Тенденции развития металлических материалов

 

 

 

 

 

Таллиннский Политехникум

 

Реферат на тему

 

Тенденции развития металлических  материалов

 

Материаловедение

 

AV-12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ученик : Никита Дивин   

         

 

Учитель : Кирилл Сафронов  

 

 

 

 

 

 

 

Таллинн

2013

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение.

  Очевидно, что в соответствии  с постоянно растущим национальным  доходом и непрерывно увеличивающимся  валовым продуктом промышленности  будет расти и потребность  в металлических материалах. Поэтому прежде всего необходимо наряду с повышением производительности труда в металлодобывающей и металлообрабатывающей промышленности добиться ускоренного развития и широкого использования новых технологических процессов, позволяющих экономить материал, энергию и рабочее время. Таким образом, удельный расход металлических материалов будет целенаправленно и планомерно уменьшаться.

  Удельный расход материалов определяется  их количеством (в единицах  массы), которое расходуется на  единицу валового промышленного продукта (например, 1 млн. марок). В период с 1976 по 1980 г. в народном хозяйстве ГДР он ежегодно понижался в среднем на 3%. В тот же период удельный расход стального проката в металлообрабатывающей промышленности ГДР ежегодно снижался на 4,6-4,8%, а в строительстве на 2,7%. Уменьшение удельного расхода металлических материалов это объективный процесс, протекающий в рамках научно-технической революции. Он известен во всех социалистических странах, где им целенаправленно управляют.

  Наряду с постоянным уменьшением расхода металлических материалов необходимо постоянно повышать добычу сырья для производства металлов. При этом нужно обращать все больше внимания на то, что затраты на разведку, добычу и подготовку первичного сырья, руд, растут по объективным причинам. Кроме того, рудные месторождения все чаще разрабатываются в областях, в которых только начинают развиваться промышленность и транспорт. Решение связанных с этим проблем для ГДР реально только в рамках социалистической экономической интеграции.

  Перед наукой стоит задача  привлечения всех резервов для  лучшего использования сырья  и ускоренного внедрения передовой  технологии, основывающейся на переработке  образующегося вторичного сырья,  например шлаков металлов.

  Необходимо разрабатывать новые прогрессивные методы получения материалов на основе результатов целенаправленных исследований взаимосвязи структуры и свойств материалов с методами их получения. При этом большую роль играет модификация свойств материала термообработкой с учетом, разумеется, его химического состава. Мы знаем, что повышение прочности материала, если его эксплуатируют при воздействии тех же нагрузок, ведет к его экономии.

  Постоянно улучшающиеся свойства  материалов все чаще позволяют  заменить один вид металлического материала другим или даже неметаллом.

     

2.Добыча сырья материала.

  Применение этих видов чугуна  вместо стали часто дает значительный  технический и экономический  эффект.Там, где технологический  процесс связан с формованием,  металлообработкой, сборкой изделий, термообработкой, нанесением покрытий, прогрессивная технология приводит к улучшению использования материалов и экономии энергии.

  Оптимальные технологические  варианты повышают производительность  труда, помогают сэкономить материал и уменьшить стоимость изделий. Важную роль при этом играют такие вопросы как, например, отлить или отковать исходную заготовку, можно ли изготовить конструкцию не прокаткой слитка, а путем сборки с помощью сварки. Таким образом, наряду с уже упоминавшейся заменой материалов возможна и замена способа получения изделия.

  Прогрессивная, высокопродуктивная  технология только тогда будет  эффективна, когда необходимое, по  большей части очень дорогое  оборудование будет работать  с максимальной нагрузкой. Это  отвечает требованиям экономии энергии и рабочего времени. Для претворения этого в жизнь необходимы еще большая централизация производства и создание лучших условий для обеспечения промышленности сырьем. При этом по-прежнему будет возрастать роль ограничения, упорядочения и унификации ассортимента выпускаемых изделий, а также их стандартизации. Здесь также не обойтись без эффективной совместной работы социалистических стран в рамках экономической интеграции.

  Еще один путь к экономии  материала это фундаментальные научные исследования в области естественных наук, техники и математики. Залог успеха при этом скорейшее использование достижений научно-технического прогресса в промышленности.

  В связи с этими тенденциями  производство металлических материалов все более смещается в сторону импортеров железной руды и в развивающиеся страны. Главными потребителями импортного железнорудного сырья являются Япония, Корейская республика, а также государства, входящие в Европейский Союз. Основные производители чугуны и стали – это Российская Федерация, Украина, Германия, Япония и Соединенные Штаты. Доля цветноого металла в металлургической промышленности составляет около 5 процентов. Этой отраслью обеспечивается производство около 70 наименований различных металлов, в том числе алюминия, меди, цинка, олова, свинца, а также титана, бериллия, лития, кобальта и всевозможных сплавов.

3.Строение  металла.

 Накопленный опыт и разносторонние исследования показали, что пространственное расположение атомов в металлах и материалах из них соответствует строго определенным закономерностям. Это закономерное и математически описываемое расположение атомов, специфичное для отдельных металлов, называется кристаллической решеткой.

Большинство металлов обладает кубической или гексагональной кристаллическими системами. В действительности области действия отдельных атомов постоянно соприкасаются и проникают друг в друга.

Из  множества таких элементарных ячеек  и образуются кристаллы металлических  материалов. Они очень редко состоят  из монокристаллов, чаще всего мы встречаемся с состоящими из огромного числа кристаллов поликристаллическими образованиями. Поэтому в дальнейшем будут рассматриваться именно материалы с такой структурой.В случае, когда атомы в пространственной решетке расположены в строгом соответствии с их математически обоснованной периодичностью, мы говорим об идеальной кристаллической структуре. Однако в природе и технике мы постоянно сталкиваемся с отклонениями от нее. К примеру, может случиться так, что в кристаллах какого-либо металлического материала будут заняты не все теоретически предсказанные места расположения атомов: кое-где атомы отсутствуют-это называется дефектом кристаллической решетки. В решетке чистого, состоящего из одинаковых атомов металла могут появиться атомы другого вещества, как металла, так и неметалла. Тогда говорят о смешанных кристаллах. Если чужой атом находится на месте, принадлежащем атому вещества, образовавшего кристаллическую решетку, то возникает так называемый твердый раствор замещения. Если же чужой атом занимает место, ранее не предусмотренное ни для какого другого атома, то образуются твердые растворы внедрения.

  Существование такой реальной кристаллической структуры ни в коей мере не является недостатком, наоборот, природа дает нам возможность перерабатывать и использовать материалы. Многие особо важные свойства металлов обусловлены как раз дефектами в их решетках.

  Из многочисленных свойств металлов, уже тысячелетиями используемых  человечеством, важнейшими являются  механические свойства. При этом  в первую очередь речь идет  о прочности, под которой в  широком смысле слова понимают сопротивление материала разрыву его на части. Предметы из металлических материалов могут, однако, не только разрушаться на отдельные части под действием внешних сил, но и менять форму, не меняя своего внутреннего строения. Благодаря этому большинство металлических материалов может быть подвергнуто пластическому формованию.

4.Сфера  деятельности металла.

  Такую диаграмму можно получить  в опыте, где цилиндрический  образец растягивается аксиальной  силой, которая медленно меняет  свое значение от нуля до момента разрыва образца. Действующая при этом сила в каждый момент времени должна быть отнесена к поперечному сечению образца в начале опыта. Критерием служит величина силы, отнесенной к единице поверхности- напряжение. Относительным удлинением называют отношение удлинения образца в процессе опыта к его начальной длине.

  Из графика зависимости растяжения  от напряжения можно теперь  определить некоторые очень важные  характеристики механических свойств.

Прежде  всего отметим, что в области  действия закона Гука напряжение и растяжение пропорциональны друг другу. Если к образцу приложить напряжение, значение которого ниже предела упругости, и снова снять нагрузку, то он вернется к своим первоначальным размерам. Материал ведет себя в этих условиях упруго. После достижения предела упругости и прежде всего при напряжениях больших предела текучести поведение материала меняется. Если теперь разгрузить испытуемый образец, то он больше не вернется к своей первоначальной форме. Появляются остаточные деформации, и материал ведет себя как пластическое тело. Напряжение в высшей точке кривой соответствует пределу прочности на растяжение. Вследствие воздействия силы и предшествующих деформаций при больших напряжениях (в конце кривой) происходит разрыв растягиваемого образца.

  Пластические свойства материалов  важны прежде всего при их  формовании, в то время как  прочность и, конкретно, предел  текучести помогают конструкторам  правильно рассчитать размеры  элементов конструкций. При расчетах  в основу кладется то допустимое  напряжение, которое не должно быть превышено при воздействии силы на какую-либо строительную деталь. Это допустимое напряжение находится на графике ниже предела текучести, то есть в области упругого поведения материала, что обеспечивает безопасность.

  Мировая торговля металлами является одной из старейших сфер международных экономических отношений. Добыча минерального сырья, его переработка и торговля металлопродуктами исторически были первой областью хозяйственной деятельности, где в результате крупномасштабного перемещения капитала формировались международные монополии. До второй мировой войны металлургические корпорации принадлежали к числу ведущих в мировой экономике, а рынки, на которых они выступали — к наиболее монополизированным. По мере ускорения научно-технического прогресса, накопления капитала и его концентрации в других отраслях, структурных сдвигов в мировом хозяйстве, уровень монополизации рынка заметно снижался, высокомонополизированные рыночные структуры на рынке металлопродукции сменялись олигополиями, что в целом способствовало обострению конкуренции. 

5.Металл  на мировом рынке.

  Одним из главных факторов  развития мирового рынка металлов  в металлопродукции стал исключительно  динамичный рост экспорта из  России в начале 1990-х годов, по объему которого страна к 1996 году вышла на одно из первых мест в мире, более чем втрое превысив максимальный уровень годового экспорта СССР. В основе этого прорыва лежит созданный в 1992-1994 гг. механизм государственной либерализации внешней торговли, в том числе сокращение перечня квотируемых товаров, отмена лицензирования на экспорт металлов, корректировка внешнеторговых пошлин, сертификация продукции по международным стандартам, определенные льготы по использованию части валютной выручки для реконструкции и модернизации производства. Кроме того, в условиях резкого сокращения внутреннего спроса предприятия, получившие экономическую самостоятельность, успешно закрепились на международных рынках, а металлургия в середине 1990-х годов стала одной из высокодоходных экспортных отраслей. Решающую роль при этом сыграли наличие собственной сырьевой базы, дешевых энергоресурсов, низкие трудовые затраты, высокая концентрация производства, высокая квалификация персонала. 
С выходом на международные рынки российская металлургия столкнулась с рядом сложных проблем, которые носят характер долговременных глобальных 
тенденций. В период 2000-2007 г. мировая черная металлургия демонстрировала рекордную за последние тридцать лет динамику роста. Среднегодовой темп прироста мирового объема выплавки стали в этот период составил 6,9%, а мировой объем производства превысил рекордный уровень — 1350 млн т. 
В целом за 1990-2007 гг. мировое производство стали увеличилось на 75%. При этом спад производства в странах Восточной Европы и СНГ компенсировался наращиванием производства в Азии. Наиболее динамично росло производство в Китае, а также в целом по группе стран БРИК (Бразилия, Россия, Индия, Китай). Так, Китай увеличил производство стали за указанный период в 7,5 раз, а группа БРИК — в 3,4 раза. В результате доля Китая и стран БРИК в мировом производстве стали возросла в 4,2 и 1,9 раза соответственно. В 2007 году в странах БРИК было произведено более 48% мирового производства стали. Соответственно выросло и видимое потребление стальной продукции (производство плюс импорт минус экспорт) в мире за 1990-2007 гг. — на 87% — с 649 до 1215 млн т. Наиболее высокими темпами росло видимое потребление в докризисный период 1990-2007 гг. в странах Азии — Китае, Индии, Ю.Корее и Бразилии. Доля Китая в мировом видимом потреблении возросла с 8,2% в 1990г. до 35,5% в 2007 году, а доля стран группы БРИК соответственно — с 23,3% до 43%. 
металлопродукции по абсолютным показателям значительно превосходит рынки других видов минерального сырья.

6.Заключение.

  В заключение хотелось бы сказать,что металл является один из самых продоваемых материалов.По сей день его использует во многих промышленностях,но только в строительстве.Из-за своего хорошего состава,металл является очень прочным и надежным материалом.Так же в строении металл играет не маловажную роль,поскольку металл предает надежность в строении дома или того,или иного объекта.Поскольку металл стали использывать очень энергично в последнее время ,продукты и объекты стали строить с менеем использыванием металлических материалов.

 

 

 

 

 

 

 

Использыванный  материал:

http://www.bibliotekar.ru/materialy/26.html

а так же информация из газеты,где

говорилось  о расходе в промышленности

металлических материалов(2009).

Текст был создан так же при помощи родителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.04.2013