магния MgC2 и щелочноземельных металлов (CaC2, SrC2 и др.), высшие К. редкоземельных металлов (YC2, LaC2 и др.) и актиноидов (ThC2 и пр.). С уменьшением ионизационного потенциала металла в этой группе возрастает склонность к образованию «поликарбидов» со сложными анионами из атомов углерода (MeC8, MeC16, MeC24 и др.). Эти К. имеют графитоподобные решётки, в которых между слоями из атомов углерода расположены атомы металла. Ионные К. ацетиленидного типа, например карбид кальция, при взаимодействии с водой или разбавленными кислотами разлагаются с выделением ацетилена (или ацетилена в смеси с др. углеводородами и иногда - водородом). Cu2C2, Ag2C2 и др. взрываются при ударе, обладают невысокой химической устойчивостью, легко разлагаются и окисляются при нагревании. К метанидам относятся Be2C, Al4C3, которые легко гидролизуются с выделением метана (см. табл. 1).

Ковалентные К., типичными представителями которых являются К. кремния и бора, SiC и B4C (правильнее B12C3), отличаются прочностью межатомной связи; обладают высокой твёрдостью, химической инертностью, жаропрочностью; являются полупроводниками. Структура некоторых таких К. (например, SiC) близка к структуре алмаза. Кристаллические решётки этих К. представляют собой гигантские молекулы.

Металлоподобные К. обычно построены как фазы внедрения атомов углерода в поры кристаллических решёток переходных металлов. Природа металлоподобных К., как фаз внедрения, обусловливает их высокую твёрдость и износостойкость, практическое отсутствие пластичности при обычных температурах, хрупкость и относительно невысокие прочие механические свойства. К. этой группы - хорошие проводники электричества, откуда и название - «металлоподобные». Многие из них - сверхпроводники (например, температуры перехода в сверхпроводящее состояние составляют: Nb2C, 9,18 К; NbC, 8-10 К; MO2C, 12,2 К; MoC, 6,5 К). Важными для техники свойствами обладают взаимные сплавы К. TiC, ZrC, HfC, NbC и TaC. Так, композиции, состоящие из 25% HfC и 75% TaC, имеют наиболее высокую температуру плавления (около 4000 °С) из всех тугоплавких металлов и веществ. Металлоподобные К. обладают большой химической устойчивостью в кислотах, меньшей - в щелочах. При их взаимодействии с H2, O2, N2 и пр. образуются гидридокарбиды, оксикарбиды, карбонитриды, также представляющие фазы внедрения и обладающие свойствами, близкими к свойствам К. К металлоподобным К. относятся также соединения с более сложными структурами: Mn3C, Fe3C, Co3C, Ni3C (см. табл. 2).

Получение и применение. Распространёнными методами получения К. являются нагревание смесей порошков металлов и угля в среде инертного газа или восстановительного газа; сплавление металлов с одновременной карбидизацией (MeO + С ® MeC + CO) при температурах 1500-2000° С и др. Для получения изделий из порошков К. используют порошковую металлургию; отливку расплавленных К. (обычно под давлением газовой среды для предотвращения разложения при высоких температурах); диффузионное науглероживание предварительно подготовленных изделий из металлов и неметаллов; осаждение в результате реакций в газовой фазе (особенно при получении карбидных волокон); плазменную металлургию. Обычные механические методы обработки изделий из металлоподобных К. и высокопрочных карбидно-металлических сплавов оказываются непригодными и заменяются абразивной, ультразвуковой обработкой, электроискровым способом и др.

Из ионных К. важное значение в технике как источник ацетилена имеет карбид кальция. Широко используются ковалентные и металлоподобные К. Так, тугоплавкие К. применяют для изготовления нагревателей электропечей сопротивления, защитных чехлов для термопар, тиглей и т.д. На основе сверхтвёрдых и износостойких К. производят металло-керамические твёрдые сплавы (вольфрамокобальтовые и титановольфрамовые), а также абразивы для шлифования и доводки (особенно SiC и B4C). К. входят в состав жаропрочных и жаростойких сплавов - керметов, в которых твёрдые, но хрупкие К. цементированы вязкими, но достаточно тугоплавкими металлами. К. железа Fe3С образует в железоуглеродистых сплавах (чугунах и сталях) так называемую цементитную фазу - твёрдую, но очень хрупкую и непластичную (см. Цементит). Высокая химическая стойкость К. используется в химическом машиностроении и химической промышленности для изготовления трубопроводов, насадок, облицовки реакторов. Металлическая или полупроводниковая проводимость, хорошие термоэмиссионные свойства, способность переходить в сверхпроводящее состояние - для изготовления резисторов, различных элементов полупроводниковых устройств, в составе электроконтактов, магнитных материалов, термокатодов в электронике.

Лит.: Самсонов Г. В., Тугоплавкие соединения. Справочник по свойствам и применению, М., 1963; Косолапова Т. Я., Карбиды, М,, 1968; Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, под ред. А. Т. Туманова и К. И. Портного, М., 1967; Особо тугоплавкие элементы и соединения. Справочник, М., 1969; Тугоплавкие карбиды, [Сборник], под ред. Г. В. Самсонова, К., 1970. Г. В. Самсонов, К. И. Портной.

Карботермия

От карбо... и греч. therme - теплота, жар.

Металлургические процессы, основанные на восстановлении металлов из их соединений углеродом и углеродсодержащими материалами при повышенных температурах. Наиболее распространённый углеродсодержащий материал - металлургический кокс. Различают прямое восстановление (твёрдым углеродом) и косвенное (окисью углерода). Карботермическое восстановление лежит в основе металлургии железа (см. Доменное производство). В цветной металлургии с помощью К. получают свинец, олово, значительную часть цинка и некоторые др. металлы.

Лит.: Есин О. А. и Гельд П. В., Физическая химия металлургических процессов, ч. 1, Свердловск, 1962.

Карбюризатор

Богатая углеродом смесь, используемая при цементации стальных деталей. К. имеет следующий примерный состав: древесный уголь 70%, углекислый барий BaCO3 20-25%, кальцинированная сода Na2CO2.

При температуре цементации (~930єС) в цементационном ящике компоненты К. вступают в реакцию с кислородом, при этом образуется атомарный углерод, который диффундирует в аустенит, образуя диффузионный слой требуемой толщины.

Карусельная печь

Промышленная печь, через которую нагреваемые изделия транспортируют на дисковом вращающемся поде. К.п. применяют в массовом производстве для нагрева мелких металлических заготовок перед ковкой. По конструкции К.п. (см. рис. 1) подобна кольцевой печи и отличается от неё только формой вращающегося пода и рабочего пространства. Загружают и выдают изделия в К.п. через одно окно, обычно вручную. Наружный диаметр К.п. - до 5 м, производительность - до 5 м/ч. К.п. отапливают газовым или жидким топливом с помощью горелок или форсунок, установленных на стене печи.

Схема карусельной печи

Рис. 1 Схема карусельной печи: 1 - дисковый вращающийся под; 2 - нагреваемое изделие; 3 - окно загрузки и выдачи; 4 - опорный ролик; 5 - механизм вращения пода; 6 - горелка; 7 - дымопровод для отвода продуктов сгорания