Матеріалознавство

 

Таврійська державна агротехнічна академія

Кафедра “Технологія

конструкційних матеріалів”

 

НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК

 

для лабораторних робіт з дисципліни “Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів”

Розділ “Матеріалознавство”

Для студентів 2 курсу факультету МСГ

та студентів 1 курсу факультету ПЗПСГ

спеціальність ОПХВ

 

 

Розробили: доц. Котенко В.І., доц. Юдовинський В.Б.,

ст. викл. Сушко О.В., ас. Черкун В.В., ас. Буніна Л.М.

За загальною редакцією доц. П.В.Педченко

 

Рецензенти: зав.кафедрою “Ремонт машин”, доцент Смєлов О.О.

доцент кафедри "Ремонт машин" Гараєв П.І.

 

Розглянуто і схвалено на засіданні кафедри ТКМ протокол № 4

від 16 листопада 2004 р.

Схвалено и рекомендовано до видання методичною комісією факультету МСГ, протокол № 3 від 25 листопада 2004 року.

 

Комп’ютерний набір та верстка виконані на кафедрі ТКМ ст. викладачем Сушко О.В і майстром виробничого навчання Гулевською Н.О.

 

© В.І.Котенко, В.Б.Юдовинський, О.В.Сушко, В.В.Черкун, Л.М.Буніна

 

ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ

1. Робити налагодження, включення твердомірів, мікроскопів та інших приладів, необхідних для проведення лабораторних робіт, слід тільки з дозволу та у присутності викладача або лаборанта.

2. При виявленні несправності використовуваного устаткування негайно припинити роботу і довести до відома викладача або лаборанта.

3. Перед початком виконання лабораторних робіт студент зобов'язаний одержати інструктаж з техніки безпеки і, вивчивши відповідні інструкції, щодо вимог техніки безпеки, розписатися в журналі.

4. При поліруванні шліфів нахиляти обличчя до полірувального верстата забороняється.

5. При проведенні гартування зразків зі сталі дозволяється присутність біля муфельної електропечі не більш 2-х студентів.

6. Студенти, що не дотримують вимог техніки безпеки, до занять не допускаються.

 

ЗМІСТ

 

1 Лабораторна робота 1 Визначення твердості металів та сплавів..4

2 Лабораторна робота 2 Практика визначення твердості металів

та сплавів..................................................................................................13

3 Лабораторна робота 3 Мікроскопічний та макроскопічний

аналіз матеріалів......................................................................................19

4 Лабораторна робота 4 Термічний метод побудови діаграм

стану сплавів............................................................................................25

5 Лабораторна робота 5 Аналіз стану сплавів Pb-Sb та Cu-Ni........30

6 Лабораторна робота 6 Аналіз діаграми “Залізо-цементит”..........37

7 Лабораторна робота 7 Структура вуглецевих сталей, класифіка-

ція і маркування вуглецевих сталей......................................................47

8 Лабораторна робота 8 Структури і маркування чавунів...............52

9 Лабораторна робота 9 Гартування сталі...........................................59

10 Лабораторна робота 10 Відпуск, відпал та нормалізація..............70

11 Лабораторна робота 11 Визначення прогартовуваності сталі способом торцевого гартування...........................................................76

12 Лабораторна робота 12 Поверхневе гартування струмами

високої частоти........................................................................................83

13 Лабораторна робота 13 Класифікація, маркування легованих сталей і спеціальних сплавів..................................................................87

14 Лабораторна робота 14 Мікроструктура відпаленої, нормалі-зованої, загартованої, відпущеної та цементованої вуглецевої сталі............................................................................................................93

15 Лабораторна робота 15 Вивчення структур кольорових мета-

лів та їх сплавів.......................................................................................99

Список літератури...................................................................................107

Контрольні запитання............................................................................108

 

Лабораторна робота № 1

ВИЗНАЧЕННЯ ТВЕРДОСТІ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ

 

МЕТА РОБОТИ

Вивчення методів визначення твердості, будови та роботи приладів для визначення твердості.

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.2 Вивчити будову та роботу приладу Бринеля (ТШ-2) та мікроскопу МПБ-2. 2.3 Вивчити роботу та будову приладу Роквелла (ТК-2). 2.4 Вивчити метод визначення твердості за Вікерсом , Польді та ПМТ-3.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

7.2 Які існують методи визначення твердості? 7.3 Принцип визначення твердості за Бринелєм. 7.4 Яка будова і як працює прилад Бринеля?

Лабораторна робота № 2

ПРАКТИКА ВИЗНАЧЕННЯ ТВЕРДОСТІ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ

 

МЕТА РОБОТИ

Вивчення методики та практичне освоєння методів визначення твердості металів та сплавів на приладах Бринеля, Роквелла, Віккерса.

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.2 Визначити навантаження, діаметр кульки, наконечник та час витримки 2.3 Знайти твердість зразків з відпаленої сталі марок 10, 20, 30, 45, У8,… 2.4 Побудувати графік твердості відпаленої сталі у залежності від вмісту вуглецю

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

7.2 Як вибрати тип наконечника та навантаження при випробуванні твердості на приладі Роквелла? 7.3 На яких приладах можливо випробувати твердість стальної загартованої… 7.4 Поясніть, як можна проводити випробування твердості на приладі Роквелла за трьома шкалами, якщо на індикаторі…

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.1Ознайомитися з методами металографічного аналізу матеріалів. 2.2 Вивчити макроструктурний метод аналізу матеріалів. 2.3 Вивчити методи приготування макрошліфів.

Фотоокуляр;

Дзеркало;

Матове скло;

20 – аналізатор;

Поляризатор

Рисунок 1 - Оптична схема металографічного мікроскопа МДМ-7    

Лабораторна робота № 4

ТЕРМІЧНИЙ МЕТОД ПОБУДОВИ ДІАГРАМ

СТАНУ СПЛАВІВ

1 МЕТА РОБОТИ

 

Освоєння термічного методу досліджування металів та сплавів. Придбання навиків експериментального будування кривих охолодження сплавів з різною концентрацією та діаграми стану сплавів свинець-сурма (Pb - Sb).

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.1 Вивчити термічний метод дослідження металів та сплавів і будування діаграм стану сплавів. 2.2 Побудувати криві охолодження для декількох сплавів системи… 2.3 Проаналізувати криві охолодження та визначити критичні точки сплавів.

Таблиця 1 - Характеристика термопар

Сплави різних концентрацій розміщують в тиглі 2 (Рисунок 2), який встановлюють в електропечі 1.     Рисунок 2 - Схема приладу для визначення критичних

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.2 Проаналізувати сплави заданої концентрації та побудувати криві охолодження із застосуванням правила фаз. 2.3 Застосовуючи правило відрізків, визначити кількісний та якісний склад… 2.4 Скласти звіт про роботу та зробити висновки.

Лабораторна робота № 6

АНАЛІЗ ДІАГРАМИ " ЗАЛІЗО – ЦЕМЕНТИТ "

МЕТА РОБОТИ

Закріплення лекційних знань за структурними перетвореннями, які відбуваються в залізовуглецевих сплавах при їх нагріванні та охолодженні.

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.2 Вивчити області діаграми залізо-цементит, а також структурні перетворення, які відбуваються на лініях діаграми. 2.3 Навчитися аналізувати структурні зміни сплавів будь-якої концентрації при… 2.4 Навчитися практичному використанню правила фаз та правила відрізків в різних зонах діаграми.

Правило фаз.

Фазами на діаграмі є: аустеніт, ферит, цементит, рідкий сплав. Перліт та ледебурит являють собою структури та самі складаються з двох фаз:… При визначенні фаз в будь-якій двофазній області діаграми слід керуватися таким правилом: фазовий склад будь-якої…

МЕТА РОБОТИ

 

Закріплення лекційних знань за класифікацією, маркуванням та структурами вуглецевих сталей

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

  3 ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ 3.1 Що являє собою сталь?

За призначенням

Конструкційну вуглецеву сталь звичайної якості (за ГОСТ 380-94) виготовляють таких марок : Ст.0, Ст.1 кп, Ст.2 кп, Ст.2 пс, Ст.2 сп,Ст.3 кп, Ст.3… Букви Ст. означають сталь, цифри – умовний номер марки (залежно від хімічного… Сталі звичайної якості випускають у вигляді листового і сортового прокату, вони призначені для виготовлення…

Лабораторна робота № 8

СТРУКТУРИ І МАРКУВАННЯ ЧАВУНІВ

 

МЕТА РОБОТИ

Вивчити структури різних видів чавунів, їх маркування та способи отримання.

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

  3 ПИТАННЯ ДО САМОПІДГОТОВКИ 3.1 Фактори, що впливають на структуру чавуну.

На структуру чавуну

Кремній у великій мірі сприяє графітизації, збільшує рідкотекучість, знижує температуру плавлення і сповільнює охолодження чавуну. Кількість кремнію… Марганець сприяє відбілюванню чавуну, паралізує шкідливий вплив сірки,… Сірка також сприяє відбілюванню, надає чавуну крихкості, знижує рідкотекучість чавуну. Тому сірка – шкідлива домішка і…

МЕТА РОБОТИ

Закріплення теоретичних знань та одержання практичних навичок, виконання гартування сталі, оцінка властивостей сталі, які змінюються гартуванням.

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.2 Вивчити головні структурні перетворення в сталі при різних видах термічної обробки. 2.3 Вивчити основні способи гартування сталі. 2.4 Визначити температуру нагрівання сталі заданої марки для гартування.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

7.2 Які основні способи гартування? 7.3 Які структури одержують при ізотермічному гартуванні сталі? 7.4 Які структури одержують при бездифузійному перетворенні аустеніту?

Лабораторна робота № 10

  1 МЕТА РОБОТИ  

Лабораторна робота № 13

КЛАСИФІКАЦІЯ, МАРКУВАННЯ ЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ І СПЕЦІАЛЬНИХ СПЛАВІВ

МЕТА РОБОТИ

 

Ознайомитися із класифікацією, маркуванням легованих сталей, вміти розшифрувати марку сталі чи сплаву.

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.1 Вивчити основні ознаки класифікації легованих сталей. 2.2 Вказати літерні позначення легуючих елементів у маркуванні легованих… 2.3 Розшифрувати за варіантом завдання марки легованих сталей та сплавів.

За призначенням

Конструкційну сталь застосовують для виготовлення деталей машин і будівельних конструкцій. Інструментальну сталь застосовують для виготовлення різальних, вимірювальних,… До сталей з особливими властивостями належать нержавіючі, жаростійкі, зносостійкі, з особливими магнітними та…

Лабораторна робота № 14

МІКРОСТРУКТУРА ВІДПАЛЕНОЇ, НОРМАЛІЗОВАНОЇ, ЗАГАРТОВАНОЇ, ВІДПУЩЕНОЇ ТА ЦЕМЕНТОВАНОЇ ВУГЛЕЦЕВОЇ СТАЛІ

 

1 МЕТА РОБОТИ

 

Знати структури і властивості відпаленої, нормалізованої, загартованої, відпущеної і цементованої вуглецевої сталі.

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.1 Вивчити мікроструктуру і властивості відпаленої, нормалізованої, загартованої, відпущеної і цементованої вуглецевої сталі. 2.2 Вміти відобразити мікроструктуру вуглецевих сталей.  

Лабораторна робота № 15

ВИВЧЕННЯ СТРУКТУР КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛІВ

ТА ЇХ СПЛАВІВ

 

МЕТА РОБОТИ

Ознайомитися зі структурами та властивостями сплавів кольорових металів на основі міді, алюмінію та бабітів.

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

2.2 Вивчити за готовими шліфами мікроструктуру зразків сплавів кольорових металів та бабітів, замалювати схеми структур та дати до них пояснення. … 2.3 Привести хімічний склад основних сплавів кольорових металів та бабітів. … 2.4 Скласти звіт про роботу.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

7.2 Що таке бронза? Як вона маркується? 7.3 Що таке латунь, яка вона буває та як маркується? 7.4 Які бувають алюмінієві сплави?