Materiały metodyczne. Praca laboratoryjna nad kursem „Nauka o materiałach

Temat:Badanie procesu krystalizacji metali

Cel: badanie mechanizmu krystalizacji metali, warunków energetycznych procesu krystalizacji.

Porządek pracy

1. Zapoznaj się z informacjami teoretycznymi.

2. W zeszycie do pracy praktycznej odpowiedz pisemnie na pytania kontrolne.

Informacje teoretyczne

Ogólną właściwością metali i stopów jest ich struktura krystaliczna, która charakteryzuje się pewnym rozmieszczeniem atomów w przestrzeni. Do opisu struktury atomowo-kryształowej stosuje się pojęcie komórki kryształowej - najmniejszej objętości, której translacja we wszystkich wymiarach może w pełni odtworzyć strukturę kryształu. W prawdziwym krysztale atomy lub jony zbliżają się do siebie do stanu bezpośredniego kontaktu, ale dla uproszczenia zastępują je schematy, w których centra przyciągania atomów lub jonów są przedstawione kropkami; Ogniwa najbardziej typowe dla metali pokazano na ryc. 1.1.

Rysunek 1.1. Rodzaje sieci krystalicznych i rozmieszczenie w nich atomów:

a) skoncentrowane na twarzy (FCC), b) skoncentrowane na ciele (BCC), c) ciasno upakowane sześciokątne (GSC)

Każda substancja może znajdować się w trzech stanach skupienia: stałym, ciekłym i gazowym, a przejście z jednego stanu do drugiego następuje w określonej temperaturze i ciśnieniu. Większość procesów technologicznych zachodzi pod ciśnieniem atmosferycznym, wtedy przemiany fazowe charakteryzują się temperaturą krystalizacji (topnienia), sublimacji i wrzenia (parowania).

Wraz ze wzrostem temperatury ciała stałego wzrasta ruchliwość atomów w węzłach komórki krystalicznej i wzrasta ich amplituda drgań. Gdy temperatura topnienia zostanie osiągnięta, energia atomów staje się wystarczająca do opuszczenia komórki - zapada się wraz z utworzeniem fazy ciekłej. Temperatura topnienia jest ważną fizyczną stałą materiałów. Spośród metali najniższą temperaturę topnienia ma rtęć (-38,9°C), a najwyższą wolfram (3410°C).

Odwrotny obraz ma miejsce, gdy ciecz jest schładzana wraz z jej dalszym krzepnięciem. W pobliżu temperatury topnienia tworzą się grupy atomów upakowane w komórki jak w ciele stałym. Grupy te są centrami (jądrami) krystalizacji, a następnie narasta na nich warstwa kryształów. Po osiągnięciu tej samej temperatury topnienia materiał przechodzi w stan ciekły z utworzeniem sieci krystalicznej.

Krystalizacja to przejście metalu ze stanu ciekłego do stanu stałego w określonej temperaturze. Zgodnie z prawem termodynamiki, każdy układ dąży do przejścia w stan o minimalnej wartości energii swobodnej - złożonej energii wewnętrznej, którą można izotermicznie zamienić na pracę. Dlatego metal krzepnie, gdy w stanie stałym jest mniej energii swobodnej, i topi się, gdy w stanie ciekłym jest mniej energii swobodnej.

Proces krystalizacji składa się z dwóch podstawowych procesów: zarodkowania centrów krystalizacji i wzrostu kryształów z tych centrów. Jak wspomniano powyżej, w temperaturze bliskiej krystalizacji rozpoczyna się tworzenie nowej struktury, centrum krystalizacji. Wraz ze wzrostem stopnia przechłodzenia wzrasta liczba takich ośrodków, wokół których zaczynają rosnąć kryształy. Jednocześnie w fazie ciekłej tworzą się nowe centra krystalizacji, dlatego wzrost fazy stałej następuje jednocześnie zarówno w wyniku pojawiania się nowych ośrodków, jak i wzrostu już istniejących. Całkowita szybkość krystalizacji zależy od przebiegu obu procesów, a szybkości zarodkowania centrów i wzrostu kryształów zależą od stopnia przechłodzenia ΔТ. Na ryc. 1.2 schematycznie przedstawia mechanizm krystalizacji.

Ryż. 1.2. Mechanizm krystalizacji

Prawdziwe kryształy nazywane są krystalitami, mają nieregularny kształt, co tłumaczy się ich jednoczesnym wzrostem. Jądra krystalizacji mogą być fluktuacjami metalu nieszlachetnego, zanieczyszczeń i różnych cząstek stałych.

Rozmiary ziaren zależą od stopnia przechłodzenia: przy małych wartościach ΔТ szybkość wzrostu kryształów jest wysoka, dlatego powstaje niewielka ilość dużych krystalitów. Wzrost ΔТ prowadzi do wzrostu szybkości zarodkowania, liczba krystalitów znacznie wzrasta, a ich rozmiary maleją. Jednak główną rolę w tworzeniu struktury metalicznej odgrywają zanieczyszczenia (wtrącenia niemetaliczne, tlenki, produkty odtleniania) – im ich więcej, tym mniejsze rozmiary ziaren. Czasami metal jest celowo modyfikowany - celowe wprowadzanie zanieczyszczeń w celu zmniejszenia wielkości ziarna.

W tworzeniu struktury krystalicznej istotną rolę odgrywa kierunek odprowadzania ciepła, ponieważ kryształ rośnie szybciej w tym kierunku. Zależność tempa wzrostu od kierunku prowadzi do powstawania rozgałęzionych kryształów drzewiastych – dendrytów (ryc. 1.3).

Ryż. 1.3 Kryształ dendrytyczny

Podczas przejścia ze stanu ciekłego do stałego zachodzi zawsze selektywna krystalizacja - przede wszystkim czystszy metal twardnieje. Dlatego granice ziaren są bardziej wzbogacone w zanieczyszczenia, a niejednorodność składu chemicznego w dendrytach nazywa się likwacją dendrytyczną.

Na ryc. 1.4. przedstawia budowę wlewka stalowego, w którym można wyróżnić 3 charakterystyczne strefy: drobnoziarnistą 1, strefę kryształów kolumnowych 2 oraz strefę kryształów równowagowych 3. Strefa 1 składa się z dużej liczby kryształów niezorientowanych w przestrzeń, utworzona pod wpływem znacznej różnicy temperatur między ciekłym metalem a zimnymi ścianami.

Ryż. 1.4. Struktura wlewka stalowego

Po utworzeniu się strefy zewnętrznej pogarszają się warunki odprowadzania ciepła, zmniejsza się hipotermia i pojawia się mniej centrów krystalizacji. Kryształy zaczynają z nich wyrastać w kierunku odprowadzania ciepła (prostopadle do ścianek formy), tworząc strefę 2. W strefie 3 nie ma wyraźnego kierunku odprowadzania ciepła, a jądra krystalizacji w niej zawierają obce cząstki przemieszczone podczas krystalizacja poprzednich stref.

Pytania kontrolne

1. W jakich stanach skupienia może istnieć materiał?

2. Co nazywa się przemianą fazową pierwszego rodzaju?

3. Jaki proces nazywamy krystalizacją, do jakiego rodzaju przemian fazowych należy?

4. Opisać mechanizm krystalizacji metalu i warunki niezbędne do jego uruchomienia.

5. Jaka jest przyczyna dendrytycznego kształtu kryształów?

6. Opisz strukturę metalowego wlewka

Pytania do egzaminu na II rok Wydziału IM
Pytania do egzaminu dla studentów I roku IM

Prace laboratoryjne

Czasopisma laboratoryjne z przedmiotu „Nauka o materiałach”

(Do pracy w laboratorium studenci muszą mieć przy sobie wydrukowaną wersję czasopisma laboratoryjnego)

Praca laboratoryjna nad kursem „Nauka o materiałach”

Praca laboratoryjna nad kursem „Nauka o materiałach”

Główna literatura edukacyjna i edukacyjno-metodyczna na temat dyscyplin czytana na wydziale

Nauka o materiałach cyklicznych

1. Bogodukhov S.I., Kozik E.S. Inżynieria materiałowa. Podręcznik dla uczelni. - M .: Mashinostroenie, 2015 .-- 504 s.
2. Solntsev Yu.P., Pryachin E.I. Inżynieria materiałowa. Podręcznik dla uczelni. - SPb .: KHIMIZDAT, 2007 .-- 784 s.
3. Arzamasov V.B., Cherepakhin A.A. Inżynieria materiałowa. Podręcznik. - M .: Egzamin, 2009 .-- 352 s.: Ill.
4. Oskin V.A., Baikalova V.N., Karpenkov V.F. Warsztaty z materiałoznawstwa i technologii materiałów konstrukcyjnych: Podręcznik dla uniwersytetów (red. Oskin V.A., Baikalova V.N.). - M .: KolosS, 2007 .-- 318 s.: ch.
5. Materiałoznawstwo i technologia metali: podręcznik dla uczelni / G.P. Fetisov i inni - wyd. 6, Add. - M .: Szkoła Wyższa, 2008 .-- 878 s.
6. Materiałoznawstwo i technologia metali: podręcznik dla uczelni wyższych w specjalnościach budowy maszyn / G.P. Fetisow, M.G. Karpman i inni - M .: Szkoła Wyższa, 2009 .-- 637 s.
7. Medvedeva M.L., Prygaev A.K. Notatnik o materiałoznawstwie. Podręcznik metodyczny - M.: Centrum wydawnicze Rosyjskiego Państwowego Uniwersytetu Nafty i Gazu im. ICH. Gubkina, 2010, 90 s.
8. Efimenko L.A., Elagina O.Yu., Prygaev A.K., Vyshemirsky E.M., Kapustin O.E., Muradov A.V. Obiecujące i tradycyjne stale rurowe do budowy rurociągów gazowych i naftowych. Monografia. - M .: Logos, 2011, 336 s.
9. Prygaev A.K., Kurakin I.B., Vasiliev A.A., Krivosheev Yu.V. Uzasadnienie wyboru materiałów konstrukcyjnych i opracowania sposobów ich obróbki cieplnej do produkcji części maszyn i urządzeń dla przemysłu naftowego i gazowniczego. Podręcznik metodyczny do pracy kursowej w dyscyplinie „Nauka o materiałach” - M .: Rosyjski Państwowy Uniwersytet Nafty i Gazu im. IM Gubkina, 2015
10. Fektistov G.P., Karpman M.G., Miatyukhin V.M. i inne Materiałoznawstwo i technologia materiałów. - M.: Szkoła Wyższa, 2000
11. Gulajew A.P. Inżynieria materiałowa. - M .: Metalurgia, 1986
12. Efimenko L.A., Prygaev A.K., Elagina O.Yu. Metalurgia i obróbka cieplna złączy spawanych. Instruktaż. - M .: Logos, 2007 .-- 455 s.: Ill.
13. Wytyczne metodyczne do pracy laboratoryjnej na kursie „Nauka o materiałach” część 1 i część 2, - M .: Rosyjski Państwowy Uniwersytet Nafty i Gazu, 2000
14. Trofimova G.A. Wytyczne metodyczne do prac laboratoryjnych „Konstrukcja i analiza krzywych termomechanicznych polimerów amorficznych” oraz „Oznaczanie właściwości mechanicznych tworzyw sztucznych i gum”. - Moskwa: Rosyjski Państwowy Uniwersytet Nafty i Gazu im. I.M. Gubkin, 1999

Cykl Korozja i ochrona urządzeń naftowych i gazowych

1. Semenova I.V., Florianovich G.M., Khoroshilov A.V. Ochrona przed korozją i korozją. - M: Fizmatlit, 2010 .-- 416 s.
2. Medvedeva M.L. Ochrona przed korozją i sprzętem w przetwórstwie ropy i gazu. Instruktaż. Moskwa: Wydawnictwo FSUE „Oil and Gas” Rosyjski Państwowy Uniwersytet Nafty i Gazu im I.M. Gubkina, 2005 .-- 312 s.: ch.
3. Medvedeva M.L., Muradov A.V., Prygaev A.K. Korozja i ochrona głównych rurociągów i zbiorników: Podręcznik dla uczelni o profilu naftowym i gazowym. - M .: Centrum Wydawnicze Rosyjskiego Państwowego Uniwersytetu Nafty i Gazu im. I.M. Gubkina, 2013 .-- 250 pkt.
4. Sorokin G.M., Efremov A.P., Saakiyan L.S. Zużycie korozyjno-mechaniczne stali i stopów. -M.: Ropa i Gaz, 2002

Trybologia cyklu

1. Sorokin G.M., Malyshev V.N., Kurakin I.B. Trybologia stali i stopów: Podręcznik dla uniwersytetów. - M .: Rosyjski Państwowy Uniwersytet Nafty i Gazu im. I.M. Gubkina, 2013 .-- 383 s.: ch.
2. Sorokin G.M., Kurakin I.B. Analiza systemowa i złożone kryteria wytrzymałości stali. - M .: Nedra Publishing House LLC, 2011. - 101 s.
3. Sorokin G.M. Trybologia stali i stopów. M.: Nedra, 2000
4. Vinogradov VN, Sorokin G.M. Zużycie mechaniczne stali i stopów: Podręcznik dla uniwersytetów. - M .: Nedra, 1996 .-- 364 s.: ch.
5. Vinogradov VN, Sorokin G.M. Odporność na ścieranie stali i stopów: Podręcznik dla uniwersytetów. - M .: Ropa i gaz, 1994 .-- 417 s.: il. 246.

Transkrypcja

1 Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego Państwowy Uniwersytet Techniczny w Niżnym Nowogrodzie im. ODNOŚNIE. Alekseeva V.K. Sorokina, G.N. Gawriłow, Św. Kostromin PRACE LABORATORYJNE I PRAKTYCZNE W NAUCE MATERIAŁOWEJ

2 UDC (075.8) LBC Sorokin VK, Gavrilov GN, Kostromin S.V. Praca laboratoryjna i praktyczna z zakresu materiałoznawstwa: podręcznik. dodatek; pod redakcją V.K. Sorokina. NSTU nazwane na cześć ODNOŚNIE. Aleksiejewa. Niżny Nowogród, s. JSBN Laboratorium zajmuje się badaniem struktury materiałów, przedstawia zagadnienia obróbki cieplnej oraz właściwości materiałów. Podano prace praktyczne dotyczące analizy przemian fazowych w stopach dwuskładnikowych, doboru stali i obróbki cieplnej części maszyn oraz materiałów kompozytowych. Państwowy Uniwersytet Techniczny w Niżnym Nowogrodzie im ODNOŚNIE. Alekseeva Sorokin VK, Gavrilov G.N., Kostromin S.V., 2011

3 PRACA LABORATORYJNA 3 WPŁYW WARUNKÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI STALI Cel pracy: Zbadanie wpływu warunków temperaturowych i czasowych trybów nagrzewania i chłodzenia podczas obróbki cieplnej na właściwości stali. 1. KRÓTKA INFORMACJA Z TEORII Wyroby metalowe z zakładów hutniczych trafiają do zakładów budowy maszyn najczęściej w postaci różnych wyrobów walcowanych, odkuwek, w stanie odlanym. Służą do produkcji półfabrykatów na części maszyn, które poddawane są wstępnej obróbce cieplnej. Późniejsza obróbka przez cięcie. uzyskuje się części o określonym kształcie geometrycznym i wymiarach. Części te poddawane są następnie utwardzającej obróbce cieplnej i w przypadku skomplikowanych maszyn trafiają na montaż poszczególnych części maszyny, a sama maszyna składana jest z zespołów montażowych. Schemat przetwarzania i wytwarzania w zakładach maszynowych wolumetrycznych części maszyn (dźwignie, wały korbowe i korbowody silników spalinowych, koła zębate itp.) Z odkształcalnych materiałów metalowych pokazano na ryc. 8. Jak widać, w procesie wytwarzania części maszyn obróbka cieplna jest przeprowadzana dwukrotnie. Obróbka cieplna to proces obróbki wyrobów wykonanych z materiałów technicznych poprzez nagrzewanie (nagrzewanie i chłodzenie) w celu zmiany ich struktury i właściwości w zadanym kierunku. Obróbka cieplna stosowana jest jako końcowa do uzyskania określonych właściwości mechanicznych, fizycznych i eksploatacyjnych części maszyn oraz pośrednia (wstępna) w celu poprawy właściwości technologicznych (obrabialność narzędziami skrawającymi, skrawalność pod ciśnieniem itp.). ). Główne rodzaje wstępnej obróbki cieplnej detali wykonanych ze stali konstrukcyjnych w inżynierii mechanicznej to normalizowanie lub pełne wyżarzanie. W celu ich przeprowadzenia nagrzewa się detale w przypadku stosowania strukturalnych stali nadeutektoidalnych powyżej temperatury przemiany fazowej t АСз do С i uzyskuje się strukturę austenitu. Po pewnej ekspozycji w temperaturze nagrzewania następuje chłodzenie w powietrzu (wyżarzanie normalizujące) lub wspólnie z piecem (wyżarzanie całkowite), uzyskując strukturę ferrytu i perlitu. Wstępna obróbka cieplna zmniejsza twardość stali i poprawia skrawalność. Wskaźnik skrawalności podczas skrawania przyjmuje się zwykle jako liczbową wartość prędkości skrawania przy toczeniu frezami ze stali szybkotnącej na tokarce, co odpowiada trwałości narzędzia 60 minut (czas pomiędzy dwoma szlifami krawędzi skrawającej narzędzie).

4 ZAKŁAD METALURGICZNY Wyroby długie ZAKŁAD BUDOWY MASZYN Produkcja wykrojów części maszyn metodą obróbki ciśnieniowej (tłoczenie na gorąco itp.) Wykrojka Obróbka wstępna wykrojów Obróbka mechaniczna na maszynach do cięcia metalu Części maszyn Wzmacniająca obróbka cieplna części Obróbka końcowa operacje (w razie potrzeby) Montaż maszyny Maszyna (produkt ) Ryż. 8. Typowy powiększony schemat przetwarzania i wytwarzania części maszyn luzem w zakładzie budowy maszyn Gdy zawartość węgla w konstrukcyjnych stalach węglowych i niskostopowych jest mniejsza niż 0,5%, wyżarzanie normalizujące jest zwykle przeprowadzane dla półfabrykatów, a dla stali o ponad 0,5% węgla, pełne wyżarzanie. Typowa obróbka końcowa części maszyn i narzędzi składa się z dwóch operacji: 1 - hartowania z uzyskaniem na etapie chłodzenia z dużą szybkością (dla stali węglowych w wodzie i innych mediach) struktury austenitu martenzytu (AM); 2 - odpuszczanie hartowanej stali z nagrzewaniem do temperatury nie wyższej niż temperatura przemian fazowych Ac 1. Zastosowanie obróbki cieplnej znacząco zmienia właściwości mechaniczne stali. Schematy głównych rodzajów obróbki cieplnej stali konstrukcyjnych nadeutektoidalnych pokazano na ryc. 9. Dane dotyczące właściwości mechanicznych stali konstrukcyjnych średniowęglowych (uszlachetnionych) o różnym składzie chemicznym po hartowaniu i wysokim odpuszczaniu podano w tabeli. 9.

5 Gatunek stali Rys. 9. Schematy obróbki cieplnej stali konstrukcyjnych Tablica 9. Własności mechaniczne niektórych typowych konstrukcyjnych stali średniowęglowych po hartowaniu i wysokim odpuszczaniu Cena hurtowa x) Średnica krytyczna, mm xx) Dla części o wymiarze poprzecznym, mm xxx) Własności mechaniczne 0,2 , V, MPa MPa 45 1, X 1, XN 1, XN2MA 2, KhNZMFA 2, Uwagi: x) Jednostki względne: cena hurtowa jakościowej stali węglowej jest przyjmowana jako 1.0. xx) Średnica próbki hartowanej w celu uzyskania mikrostruktury w środku 95% martenzytu i 5% troostytu. xxx) Ze stali można wytwarzać części o jeszcze większych wymiarach poprzecznych. Należy pamiętać, że w tym przypadku wyroby uzyskują zmniejszone właściwości mechaniczne w porównaniu z wartościami tabelarycznymi z powodu niewystarczającej hartowności na przekroju części o dużych średnicach poprzecznych. 2. WSPARCIE MATERIAŁOWO-TECHNICZNE PRACY W pracy wykorzystywane są laboratoryjne piece elektryczne, automatyczne potencjometry do kontroli temperatury grzania w piecu, zbiorniki z wodą i olejem do chłodzenia, szlifierka (ostrzarka) do czyszczenia próbek z zadziorów i zgorzeliny, twardościomierze , kleszcze do ładowania próbek do pieca

6 i rozładunek, próbki stali różnych gatunków, linijka do pomiaru wielkości próbek lub suwmiarka noniuszowa. Prace prowadzone są w laboratorium obróbki cieplnej. Do ogrzewania próbek stosuje się elektryczne komory laboratoryjne lub piece muflowe. Przykładem pieca komorowego jest piec SNOL I/II-M1 X) o mocy 3 kW. Komora robocza, w której odbywa się nagrzewanie, wykonana jest z ceramiki żaroodpornej. Elementy grzejne w postaci spiral znajdują się we wnękach wzdłuż ścian bocznych, na palenisku oraz w stropie pieca. Aby zabezpieczyć spirale przed uszkodzeniem i położeniem nagrzanych próbek, na dnie pieca znajduje się płaska płytka ceramiczna. W celu pomiaru temperatury w obszarze roboczym pieca umieszcza się termoparę. Komora robocza piekarnika zamykana jest od frontu pokrywą. Maksymalna temperatura w obszarze roboczym to 1100 C. Piec wyposażony jest w miliwoltomierz typu MP Do dokładnego pomiaru i automatycznego utrzymywania zadanej temperatury służy specjalne urządzenie - automatyczny potencjometr elektromechaniczny typu KSP4, do którego termopara jest połączona za pomocą przewodów elektrycznych. Przyrząd może automatycznie rejestrować dane temperatury pieca na papierowym prostokątnym wykresie paskowym. Ryż. 10. Schemat instalacji do obróbki cieplnej: 1 piec; 2 szafka z potencjometrami; 3 zbiorniki chłodziwa. Obok pieców na stojaku znajdują się zbiorniki z wodą i olejem mineralnym. Zbiorniki posiadają „kosze” z otworami, przez które po całkowitym schłodzeniu pobierane są próbki z medium chłodzącego. Schemat ideowy zakładu obróbki cieplnej przedstawiono na ryc. 10. Ocenę właściwości mechanicznych próbek przeprowadza się w niniejszej pracy na podstawie liczbowej wartości twardości. Twardość jest właściwością materiału, który należy zapewnić

7 Odporność na odkształcenia plastyczne przy wciskaniu pod stałym obciążeniem w płaską powierzchnię materiału kulki z twardej stali hartowanej, stożka diamentowego lub piramidy. Istnieją różne metody pomiaru twardości: Brinella, Rockwella, Vickersa itp. 3. KOLEJNOŚĆ WYDAJNOŚCI I PRZETWARZANIA DANYCH EKSPERYMENTALNYCH. Część praktyczną pracy wykonuje się w następującej kolejności: 1. Dla grupy uczniów do 3-4 osób prowadzący wskazuje numer zadania do wykonania. Każdy uczeń zapisuje sobie tekst zadania. 2. Zgodnie z zadaniem nauczyciel przydziela gatunek stali, ustala się jego klasę konstrukcyjną. 3. Rodzaj obróbki cieplnej ustala się według zadania: hartowanie, wyżarzanie, hartowanie i odpuszczanie. 4. Następnie przejdź do wyznaczenia trybów obróbki cieplnej: temperatura ogrzewania, czas ogrzewania i utrzymywania, środek chłodzący. Niektóre wskaźniki trybu, w zależności od konkretnego zadania, są wskazywane przez nauczyciela. Temperatura ogrzewania obliczana jest według wzorów podanych w tabeli. 10. Wartości liczbowe temperatur przemian fazowych As 1 i As 3 przyjmuje się zgodnie z tabelą. 11. W tym przypadku obliczane są dwie wartości liczbowe temperatury: minimalna t min i maksymalna t max. Te wartości temperatury charakteryzują optymalny zakres temperatur ogrzewania. Rzeczywista wartość temperatury w piecu musi mieścić się w tym zakresie (nie mniej niż t min). Przykład. Hartowanie stali U12 (As 1 = 730 C): t min = 800 C; t max = = 830 С. ) Normalizacja t n.d. = t Ac3 + wyżarzanie + (50 80 C) Hartowanie t zak = t Ac3 + + (30 50 C) Odpuszczanie stali hartowanej Stale eutektoidalne i nadeutektoidalne (od 0,7 0,8 do 2,14%) t wyżarzanie = t Ac1 + + (30 70 C) t nd = t Асm + + (30 50 С) t kolejność = t Ас1 + + (С) poniżej Аc 1 (w zależności od określonych właściwości przy С) Typowe medium chłodzące Z piecem W nieruchomym powietrzu Stale węglowe w wodzie, stopione w oleju Dla większość stali w powietrzu

8 Tabela 11. Temperatury punktów krytycznych Ac 1, Ac 3, Acm niektórych stali Gatunek X 45G2 35KhGSA 60S2 stal Ac 1,0 C Ac 3,0 C Gatunek U7 U8 U10 U12 ShKh15 9KhS KhVG X12M stal Ac 1,0 C Acm, 0 C Czas nagrzewania próbek do określonej temperatury oblicza się zgodnie z następującą zależnością empiryczną: n = 1,5 D, min, gdzie D jest średnicą lub grubością próbki, mm. Czas utrzymywania w danej temperaturze b = 0,2 n, min. Całkowity czas od załadowania próbek do komory roboczej pieca do ich wyładowania z pieca jest sumą czasu nagrzewania i utrzymywania: = n + c Przykład. Średnica próbki wynosi 12 mm: n = 1,5 12 = 18 min; b = 0,2 18 = 3,6 min; = 18,0 + 3,6 = 21,6 minuty. Czynnik chłodzący do obróbki cieplnej stali przyporządkowuje się zgodnie z Tabelą 10. Uczniowie otrzymują od asystenta laboratorium próbki stali danego gatunku i gratują je na ostrzarce (kamień szlifierski). Następnie asystent laboratoryjny mierzy twardość próbek przed obróbką cieplną metodą Rockwella w skali HRB. Wynikowa liczba twardości jest przeliczana z tabeli na skalę HB. Wartość twardości odnotowuje się w tabeli. Próbki są następnie umieszczane w piecu za pomocą kleszczyków pod kierunkiem technika laboratoryjnego. Piekarnik został wcześniej odłączony od sieci elektrycznej. Po załadowaniu próbek do pieca drzwiczki są zamykane, a piec jest podłączony do sieci elektrycznej. Po upływie czasu nagrzewania i wygrzewania piec jest odłączany od sieci elektrycznej, próbki są szybko wyładowywane z pieca za pomocą szczypiec i umieszczane w ustalonym medium chłodzącym. Po całkowitym schłodzeniu próbki są czyszczone na szlifierce (szlifierce), a asystent laboratoryjny mierzy twardość w zależności od rodzaju obróbki cieplnej w skali HRC lub HRB. Otrzymane wartości twardości przeliczane są z tabeli na skalę HB. Wartości twardości są zapisane w tabeli. Poniżej zamieszczono postać tabeli do zapisu wyników obróbki cieplnej dla całego zadania: Wpływ obróbki cieplnej na twardość stali Gatunek Tryb Twardość stali stal. obróbka cieplna Rodzaj obróbki cieplnej min chłodzenie - НRB НВ НRB НRС НВ t, 0 С, środa do po tak. (w ten sposób) zaprzeczyć

9 W pracy kilkoro studentów wykonuje jedno z praktycznych zadań dotyczących obróbki cieplnej stali o określonej zawartości węgla. Na małych próbkach stali w warunkach laboratoryjnych symulowana jest rzeczywista obróbka cieplna detali, części maszyn i narzędzi. Poniżej podano zadania praktyczne. ZADANIE 1. Badanie wpływu czynnika chłodzącego (szybkości chłodzenia) na twardość stali. Podgrzać, przytrzymać i schłodzić cztery próbki stali węglowej danego gatunku: pierwsza w wodzie (pełne hartowanie), druga w oleju mineralnym (częściowe hartowanie), trzecia w powietrzu (wyżarzanie normalizujące) i czwarta w piecu (pełne wyżarzanie). Zmierz twardość próbek przed i po obróbce cieplnej. Tabela 12. Szybkość chłodzenia w różnych środowiskach Czynnik chłodzący woda olej powietrze z piecem Orientacyjna szybkość chłodzenia, stopnie, 05 / s. Na podstawie uzyskanych danych wykreśla się wykres zależności twardości stali od szybkości chłodzenia. Wyciągnij wnioski: po jakich rodzajach obróbki cieplnej uzyskuje się maksymalną i minimalną twardość stali; - na wpływ szybkości chłodzenia na twardość stali. ZADANIE 2. Badanie wpływu hartowania na twardość stali o różnej zawartości węgla. Hartowanie przeprowadza się dla kilku próbek stali węglowych różnych gatunków. Twardość próbek jest mierzona przed i po hartowaniu. Na podstawie uzyskanych danych wykreślono dwa wykresy zależności twardości od zawartości węgla (przed hartowaniem dla stali w gatunkach U7, U8, U10 i po hartowaniu dla wszystkich badanych stali). Wyciąganie wniosków: - o wpływie hartowania jednego gatunku stali na twardość oraz o wpływie zawartości węgla na twardość stali hartowanej. ZADANIE 3. Badanie wpływu temperatury odpuszczania na twardość stali hartowanej. Ugasić trzy próbki stali tego samego gatunku. Zmierz twardość każdej próbki przed i po utwardzeniu. Odpuszczanie stwardniałych próbek przeprowadzić w temperaturze pierwszej 200 C, drugiej C, trzeciej C. Czas ogrzewania i utrzymywania 30 min. Zmierz twardość po odpuszczaniu. Na podstawie uzyskanych danych skonstruuj wykres zależności twardości od temperatury odpuszczania. Wyciągnij wnioski: -o wpływie temperatury odpuszczania stali hartowanej na twardość; -po odpuszczaniu w jakiej temperaturze uzyskuje się najwyższą i najniższą twardość badanej stali. Zgodnie z danymi uzyskanymi na tablicy wykreślono wykresy zależności twardości HB od zmiennych czynników: zawartość węgla w stali; szybkość chłodzenia podczas obróbki cieplnej; temperatury odpuszczania

10 utwardzonych próbek. Aby to zrobić, każdy uczeń zaznacza punkty eksperymentalne w odpowiednich współrzędnych. Następnie studenci na zadaniach formułują wnioski, które są zapisywane w raporcie. Wyniki w raporcie każdego ucznia są podane dla wszystkich trzech zadań. 4. TREŚĆ RAPORTU Wyniki przeprowadzonych prac sporządzane są w formie raportu, który powinien zawierać następujące rozdziały: 1. Cel pracy. 2. Sprzęt, urządzenia i materiały wykorzystywane przy wykonywaniu pracy. 3. Postanowienia teoretyczne: pojęcie obróbki cieplnej, typowe rodzaje wstępnej i końcowej obróbki cieplnej stali konstrukcyjnych, harmonogramy obróbki cieplnej. 4. Metodologia pracy i uzyskane wyniki. Zadanie obróbki cieplnej, gatunek stali, rodzaj obróbki cieplnej, wybór trybu obróbki cieplnej, tabela wyników dla całego zadania. Trzy wykresy zależności twardości od badanych czynników dla wszystkich zadań. 5. Wnioski z pracy. Pod koniec lekcji nauczyciel poprzez pytania ustne sprawdza przyswojenie wiedzy na pytania do samodzielnego sprawdzenia. Wypełnione sprawozdania są sprawdzane i podpisywane przez prowadzącego. 5. PYTANIA DOTYCZĄCE PRZYGOTOWANIA DO PRACY I SAMOKONTROLI 1. Pojęcie obróbki cieplnej. 2. Jakie są główne rodzaje obróbki cieplnej stosowane w inżynierii mechanicznej? 3. Jaki jest wpływ pełnego wyżarzania oraz pełnego hartowania i odpuszczania na właściwości mechaniczne stali konstrukcyjnej? 4. Jakie piece są wykorzystywane do obróbki cieplnej w laboratorium materiałoznawczym? 5. Do jakich celów wykorzystywane są potencjometry? 6. Pojęcie twardości materiałów. 7. Jak określa się temperaturę ogrzewania podczas hartowania i wyżarzania? 8. Jakie medium chłodzące jest używane do wyżarzania normalizującego? ZALECANA LITERATURA Główna: Fetisov, G.P. Materiałoznawstwo i technologia metali: podręcznik. dla studentów budowy maszyn. specjalista. uniwersytety / G.P. Fetisow, M.G. Karpman, V.M. Matiuszyn; wyd. GP Fetisow. wyd. 3, ks. i dodaj. M.: Wyższe. szk., s. Dodatkowo: Arzamasov, B.N. Materiałoznawstwo: podręcznik. dla uczelni / B.N. Arzamasov i inni; pod sumą. wyd. B.N. Arzamasova, G.G. Muchina. 7. wyd., Stereotyp. M.: Wydawnictwo MSTU im. N.E. Bauman, s.

Federalna Agencja ds. Edukacji Tomski Państwowy Uniwersytet Architektury i Inżynierii Lądowej Instytut Leśnictwa Wpływ temperatury ogrzewania podczas hartowania i odpuszczania na właściwości mechaniczne stali

Federalna Agencja ds. Edukacji Archangielski Państwowy Uniwersytet Techniczny Obróbka cieplna stali węglowych. Instrukcje metodyczne do pracy laboratoryjnej w materiałoznawstwie

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Oświatowa Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Kurgan State University”

Zadania testowe Naprężenia powstające w procesie gwałtownego nagrzewania, w wyniku niejednorodnego rozszerzania się powierzchni i warstw wewnętrznych, nazywane są 1) wewnętrznymi resztkowymi 2) strukturalnymi 3) termicznymi

Wykład 19 http://www.supermetalloved.narod.ru Stale narzędziowe 1. Stale na narzędzia skrawające 2. Stale narzędziowe węglowe (GOST 1435). 3. Stale narzędziowe stopowe 4. Szybkotnące

Federalna Agencja ds. Edukacji Uralski Uniwersytet Techniczny UPI M.A. Filippov, V.R. Baraz STAL KONSTRUKCYJNO-NARZĘDZIOWA Edukacyjna elektroniczna edycja tekstów Opracował

MINISTERSTWO EDUKACJI FEDERACJI ROSYJSKIEJ Taganrog State Radio Engineering University Wydział Mechaniczny STRESZCZENIE Jedna z najczęstszych cech decydujących o jakości

Http://cryoteh.ru/process/ Obróbka kriogeniczna metali Obróbka kriogeniczna metali to proces obróbki metalowych półfabrykatów i gotowych wyrobów metalowych w bardzo niskich temperaturach (poniżej

MINISTERSTWO EDUKACJI OGÓLNEJ I ZAWODOWEJ FEDERACJI ROSYJSKIEJ MOSKWA PAŃSTWOWA AKADEMIA TECHNICZNA IM. NEBAUMANA G. G. MUKHIN, A. A. ZYABREV, M. S. PAVLOV, R. S. FAKHURTDINOV

PRACE LABORATORYJNE 2 WYBÓR TRYBU TEMPERATURY NAGRZEWANIA BLOKÓW STALOWYCH PRZED OBRÓBKĄ CIŚNIENIOWĄ Cel pracy: zapoznanie się z podstawowymi metodami doboru trybów nagrzewania przedmiotów do obróbki na gorąco

Ministerstwo Edukacji Federacji Rosyjskiej Tver State Technical University Department of Metals Technology and Materials Science NAUKA O MATERIAŁACH Zadania kontrolne dla studentów korespondencyjnych

Ministerstwo Edukacji Ogólnej i Zawodowej Federacji Rosyjskiej Akademia Włókiennictwa Państwowego w Iwanowie Wydział Technologii Metali i Inżynierii Mechanicznej NAUKA O MATERIAŁACH I OBRÓBKA CIEPLNA

MINISTERSTWO EDUKACJI REGIONU RYAZAN OGBPOU „RYAZAN RAILWAY COLLEGE” PROJEKT KREATYWNY „Wiem o tym, a teraz możesz się dowiedzieć” Samodzielna praca studentów w zakresie materiałoznawstwa

MATERIAŁY NAUKA UDC 620.178.3 KONTAKT ZUŻYCIE STALI NARZĘDZIOWYCH 12М, 9ХС I У8А I. N. STEPANKIN, E. P. POZDNYAKOV Placówka edukacyjna „Państwowy Uniwersytet Techniczny Homel

FEDERALNE PAŃSTWO BUDŻETOWA INSTYTUCJA EDUKACYJNA WYŻSZEGO KSZTAŁCENIA ZAWODOWEGO „PAŃSTWOWY UNIWERSYTET ROLNICZY W ORENBURG” Wydział „Naprawa maszyn” PROGRAM PRAKTYCZNY

334 Obrady Państwowego Uniwersytetu Technicznego w Niżnym Nowogrodzie im ODNOŚNIE. Alekseeva 5 (107) UDC 621,9 V.V. Bespalov TECHNOLOGICZNE ZAPEWNIENIE JAKOŚCI MASZYNY Stan techniczny Niżny Nowogród

MINISTERSTWO ROLNICTWA FEDERACJI ROSYJSKIEJ Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Państwowy Uniwersytet Rolniczy w Saratowie

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Syktywkar Forestry Institute (oddział) federalnej państwowej budżetowej instytucji edukacyjnej szkolnictwa wyższego „St. Petersburg

UDC 669.14.08 Badania materiałów zespołów rozdrabniających urządzeń spożywczych Dr. technika Wołogżanina S.A. Cand. technika Nauki Igolkin A.F. D. W. Żuczkow [e-mail chroniony] Narodowy Petersburg

Nowoczesne materiały konstrukcyjne Wykład 2. Stal Wprowadzenie Obecnie stal ze względu na takie cechy jak twardość, wytrzymałość itp. jest najważniejszym materiałem szeroko stosowanym w inżynierii mechanicznej,

UDC 669.187.56.002.2 DODOWANIE TYTANU TLENEM W KOMOROWEJ ELEKTROŻAGOWEJ GĄBKI TYTANOWEJ S. N. Ratiew, O. A. Ryabcewa, F. L. Leokha Donieck Narodowy Uniwersytet Techniczny w Doslidzhen

Kontrola średniookresowa 3 w formie badań w dyscyplinie TCM (RK3) 1. Jaki rodzaj obróbki ciśnieniowej jest najbardziej racjonalny dla uzyskania przedmiotu pokazanego na rysunku? Materiał: stal 10 Program: 10 sztuk

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Komsomolsk-on-Amur State Technical

Federalna Agencja ds. Edukacji Syktywkar Forestry Institute, oddział państwowej instytucji edukacyjnej wyższego szkolnictwa zawodowego „St. Petersburg State Forestry

MINISTERSTWO ODDZIAŁÓW ROSJI FEDERALNE PAŃSTWO BUDŻET INSTYTUCJA WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ „Wołgogradski Państwowy Uniwersytet Techniczny” KAMYSZYŃSKI TECHNOLOGICZNY

18/12/4/2 godziny 18 / - / 4/2 godziny 44 godziny FEDERALNA AGENCJA KSZTAŁCENIA PAŃSTWOWA INSTYTUCJA EDUKACYJNA WYŻSZEJ KSZTAŁCENIA ZAWODOWEGO „PAŃSTWOWY WYŻSZA SZKOŁA NAFTOWA I GAZOWA TYUMEN”

ODKUWKI ZE STALI WĘGLOWEJ I STOPOWEJ, WYPRODUKOWANE PRZEZ KUCIE NA PRASACH WLOTY I TOLERANCJE GOST 7062-90 KOMITET PAŃSTWOWY ZSRR ds. KONTROLI JAKOŚCI I STANDARDÓW WYROBÓW Moskwa UDC 669,14

3 Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej FSBEI HE „Uralski Państwowy Uniwersytet Górniczy” V.S. Balin, M.L. Khazin NAUKA O MATERIAŁACH Poradnik do samodzielnej pracy

Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Oświatowa Wyższego Szkolnictwa Zawodowego MOSKWA PAŃSTWOWY UNIWERSYTET INŻYNIERII (MAMI) SCHEMAT STANU SYSTEMU ŻELAZO-WĘGLOWEGO

UKD 621,78; 621.179,2 A. L. Lisovsky, Cand. technika Sci., Assoc., IV Pletenev LASEROWE UTWARDZANIE NARZĘDZI WYKRAWACZY Informacja o możliwości zastosowania hartowania laserowego w celu zmniejszenia

Departament Edukacji i Nauki Państwowej Budżetowej Instytucji Edukacyjnej Regionu Kemerowo dla średniego szkolnictwa zawodowego „Anzhero-Sudzhensky Polytechnic College” V.V. Bobrovsky

UKD 621.002.3-419; 620.22-419 WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I PRZECIWCIERNE STOPÓW Fe-Cu-Pb-Sn-Zn UZYSKANYCH W DRODZE KONTAKTOWEJ * Yu S. Avraamov, A. N. Kravchenkov, I. A. Kravchenkova, A. D. Shlyapin

Pytania testowe dotyczące dyscypliny "Nauka o materiałach" Pytanie 1 Materiałoznawstwo to nauka o ... 1. strukturze, właściwościach, metodach testowania i ulepszania materiałów 2. wszystkich materiałów budowlanych i konstrukcyjnych

COLD FORM STEELS COLD FORM TOOL STEEL COLD FORM STEEL Niezastąpiona twarda stal K353 jest uniwersalną stalą narzędziową do tłoczenia na zimno

UKD 669: 621.03.539. (031) Erszow W.M. (DonSTU, Alczewsk, Ukraina) SKŁAD ETAPOWY POWIERZCHNI STALOWEJ PO ZASTOSOWANIU ELEKTRYCZNYM ISKROWYM W ŚRODOWISKU PŁYNNYM

UDC 621,9 BBK 34,5 Ch-77 Maszyny do obróbki metali, przyrządy do cięcia i pomiaru: program pracy dla praktyki edukacyjnej / Chikhranov A.V. Dimitrowgrad: Instytut Technologiczny, oddział FGOU VPO „Ulyanovskaya

VIAM / 1980-198248 Kinetyka przemian fazowych w stali i żeliwie szarym w zastosowaniu do lutowania indukcyjnego S.V. Lashko Doktor nauk technicznych B.P. Peregudin grudzień 1980 Wszechrosyjski Instytut Lotnictwa

Po włączeniu instalacji obrabiany przedmiot zaciśnięty w przednim i tylnym uchwycie jest wprawiany w ruch obrotowy. W tym samym czasie część otrzymuje siłę rozciągającą P p i jest obrabiana za pomocą stałego frezu

PROJEKT GEOMETRIA INŻYNIERIA GRAFIKA LITERATURA EDUKACYJNA Główna GF Vinokurova, BL Stepanov Grafika inżynierska: samouczek (część 2). Tomsk: wyd. TPU, 2000,124 s.: ch. AA Czekmariew Inżynieria

Federalna Agencja ds. Edukacji Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego Iwanowski Państwowy Uniwersytet Chemiczno-Technologiczny M A T E R I A L O V E

MINISTERSTWO KULTURY FEDERACJI ROSYJSKIEJ FEDERALNA PAŃSTWOWA INSTYTUCJA EDUKACYJNA WYŻSZEGO SZKOLNICTWA ZAWODOWEGO "PETERSBURG PAŃSTWOWY UNIWERSYTET FILMOWY I TV"

Wykład 18 http://www.supermetalloved.narod.ru Stale konstrukcyjne. Klasyfikacja stali konstrukcyjnych. 1. Klasyfikacja stali konstrukcyjnych 2. Stale węglowe. 3. Stale nawęglane i odpuszczane

STALE NARZĘDZIOWE BÖHLER NA FORMY DO ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO 2 NAJWYŻSZE STANDARDY Jako najważniejszy na świecie producent stali narzędziowych, firma BÖHLER zwraca szczególną uwagę na

Ministerstwo Edukacji Federacji Rosyjskiej DI Mendelejewa PODSTAWY NAUKI O MATERIAŁACH Struktura krystaliczna, diagramy fazowe, znakowanie materiałów.

Regionalna państwowa budżetowa instytucja edukacyjna średniego szkolnictwa zawodowego „Irkuck Aviation College” ZATWIERDZONY Dyrektor OGBOU SPO „IAT” V.G. Semenov Zestaw metodologiczny

Federalna Agencja ds. Edukacji Tomski Państwowy Uniwersytet Architektury i Inżynierii Lądowej OZNACZANIE WIELKOŚCI ZIARNA POLIKRYSTALI Instrukcje metodyczne dotyczące prac laboratoryjnych Opracował D.V.

NAUKI MATERIAŁOWE Instrukcje metodyczne i zadania testowe dla studentów studiów niestacjonarnych WPROWADZENIE Doskonalenie produkcji, produkcja nowoczesnych różnorodnych konstrukcji maszynowych, specjalnych

Technologia wytwarzania tłoków kutych Starszy pracownik naukowy, dr inż. Basiuk T.S., Buzinov V.G., doc. doktorat Posedko VN, prof. Fedorenko I.N., profesor nadzwyczajny Shibaev O.V. Moskiewski Państwowy Uniwersytet Techniczny

STALOWA GIĘTA ZAMKNIĘTA SPAWANA KWADRATOWA I PROSTOKĄTNA DO KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH 1 Zakres Specyfikacje Stal gięta

Obiekt kontrolny. Badania ultradźwiękowe odcinka rurociągu Przedmiotem badań jest odcinek rurociągu o grubości ścianki 16 mm i średnicy 219 mm (rys. 1). Materiał rury stal 09G2S.

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Oddział Kaługa Federalnej Państwowej Budżetowej Instytucji Szkolnictwa Wyższego „Moskiewski Państwowy Uniwersytet Techniczny

Ministerstwo Edukacji Federacji Rosyjskiej POLITECHNIKA STANOWI NIŻNEGORODSKA Wydział „Metalurgia, obróbka cieplna i plastyczna metali” Metody badania przemian fazowych

MINISTERSTWO ROLNICTWA I ŻYWNOŚCI REPUBLIKI BIAŁORUSI GŁÓWNY WYDZIAŁ KSZTAŁCENIA, NAUKI I ZAKŁADU KADR ZAKŁADU EDUKACJI Departament „PAŃSTWOWA PAŃSTWOWA AKADEMIA ROLNICZA BIAŁORUSI”

MINISTERSTWO EDUKACJI FEDERACJI ROSYJSKIEJ KEMEROVSK INSTYTUT TECHNICZNY PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO „ZATWIERDZONY” Przewodniczący Komisji Metodycznej Wydziału Mechanicznego K.I. Savinova 2002 PROGRAM I METODOLOGIA

UDC 521,74,94: 669,35: 539,24 Nowe materiały odlewane V.V. Khristenko, L.G. Omelko, M.A.

UDC 536.75 BADANIE EKSPERYMENTALNE STAŁYCH CZYNNIKÓW CHŁODNICZYCH V.V. Kirillov, AG Ryabukhin Dane eksperymentalne uzyskano na temat szybkości rozkładu niektórych stałych odczynników w różnych temperaturach,

System dokumentów normatywnych Państwowej Straży Pożarnej Ministerstwa Spraw Wewnętrznych Rosji NORMY BEZPIECZEŃSTWA POŻAROWEGO OKUCIA ELEKTRYCZNE Wymagania przeciwpożarowe Metody badań NPB 246-97 EDITION

SCHEMAT STANU „CEMENTYT ŻELAZNY”. KONSTRUKCJE STALI WĘGLOWYCH I ŻELIWA Instrukcje metodyczne dotyczące prac laboratoryjnych w dyscyplinie „Nauka o materiałach” 1 Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej GOU VPO

MATERIAŁY, Instrukcje metodyczne do pracy laboratoryjnej. B.A. Potekhin, A.V. Shustov, N.S. Cheremnykh, V.G. Cheremnykh T

Metalurgia i obróbka cieplna metali. 1965 .-- 6.S. 22-25. CHŁODZENIE WODNO-POWIETRZNE PODCZAS UTWARDZANIA D. V. BUDRIN, V. M. KONDRATOV Ural Polytechnic Institute Wydajność chłodnicza woda-powietrze

VIAM / 2002-203528 Wysokowytrzymałe stale odporne na korozję klasy austenityczno-martenzytycznej Wozniesieńskaja E.N. AF Kablov Petrakow A.B. Shalkevich luty 2002 Ogólnorosyjski Instytut Materiałów Lotniczych

BUDOWA WAŁU 8. BUDOWA WAŁU 8.1. Elementy konstrukcyjne Uzyskane wymiary szybu na etapie projektu projektowego należy doprecyzować skoordynując je z częściami zamontowanymi na szybie (przekładnia

1. Tokarka śrubowa 16K20. obrót wrzeciona. Narysuj schemat blokowy maszyny za pomocą śruby pociągowej. 2. Przeprowadź analizę statyczno-wytrzymałościową z wykorzystaniem załączonego rysunku. 3. Jakie są metody kształtowania

Federalna Agencja ds. Edukacji Państwowa instytucja edukacyjna wyższego szkolnictwa zawodowego „Omsk State Technical University” V. S. Kushner, A. S. Vereshchak, A. G.

Grupa B62 RURY ŁOŻYSKOWE M E F G O S U D A R S T W E N N S T A I D A R TOWE Dane techniczne GOST 800 78 Rury łożyskowe. Wymagania techniczne OKP 13 1400, 13 4200 Data wprowadzenia 01.01.81 Obecnie

UDC 53.084.823 W sprawie optymalizacji składu chemicznego kęsów aluminiowych (rondli) do produkcji sztywnych opakowań Rumyantseva I.A. Student, II rok, Katedra Technologii i Urządzeń Przetwórczych

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Północny (arktyczny) Uniwersytet Federalny im. M.V. Instytut Energetyki i Transportu Łomonosowa Mikrostruktura stali i żeliwa w równowadze

PRACA LABORATORYJNA 3 SPAWANIE ŁUKIEM RĘCZNYM Cel pracy: zapoznanie się z istotą procesu, wyposażeniem, cechami powstawania złącza spawanego w różnych trybach spawania. Krótka teoretyczna

Federalna państwowa budżetowa instytucja edukacyjna szkolnictwa wyższego

„Wołga Państwowy Uniwersytet Transportu Wodnego”

ODDZIAŁ PERSONALNY

E.A . Sazonowa

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA

ZBIÓR PRAC PRAKTYCZNYCH I LABORATORYJNYCH

26.02.06 „Obsługa okrętowych urządzeń elektrycznych i automatyki”

23.02.01 „Organizacja transportu i zarządzanie transportem” (wg rodzaju)

PERMSKI

2016

Wstęp

Zalecenia metodyczne do realizacji prac laboratoryjnych i praktycznych na dyscyplinie edukacyjnej „Nauka o materiałach” przeznaczone są dla uczniów szkół średnich zawodowych w specjalności 26.02.06 „Eksploatacja okrętowych urządzeń elektrycznych i automatyki”

Niniejszy podręcznik metodyczny zawiera instrukcje dotyczące wykonywania prac praktycznych i laboratoryjnych dotyczących tematyki danej dyscypliny, wskazuje tematykę i treść pracy laboratoryjnej i praktycznej, formularze kontrolne dla każdego tematu oraz zalecaną literaturę.

W wyniku opanowania tej dyscypliny akademickiej student powinien umieć:

˗ wykonywać testy mechaniczne na próbkach materiałów;

˗ stosować metody fizykochemiczne do badania metali;

˗ używać tabel referencyjnych do określania właściwości materiałów;

˗ dobierać materiały do ​​zajęć zawodowych.

W wyniku opanowania tej dyscypliny akademickiej student powinien wiedzieć:

˗ podstawowe właściwości i klasyfikacja materiałów stosowanych w działalności zawodowej;

˗ nazwa, oznaczenie, właściwości przetwarzanego materiału;

˗ zasady stosowania środków smarnych i chłodzących;

˗ podstawowe informacje o metalach i stopach;

˗ podstawowe informacje na temat niemetali, amortyzacji,

Materiały uszczelniające i elektryczne, stal, ich klasyfikacja.

Praca laboratoryjna i praktyczna pomoże ukształtować praktyczne umiejętności pracy, kompetencje zawodowe. Wchodzą one w strukturę opracowania dyscypliny „Nauka o materiałach”, po przestudiowaniu tematu: 1.1. „Podstawowe informacje o metalach i stopach”, 1.2 „Stopy żelazo-węgiel”, 1.3 „Metale nieżelazne i stopy”.

Praca laboratoryjna i praktyczna jest elementem dyscypliny naukowej i oceniana jest według kryteriów przedstawionych poniżej:

Ocenę „5” otrzymuje uczeń, jeśli:

˗ temat pracy odpowiada podanemu, student wykazuje systemową i kompletną wiedzę i umiejętności w tym zakresie;

˗ praca jest oprawiona zgodnie z zaleceniami nauczyciela;

˗ ilość pracy odpowiada podanej;

˗ praca została wykonana dokładnie w wyznaczonym przez nauczyciela terminie.

Ocenę „4” otrzymuje uczeń, jeśli:

˗ temat pracy odpowiada podanemu, uczeń popełnia w tym zakresie drobne nieścisłości lub błędy;

˗ praca jest oprawiona w nieścisłości w projekcie;

˗ ilość pracy odpowiada danej lub nieco mniej;

˗ praca została wykonana w terminie wyznaczonym przez prowadzącego lub później, ale nie dłużej niż 1-2 dni.

Ocenę „3” otrzymuje uczeń, jeśli:

˗ temat pracy odpowiada podanemu, ale w pracy brakuje istotnych elementów merytorycznych lub temat jest przedstawiony nielogicznie, główna treść zagadnienia nie jest jasno przedstawiona;

˗ praca jest oprawione w błędy projektowe;

˗ ilość pracy jest znacznie mniejsza niż określona;

˗ praca została dostarczona z opóźnieniem 5-6 dni.

Ocenę „2” otrzymuje uczeń, jeśli:

˗ nie ujawniono głównego tematu pracy;

˗ praca nie jest oprawiona zgodnie z wymaganiami nauczyciela;

˗ ilość pracy nie odpowiada określonej;

˗ praca została dostarczona z opóźnieniem przekraczającym 7 dni.

Praca laboratoryjna i praktyczna w swojej treści ma określoną strukturę, proponujemy ją rozważyć: przebieg pracy podawany jest na początku każdej pracy praktycznej i laboratoryjnej; podczas wykonywania pracy praktycznej uczniowie wykonują zadanie wskazane na końcu pracy (pozycja „Zadanie dla uczniów”); podczas wykonywania pracy laboratoryjnej sporządzany jest raport z jej wykonania, treść raportu jest wskazana na końcu pracy laboratoryjnej (paragraf „Treść raportu”).

Wykonując prace laboratoryjne i praktyczne, studenci przestrzegają pewnych zasad, rozważ je poniżej: praca laboratoryjna i praktyczna wykonywana jest podczas szkoleń; dopuszcza się ostateczny projekt laboratorium i pracy praktycznej w domu; dozwolone jest korzystanie z dodatkowej literatury podczas wykonywania prac laboratoryjnych i praktycznych; przed wykonaniem pracy laboratoryjnej i praktycznej konieczne jest zapoznanie się z podstawowymi zapisami teoretycznymi dotyczącymi rozpatrywanego zagadnienia.

Praca praktyczna nr 1

„Właściwości fizyczne metali i metody ich badania”

Cel : badanie właściwości fizycznych metali, metody ich oznaczania.

Postęp:

Część teoretyczna

Właściwości fizyczne obejmują: gęstość, topnienie (temperaturę topnienia), przewodność cieplną, rozszerzalność cieplną.

Gęstość to ilość substancji zawartej w jednostce objętości. Jest to jedna z najważniejszych cech metali i stopów. Według gęstości metale dzielą się na następujące grupy:płuca (gęstość nie większa niż 5 g/cm 3 ) - magnez, aluminium, tytan itp.ciężki - (gęstość od 5 do 10 g/cm 3 ) - żelazo, nikiel, miedź, cynk, cyna itp. (jest to najbardziej rozbudowana grupa);bardzo ciężki (gęstość powyżej 10 g/cm 3 ) - molibden, wolfram, złoto, ołów itp. Tabela 1 przedstawia wartości gęstości metali.

Tabela 1

Gęstość metali

Temperatura topnienia to temperatura, w której metal przechodzi ze stanu krystalicznego (stałego) do stanu ciekłego z absorpcją ciepła.

Temperatury topnienia metali wahają się od -39 ° C (rtęć) do 3410 ° C (wolfram). Większość metali (z wyjątkiem alkaliów) ma wysoką temperaturę topnienia, ale niektóre „zwykłe” metale, takie jak cyna i ołów, można topić na konwencjonalnej kuchence elektrycznej lub gazowej.

W zależności od temperatury topnienia metal dzieli się na następujące grupy:topliwy (temperatura topnienia nie przekracza 600 o C) - cynk, cyna, ołów, bizmut itp.;średnie topnienie (od 600 o Od do 1600 o C) - zawierają prawie połowę metali, w tym magnez, aluminium, żelazo, nikiel, miedź, złoto;oporny (ponad 1600 o C) - wolfram, molibden, tytan, chrom itp. Po wprowadzeniu dodatków do metalu temperatura topnienia z reguły spada.

Tabela 2

Temperatura topnienia i wrzenia metali

Przewodność cieplna - zdolność metalu do przewodzenia ciepła z taką lub inną szybkością po podgrzaniu.

Przewodność elektryczna to zdolność metalu do przewodzenia prądu elektrycznego.

Rozszerzalność cieplna - zdolność metalu do rozszerzania swojej objętości po podgrzaniu.

Gładka powierzchnia metali odbija duży procent światła - zjawisko zwane metalicznym połyskiem. Jednak po sproszkowaniu większość metali traci połysk; aluminium i magnez zachowują jednak swój połysk w proszku. Najlepiej odbijają światło aluminium, srebro i pallad - z tych metali wykonane są lustra. Do produkcji luster używa się czasem również rodu, mimo jego niezwykle wysokiej ceny: ze względu na znacznie wyższą twardość i odporność chemiczną niż srebro czy nawet pallad, warstwa rodu może być znacznie cieńsza niż srebrna.

Metody badawcze w materiałoznawstwie

Główne metody badawcze w metaloznawstwie i materiałoznawstwie to: pękanie, makrostruktura, mikrostruktura, mikroskopia elektronowa, rentgenowskie metody badawcze. Rozważ bardziej szczegółowo ich funkcje.

1. Kink - najprostszy i najtańszy sposób oceny wewnętrznej struktury metali. Metoda oceny pęknięć, pomimo pozornej chropowatości w ocenie jakości materiału, jest dość szeroko stosowana w różnych gałęziach przemysłu i badaniach naukowych. Ocena złamania może w wielu przypadkach scharakteryzować jakość materiału.

Pęknięcie może być krystaliczne lub amorficzne. Pękanie amorficzne jest charakterystyczne dla materiałów nie posiadających struktury krystalicznej, takich jak szkło, kalafonia, szkliste żużle.

Stopy metali, w tym stal, żeliwo, aluminium, stopy magnezu, cynk i jego stopy dają ziarniste, krystaliczne pękanie.

Każda powierzchnia pęknięcia krystalicznego jest płaszczyzną ścinania pojedynczego ziarna. Dlatego załamanie pokazuje nam wielkość ziarna metalu. Badając pękanie stali, można zauważyć, że wielkość ziarna może zmieniać się w bardzo szerokim zakresie: od kilku centymetrów w odlewanej, wolno chłodzonej stali do tysięcznych części milimetra w odpowiednio kutej i hartowanej stali. W zależności od wielkości ziarna pęknięcie może być grubokrystaliczne i drobnokrystaliczne. Zwykle pęknięcie drobnokrystaliczne odpowiada wyższej jakości stopu metalu.

Jeżeli niszczenie badanej próbki postępuje z poprzednim odkształceniem plastycznym, ziarna w płaszczyźnie pęknięcia ulegają deformacji, a pęknięcie nie odzwierciedla już wewnętrznej struktury krystalicznej metalu; w tym przypadku złamanie nazywa się włóknistym. Często w jednej próbce, w zależności od stopnia jej plastyczności, w pęknięciu mogą pojawić się obszary włókniste i krystaliczne. Często jakość metalu ocenia się na podstawie stosunku obszaru pęknięcia zajmowanego przez obszary krystaliczne w danych warunkach testowych.

Kruche pękanie krystaliczne może wynikać z pękania wzdłuż granic ziaren lub wzdłuż płaszczyzn poślizgu przecinających ziarna. W pierwszym przypadku pęknięcie nazywane jest międzykrystalicznym, w drugim transkrystalicznym. Czasami, zwłaszcza przy bardzo drobnych ziarnach, trudno jest określić charakter pęknięcia. W takim przypadku złamanie jest badane pod lupą lub mikroskopem dwuokularowym.

W ostatnim czasie rozwija się gałąź metalurgii, która zajmuje się fraktograficznym badaniem pęknięć pod mikroskopem metalograficznym i elektronowym. Jednocześnie odnajdują nowe zalety starej metody badawczej w metalurgii - badania pęknięć, stosując do takich badań koncepcje wymiarów fraktalnych.

2. Makrostruktura - to kolejna metoda badania metali. Badania makrostrukturalne polegają na badaniu płaszczyzny przekroju produktu lub próbki w kierunku podłużnym, poprzecznym lub w dowolnym innym kierunku po trawieniu, bez użycia urządzeń powiększających lub przy użyciu szkła powiększającego. Zaletą badań makrostrukturalnych jest fakt, że za pomocą tej metody można badać strukturę całego odlewu lub wlewka, odkuwać, tłoczyć itp. Stosując tę ​​metodę badawczą można wykryć wewnętrzne defekty metalu: pęcherze, puste przestrzenie, pęknięcia, wtrącenia żużla, zbadać strukturę krystaliczną odlewu, zbadać niejednorodność krystalizacji wlewka i jego niejednorodność chemiczną (likwację).

Wykorzystując siarkowe odciski makroprzekrojów na papierze fotograficznym wg Baumana określa się nierównomierny rozkład siarki na przekroju wlewków. Ta metoda badawcza ma ogromne znaczenie w badaniu półwyrobów kutych lub tłoczonych w celu określenia prawidłowego kierunku włókien w metalu.

3. Mikrostruktura - jedna z głównych metod w metalurgii - to badanie mikrostruktury metalu w mikroskopach metalograficznych i elektronowych.

Metoda ta umożliwia badanie mikrostruktury obiektów metalowych przy dużych powiększeniach: od 50 do 2000 razy na optycznym mikroskopie metalograficznym i od 2 do 200 tys. razy na mikroskopie elektronowym. Badania mikrostruktury prowadzone są na odcinkach polerowanych. Na nietrawionych cienkich przekrojach badana jest obecność wtrąceń niemetalicznych, takich jak tlenki, siarczki, drobne wtrącenia żużlowe i inne wtrącenia, które znacznie różnią się od natury metalu podstawowego.

Na przekrojach trawionych badana jest mikrostruktura metali i stopów. Trawienie jest zwykle wykonywane przy użyciu słabych kwasów, zasad lub innych roztworów, w zależności od rodzaju metalu w przekroju. Efekt trawienia polega na tym, że w różny sposób rozpuszcza różne składniki strukturalne, malując je na różne odcienie lub kolory. Granice ziaren różniące się od roztworu podstawowego mają zwykle wytrawianie odmienne od podłoża i wyróżniają się na cienkim przekroju ciemnymi lub jasnymi liniami.

Widoczne pod mikroskopem wielościany ziaren to przekroje ziaren na powierzchni cienkiego przekroju. Ponieważ ta sekcja jest losowa i może przebiegać w różnych odległościach od środka każdego pojedynczego ziarna, różnica w rozmiarach wielościanów nie odpowiada faktycznym różnicom w rozmiarach ziaren. Największe ziarna są najbardziej zbliżone do rzeczywistego rozmiaru ziarna.

Podczas trawienia próbki składającej się z jednorodnych ziaren krystalicznych, na przykład czystego metalu, jednorodnego roztworu stałego itp., często obserwuje się różnie wytrawione powierzchnie różnych ziaren.

Zjawisko to tłumaczy się tym, że na powierzchni mikrosekcji pojawiają się ziarna o różnej orientacji krystalograficznej, w wyniku czego stopień działania kwasu na te ziarna jest różny. Niektóre ziarna wyglądają na błyszczące, inne mocno trawione i ciemniejące. To ciemnienie jest spowodowane powstawaniem różnych wzorów trawienia, które odbijają promienie świetlne na różne sposoby. W przypadku stopów poszczególne elementy konstrukcyjne tworzą mikrorelief na powierzchni cienkiego przekroju, który posiada obszary o różnych nachyleniach poszczególnych powierzchni.

Normalne obszary odbijają najwięcej światła i są najjaśniejsze. Inne obszary są ciemniejsze. Często kontrast w obrazie struktury ziarna jest związany nie ze strukturą powierzchni ziarna, ale z reliefem na granicach ziarna. Ponadto różne odcienie składników strukturalnych mogą wynikać z tworzenia się filmów powstałych w wyniku oddziaływania wytrawiacza ze składnikami strukturalnymi.

Za pomocą badań metalograficznych można przeprowadzić jakościową identyfikację składników strukturalnych stopów oraz ilościowe badanie mikrostruktur metali i stopów, po pierwsze przez porównanie ze znanymi badanymi mikroskładnikami struktur, a po drugie poprzez specjalne metody metalografii ilościowej.

Określa się wielkość ziarna. Metodą oceny wizualnej, która polega na tym, że rozważana mikrostruktura jest w przybliżeniu szacowana przez punkty standardowych skal zgodnie z GOST 5639-68, GOST 5640-68. Zgodnie z odpowiednimi tabelami, dla każdego punktu określa się powierzchnię jednego ziarna i liczbę ziaren na 1 mm 2 i w 1 mm 3 .

Obliczając liczbę ziaren na jednostkę powierzchni cienkiego przekroju według odpowiednich wzorów. Jeżeli S jest obszarem, na którym liczona jest liczba ziaren n, a M jest powiększeniem mikroskopu, to średnia wielkość ziarna w przekroju powierzchni cienkiego przekroju

Oznaczanie składu fazowego. Skład fazowy stopu jest często oceniany wzrokowo lub porównując strukturę ze standardowymi skalami.

Przybliżoną metodę ilościowego określenia składu fazowego można przeprowadzić metodą siecznych z obliczeniem długości segmentów zajmowanych przez różne składniki strukturalne. Stosunek tych segmentów odpowiada zawartości objętościowej poszczególnych składników.

Metoda punktowa AA Glagoleva. Metoda ta polega na oszacowaniu liczby punktów (punktów przecięcia siatki okularu mikroskopu), które padają na powierzchnię każdego elementu konstrukcyjnego. Ponadto metoda metalografii ilościowej umożliwia: określenie wielkości granicy faz i ziaren; określenie liczby cząstek w objętości; oznaczanie orientacji ziarna w próbkach polikrystalicznych.

4. Mikroskopia elektronowa. Mikroskop elektronowy zyskał ostatnio duże znaczenie w badaniach metalograficznych. Niewątpliwie należy do niego wielka przyszłość. Jeżeli rozdzielczość mikroskopu optycznego osiąga 0,00015 mm = 1500 A, to rozdzielczość mikroskopów elektronowych sięga 5-10 A, tj. kilkaset razy więcej niż optyczny.

Mikroskop elektronowy służy do badania cienkich warstw (replik) pobranych z powierzchni cienkiego odcinka lub bezpośredniego badania cienkich warstw metalu uzyskanych przez pocienienie masywnej próbki.

Najbardziej potrzebującym zastosowania mikroskopii elektronowej jest badanie procesów związanych z uwalnianiem nadmiarowych faz, np. rozkładem przesyconych roztworów stałych podczas starzenia termicznego lub deformacyjnego.

5. Metody badań rentgenowskich. Jedną z najważniejszych metod ustalania struktury krystalograficznej różnych metali i stopów jest rentgenowska analiza dyfrakcyjna. Ta metoda badawcza umożliwia określenie charakteru wzajemnego ułożenia atomów w ciałach krystalicznych, tj. rozwiązać problem, który nie jest dostępny ani dla konwencjonalnego, ani dla mikroskopu elektronowego.

Rentgenowska analiza strukturalna opiera się na oddziaływaniu promieni rentgenowskich z leżącymi na ich drodze atomami badanego ciała, dzięki czemu te ostatnie stają się niejako nowymi źródłami promieni rentgenowskich, stanowiąc centra ich rozpraszania .

Rozpraszanie promieni przez atomy można porównać do odbijania tych promieni od płaszczyzn atomowych kryształu zgodnie z prawami optyki geometrycznej.

Promienie rentgenowskie odbijają się nie tylko od płaszczyzn leżących na powierzchni, ale także od głębokich. Odbijając się od kilku równo zorientowanych płaszczyzn, odbita wiązka jest wzmacniana. Każda płaszczyzna sieci krystalicznej daje własną wiązkę odbitych fal. Po otrzymaniu pewnej zmiany odbitych wiązek promieni rentgenowskich pod pewnymi kątami oblicza się odległość międzypłaszczyznową, wskaźniki krystalograficzne płaszczyzn odbijających, a ostatecznie kształt i wielkość sieci krystalicznej.

Część praktyczna

Treść raportu.

1. W raporcie należy wskazać tytuł i cel pracy.

2. Wymień podstawowe właściwości fizyczne metali (wraz z definicjami).

3. Zapisz tabele 1-2 w notatniku. Wyciągnij wnioski z tabel.

4. Wypełnij tabelę: „Podstawowe metody badawcze w materiałoznawstwie”.

promienie rentgenowskie

metody badawcze

Praca praktyczna numer 2

Temat: „Odkrywanie diagramów stanów”

Cel: zapoznanie studentów z głównymi typami diagramów stanów, ich głównymi liniami, punktami, ich znaczeniem.

Postęp:

1. Poznaj część teoretyczną.

Część teoretyczna

Wykres stanu jest graficzną reprezentacją stanu dowolnego stopu badanego układu w zależności od stężenia i temperatury (patrz rys. 1)

Rys. 1 Diagram stanu

Diagramy stanów pokazują stany ustalone, tj. stwierdza, że ​​w danych warunkach ma minimum energii swobodnej, dlatego nazywa się go również diagramem równowagi, ponieważ pokazuje, które fazy równowagi istnieją w danych warunkach.

Diagramy stanów są najczęściej konstruowane przy użyciu analizy termicznej. W efekcie otrzymuje się szereg krzywych ochładzania, w których przy temperaturach przemian fazowych obserwuje się punkty przegięcia i przystanki temperaturowe.

Temperatury odpowiadające przemianom fazowym nazywane są punktami krytycznymi. Niektóre punkty krytyczne mają nazwy, np. punkty odpowiadające początkowi krystalizacji nazywane są punktami likwidusu, a koniec krystalizacji punktami solidusowymi.

Krzywe chłodzenia służą do skonstruowania wykresu składu we współrzędnych: odcięta to stężenie składników, rzędna to temperatura. Skala stężenia pokazuje zawartość składnika B. Główne linie to linie likwidus (1) i solidus (2) oraz linie odpowiadające przemianom fazowym w stanie stałym (3, 4).

Wykres fazowy można wykorzystać do określenia temperatury przemian fazowych, zmiany składu fazowego, w przybliżeniu właściwości stopu, rodzajów obróbki, które można zastosować do stopu.

Poniżej znajdują się różne typy diagramów stanu:

Rys. 2. Schemat stanu stopów o nieograniczonej rozpuszczalności

składniki w stanie stałym (a); krzywe chłodzenia typowych

stopy (b)

Analiza otrzymanego diagramu (rys. 2).

1. Liczba składników: K = 2 (składniki A i B).

2. Liczba faz: f = 2 (faza ciekła L, kryształy roztworu stałego)

3. Główne linie schematu:

acb - linia likwidus, powyżej tej linii stopy są w stanie ciekłym;

adb - linia solidus, poniżej tej linii stopy są w stanie stałym.

Rys. 3. Wykres stanu stopów bez rozpuszczalności składników w stanie stałym (a) i krzywe chłodzenia stopów (b)

Analiza diagramu stanów (rys. 3).

1. Liczba elementów: K = 2(komponenty A i B);

2. Liczba faz: f = 3(kryształy składnika A, kryształy składnika B, faza ciekła).

3. Główne linie schematu:

linia solidus ecf, równoległa do osi koncentracji, zmierza do osi składników, ale ich nie osiąga;

Ryż. 4. Diagram stanów stopów o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym (a) oraz krzywe chłodzenia typowych stopów (b)

Analiza diagramu stanów (rys. 4).

1. Liczba składników: K = 2 (składniki A i B);

2. Liczba faz: f = 3 (faza ciekła i kryształy roztworów stałych (roztwór składnika B w składniku A) i (roztwór składnika A w składniku B));

3. Główne linie schematu:

linia likwidus acb, składa się z dwóch zbiegających się w jednym punkcie rozgałęzień;

solidus line adcfb, składa się z trzech sekcji;

dm jest linią granicznego stężenia składnika B w składniku A;

fn jest linią granicznego stężenia składnika A w składniku B.

Część praktyczna

Zadanie dla studentów:

1. Zapisz tytuł pracy i jej cel.

2. Zapisz, czym jest diagram stanu.

Odpowiedz na pytania:

1. Jak zbudowany jest diagram stanów?

2. Co można określić na podstawie diagramu stanów?

3. Jakie są nazwy głównych punktów diagramu?

4. Co jest wskazane na wykresie wzdłuż odciętej? Oś Y?

5. Jak nazywają się główne linie diagramu?

Przydział według opcji:

Uczniowie odpowiadają na te same pytania, obrazki, na które trzeba odpowiedzieć, są różne. Opcja 1 daje odpowiedzi na Rysunek 2, Opcja 2 daje odpowiedzi na Rysunek 3, Opcja 3 daje odpowiedzi na Rysunek 4. Rysunek musi być zapisany w zeszycie.

1. Jak nazywa się schemat?

2. Jakie składniki biorą udział w powstawaniu stopu?

3. Jakie litery reprezentują główne linie diagramu?

Praca praktyczna numer 3

Temat: „Badanie żeliwa”

Cel: zapoznanie studentów z oznakowaniem i zakresem żeliwa; tworzenie umiejętności rozszyfrowania gatunków żeliwa.

Postęp:

Część teoretyczna

Żeliwo różni się od stali: składem - wyższa zawartość węgla i zanieczyszczeń; pod względem właściwości technologicznych - wyższe właściwości odlewnicze, mała podatność na odkształcenia plastyczne, prawie nigdy nie stosowana w konstrukcjach spawanych.

W zależności od stanu węgla w żeliwie rozróżnia się: żeliwo białe - węgiel w stanie związanym w postaci cementytu, w pęknięciu ma białą barwę i metaliczny połysk; żeliwo szare – całość lub większość węgla jest w stanie wolnym w postaci grafitu, a nie więcej niż 0,8% węgla jest w stanie związanym. Ze względu na dużą ilość grafitu jego pęknięcie jest szare; połowa - część węgla jest w stanie wolnym w postaci grafitu, ale co najmniej 2% węgla jest w postaci cementytu. Niewiele jest używane w technologii.

W zależności od kształtu grafitu i warunków jego powstawania wyróżnia się następujące grupy żeliw: szare - z grafitem płytkowym; wysoka wytrzymałość - z grafitem sferoidalnym; plastyczne - z grafitem łuszczącym się.

Wtrącenia grafitowe można traktować jako odpowiadające im puste przestrzenie w strukturze żeliwa. W pobliżu takich defektów podczas obciążania skupiają się naprężenia, których wartość jest tym większa, im defekt jest ostrzejszy. Z tego wynika, że ​​wtrącenia grafitu płytkowego maksymalnie zmiękczają metal. Płaski kształt jest korzystniejszy, a kulisty kształt grafitu jest optymalny. W ten sam sposób plastyczność zależy od kształtu. Obecność grafitu najostrzej zmniejsza opór w przypadku sztywnych metod obciążania: uderzenie; złamać. Odporność na ściskanie nieznacznie spada.

Żeliwo szare

Żeliwo szare jest szeroko stosowane w budowie maszyn, ponieważ jest łatwe w obróbce i ma dobre właściwości. W zależności od wytrzymałości żeliwo szare dzieli się na 10 gatunków (GOST 1412).

Żeliwa szare o niskiej wytrzymałości na rozciąganie mają wystarczająco wysoką odporność na ściskanie. Struktura metalowej bazy zależy od ilości węgla i krzemu.

Ze względu na niską odporność odlewów z żeliwa szarego na obciążenia rozciągające i udarowe, materiał ten powinien być stosowany na części poddawane obciążeniom ściskającym lub zginającym. W budowie obrabiarek są to podstawowe elementy karoserii, wsporniki, koła zębate, prowadnice; w motoryzacji - bloki cylindrów, pierścienie tłokowe, wałki rozrządu, tarcze sprzęgła. Odlewy z żeliwa szarego są również wykorzystywane w elektrotechnice do produkcji dóbr konsumpcyjnych.

Znakowanie żeliwa szarego: oznaczone indeksem СЧ (żeliwo szare) oraz liczbą wskazującą wartość wytrzymałości na rozciąganie pomnożoną przez 10 -1 .

Na przykład: SCH 10 - żeliwo szare, wytrzymałość na rozciąganie 100 MPa.

Żeliwo ciągliwe

Dobre właściwości w odlewach są zapewnione, jeśli podczas krystalizacji i chłodzenia odlewów nie zachodzi proces grafityzacji w formie. Aby zapobiec grafityzacji, żeliwa muszą mieć zmniejszoną zawartość węgla i krzemu.

Istnieje 7 gatunków żeliwa ciągliwego: trzy z podstawą ferrytyczną (KCH 30 - 6) i cztery z podstawą perlitową (KCH 65 - 3) (GOST 1215).

Pod względem właściwości mechanicznych i technologicznych żeliwo sferoidalne zajmuje pozycję pośrednią między żeliwem szarym a stalą. Wadą żeliwa sferoidalnego w porównaniu z wysoką wytrzymałością jest ograniczenie grubości ścianek odlewu i konieczność wyżarzania.

Odlewy z żeliwa sferoidalnego są stosowane do części pracujących pod wpływem obciążeń udarowych i wibracyjnych.

Żeliwa ferrytyczne są używane do produkcji obudów skrzyń biegów, piast, haków, wsporników, zacisków, sprzęgieł i kołnierzy.

Z żeliwa perlitycznego, charakteryzującego się dużą wytrzymałością, odpowiednią ciągliwością, wykonane są widły wału napędowego, ogniwa i rolki łańcuchów przenośnika, klocki hamulcowe.

Oznakowanie żeliwa ciągliwego: oznaczone indeksem KCH (żeliwo ciągliwe) i liczbami. Pierwsza liczba to wytrzymałość na rozciąganie pomnożona przez 10 -1 , druga liczba to wydłużenie.

Na przykład: KCH 30-6 - żeliwo ciągliwe, wytrzymałość na rozciąganie 300 MPa, wydłużenie 6%.

Ciągliwy metal

Żeliwa te otrzymywane są z żeliwa szarego w wyniku modyfikacji magnezem lub cerem. W porównaniu z żeliwem szarym właściwości mechaniczne są poprawione, co wynika z braku nierównomiernego rozkładu naprężeń dzięki sferoidalnemu kształtowi grafitu.

Te żeliwa mają wysoką płynność, skurcz liniowy wynosi około 1%. Naprężenia odlewnicze w odlewach są nieco wyższe niż w przypadku żeliwa szarego. Ze względu na wysoki moduł sprężystości skrawalność jest dość wysoka. Mają zadowalającą spawalność.

Żeliwo o dużej wytrzymałości stosuje się do wykonywania odlewów cienkościennych (pierścieni tłokowych), młotów kuźniczych, łoża i ram pras i walcarek, form, oprawek narzędziowych, płyt czołowych.

Odlewy wałów korbowych o masie do 2,3 tony zamiast wałów kutych ze stali mają wyższą lepkość cykliczną, są niewrażliwe na zewnętrzne koncentratory naprężeń, mają lepsze właściwości przeciwcierne i są znacznie tańsze.

Oznaczenie żeliwa sferoidalnego: oznaczone indeksem VCh (żeliwo sferoidalne) oraz liczbą wskazującą wartość wytrzymałości na rozciąganie pomnożoną przez 10 -1 .

Na przykład: VCh 50 - żeliwo o wysokiej wytrzymałości o wytrzymałości na rozciąganie 500 MPa.

Część praktyczna

Zadanie dla studentów:

1. Zapisz tytuł pracy, jej cel.

2. Opisać produkcję surówki.

3. Wypełnij tabelę:

3. Wysoka wytrzymałość

żeliwa

Praca praktyczna numer 4

Temat: „Badanie stali konstrukcyjnych węglowych i stopowych”

Cel:

Postęp:

1. Zapoznaj się z częścią teoretyczną.

2. Wypełnij zadania z części praktycznej.

Część teoretyczna

Stal to stop żelaza z węglem, w którym węgiel zawarty jest w ilości 0-2,14%. Najpopularniejszymi materiałami są stale. Posiadają dobre właściwości przetwórcze. Produkty powstają w wyniku obróbki ciśnieniowej i cięcia.

Jakość w zależności od zawartości szkodliwych zanieczyszczeń: stal siarkową i fosforową dzieli się na stal:

˗ Zwykła jakość, zawartość do 0,06% siarki i do 0,07% fosforu.

˗ Wysoka jakość - do 0,035% siarki i fosforu osobno.

˗ Wysoka jakość - do 0,025% siarki i fosforu.

˗ Szczególnie wysoka jakość, do 0,025% fosforu i do 0,015% siarki.

Odtlenianie to proces usuwania tlenu ze stali, czyli w zależności od stopnia jego odtleniania występują: stale spokojne, czyli całkowicie odtlenione; takie stale są oznaczone literami „cn” na końcu marki (czasami litery są pomijane); stale wrzące - lekko odtlenione; oznaczone literami „kp”; stale pół-spokojne, które zajmują pozycję pośrednią między dwoma poprzednimi; oznaczone literami „ps”.

Stal zwykłej jakości jest również podzielona na 3 grupy według dostaw: stal grupy A jest dostarczana konsumentom zgodnie z jej właściwościami mechanicznymi (taka stal może mieć zwiększoną zawartość siarki lub fosforu); stal z grupy B - według składu chemicznego; stal grupy B - o gwarantowanych właściwościach mechanicznych i składzie chemicznym.

Stale konstrukcyjne przeznaczone są do produkcji konstrukcji, części maszyn i urządzeń.

Tak więc w Rosji i krajach WNP (Ukraina, Kazachstan, Białoruś itp.) przyjęto alfanumeryczny system oznaczania gatunków i stopów stali, opracowany wcześniej w ZSRR, w którym, według GOST, litery konwencjonalnie oznaczają nazwy pierwiastki i metody wytopu stali oraz liczby - zawartość pierwiastków. Do tej pory międzynarodowe organizacje normalizacyjne nie opracowały ujednoliconego systemu znakowania stali.

Znakowanie konstrukcyjnych stali węglowych

zwykła jakość

˗ Oznaczone zgodnie z GOST 380-94 literami „St” i warunkowym numerem marki (od 0 do 6), w zależności od składu chemicznego i właściwości mechanicznych.

˗ Im wyższa zawartość węgla i właściwości wytrzymałościowe stali, tym wyższa jest jej liczba.

˗ Litera „G” po numerze gatunku wskazuje na zwiększoną zawartość manganu w stali.

˗ Grupa stali jest wskazana przed gatunkiem, a grupa „A” nie jest umieszczana w oznaczeniu gatunku stali.

˗ Aby wskazać kategorię stali, liczba na końcu odpowiadająca kategorii jest dodawana do oznaczenia marki, pierwsza kategoria zwykle nie jest wskazywana.

Na przykład:

˗ St1kp2 - stal węglowa zwykłej jakości, wrząca, klasa nr 1, druga kategoria, dostarczana konsumentom według właściwości mechanicznych (grupa A);

˗ ВСт5Г - zwykła stal węglowa o wysokiej zawartości manganu, spokojna, gatunek nr 5, pierwsza kategoria z gwarantowanymi właściwościami mechanicznymi i składem chemicznym (grupa B);

˗ ВСт0 - stal węglowa zwykłej jakości, numer gatunku 0, grupa B, pierwsza kategoria (gatunki stali St0 i Bst0 nie są podzielone według stopnia odtlenienia).

Znakowanie jakościowych konstrukcyjnych stali węglowych

˗ Zgodnie z GOST 1050-88 stale te są oznaczone dwucyfrowymi liczbami przedstawiającymi średnią zawartość węgla w setnych częściach procenta: 05; 08; 10; 25; 40, 45 itd.

˗ W przypadku stali w stanie spoczynku nie dodaje się liter na końcu ich nazw.

Na przykład 08kp, 10ps, 15, 18kp, 20 itd.

˗ Litera G w gatunku stali wskazuje na wysoką zawartość manganu.

Na przykład: 14G, 18G itp.

˗ Najpopularniejsza grupa do produkcji części maszyn (wały, osie, tuleje, koła zębate itp.)

Na przykład:

˗ 10 - stal konstrukcyjna węglowa gatunkowa, o zawartości węgla około 0,1%, spokojna

˗ 45 - stal konstrukcyjna węglowa gatunkowa, o zawartości węgla około 0,45%, spokojna

˗ 18 kp - wysokogatunkowa stal węglowa konstrukcyjna o zawartości węgla około 0,18%, wrząca

˗ 14G - konstrukcyjna stal węglowa gatunkowa o zawartości węgla około 0,14%, spokojna, z dużą zawartością manganu.

Znakowanie stali konstrukcyjnych stopowych

˗ Zgodnie z GOST 4543-71 nazwy takich stali składają się z cyfr i liter.

˗ Pierwsze cyfry marki oznaczają średnią zawartość węgla w stali w setnych częściach procenta.

˗ Litery wskazują główne pierwiastki stopowe zawarte w stali.

˗ Liczby po każdej literze wskazują przybliżony procent odpowiedniego pierwiastka, zaokrąglony do najbliższej liczby całkowitej, o zawartości pierwiastka stopowego do 1,5%, liczba po odpowiedniej literze nie jest wskazana.

˗ Litera A na końcu gatunku wskazuje, że stal jest wysokiej jakości (o obniżonej zawartości siarki i fosforu)

˗ H - nikiel, X - chrom, K - kobalt, M - molibden, B - wolfram, T - tytan, D - miedź, G - mangan, C - krzem.

Na przykład:

˗ 12X2N4A - konstrukcyjna stal stopowa, wysokiej jakości, o zawartości węgla około 0,12%, chromu około 2%, niklu około 4%

˗ 40ХН - konstrukcyjna stal stopowa, o zawartości węgla ok 0,4%, chromu i niklu do 1,5%

Znakowanie innych grup stali konstrukcyjnych

Stal sprężynowa.

˗ Główną cechą wyróżniającą te stale jest to, że zawartość węgla w nich powinna wynosić około 0,8% (w tym przypadku w stalach pojawiają się właściwości sprężyste)

˗ Sprężyny i sprężyny wykonane są ze stali konstrukcyjnych węglowych (65,70,75,80) i stopowych (65S2, 50HGS, 60S2HFA, 55HGR)

˗ Stale te zawierają pierwiastki, które zwiększają granicę sprężystości - krzem, mangan, chrom, wolfram, wanad, bor

Np.: 60S2 - sprężyna konstrukcyjna ze stali węglowej o zawartości węgla około 0,65%, krzemu około 2%.

Stale łożyskowe

˗ GOST 801-78 jest oznaczony literami „ШХ”, po których zawartość chromu jest wskazana w dziesiątych częściach procenta.

˗ W przypadku stali poddanych przetapianiu elektrożużlowemu, na końcu nazwy dodaje się również literę Ш oddzieloną myślnikiem.

Na przykład: 15, ШХ20СГ, ШХ4-Ш.

˗ Służą do produkcji części do łożysk, a także do produkcji części pracujących pod dużymi obciążeniami.

Np.: ШХ15 - konstrukcyjna stal łożyskowa o zawartości węgla 1%, zawartości chromu 1,5%

Stale automatyczne

˗ GOST 1414-75 zaczyna się od litery A (automatycznie).

˗ Jeśli stal jest stopowana ołowiem, jej nazwa zaczyna się od liter AC.

˗ Aby odzwierciedlić zawartość innych pierwiastków w stalach, stosuje się te same zasady, co w przypadku stali konstrukcyjnych stopowych. Na przykład: A20, A40G, AS14, AS38HGM

Na przykład: АС40 - automatyczna stal konstrukcyjna, o zawartości węgla 0,4%, ołów 0,15-0,3% (brak w marce)

Część praktyczna

Zadanie dla studentów:

2. Wypisz główne znaki oznakowania wszystkich grup stali konstrukcyjnych (zwykłe stale jakościowe, wysokogatunkowe, stopowe konstrukcyjne, sprężynowe, łożyskowe, automatyczne) wraz z przykładami.

Przydział według opcji:

Rozszyfruj gatunki stali i zapisz obszar zastosowania konkretnej marki (czyli do czego jest przeznaczona do produkcji)

Praca praktyczna numer 5

Temat: „Badanie stali narzędziowych węglowych i stopowych”

Cel: zapoznanie studentów z oznakowaniem i dziedziną zastosowania stali konstrukcyjnych; tworzenie umiejętności rozszyfrowania oznakowania stali konstrukcyjnych.

Postęp:

1. Zapoznaj się z częścią teoretyczną.

2. Uzupełnij zadanie z części praktycznej.

Część teoretyczna

Stal to stop żelaza z węglem, w którym węgiel zawarty jest w ilości 0-2,14%.

Najpopularniejszymi materiałami są stale. Posiadają dobre właściwości przetwórcze. Produkty powstają w wyniku obróbki ciśnieniowej i cięcia.

Zaletą jest możliwość uzyskania pożądanego zestawu właściwości poprzez zmianę składu i rodzaju obróbki.

W zależności od przeznaczenia stale dzielą się na 3 grupy: stale konstrukcyjne, narzędziowe i specjalne.

Jakość, w zależności od zawartości szkodliwych zanieczyszczeń: siarki i fosforu, dzieli się na: stal o jakości zwykłej, o zawartości siarki do 0,06% i fosforu do 0,07%; wysoka jakość - do 0,035% siarki i fosforu osobno; wysoka jakość - do 0,025% siarki i fosforu; szczególnie wysokiej jakości, do 0,025% fosforu i do 0,015% siarki.

Stale narzędziowe przeznaczone są do wytwarzania różnorodnych narzędzi, zarówno do obróbki ręcznej, jak i mechanicznej.

Obecność szerokiej gamy stali i stopów produkowanych w różnych krajach wymusiła ich identyfikację, jednak do tej pory nie ma jednego systemu znakowania stali i stopów, co stwarza pewne trudności w handlu metalami.

Znakowanie stali narzędziowych węglowych

˗ Stale te zgodnie z GOST 1435-90 są podzielone na wysoką jakość i wysoką jakość.

˗ Stale wysokiej jakości są oznaczone literą U (węgiel) i liczbą wskazującą średnią zawartość węgla w stali, w dziesiątych częściach procenta.

Na przykład: U7, U8, U9, U10. U7 - węglowa stal narzędziowa o zawartości węgla około 0,7%

˗ Litera A jest dodawana do oznaczenia stali wysokiej jakości (U8A, U12A itp.). Ponadto litera G może występować w oznaczeniach zarówno wysokogatunkowych, jak i wysokogatunkowych węglowych stali narzędziowych, wskazując na zwiększoną zawartość manganu w stali.

Na przykład: U8G, U8GA. U8A - wysokiej jakości węglowa stal narzędziowa o zawartości węgla około 0,8%.

˗ Wyprodukuj narzędzie do prac ręcznych (dłuto, punktak, rysik itp.), prac mechanicznych przy niskich prędkościach (wiertła).

Znakowanie stali narzędziowych stopowych

˗ Zasady oznaczania narzędziowych stali stopowych zgodnie z GOST 5950-73 są w zasadzie takie same jak dla konstrukcyjnych stali stopowych.

Różnica polega tylko na liczbach oznaczających ułamek masowy węgla w stali.

˗ Zawartość procentowa węgla jest również podana na początku nazwy stali, w dziesiątych częściach procenta, a nie w setnych, jak w przypadku konstrukcyjnych stali stopowych.

˗ Jeśli w narzędziowej stali stopowej zawartość węgla wynosi około 1,0%, wówczas odpowiednia liczba na początku jej nazwy zwykle nie jest wskazana.

Podajmy przykłady: stal 4X2V5MF, KhVG, KhVCh.

˗ 9Х5ВФ - stal narzędziowa stopowa, o zawartości węgla ok. 0,9%, chromu ok. 5%, wanadu i wolframu do 1%

Znakowanie wysokostopowe (szybkie)

stale narzędziowe

˗ Poniższy rysunek oznaczony literą „P” wskazuje zawartość procentową wolframu: W przeciwieństwie do stali stopowych, procent chromu nie jest wskazany w nazwach stali szybkotnących, ponieważ jest to około 4% we wszystkich stalach, a węgiel (jest proporcjonalny do zawartości wanadu).

˗ Litera F, wskazująca na obecność wanadu, jest wskazana tylko wtedy, gdy zawartość wanadu jest większa niż 2,5%.

Na przykład: R6M5, R18, R6 M5F3.

˗ Z tych stali wykonuje się zwykle wysokowydajne narzędzia: wiertła, frezy itp. (w celu obniżenia kosztów tylko część robocza)

Np.: R6M5K2 - stal szybkotnąca, o zawartości węgla ok. 1%, wolfram ok. 6%, chrom ok. 4%, wanad do 2,5%, molibden ok. 5%, kobalt ok. 2%.

Część praktyczna

Zadanie dla studentów:

1. Zapisz tytuł pracy, jej cel.

2. Wypisz podstawowe zasady znakowania wszystkich grup stali narzędziowych (węglowe, stopowe, wysokostopowe)

Przydział według opcji:

1. Odszyfruj gatunki stali i zapisz obszar zastosowania danego gatunku (czyli do produkcji tego, do czego jest przeznaczony).

Praca praktyczna numer 6

Temat: „Badanie stopów na bazie miedzi: mosiądz, brąz”

Cel: zapoznanie studentów z oznakowaniem i dziedziną zastosowania metali nieżelaznych - miedzi oraz opartych na niej stopów: mosiądzu i brązu; kształtowanie umiejętności rozszyfrowania oznakowania mosiądzu i brązu.

Rekomendacje dla studentów:

Postęp:

1. Zapoznaj się z częścią teoretyczną.

2. Uzupełnij zadanie z części praktycznej.

Część teoretyczna

Mosiądz

Mosiądz może zawierać do 45% cynku. Wzrost zawartości cynku do 45% prowadzi do wzrostu wytrzymałości do 450 MPa. Maksymalna ciągliwość występuje przy zawartości cynku około 37%.

Zgodnie z metodą wytwarzania produktów rozróżnia się mosiądz odkształcalny i odlewniczy.

Mosiądz odkształcalny jest oznaczony literą L, a następnie liczbą wskazującą procent miedzi, na przykład mosiądz L62 zawiera 62% miedzi i 38% cynku. Jeśli oprócz miedzi i cynku istnieją inne pierwiastki, wówczas umieszcza się ich początkowe litery (O - cyna, C - ołów, F - żelazo, F - fosfor, Mts - mangan, A - aluminium, C - cynk).

Ilość tych pierwiastków wskazują odpowiednie liczby po liczbie wskazującej na zawartość miedzi, np. stop LAZh60-1-1 zawiera 60% miedzi, 1% aluminium, 1% żelaza i 38% cynku.

Mosiądze mają dobrą odporność na korozję, którą można dodatkowo poprawić dodając cynę. Mosiądz LO70 -1 jest odporny na korozję w wodzie morskiej i nazywany jest „mosiądzem morskim”. Dodatek niklu i żelaza zwiększa wytrzymałość mechaniczną do 550 MPa.

Mosiądz odlewniczy oznaczany jest również literą L. Po oznaczeniu literowym głównego pierwiastka stopowego (cynku) i każdym kolejnym umieszcza się liczbę wskazującą jego średnią zawartość w stopie. Na przykład mosiądz LTS23A6ZH3Mts2 zawiera 23% cynku, 6% aluminium, 3% żelaza, 2% manganu. Mosiądz marki LTs16K4 posiada najlepszą płynność. Do mosiądzów odlewanych zaliczamy mosiądze takie jak LS, LK, LA, LAZH, LAZHMts. Mosiądze odlewnicze nie są podatne na likwację, mają skoncentrowany skurcz, uzyskuje się odlewy o dużej gęstości.

Mosiądz jest dobrym materiałem na konstrukcje pracujące w niskich temperaturach.

Brązowy

Stopy miedzi z pierwiastkami innymi niż cynk nazywane są brązami. Brązy dzielą się na kute i odlewane.

Przy znakowaniu brązów odkształcalnych na pierwszym miejscu umieszcza się litery Br, a następnie litery wskazujące, które pierwiastki inne niż miedź wchodzą w skład stopu. Po literach znajdują się cyfry wskazujące zawartość składników w pływaku. Na przykład marka BrOF10-1 oznacza, że ​​brąz zawiera 10% cyny, 1% fosforu, a reszta to miedź.

Oznaczenie brązów odlewniczych również zaczyna się od liter Br, następnie wskazuje się oznaczenia literowe pierwiastków stopowych i umieszcza się liczbę wskazującą ich średnią zawartość w stopie. Na przykład brąz BrO3Ts12S5 zawiera 3% cyny, 12% cynku, 5% ołowiu, reszta to miedź.

Brązy cynowe Po stopieniu miedzi i cyny powstają stałe roztwory. Stopy te są bardzo podatne na segregację ze względu na duży zakres temperatur krystalizacji. Ze względu na segregację stopy o zawartości cyny powyżej 5% są korzystne dla części takich jak łożyska ślizgowe: miękka faza zapewnia dobre docieranie, twarde cząstki zapewniają odporność na zużycie. Dlatego brązy cynowe są dobrymi materiałami przeciwciernymi.

Brązy cynowe charakteryzują się niskim skurczem objętościowym (około 0,8%), dlatego znajdują zastosowanie w odlewnictwie artystycznym. Obecność fosforu zapewnia dobrą płynność. Brązy cynowe dzielą się na kute i odlewane.

W brązach odkształcalnych zawartość cyny nie powinna przekraczać 6%, aby zapewnić niezbędną plastyczność, BrOF6,5-0,15. W zależności od składu brązy kute wyróżniają się wysokimi właściwościami mechanicznymi, antykorozyjnymi, przeciwciernymi i elastycznymi oraz znajdują zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Z tych stopów wykonane są pręty, rury, taśmy, druty.

Część praktyczna

Zadanie dla studentów:

1. Zapisz tytuł i cel pracy.

2. Wypełnij tabelę:

Nazwa

stop, jego

definicja

Główny

nieruchomości

stop

Przykład

znakowania

Odszyfrowywanie

znaczki pocztowe

Region

podanie

Praca praktyczna numer 7

Temat: „Badanie stopów aluminium”

Cel: zapoznanie studentów z oznakowaniem i dziedziną zastosowania metali nieżelaznych - aluminium i opartych na nim stopów; badanie cech zastosowania stopów aluminium w zależności od ich składu.

Rekomendacje dla studentów: przed przystąpieniem do części praktycznej zadania uważnie przeczytaj zapisy teoretyczne, a także wykłady w swoim zeszycie ćwiczeń na ten temat.

Postęp:

1. Zapoznaj się z częścią teoretyczną.

2. Uzupełnij zadanie z części praktycznej.

Część teoretyczna

Zasada znakowania stopów aluminium. Na początku wskazano rodzaj stopu: D - stopy typu duraluminium; A - aluminium techniczne; AK - kute stopy aluminium; B - stopy o wysokiej wytrzymałości; AL - stopy odlewnicze.

Ponadto wskazana jest warunkowa liczba stopu. Po numerze umownym następuje oznaczenie charakteryzujące stan stopu: M - miękki (wyżarzony); T - poddane obróbce termicznej (hartowanie plus starzenie); H - utwardzony; P - półznormalizowany.

Ze względu na właściwości technologiczne stopy dzielą się na trzy grupy: stopy do obróbki plastycznej, które nie są utwardzane przez obróbkę cieplną; stopy do obróbki plastycznej utwardzane obróbką cieplną; stopy odlewnicze. Spiekane stopy aluminium (SAS) i spiekane stopy aluminium w proszku (SAS) są produkowane metodami metalurgii proszków.

Stopy odlewane plastycznie nieutwardzane przez obróbkę cieplną.

Wytrzymałość aluminium można zwiększyć przez dodanie stopu. Mangan lub magnez dodaje się do stopów, które nie są utwardzane przez obróbkę cieplną. Atomy tych pierwiastków znacznie zwiększają jego wytrzymałość, zmniejszając jego ciągliwość. Oznaczenia stopów: z manganem – AMts, z magnezem – AMg; po oznaczeniu pierwiastka wskazuje się jego zawartość (AMg3).

Magnez działa tylko jako utwardzacz, mangan twardnieje i zwiększa odporność na korozję. Wytrzymałość stopów wzrasta dopiero w wyniku odkształcenia na zimno. Im większy stopień odkształcenia, tym bardziej wzrasta wytrzymałość i maleje plastyczność. W zależności od stopnia utwardzenia rozróżnia się stopy na zimno i półobrobione (AMg3P).

Stopy te są wykorzystywane do produkcji różnych spawanych zbiorników na paliwo, kwasy azotowe i inne, konstrukcje nisko i średnio obciążone. Stopy do obróbki plastycznej utwardzane obróbką cieplną.

Do stopów tych należy duraluminium (złożone stopy układów aluminium - miedź - magnez lub aluminium - miedź - magnez - cynk). Mają obniżoną odporność na korozję, aby zwiększyć ilość wprowadzanego manganu. Duraluminium jest zwykle utwardzane w temperaturze 500 O C i naturalne starzenie, poprzedzone dwu- do trzygodzinnym okresem inkubacji. Maksymalna siła osiągana jest po 4,5 dniach. Duraluminium jest szeroko stosowane w budowie samolotów, samochodach i budownictwie.

Stopy o wysokiej wytrzymałości na starzenie się to stopy zawierające cynk oprócz miedzi i magnezu. Stopy B95, B96 mają wytrzymałość na rozciąganie około 650 MPa. Głównym konsumentem jest przemysł lotniczy (poszycie, podłużnice, drzewca).

Odkuwki ze stopów aluminium AK, AK8 służą do produkcji odkuwek. Odkuwki wykonywane są w temperaturze 380-450 O C, są utwardzane od temperatury 500-560 O C i starzenie w 150-165 O Od 6 godzin.

Do składu stopów aluminium wprowadza się dodatkowo nikiel, żelazo, tytan, które podnoszą temperaturę rekrystalizacji i odporność cieplną do 300 O Z.

Wykonane są tłoki, łopatki i tarcze sprężarek osiowych oraz silników turboodrzutowych.

Stopy odlewnicze

Stopy odlewnicze obejmują stopy układu aluminiowo-krzemowego (siluminów) zawierające 10-13% krzemu. Miedź jako dodatek do siluminu magnezu przyczynia się do utwardzania stopów odlewniczych podczas starzenia. Tytan i cyrkon mielą ziarno. Mangan poprawia właściwości antykorozyjne. Nikiel i żelazo zwiększają odporność na ciepło.

Stopy odlewnicze oznaczone są od AL2 do AL20. Silumin jest szeroko stosowany do produkcji odlewów do urządzeń oraz innych części średnio i lekko obciążonych, w tym odlewów cienkościennych o skomplikowanych kształtach.

Część praktyczna

Zadanie dla studentów:

1. Zapisz tytuł i cel pracy.

2. Wypełnij tabelę:

Nazwa

stop, jego

definicja

Główny

nieruchomości

stop

Przykład

znakowania

Odszyfrowywanie

znaczki pocztowe

Region

podanie

Praca laboratoryjna nr 1

Temat: „Właściwości mechaniczne metali i metody ich badania (twardość)”

Cel:

Postęp:

1. Zapoznać się z zapisami teoretycznymi.

2. Wypełnij zadanie instruktora.

3. Zrób raport zgodnie z zadaniem.

Część teoretyczna

Twardość to zdolność materiału do przeciwstawiania się wnikaniu w niego innego ciała. W badaniach twardości korpus osadzony w materiale i zwany wgłębnikiem musi być twardszy, mieć określony rozmiar i kształt oraz nie może ulegać trwałemu odkształceniu. Testy twardości mogą być statyczne i dynamiczne. Pierwszy rodzaj obejmuje badania metodą wciskania, drugi - metodą wciskania uderzeniowego. Ponadto istnieje metoda oznaczania twardości poprzez drapanie – sklerometria.

Dzięki wartości twardości metalu można zorientować się w poziomie jego właściwości. Na przykład im wyższa twardość, określona przez nacisk końcówki, tym mniejsza ciągliwość metalu i odwrotnie.

Badania twardości metodą wgłębną polegają na tym, że pod działaniem obciążenia w próbkę wciska się wgłębnik (diament, stal hartowana, twardy stop) w postaci kuli, stożka lub piramidy. Po usunięciu obciążenia na próbce pozostaje odcisk, którego wartość (średnica, głębokość lub przekątna) i porównując z wymiarami wgłębnika i wielkością obciążenia, można ocenić twardość metalu.

Twardość określa się na specjalnych urządzeniach - twardościomierzach. Najczęściej twardość określa się metodami Brinella (GOST 9012-59) i Rockwell (GOST 9013-59).

Istnieją ogólne wymagania dotyczące przygotowania i testowania próbek tymi metodami:

1. Powierzchnia próbki musi być czysta i wolna od wad.

2. Próbki muszą mieć określoną grubość. Po otrzymaniu wycisku z tyłu próbki nie powinno być śladów deformacji.

3. Próbka powinna być jędrna i stabilna na stole.

4. Obciążenie powinno działać prostopadle do powierzchni próbki.

Oznaczanie twardości Brinella

Twardość metalu w skali Brinella określa się poprzez wcięcie kulki z hartowanej stali (rys. 1) o średnicy 10; 5 lub 2,5 mm i wyraża się liczbą twardości HB, otrzymaną przez podzielenie przyłożonego obciążenia P w N lub kgf (1H = 0,1 kgf) przez pole powierzchni odcisku utworzonego na próbce F w mm

Liczba twardości Brinella HB wyrażona przez stosunek przyłożonego obciążeniaFna placSkulista powierzchnia wgłębienia (dziura) na mierzonej powierzchni.

HB = , (Mpa),

gdzie

S- powierzchnia kulistej powierzchni nadruku, mm 2 (wyrażone przezDorazD);

D- średnica kulki, mm;

D- średnica wcięcia, mm;

Wartość obciążeniaF, średnica kulkiDa czas przebywania pod obciążeniem τ, dobiera się zgodnie z tabelą 1.

Rysunek 1. Schemat pomiaru twardości metodą Brinella.

a) Schemat wciskania kulki w badany metal

FD- średnica kulki,D otp - średnica nadruku;

b) Pomiar średnicy wgłębienia lupą (na rysunku)D= 4,2 mm).

Tabela 1.

Dobór średnicy kulki, obciążenia i utrzymywania obciążenia w zależności od

na twardość i grubość próbki

więcej niż 6

6…3

mniej niż 3

29430 (3000)

7355 (750)

1840 (187,5)

Mniej niż 1400

więcej niż 6

6…3

mniej niż 3

9800 (1000)

2450 (750)

613 (62,5)

Metale nieżelazne i stopy (miedź, mosiądz, brąz, stopy magnezu itp.)

350-1300

więcej niż 6

6…3

mniej niż 3

9800 (1000)

2450 (750)

613 (62,5)

30

Metale nieżelazne (aluminium, stopy łożyskowe itp.)

80-350

więcej niż 6

6…3

mniej niż 3

10

5

2,5

2450 (250)

613 (62,5)

153,2 (15,6)

60

Rysunek 2 przedstawia schemat urządzenia dźwigniowego. Próbka jest instalowana na stoliku 4. Obracając koło zamachowe 3, śruba 2 służy do podnoszenia próbki, aż dotknie kulki 5, a następnie do momentu całkowitego ściśnięcia sprężyny 7 założyć na trzpień 6. Sprężyna tworzy wstępną obciążenie kuli równe 1 kN (100 kgf), co zapewnia stabilną pozycję próbki podczas ładowania. Następnie włącza się silnik elektryczny 13 i poprzez przekładnię ślimakową skrzyni biegów 12, korbowód 11 i układ dźwigni 8,9 umieszczony w obudowie 1 twardościomierza z obciążnikami 10 wytwarza dane pełne obciążenie na piłka. Na próbce uzyskuje się odcisk sferyczny. Po wyładowaniu urządzenia próbka jest usuwana i średnicę nadruku wyznacza się za pomocą specjalnej lupy. Jako obliczoną średnicę wgłębienia przyjmuje się średnią arytmetyczną z pomiarów w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach.

Rysunek 2. Schemat urządzenia Brinella

Z powyższego wzoru, wykorzystując zmierzoną średnicę wgniecenia, oblicza się liczbę twardości HB. Liczbę twardości w zależności od średnicy uzyskanego wycisku można również znaleźć w tabelach (patrz tabela twardości).

Przy pomiarze twardości kulką o średnicy D = 10,0 mm pod obciążeniem F = 29430 N (3000 kgf), przy czasie trzymania τ = 10 s, liczbę twardości zapisuje się w następujący sposób:HB2335 MPa lub według starego oznaczenia HB 238 (w kgf / mm 2 )

Podczas pomiaru twardości Brinella należy pamiętać o następujących kwestiach:

Możliwe jest badanie materiałów o twardości nie większej niż HB 4500 MPa, ponieważ przy wyższej twardości próbki występuje niedopuszczalne odkształcenie samej kulki;

Aby uniknąć przebijania, minimalna grubość próbki powinna wynosić co najmniej dziesięciokrotność głębokości wgłębienia;

Odległość między środkami dwóch sąsiednich wydruków musi wynosić co najmniej cztery średnice wcięcia;

Odległość od środka wgłębienia do bocznej powierzchni próbki musi wynosić co najmniej 2,5D.

Oznaczanie twardości Rockwella

Według metody Rockwella twardość metali określa się poprzez wciśnięcie w badaną próbkę kulki ze stali hartowanej o średnicy 1,588 mm lub stożka diamentowego o kącie wierzchołkowym 120. O pod działaniem dwóch kolejno przyłożonych obciążeń: wstępnego P0 = 10 kgf i całkowitego P, równego sumie obciążeń wstępnych P0 i głównych P1 (rys. 3).

Numer twardości RockwellaHRjest mierzony w konwencjonalnych jednostkach bezwymiarowych i jest określany wzorami:

HR C = - podczas wciskania stożka diamentowego

HR v = - po wciśnięciu stalowej kulki,

gdzie 100– liczba podziałek skali czarnej C, 130 - liczba podziałek skali czerwonej B tarczy wskaźnika mierzącego głębokość wgłębienia;

h 0 - głębokość wgłębienia diamentowego stożka lub kuli pod wpływem obciążenia wstępnego. Mm

h- głębokość wgłębienia stożka diamentowego lub kulki pod działaniem całkowitego obciążenia, mm

0,002 - wartość działki skali tarczy wskaźnika (ruch stożka diamentowego przy pomiarze twardości o 0,002 mm odpowiada ruchowi wskazówki wskaźnika o jedną działkę), mm

Rodzaj końcówki i wielkość obciążenia dobiera się zgodnie z tabelą 2, w zależności od twardości i grubości badanej próbki. ...

Numer twardości Rockwella (HR) jest miarą głębokości wcięcia wgłębnika i jest wyrażona w dowolnych jednostkach. Jednostkę twardości przyjmuje się jako bezwymiarową wartość odpowiadającą przemieszczeniu osiowemu 0,002 mm. Numer twardości Rockwella jest wskazywany bezpośrednio przez strzałkę na skali C lub B wskaźnika po automatycznym usunięciu głównego obciążenia. Twardość tego samego metalu, określana różnymi metodami, jest wyrażana w różnych jednostkach twardości.

Na przykład,HB 2070, HR C 18 lubHR v 95.

Rysunek 3. Schemat pomiaru twardości Rockwella

Tabela 2

V

HR V

Stalowa piłka

981 (100)

0,7

25…100

w skali B

2000 do 7000 (stale hartowane)

Z

HR Z

Stożek diamentowy

1471 (150)

0,7

20…67

w skali C

Od 4000 do 9000 (części poddane nawęglaniu lub azotowaniu, stopy twarde itp.)

A

HR A

Stożek diamentowy

588 (60)

0,4

70…85

w skali B

Metoda Rockwella wyróżnia się prostotą i wysoką wydajnością, zapewnia zachowanie wysokiej jakości powierzchni po badaniu oraz umożliwia badanie metali i stopów zarówno o niskiej jak i wysokiej twardości. Ta metoda nie jest zalecana do stosowania w przypadku stopów o niejednorodnej strukturze (żeliwa szare, ciągliwe i o dużej wytrzymałości, stopy łożysk tocznych itp.).

Część praktyczna

Treść raportu.

Wskaż tytuł pracy, jej cel.

Odpowiedz na pytania:

1. Co nazywa się twardością?

2. Jaka jest istota określania twardości?

3. Jakie 2 metody określania twardości znasz? Jaka jest różnica między nimi?

4. Jak należy przygotować próbkę do badań?

5. Jak wytłumaczyć brak uniwersalnej metody określania twardości?

6. Dlaczego spośród wielu cech mechanicznych materiałów najczęściej określa się twardość?

7. Zapisz w zeszycie schemat określania twardości według Brinella i Rockwella.

Praca laboratoryjna nr 2

Temat: „Właściwości mechaniczne metali i metody ich badania (wytrzymałość, elastyczność)”

Cel: badanie właściwości mechanicznych metali, metody ich badania.

Postęp:

1. Zapoznać się z zapisami teoretycznymi.

2. Wypełnij zadanie instruktora.

3. Zrób raport zgodnie z zadaniem.

Część teoretyczna

Główne właściwości mechaniczne to wytrzymałość, elastyczność, twardość, twardość. Znając właściwości mechaniczne projektant rozsądnie dobiera odpowiedni materiał, który zapewnia niezawodność i trwałość konstrukcji przy ich minimalnej wadze.

Właściwości mechaniczne determinują zachowanie materiału podczas deformacji i niszczenia pod wpływem obciążeń zewnętrznych. W zależności od warunków obciążenia właściwości mechaniczne można określić na:

1. Obciążenie statyczne – obciążenie próbki rośnie powoli i płynnie.

2. Obciążenie dynamiczne - obciążenie wzrasta z dużą prędkością, ma charakter wstrząsowy.

3. Wielokrotne przemienne lub cykliczne obciążenie - obciążenie podczas testu wielokrotnie zmienia się pod względem wielkości lub wielkości i kierunku.

Aby uzyskać porównywalne wyniki, próbki i procedurę przeprowadzania testów mechanicznych regulują GOST. W statycznej próbie rozciągania: GOST 1497 uzyskuje się cechy wytrzymałości i ciągliwości.

Wytrzymałość to zdolność materiału do opierania się deformacji i zniszczeniu.

Plastyczność to zdolność materiału do zmiany rozmiaru i kształtu pod wpływem sił zewnętrznych; miarą plastyczności jest wielkość trwałego odkształcenia.

Urządzenie do wyznaczania wytrzymałości i ciągliwości to maszyna wytrzymałościowa, która rejestruje wykres rozciągania (patrz rys. 4), który wyraża zależność między wydłużeniem próbki a przyłożonym obciążeniem.

Ryż. 4. Diagram rozciągania: a - bezwzględny, b - względny.

Przekrój oa na wykresie odpowiada sprężystemu odkształceniu materiału, gdy przestrzegane jest prawo Hooke'a. Naprężenie odpowiadające sprężystemu odkształceniu granicznemu w punkcie a nazywa się granicą proporcjonalności.

Granica proporcjonalności to największe napięcie, przed osiągnięciem którego obowiązuje prawo Hooke'a.

Przy naprężeniach powyżej granicy proporcjonalności następuje jednorodne odkształcenie plastyczne (wydłużenie lub zwężenie przekroju).

Punkt b - granica sprężystości - najwyższe naprężenie, przed osiągnięciem którego nie występuje w próbce trwałe odkształcenie.

Pole cd jest granicą plastyczności, odpowiada granicy plastyczności - jest to naprężenie, przy którym następuje wzrost odkształcenia w próbce bez zwiększania obciążenia (materiał „płynie”).

Wiele gatunków stali, metali nieżelaznych nie ma wyraźnej granicy plastyczności, dlatego ustala się dla nich warunkową granicę plastyczności. Konwencjonalna granica plastyczności to naprężenie odpowiadające odkształceniu resztkowemu równemu 0,2% pierwotnej długości próbki (stal stopowa, brąz, duraluminium itp. materiały).

Punkt B odpowiada wytrzymałości końcowej (na próbce pojawia się miejscowe przerzedzenie - szyjka, powstawanie przerzedzania jest charakterystyczne dla tworzyw sztucznych).

Wytrzymałość na rozciąganie to maksymalne naprężenie, które próbka może wytrzymać aż do rozwiązania (maksymalna wytrzymałość na rozciąganie).

Za punktem B ładunek spada (na skutek wydłużenia szyjki) i następuje zniszczenie w punkcie K.

Część praktyczna.

Treść raportu.

1. Wskaż tytuł pracy, jej cel.

2. Jakie znasz właściwości mechaniczne? Jakimi metodami określa się właściwości mechaniczne materiałów?

3. Zapisz definicję wytrzymałości i ciągliwości. Jakimi metodami są określane? Jak nazywa się urządzenie, które określa te właściwości? Jak definiuje się właściwości?

4. Zapisz wykres rozciągania bezwzględnego materiału z tworzywa sztucznego.

5. Po diagramie podaj nazwy wszystkich punktów i odcinków diagramu.

6. Jaki limit jest główną cechą przy wyborze materiału do produkcji dowolnego produktu? Uzasadnij odpowiedź.

7. Jakie materiały są bardziej niezawodne w pracy, kruche czy ciągliwe? Uzasadnij odpowiedź.

Bibliografia

Główny:

Adaskin A.M., Zuev V.M. Inżynieria materiałowa (obróbka metali). - M.: OIC „Akademia”, 2009 - 240 s.

Adaskin A.M., Zuev V.M. Materiałoznawstwo i technologia materiałów. - M.: FORUM, 2010 - 336 s.

Chumachenko Yu.T. Inżynieria materiałowa i wodno-kanalizacyjna (NGO i SPO). - Rostów n / a .: Phoenix, 2013 - 395 s.

Dodatkowy:

Żukowyc I.I. Badania mechaniczne metali. - M .: Szkoła Wyższa, 1986 .-- 199 s.

Lachtin Yu.M. Podstawy inżynierii materiałowej. - M .: Metalurgia, 1988.

Lakhtin Yu.M., Leontyeva V.P. Inżynieria materiałowa. - M .: Inżynieria mechaniczna, 1990.

Zasoby elektroniczne:

1. Czasopismo „Nauka o materiałach”. (Zasób elektroniczny) - formularz dostępu http://www.nait.ru/journals/index.php?p_journal_id=2.

2. Materiałoznawstwo: zasób edukacyjny, formularz dostępu http: // www.supermetalloved / narod.ru.

3. Gatunki stali. (Zasób elektroniczny) - formularz dostępu www.splav.kharkov.com.

4. Federalne Centrum Informacji i Zasobów Edukacyjnych. (Zasób elektroniczny) - formularz dostępu www.fcior.ru.