рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Порядок выполнения работы

Порядок выполнения работы - Лабораторная Работа, раздел Механика, Определение механических свойств конструкционных материалов путем испытания их на растяжение 1. Проверить Соответствие Образцов Требованиям. 2. По Табл. 2.4 Выбр...

1. Проверить соответствие образцов требованиям.

2. По табл. 2.4 выбрать шкалу, нагрузку и вид наконечника.

3. Включить прибор тумблером 8 (см. рис. 2.5), при этом должна загореться сигнальная лампочка 7.

4. Проверить соответствие груза выбранному наконечнику и шкале, по которой предполагается проводить измерение.

5. Установить испытуемый образец на столик 2 прибора.

6. Вращением рукояток маховика 3 плавно подвести испытуемый образец до соприкосновения с наконечником, а затем дальнейшим вращением произвести предварительное нагружение. При этом малая стрелка должна совпасть с красной точкой на циферблате, а большая – принять вертикальное положение. Если малая стрелка индикатора перейдет за красную точку, необходимо повторить испытание. Вращением барабана 4 совместить нуль черной шкалы с большой стрелкой индикатора (при любом наконечнике).

7. Плавным нажатием руки на клавишу 5 включить привод механизма нагружения.

8. После окончания цикла нагружения отсчитать твердость по выбранной шкале индикатора.

9. Опустить предметный столик вращением маховика 3 против часовой стрелки и снять образец.

10. Результаты испытаний занести в протокол № 2 (см. приложение).

Для каждого образца провести не менее трех испытаний.

Определить среднее число твердости.

11. Перевести числа твердости по Роквеллу в числа твердости по Бри- неллю, полученные значения НВ занести в протокол № 2.

 


ПРИЛОЖЕНИЕ

Протокол № 1. Определение твердости по Бринеллю

Марка прибора

Результаты испытаний

 

Материал и толщина образца d, мм Диаметр шарика D, мм Нагрузка Р, кгс Время выдержки t, с Первое определение Второе определение Третье определение Среднее число твердости НВ, кгс/мм2 Предел прочности sв, кгс/мм2
Диаметр отпечатка d, мм Число твердости НВ, кгс/мм2 Диаметр отпечатка d, мм Число твердости НВ, кгс/мм2 Диаметр отпечатка d, мм Число твердости НВ, кгс/мм2
                       
                     

 

 

Протокол № 2. Определение твердости по Роквеллу

Марка прибора

Результаты испытаний

 

Материал и толщина образца d, мм   Наконечник   Нагрузка Р, кгс   Шкала   Число твердости по Роквеллу НR Среднее число твердости по Роквеллу НR Число твердости по Бринеллю НВ, кгс/мм2
                 
                 

 


Лабораторная работа № 3

 

Методы исследования качества, структуры и свойств

металлов и сплавов

 

Цель работы

 

1. Изучить сущность, возможности и методику выполнения основных видов макроструктурного и микроструктурного анализа металлов и сплавов.

2. Приобрести знания и навыки в приготовлении макрошлифов и проведении макроструктурного анализа.

3. Изучить схему, устройство и возможности оптического металлографического микроскопа, а также применяемых вспомогательных устройств.

4. Приобрести знания и навыки в приготовлении микрошлифов и выполнении микроструктурного анализа.

 

Макроструктурный анализ металлов и сплавов

Макроструктурный анализ - это исследование полуфабрикатов илиготовых изделий в целях выявления дефектов структуры или особенностей строения невооруженным глазом, с помощью лупы или инструментального микроскопа (при небольших увеличениях - до 30-кратного). Существует два вида исследований: а) без применения травителей и б) с применением травителей для создания рельефа или окрашивания поверхности образцов, деталей или их сечений.

Образец детали или ее элемент, специально вырезанный и приготовленный для анализа (опиливанием и шлифованием), называют макрошлифом.

Без предварительного травления могут быть выявлены дефекты или особенности структуры: поверхностные - трещины, шлаковые раковины, плены; внутренние - газовые пузыри, усадочные раковины, крупные непровары в сварных соединениях, а также определены вид, характер и предварительные причины изломов.

Для анализа изломов необходимо знать их типы и характеристику.

Вязкое разрушение имеет матовый оттенок без ярко выраженного металлического блеска (рис. 3.1). Образец или деталь перед разрушением приобретает значительную местную пластическую деформацию, сопровождающуюся образованием шейки.

При больших увеличениях в электронном микроскопе в изломе видны сферические ячейки, представляющие собой локальные очаги разрушения с удлинением перемычек вокруг них. Микроструктура такого разрушения называется чашечной.

 

Рис. 3.1. Вязкое разрушение

 

Чисто вязкие разрушения встречаются довольно редко (в свинце, тантале). Цилиндрические образцы в месте образования шейки имеют, как правило, зону отрыва в центральной части и зону скольжения в виде чаши в периферийной части. Материал с вязким разрушением обеспечивает большую надежность конструкции. При разрушении вязкого материала требуется затрата значительной работы. В местах концентрации напряжений в результате локальной микродеформации материал упрочняется и разрушение предотвращается или оно происходит при более высоких напряжениях.

Хрупкое разрушение характеризуется малой работой разрушения, затрачиваемой только на упругую деформацию (рис. 3.2). Теоретически такого рода разрушения могут происходить при напряжениях, значительно больших пределов текучести (для идеальных кристаллов, не содержащих концентраторов напряжений). В реальных условиях при наличии в металлах дефектов кристаллического строения, концентраторов напряжений, неблагоприятного сочетания температурно-скоростных факторов нагружения хрупкие разрушения могут наблюдаться при напряжениях, равных 0,7 ss (предела текучести), а иногда и при 0,4…0,5 ss . Хрупкие разрушения происходят без заметной пластической деформации путем отрыва или скола.

Поверхность излома ориентирована перпендикулярно максимальным растягивающим напряжениям. Излом имеет кристаллический характер и металлический блеск. Разрушение может происходить по телу зерен (транскристаллический излом) или по границам зерен (межкристаллический излом). При больших увеличениях в электронном микроскопе хрупкие разрушения имеют «ручьистое» строение поверхности излома. Они часто являются причиной аварий крупных судов, мостов и других конструкций и сооружений.

 

Рис. 3.2. Хрупкое разрушение

 

Квазихрупкие разрушения характеризуются отсутствием шейки и наличием равномерной деформации. Они наблюдаются во всех литейных алюминиевых и магниевых сплавах, в деформированных сталях и других сплавах.

Усталостное разрушение является причиной около 30…90% всех авиационных аварий (рис. 3.3). Оно развивается под действием растягивающих напряжений при знакопеременных нагрузках.

 

 

Рис. 3.3. Усталостное разрушение

Излом имеет две зоны. Первая зона – зарождение и постепенное

распространение трещины с гладкими притертыми стенками, причем разрушение начинается от ярко выраженного фокуса. Вторая зона – окончательное хрупкое разрушение. Поверхность излома имеет кристаллическую шероховатую структуру. Так как усталостные разрушения наблюдаются в плоскости, нормальной к приложенным нагрузкам, то все причины, способствующие образованию или увеличению дефектов на поверхности (низкая чистота поверхности, наличие концентраторов напряжений, трение, монотонный или циклический нагрев), вызывают снижение усталостной прочности.

Усталостную прочность повышают:

а) термическая обработка сплавов, создающая более однородную дисперсную структуру с благоприятным распределением микронапряжений;

б) обдувка дробью или обкатка роликом, создающие напряжения сжатия в поверхностном слое;

в) азотирование, также создающее в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия;

г) другие факторы.

Исследование макроструктуры сплавов

с применением травления

Для исследования применяют поверхностное и глубокое травление. Поверхностное травление не создает рельефа и сопровождается окрашиванием отдельных зон с различной интенсивностью. Его применяют для исследования макрошлифов, в которых наблюдается резкая разнородность в химическом составе или структуре (сварка, химико-термическая обработка и др.). Температура травления – комнатная, время – 10–100 с, реактивы –относительно слабые (для сталей – 5%-ный раствор HNO3, CuCl2, для алюминиевых сплавов – 10%-ный раствор NaOH).

Глубокое травление, создающее на поверхности микрорельеф, применяется для деталей и макрошлифов с однородной структурой (литье, кованые детали). Время травления – до двух часов, температура травления – 80…100°С, реактивы – концентрированные.

Поверхностным травлением макрошлифов выявляют:

– химическую неоднородность на сечениях сварных швов; на сечениях деталей, поверхностный слой которых подвергнут диффузионному насыщению различными элементами: углеродом (цементация), азотом (азотирование), кремнием (силицирование), алюминием (алитирование), бором (борирование) и др.;

– структурную неоднородность (на макрошлифах, имеющих сварные швы, поверхностную закалку и др.);

– величину зерна макроструктуры (в тех случаях, когда зерно очень крупное и может быть рассмотрено невооруженным глазом, например, при неоднородной пластической деформации и последующей рекристаллизации алюминиевых и некоторых других сплавов);

– газовую пористость слитков или литых деталей.

Глубоким травлением макрошлифов выявляют:

– структуру слитков и кованых деталей (размер и направление дендритных (древовидных) первичных кристаллов и др.);

– волокнистость в строении металлов и сплавов, которая чаще всего появляется в результате вытяжки (раскатки) примесей и неметаллических включений. По характеру волокнистости можно определить способ производства детали.

Выполняя отпечаток на фотобумаге по методу Баумана, можно установить распределение серы в сталях. С помощью этого метода можно сделать качественный анализ распределения серы и определить, где располагается место скопления серы и каково относительное количество серы (много, мало). Его применяют для контроля технологического процесса производства полуфабрикатов и выборочного контроля качества готовых деталей.

 

Задание и методические рекомендации

1. Ознакомиться с описанием лабораторной работы и согласно разработанной форме записать в журнал-отчет основные положения.

2. Изучить виды изломов. Пользуясь комплектом изломов, плакатами и фотографиями, ознакомиться с различными изломами, дать их характеристику и зарисовать.

3. Определить структурную или химическую неоднородность в цементированных деталях или в деталях с поверхностной закалкой.

Макрошлиф зачищают на наждачной шкурке, протирают сухой ветошью и опускают в реактив или протравливают ваткой с помощью пинцета в течение 10-20 с. Чаще всего применяют такие реактивы: 5%-ный раствор HNO3 или 10%-ный раствор персульфата аммония (NH4)2S2O8. После травления, пока шлифы мокрые, запомнить и сразу же зарисовать структуру. Указать в отчете название детали, марку стали, толщину и природу слоя, режим травления и реактив. Дать заключение о качестве детали.

Если необходимо сохранить результаты анализа детали, ее промывают, быстро просушивают и покрывают лаком.

4. Изучить структуру и качество сварных соединений.

Макрошлиф зачистить и протравить 5%-ным раствором HNO3 или реактивом, состоящим из смеси CuCl2 и NH4Cl. Медь, восстановленная железом, покрывает поверхность шлифа. В тех местах, где медное покрытие имеет меньшую плотность или несплошность (рыхлоты, микротрещины, газовые пузыри), хлористый аммоний лучше проникает в поверхностный слой макрошлифа и интенсивнее протравливает зоны дефектов. Шлиф промыть ватным тампоном, сделать вывод о виде и качестве сварного соединения.

В отчете следует зарисовать внешний вид протравленного макрошлифа, описать тип сварного соединения по способу разделки кромок (V- , Х-,

Т-образные, сварка встык и др.), записать размеры зоны термического влияния (если она обнаружена), дать заключение о качестве сварного соединения.

5. Выявить разнозернистость структуры сплавов после горячей обработки давлением с неоднородной деформацией.

Приготовить макрошлиф, протравить реактивом для поверхностного травления, зарисовать эскиз детали с разнозернистой структурой, указать размеры зоны макрошлифа с крупным зерном и максимальный размер зерен, дать заключение о качестве детали. Как правило, разнозернистость выявляется в алюминиевых сплавах.

6. Установить волокнистость строения в деталях, полученных штамповкой или изготовленных механической обработкой. Подготовить макрошлиф, протравить (стали – 10%-ным раствором (NH4)2S2O8, алюминиевые сплавы - 10%-ным раствором NaOH в воде), нарисовать схему распределения волокон, записать название детали. Дать заключение о способе производства и качестве детали (качество детали считается неудовлетворительным, если волокно подходит близко к поверхности или выходит на нее, а также, если волокно слишком ярко выражено).

7. Определить наличие и распределение серы в стальной детали.

Зачистить, протереть (промыть) и установить макрошлиф на фотобумагу, смоченную предварительно 5%-ным раствором серной кислоты. Держать в прижатом положении 2–3 мин. Между материалом макрошлифа, серной кислотой и фотобумагой протекают следующие реакции:

MnS+H2SO4→MnSO4+H2S,

H2S+2AgBr→2HBr+Ag2S,

где MnS – включения в стали; AgBr – бромистое серебро фотобумаги; Ag2S – окрашенное в коричневый цвет соединение, которое на фотобумаге повторяет геометрию, распределение и интенсивность включений серы. Выявление серы на фотобумаге называется методом отпечатка по Бауману.

В журнал-отчет вклеить отпечаток или нарисовать его, записать название детали, дать характеристику включений серы: а) много или мало;

б) мелкие или крупные; в) распределение включений по сечению детали – равномерное, неравномерное и т.д. Дать заключение о качестве детали.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Определение механических свойств конструкционных материалов путем испытания их на растяжение

Содержание.. введение и методические рекомендации лабораторная работа определение механических..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Порядок выполнения работы

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Предел упругости s0,05 как и предел пропорциональности, определяется расчетным или графическим способом
Точно так же определяется и модуль упругости Е, МПа (кгс/мм2): . (1.2)  

Порядок выполнения работы
1. Измерить диаметр испытуемых образцов; вычислить площадь F0 образцов; полученные результаты занести в табл. 1.2. 2. Занести в табл. 1.3 параметры машины. 3. Разорвать

Метод Бринелля
Метод измерения твердости металлов и сплавов по Бринеллю регламентируется ГОСТ 9012-59 (СТ СЭВ 468-77). Сущность метода заключается во вдавливании стального закаленного шарика диаметром 2,

Метод Роквелла
Измерение твердости металлов и сплавов по методу Роквелла осуществляется вдавливанием алмазного конуса или стального шарика с последующим определением твердости по глубине получаемого отпечатка (ГО

Микроструктурный анализ металлов и сплавов
Микроструктурный анализ заключается в исследовании строения (структуры) металлов и сплавов с помощью оптических металлографических микроскопов с увеличением от 50 до 1500 раз или с помощью э

Объективов и окуляров микроскопа МИМ-7
      Объективы На матовом стекле При визуальном наблюдении Окуляры 7

Вспомогательные устройства микроскопа
При проведении количественных исследований (определение величины зерна, глубины цементированного слоя и др.) пользуются окулярными вкладышами. Это стеклянные пластинки, на которые нанесены шкала, п

Механизм пластической деформации монокристаллов
Межатомные силы в кристаллических телах складываются из электростатических сил притяжения и отталкивания. Равнодействующая этих сил на некотором межатомном расстоянии равна нулю. При сближ

И сплавов
При нагреве пластически деформированные металлы постепенно восстанавливают свою структуру и свойства и переходят в устойчивое состояние. Этот переход можно разбить на две стадии: возврат и рекриста

Некоторые положения теории сплавов
Сплавом называется вещество, полученное сплавлением или спеканием двух или более компонентов. Способы получения одно­родной монолитной массы сплава могут быть различными: кристал­лизация из

Не растворяются друг в друге в твердом состоянии
Сплавы, затвердевающие в соответствии с данной диаграммой, характеризуются тем, что их компоненты: - в жидком состоянии растворяются друг в друге в любых со­отношениях; - в твердо

В твердом состоянии
Неограниченные твердые растворы замещения в твердом состоянии обра­зуют компоненты с однотипной кристаллической решеткой, имеющие небольшую разницу в параметрах решетки и близкие по физическим свой

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов друг в друге в твердом состоянии
Сплавы, затвердевающие в соответствии с диаграммой состо­яния ограниченных твердых растворов, характеризуются тем, что в жидком состоянии компоненты растворяются друг в друге неогра­ниченно, а в тв

Теоретические сведения
К железоуглеродистым сплавам относят стали (содержание углерода - до 2,14%) и чугуны (содержание углерода - свыше 2,14%), которые по масштабу и многообразию своего применения имеют важное значение

Влияние углерода на строение и свойства сталей
Сталями называются сплавы железа с углеродом, содержащие углерода до 2,14%. Углерод является важнейшим элементом, определяющим как структуру, так и свойства углеродистых сталей, ее прочнос

Структура, свойства и применение чугунов
Сплавы железа с углеродом с содержанием углерода более 2,14% называются чугунами. В зависимости от условий кристаллизации и последующей об­работки углерод в чугунах может находиться в виде

Влияние легирования на структуру и свойства сталей
Легирующие элементы вводятся в стали для улучшения их меха­нических свойств. Путем легирования добиваются повышения прочности, вязкости, прокаливаемости, снижения порога хладноломкости, получают ко

По сравнению с углеродистыми
Нагревание легированных сталей протекает медленнее, макси­мальная температура выбирается выше, время выдержки при этой температуре больше. Это объясняется тем, что карбидообразущие легирующи

Влияние легирования на прокаливаемость сталей
Под прокаливаемостью понимают способность стали получать закаленный слой с мартенситной или троостито-мартенситной струк­турой и высокой твердостью и прочностью на ту или иную глубину. Почем

В титане
a-стабилизаторы – Al, Ga, La, Ge, C, N, O – повышают температуру полиморфного превращения a«b и расширяют температурную область существования a-фазы (рис. 9.1, I). Для упрочнения как однофаз

В равновесном состоянии. Особенности применения сплавов
a-сплавы ВТ1-00; ВТ1-0; ВТ1; ВТ5; ВТ5-1; ВТ18 и другие об­ладают высокой термической стабильностью, сопротивляемостью коррозии и газонасыщению поверхностного слоя до температуры 600°С, хорош

При закалке и старении
Закалкой и старением упрочняются двухфазные (a+b)-ти­тановые сплавы. Схема образования структур при закалке и старе­нии показана на рис. 9.2.

Превращения в сплавах при закалке
При закалке из b-области ряд сплавов будет претерпевать мартенситное превращение. На диаграмме нанесены линии начала ( Мн ) и конца (Мк ) мартенситного превращения. В

Превращения в закаленных сплавах при старении
При старении происходят фазовые превращения диффузионного характера, связанные с превращением закалочных фаз a¢(a¢¢), bн и w. Конечный продукт превращения - стабильная (a+

Дуралюмина Д1, х150
Зерна твердого раствора и кристаллы CuAl2 по их границам        

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги