рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ - раздел Электротехника, Федеральное Агентство По Образованию Государственное Образовательное...

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Филиал в г. Нижневартовске

РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

 

  Выполнил
  Студент 2 курса
  Группа ЗЭЭ 241НВ
  Специальность 140400.62 Электроэнергетика и электротехника
  Губаев Станислав Юрьевич
 
 
  Дата сдачи работы:
  «____» __________________ 2013 г.
   
  Проверил:
  Бычкова Л. Н.
 
  Отметка о зачете:

Г. Нижневартовск

Г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. От каких основных факторов зависит величина зерна закристаллизовавшегося металла и почему?

2. Каким видом пластической деформации (холодной или горячей) является деформирование железа при температуре 500 °C. Объясните, как при этом изменяются структура и свойства железа.

3. Вычертите диаграмму состояния железо – карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,9% С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Используя диаграмму состояния железо-цементит и график зависимости твердости от температуры отпуска, назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) различных приспособлений из стали 45, которые должны иметь твердость 28…30 HRC. Опишите превращения, происходящие на всех этапах термической обработки, получаемую структуру.

5. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривые режимов обычной закалки, ступенчатой и изотермической. Каковы преимущества и недостатки каждого из этих видов закалки?

6. Производство стали. Сущность процесса и материалы применяемые при производстве стали. Производство стали в мартеновских печах, конверторах и электропечах. Способы повышения качества металла.

7. Методы получения машиностроительных профилей – прессование, волочение, производство гнутых профилей.

От каких основных факторов зависит величина зерна закристаллизовавшегося металла и почему?

– степени переохлаждения; – температура нагрева и разливки жидкого металла; – химический состав и присутствие посторонних примесей. Процесс кристаллизации состоит из образования центров…

В зависимости от соотношения температуры деформации и температуры рекристаллизации различают холодную и горячую деформации. Холодной деформацией называют такую, которую проводят при температуре ниже температуры рекристаллизации. Поэтому холодная деформация сопровождается упрочнением (наклепом) металла.

Деформацию называют горячей, если ее проводят при температуре выше температуры рекристаллизации для получения пол­ностью рекристаллизованной структуры. При этих температурах деформация также вызывает упрочнение «горячий наклеп», которое полностью или частично снимается рекристаллизацией, протекающей при температурах обработки и при последующем охлаждении.

По правилу А.А. Бочвара можно оценить в первом приближении температурный порог рекристаллизации по известной температуре плавления металла: Тп.р.=0,4 Тпл..

Температура начала рекристаллизации железа:

 

Тп.р.=(1539+273)0,4 -273=452°С.

 

Следовательно, деформирование железа при температуре 500 °C является горячей деформацией.


3. Вычертите диаграмму состояния железо – карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,9% С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

 

Первичная кристаллизация сплавов системы железо-углерод начинается по достижении температур, соответствующих линии ABCD (линии ликвидус), и заканчивается при температурах, образующих линию AHJECF (линию солидус). При кристаллизации сплавов по линии АВ из жидко­го раствора выделяются кристаллы твердого раствора углерода в α-железе (δ-раствор). Процесс кристаллиза­ции сплавов с содержанием углерода до 0,1 % заканчи­вается по линии АН с образованием α (δ)-твердого раст­вора. На линии HJB протекает перитектическое превращение, в результате которого образуется твердый раствор углерода в γ-железе, т. е. аустенит. Процесс первичной кристаллизации сталей заканчивается по линии AHJE.

При температурах, соответствующих линии ВС, из жидкого раствора кристаллизуется аустенит. В сплавах, содержащих от 4,3 % до 6,67 % углерода, при темпера­турах, соответствующих линии CD, начинают выделяться кристаллы цементита первичного. Цементит, кристал­лизующийся из жидкой фазы, называется первичным. B точке С при температуре 1147°С и концентрации углерода в жидком растворе 4,3 % образуется эвтектика, которая называется ледебуритом. Эвтектическое превращение с образованием ледебурита можно записать формулой . Процесс первичной кристаллизации чугунов заканчивается по линии ECF образованием ледебурита.
Таким образом, структура чугунов ниже 1147°С будет:

– доэвтектических – аустенит + ледебурит;

– эвтектических – ледебурит;

– заэвтектических – цементит (первичный) + ледебурит.

Превращения, происходящие в твердом состоянии, называются вторичной кристаллизацией. Они связаны с переходом при охлаждении γ-железа в α-железо и распадом аустенита.

Линия GS соответствует температурам начала превращения аустенита в феррит. Ниже линии GS сплавы состоят из феррита и аустенита. Линия ЕS показывает температуры начала выделения цементита из аустенита вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените с понижением температуры. Цементит, выделяющийся из аустенита, называется вторичным цементитом. В точке S при температуре 727°С и концентрации углерода в аустените 0,8 % образуется эвтектоидная смесь состоящая из феррита и цементита, которая называется перлитом. Перлит получается в результате одновременного выпадения из аустенита частиц феррита и цементита. Процесс превращения аустенита в перлит можно записать формулой .

Линия PQ показывает на уменьшение растворимости углерода в феррите при охлаждении и выделении цементита, который называется третичным цементитом. Следовательно, сплавы, содержащие менее 0,008% углерода (точкаQ), являются однофазными и имеют структуру чистого феррита, а сплавы, содержащие углерод от 0,008 до 0,03% – структуру феррит+цементит третичный и называются техническим железом. Доэвтектоидные стали при температуре ниже 727ºС имеют структуру феррит+перлит и заэвтектоидные – перлит+цементит вторичный в виде сетки по границам зерен. В доэвтектических чугунах в интервале температур 1147–727ºС при охлаждении из аустенита выделяется цементит вторичный, вследствие уменьшения растворимости углерода(линия ES). По достижении температуры 727ºС (линия PSK) аустенит, обедненный углеродом до 0,8% (точка S), превращаясь в перлит. Таким образом, после окончательного охлаждения структура доэвтектических чугунов состоит из перлита, цементита вторичного и ледебурита превращенного (перлит+цементит).


Рисунок 2: а – диаграмма железо-цементит, б – кривая охлаждения для сплава, содержащего 1,9% углерода.

 

Используя диаграмму состояния железо-цементит и график зависимости твердости от температуры отпуска, назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) различных приспособлений из стали 45, которые должны иметь твердость 28…30 HRC. Опишите превращения, происходящие на всех этапах термической обработки, получаемую структуру.

Закалка доэвтектоидной стали заключается в нагреве стали до температуры выше критической (Ас3), в выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую.Температура точки Ас3 для стали 40 составляет 790°С.

Доэвтектоидные стали для закалки следует нагревать до температуры на 30-50°С выше Ас3. Температура нагрева стали под закалку, таким образом, составляет 820-840°С. Структура стали 40 при температуре нагрева под закалку – аустенит, после охлаждения со скоростью выше критической – мартенсит.

В зависимости от температуры отпуска меняется твердость закаленной стали. Например, при 600°Ствердость НВ не более 200 ед., при 400°С – не более 280 ед., а при 200°С – не более 450 ед.

Поэтому для получения твердости 28…30 HRC закаленную сталь подвергают среднему отпуску при температуре 380-420°С. Структура стали после высокого отпуска – троостит отпуска.

 

Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривые режимов обычной закалки, ступенчатой и изотермической. Каковы преимущества и недостатки каждого из этих видов закалки?

 

 

Оптимальный способ закалки выбирают в зависимо­сти от состава стали, формы и размеров детали. Чем больше углерода в стали, тем больше объемные измене­ния, тем при более низкой температуре происходит пре­вращение аустенита в мартенсит, тем больше вероят­ность образования трещин, тем тщательнее нужно выби­рать способ охлаждения.

Чем сложнее деталь, тем больше различие в сечени­ях детали, больше величина внутренних напряжений, возникающих при охлажде­нии.

Существуют следую­щие способы закалки:

1. Закалка в одном охладителе получила наиболее широкое примене­ние. Нагретую до определен­ной температуры деталь по­гружают в закалочную сре­ду, где она остается до пол­ного охлаждения. Этот спо­соб применяют для деталей простой формы из углероди­стых и легированных сталей. Детали из углеродистых сталей диаметром более 5 мм охлаждают в воде, а менее – в масле. Легированные сталиохлаждают в масле. Такой способ наиболее распространен вследствие его простоты и дешевизны. Для обычной закалки характерно большое различие в скоростях охлаждения поверхности и сердцевины детали, которое является основной причиной образования термических напряжений и закалочных трещин.

2. При ступенчатой закалке нагретая деталь охлаждается в закалочной среде, имеющей температуру несколько выше точки Мн (обычно 230-250 °С), и вы­держивается в ней до выравнивания температуры по всему сечению. Выдержка не должна быть очень дли­тельной, чтобы не вызвать превращения аустенита в бейнит. Затем следует окончательное охлаждение на воз­духе, во время которого происходит превращение аусте­нита в мартенсит. При ступенчатой закалке уменьшаются объемные изменения, коробление и опасность возник­новения трещин. Правку изделий, склонных к коробле­нию, осуществляют в период охлаждения на воздухе. Основной недостаток ступенчатой закалки – малая ско­рость охлаждения в горячей среде. Поэтому применение ступенчатой закалки к углеродистым сталям ограничено изделиями небольшого се­чения (до 8-10 мм толщиной). Изделие большого сечения охлаждается в горячей среде медленно, и аустенит успева­ет претерпеть эвтектоидный распад. Изделия из легирован­ных сталей, у которых меньше критическая скорость охлаж­дения, проще подвергать ступенчатой закалке. Так, напри­мер, ступенчатой закалкой широко пользуются при обработке инструментов и деталей машин из хромистой ста­ли.

3. Изотермическая закалка выполняется так же, как и ступенчатая, но выдержка в закалочной среде более продолжительна. При такой выдержке происходит изотермический распад аустенита с образованием бейнита. Продолжительность выдержки в закалочной среде зависит от устойчивости переохлажденного аустенита при температурах выше Мн и определяется по диаграм­ме изотермического превращения аустенита для каждой марки стали. В основном изотермической закалке под­вергают легированные стали. В качестве охлаждающих сред при ступенчатой и изотермической закалке приме­няют расплавленные соли или расплавленные щелочи. Добавка 5-10% воды в расплав щелочей и со­лей увеличивает скорость охлаждения. Резкое уменьшение закалочных напряжений и коробле­ния – важное преимущество изотермической закалки. Кро­ме того, у изотермической закалки есть и другое преимуще­ство. При бейнитном превращении в некоторых легирован­ных сталях сохраняется большое количество остаточного аустенита, который не превращается в мартенсит при ох­лаждении после изотермической выдержки. Изотермическая закалка таких сталей обеспечивает высокую ударную вяз­кость, резко уменьшает чувствительность к надрезу по срав­нению с закаленной на мартенсит и отпущенной сталью. Следовательно, изотермическая закалка позволяет повысить конструктивную прочность стали.

 

Производство стали. Сущность процесса и материалы применяемые при производстве стали. Производство стали в мартеновских печах, конверторах и электропечах. Способы повышения качества металла.

Сталь – это сплав железа с углеродом, где содержание углерода колеблется от 0.01 до 2%.Кроме углерода, она содержит марганец, кремний, серу и фосфор. Стали обладают высокой механической прочностью, сравнительно легко обрабатываются давлением, резанием, хорошо свариваются и являются, поэтому основным конструкционным материалом. Для выплавки стали используются следующие шихтовые материалы: чугун (жидкий или твердый); стальной и чугунный лом; железная руда; металлизированные окатыши; ферросплавы, флюсы. Твердый чугун используется в том случае, если на заводе отсутствует доменный цех. Если есть доменный цех, то жидкий чугун поступает в специальный сосуд, называемый миксер, из которого его выпускают в ковш и транспортируют к конвертерам или мартеновским печам.

Основу шихты составляют чугун (55%) и металлолом (45%), который образуется на металлургических заводов в результате обрезки металла при прокатке, изготовления бракованных слитков, на машиностроительных предприятиях - в виде стружки отходов при штамповке, а также амортизационного лома (отслуживших машин, рельсов и др.). Лом подвергается предварительной обработке: прессованию, обжигу и другим операциям. Содержание чугуна и металлолома в шихте зависит типа технологического процесса, места расположения завода (его удаление от сырьевой базы).

В качестве флюсов используется известняк, известь боксит. При производстве стали применяется газообразное топливо - доменный, генераторный, коксовый, природный газ; жидкое мазут, смола; твердая-каменноугольная пыль. От выбора исходного материала, их подготовки к плавке зависит не только качество выплавляемой стали, но и ее себестоимость.

Основным способом получения высококачественной стали строго заданного химического состава является мартеновский способ, при котором сталь получают в мартеновской печи путем переплавки чугуна и стального лома. В настоящее время свыше 80% всей стали получают этим способом.

Производство стали в мартеновских печах является также окислительным процессом, однако в этом случае окисление происходит не непосредственно воздухом, проходящим через всю толщу расплавленного металла, как это имеет место в процессе конвертирования, а через шлак, изолирующий расплавленный металл от непосредственного взаимодействия с кислородом воздуха. Это обеспечивает возможность лучшего регулирования хода процесса плавки, уменьшает угар металла и способствует повышению качества стали. Пламенная мартеновская печь является печью периодического действия, нагреваемой при помощи сжигания газа или мазута.

Газ, а также воздух, необходимый для его сжигания, предварительно подогреваются в специальных приспособлениях — регенераторах — до температуры 1100°. Поэтому мартеновская печь называется регенеративной. Смешиваясь у входа в плавильное пространство печи, газы образуют большой факел пламени, способствующий быстрому нагреву самой печи и находящихся в ней шихтовых материалов.

Отходящие печные газы проходят через вторую пару регенераторов и нагревают их до температуры 1100—1200°.

Изменяя периодически направления факела горения в печи, можно обеспечить в ней длительное время температуру 1600—1700°, вполне достаточную для поддержания стали в расплавленном состоянии.

Они располагаются ниже уровня пода печи, обычно по два с каждой стороны. Переключение клапанов, регулирующих направление факела горения, происходит автоматически через 15—20 мин.

Производство стали в конвертерах.В основном, кислородно-конверторный способ используется для получения углеродистых сталей. Преимуществами этого способа является высокая производительность, количество производимой стали за 45 минут составляет 300-350 т. Кислородно-конвертерный процесс производства стали используется во всем мире и считается наиболее прогрессивным. Кислородным конвертером называют некий сосуд, имеющий грушевидную форму. Снаружи конвертер состоит из стального листа, а изнутри – выложен кирпичом, емкостью 130 – 350 т жидкого чугуна. Конвертер имеет горизонтальную ось, и может совершать поворот углом 360 градусов.

Сначала конвертер наполняют скрапом, наклонив его при помощи завалочных машин. После этого в конвертер помещают жидкий чугун, нагретый до температуры 1250-1400 градусов. Наполненный чугуном конвертер вновь устанавливают в вертикальное положение.

На следующем этапе происходит подача кислорода в конвертер при помощи кислородной фурмы. Этот процесс называется продувкой. Параллельно с подачей кислорода, в конвертер помещают шлакообразующие материалы. Действие кислорода на металл связано с высоким давлением подачи. Именно за счет давления кислород проникает в металл. Взаимодействие чугуна и кислорода вызывает окисление примесей чугуна.

Возможны два способа производства стали в конвертерах: бессемеровский и томасовский.

Бессемеровский способ.

Бессемеровский процесс осуществляется в три этапа. Сначала происходит окисление кремния, марганца и железа. Этот этап длится до 6 минут. В его…

Томасовский способ.

Плавка в электропечах имеет ряд преимуществ перед плавкой в конверторах и мартеновских печах. Высокая температура позволяет применять сильноосновные… Для плавки в электропечи не требуется воздуха; окисляющая способность печи… Исходными материалами для плавки в электропечах являются стальной лом, железная руда, окалина. Передельный…

Методы получения машиностроительных профилей – прессование, волочение, производство гнутых профилей.

получать сплошные и полые профили. Прессованные изделия более точны, чем прокатанные профили. Прессование металла происходит в условиях… Прессованием получают прутки диаметром 5–250 мм, проволоку диаметром 5–10 мм,… Волочение. Волочение заключается в протягивании (чаще всего в холодном состоянии) прокатанных или прессованных…

– Конец работы –

Используемые теги: Электротехника, КОНСТРУКЦИОННОЕ, Материаловедение0.053

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Что будем делать с полученным материалом:

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

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Омский государственный технический университет...

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по курсу Архитектурное материаловедение Конспект лекций по курсу Архитектурное материаловедение
ФГОУ ВПО ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... ИНСТИТУТ Архитектуры и искусств... КАФЕДРА ИНЖЕНЕРНО строительных ДИСЦИПЛИН...

Материаловедение и технология конструкционных материалов
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ... Тюменский государственный нефтегазовый университет... Сургутский институт нефти и газа филиал...

Материаловедение. Металлы – один из классов конструкционных материалов, характеризующийся определенным набором свойств
Великий русский металлург Аносов П П впервые применил микроскоп для...

Материаловедение и технология конструкционных материалов
Коэффициент конструктивного качества бетона ( ) равен отношению предела прочности на сжатие ( ) к относительной плотности (d). Относительная… Гашение извести идет по уравнению: СаО+Н О=Са(ОН) 56 + 18 = 74 Т.е. из 56… За марку материала по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания,…

Материаловедение. Технология конструкционных материалов
Методические указания...

Лекция 1. Основы материаловедения. Классификация электрических и конструкционных материалов
Общие требования предъявляемые к материалам в зависимости от условий использования или эксплуатации... Классификация материалов...

Материаловедение. Технология конструкционных материалов
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Ростовский государственный университет путей сообщения...

Материаловедение. Технология конструкционных материалов
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Ростовский государственный университет путей сообщения...

Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с
Г П Фетисов М Г Карпман В М Гаврилюк и др Материаловедение и технология материалов М Высшая школа... Сильман Г И Материаловедение М Издательский центр Академия... Арзамасов Материаловедение...

0.03
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
  • По категориям
  • По работам