ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ по дисциплине

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Машиностроительный институт

Кафедра автомобилей

 

 

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ по дисциплине

  для студентов всех форм обучения направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям)

Содержание

Введение ………………………………………………………………….. 3

1. Изучение диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов .….. 4

1.1. Теоретические сведения ……………………………...……… 4

1.2.Контрольные вопросы для самопроверки……………..…… 9

1.3. Порядок выполнения контрольной работы …………..…… 10

2. Расчет конструктивной прочности металлов .……………………... 12

2.1. Теоретические сведения ……………………………………. 12

2.2. Порядок выполнения работы ………………………………. 19

2.3. Задания для самостоятельного выполнения ..……………. 20

3. Изучение системы обозначений конструкционных материалов …. 27

3.1. Теоретические сведения ……………………………………. 27

3.2. Задания для самостоятельного выполнения ………………. 36

Литература ………………………………………………………………... 37

 

 

Введение

Целями освоения учебной дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» являются:

- получение студентами теоретических знаний в области строения и свойств различных материалов, применяемых в машиностроении, виды термической и химико-термической обработки;

- формирование умений и навыков у студентов по выбору марки материалов в зависимости от условий работы деталей и предъявляемых требований к долговечности и конструктивной прочности изделий, используемых в автомобильном транспорте.

Методические указания содержат задания для формирования необходимых навыков по основным разделам дисциплины.

Изучение диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов

Цель работы:

Изучить диаграмму состояния железоуглеродистых сплавов. Разобраться в особенностях превращений, происходящих в железоуглеродистых сплавах, реализующихся при медленных охлаждении и нагреве.

 

Теоретические сведения

Диаграмма состояний железоуглеродистых сплавов отражает тот факт, что при соединении (сплавлении) чистого железа с углеродом возникает множество… Следует заметить, что наибольшее практическое значение имеет равновесная…  

Компоненты и фазы в железоуглеродистых сплавах

железо и углерод, которые относятся к полиморфным элементам. В железоуглеродистых сплавах эти элементы взаимодействуют, образуя различные фазы. Под… Взаимодействие железа и углерода состоит в том, что углерод может растворяться… Аустенит(обозначают A или γ) – твердый раствор внедрения углерода в Feγ. Имеет ГЦК – решетку, растворяет…

Превращения в железоуглеродистых сплавах

Вторичная кристаллизация происходит за счет достаточно сложных процессов. Они заключаются в превращениях железа одной аллотропической модификации в… Эвтектическое превращение на линии ECF (1147 ºC) ЖС→ (Ае + Цf);

Контрольные вопросы для самопроверки

 

1. Что такое фаза?

2. Что такое аустенит?

3. Что такое феррит?

4. Что такое цементит?

5. Какими линиями диаграммы ограничивается температурный интервал первичной кристаллизации?

6. В чем состоит сущность эвтектического превращения?

7. В чем состоит сущность эвтектоидного превращения?

8. Что такое ледебурит?

9. Что такое перлит?

10. На какой линии происходят эвтектические превращения?

11. На какой линии происходят эвтектоидные превращения?

12. Линия выделения первичного цементита?

13. Линия выделения вторичного цементита?

14. Линия выделения третичного цементита?

15. Назовите фазы железоуглеродистых сплавов.

16. Максимальное растворение углерода в Feα?

17. Максимальное растворение углерода в Feγ?

18. Содержание углерода в цементите?

19. При какой температуре происходит эвтектическое превращение?

20. При какой температуре происходит эвтектоидное превращение?

 

Порядок выполнения контрольной работы

2. Воспользоваться табл. 1.1, содержащей исходные данные.   № пп %С № пп %С № пп …

Табл. 1.1. Задания для самостоятельной работы

 

 

3. Для сплава, содержащего указное содержание углерода определить температуры критических точек и описать состояние сплава в разных диапазонах температур.

4. Пример выполнения задания

Допустим, что задано значение концентрации, равное 1,3%С. Строим участок диаграммы в форме, представленной на рис. 1.2.

 

 

Рис. 1.2 – Фрагмент диаграммы состояния Fe – Fe₃C с нанесенной ординатой состава сплава, содержащего 1,3% С

 

 

Наносим ординату состава сплава, содержащего 1,3% С, обозначив на ней точки 1, 2, 3, 4. Им соответствуют температуры 1495, 1370, 940 и 727^оС.

Делаем заключения.

В диапазоне температур 0 - 727 ^оС: состояние сплава твердое, кристаллы перлита (П) и вторичного цементита (Ц_II).

В диапазоне температур 727 - 940 ^оС: состояние сплава твердое, кристаллы аустенита (А) и вторичного цементита (Ц_II).

В диапазоне температур 940 - 1370 ^оС: состояние сплава твердое, кристаллы аустенита (А).

В диапазоне температур 1370 - 1495 ^оС: жидкий раствор (Ж) и кристаллы аустенита (А).

Свыше 1495 ^оС: жидкий раствор (Ж).

 

 

Расчет конструктивной прочности металлов

Цель работы:

Получить представления о методике расчета конструктивной прочности материала по результатам испытаний.

 

Теоретические сведения

Деформация — изменение положения точек твердого материала, при котором меняется расстояние между ними. Диаграмма деформации — графическая характеристика механических свойств… Модуль Юнга (упругости) Е — отношение величин приложенного напряжения к вызванной им относительной деформации (только…

Проведение испытаний на растяжение металлов

Рисунок 2.1 - Устройство испытательной машины на растяжение: 1 — траверса; 2 — шпиндель; 3 — захваты; 4 — станция; 5 — силоизмерительное устройство; 6 — приводной механизм…

Анализ диаграммы деформации

= F/ S0, (2.1) е = Δl/l о. (2.2)  

Комплекс свойств, получаемых при испытаниях образцов на растяжение

При испытаниях на растяжение получают следующие характеристики материалов (рис. 2.3): • предел пропорциональности пц; • предел текучести (условный) 0,2;

Порядок выполнения работы

Материал... Режим электроэрозионной обработки: Сила тока i=..., А;

Задания для самостоятельного выполнения

 

Для всех вариантов индивидуальных заданий использовались стержни из сталей различных марок, подвергнутые химико-термической обработке. Химико-термическая (электроэрозионная) обработка выполнялась с целью упрочнения и повышения коррозионной стойкости изделий. Варианты заданий представлены в табл. 2.1- 2.3.

 

Табл. 2.1

 

Окончание табл. 2.1

Табл. 2.2

Окончание табл. 2.2

Табл. 2.3

Окончание табл. 2.3

Изучение системы обозначений конструкционных материалов

Цель работы: Освоить маркировку углеродистых сталей. Изучить их микроструктуру в равновесном состоянии. Научиться определять массовую долю углерода в стали и марку стали по ее микроструктуре.

Теоретические сведения

Компоненты и фазы в углеродистых сталях в равновесном состоянии К углеродистым сталям относятся сплавы железа с углеродом с массовой долей… Железо является полиморфным металлом, имеющим разные кристаллические решетки в различных температурных интервалах.…

Влияние концентрации углерода на структуру и механические

Свойства стали

Доэвтектоидные стали содержат от 0,02 до 0,8 % С и имеют ферритно-перлитную структуру (рис. 3.2а). Здесь светлые зерна – это феррит, а темные… Количественное соотношение этих структурных составляющих зависит от массовой доли углерода в стали. Поскольку феррит содержит очень мало углерода (менее 0,006 %), то основным…

Определение массовой доли углерода в стали и марки стали

По ее структуре

Поскольку плотности структурных составляющих сталей близки, то соотношение их массовых долей можно заменить соотношением занимаемых ими площадей. … В доэвтектоидных сталях массовая доля углерода определяется по формуле:

Влияние примесей на свойства сталей

Каждой марке углеродистой стали соответствуют регламентированные стандартами определенные пределы содержания углерода.  

Маркировка углеродистых сталей

1. Стали конструкционные углеродистые обыкновенного качества содержат вредных примесей: серы до 0,05 %, а фосфора до 0,04 % (ГОСТ 380-94). Эти стали… Стали углеродистые обыкновенного качества широко применяются в строительстве. Из ряда марок изготавливают детали машиностроения. В судостроении применяются как корпусные, для…

Задания для самостоятельного выполнения

1. По предложенным маркам металлических материалов определить их вид, класс, примерный химический состав и область применения:

Варианты заданий:

1: Ст0, 05кп, А11, У7, 20ХНМ, 7ХФ, СЧ-45, 2011, 45Н, ЮНДК, 100НН, М0б, А999.

2. Ст1кп, 08кп, А20, У7А, 20Х2Н4А, 9ХФ, КЧ63-2, 2012, 50Н, 600НН, ЮНТС, М1б, А97.

3. Ст1пс, 08пс, А30, У8, 25Х2ГНТА, 9ХМ, ВЧ120-4, 2013, 50НП, ЮНДК15, 3000НН, А8, М1.

4. Ст2пс, 10кп, А35Е, У8А, 110Г13Л, Х12М, СЧ40, 2111, 50НХС, ЮНДК18, А0, БрБ2.

5. Ст2сп, 10кп, А12, У9, ШХ4-Ш, ХВГ, ВЧ100-4, 2211, 79НМ, 700ВН, ЮНДК13, АД1, БрОЦС6-6-3.

6. БСт1кп, 10пс, А35, У9А, 30ХГСН2А, Х, КЧ60-3, 2311, 80НХС, 100ВН, ЮН14ДК24, АМц, БрОФ10-1.

7. БСт1пс, 10, АС40, У10, 38ХН3МФА, Б2ФСЧ35, 2411, 76НХД, 20ВН, ЮН15ДК24, АМг2, БрА5.

8. БСт2сп, 15Л, АС14, У10А, 38ХМЮА, ХВ4, КЧ56-4, 2413, 83НФ, 10000НМ, ЮН13ДК24Т2, АМг5П, МНМцАЖ33-12-0.3-0.3.

9. БСт3кп, 15пс, АЦ40, У11, 55С2А, 9ХС, ВЧ80-3, 2421, 80НМ, 4000НМ, ЮН13ДК25БА, Д1П, МНМц3-12.

10. БСт3сп, 20пс, У11А, 65Г, А40Г, ХГС, СЧ21, 3411, 80НХ, 20000НМ, ЮН14ДК25БА, Д16П, МНМц40-1.5.

 

 

Литература

 

1. Волков Г.М. Материаловедение: учебник для вузов [Гриф НМС] / Г. М. Волков, В. М. Зуев. - М: Академия, 2008. - 398 с. : ил.

2. Материаловедение и технология металлов: учебник для вузов [Гриф Минобрнауки РФ] / Г. П. Фетисов [и др.] ; под ред. Г. П. Фетисова. - 6-е изд., доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 877 с. : ил.

3. Современные машиностроительные материалы и заготовки: учеб. пособие для вузов [Гриф Минобрнауки РФ] / В. А. Рогов, Г. Г. Позняк. - М. : Академия, 2008. - 330 с. : ил.

 

 

Задания и методические указания к самостоятельным работам по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов». (ГОС-2000)

 

Подписано в печать Формат 60х84/16. Бумага для множ. аппаратов.

Печать плоская. Усл.печ.л. Уч.-изд.л. Тираж экз. Заказ

ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет». Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.

Ризограф ФГАОУ ВПО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.