рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Тема лабораторной работы: Измерение твердости металлов и сплавов

Тема лабораторной работы: Измерение твердости металлов и сплавов - Лабораторная Работа, раздел Промышленность, Лабораторная Работа № 1 &n...

Лабораторная работа № 1

 

Тема лабораторной работы: Измерение твердости металлов и сплавов

Цель работы: 1. Научится определять твердость металлов методом вдавливания. 2. Освоить методику выполнений измерений на приборах Бринелля и Роквелла.

Вопросы для самоконтроля

2. В чем заключается испытание на твердость? 3. В чем сущность метода Бринелля? 4. Как производится измерение твердости на приборе Бринелля? 5. В чем сущность метода Роквелла?

Перечень используемых источников

1. Технология металлов и материаловедение: Учебник для вузов и техникумов /Под ред. Л.Ф. Усовой – Производственное издание. М.: Металлургия, 1987. - 800 с.

2. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. М.; Металлургия, 1984. 384 с.

 

Форма отчета

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

1. Цель работы 2. Оборудование 3. Перечислите способы определения твердости

Лабораторная работа № 2

 

Тема лабораторной работы: Изучение диаграмм состояния двухкомпонентных систем.

Цель работы:

1. Ознакомиться с методикой построения диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов.

2. Изучить изменение свойств сплавов в зависимости от изменения концентрации компонентов для основных типов диаграмм состояния.

 

Оборудование:

1. Плакаты диаграмм.

2. Линейка, карандаш.

Содержание и порядок выполнения работы:

Понятие о диаграммах состояния

К основным понятиям в теории сплавов относятся: система, ком­понент, фаза. Система -группа тел, выделяемых для наблюдения и изу­чения. В металловедении… Компонентами называют вещества, образующие сис­тему (сплав).

Рисунок 1

Построение диаграммы состояний по кривым охлаждения:

А — кривые охлаждения; б — перенос температур ликвидус и солидус на сетку

Состав — тем­пература; в — диаграмма состояний.

Если теперь перенести с кривых охлаждения критические темпе­ратуры на сетку в координатах температура — состав, как это показано на рисунке 1, б, и… На этой диаграмме (рисунок 1, в) линия КСN это линия ликвидус; выше… Совершенно очевидно, что между этими линиями часть сплава находится в твердом, а часть — в жидком состоянии.

Рисунок 2

Диаграмма состояний первого типа.

До температуры ликвидус (температура t1) сплав будет нахо­диться в жидком состоянии. При температуре t1 начнется про­цесс кристаллизации. Так как… Но поскольку из жидкого сплава все время выпадают кристаллы элемента А,… Это значит, что в затвердевающем сплаве I—I (рисунок 2) жидкая часть его при температуре t1 будет иметь состав К1, при…

Вопросы для самоконтроля

2. Основные типы сплавов, образуемые при взаимодействии компонентов. 3. Основные типы диаграмм равновесного состояния. 4. Правило фаз и правило отрезков.

Перечень используемых источников

1. Технология металлов и материаловедение: Учебник для вузов и техникумов /Под ред. Л.Ф. Усовой – Производственное издание. М.: Металлургия, 1987. - 800 с.

2. А.И. Самохоцкий, М.Н. Кунявский Металловедение – М.: Машгиз, 1955 -448 с.

3. Гуляев А.П. Металловедение: Учеб. пособие для вузов. – 6-е изд., перераб. и доп. – М. : Металлургия, 1986. – с. 89-141.


Форма отчета

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ПОНЯТИЕ О ДИАГРАММАХ СОСТОЯНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СПЛАВОВ

2. Оборудование 3. Зарисовать и дать определение I типа диаграммы (линии, точки и области).… 4. Зарисовать и дать определение II типа диаграммы (линии, точки и области). Описать и зарисовать зависимости…

Лабораторная работа № 3

 

Тема лабораторной работы: Анализ диаграммы железо-цементит

 

Цель работы:

1. Изучить диаграмму состояния железо – цементит.

2. Научиться строить кривые охлаждения для любого сплава.

 

Оборудование:

1. Плакаты с диаграммой.

2. Линейка, карандаш.

Содержание и порядок выполнения работы:

Краткие теоретические сведения

К системе железоуглеродистых сплавов относятся стали и чугуны, для изучения которых в равновесном состоянии пользуются диаграм­мой состояния,… Диаграмма рассматривается только до содержания углерода 6,67 %, т.к. сплавы с… Если основными компонентами диаграммы состояния являются железо и цементит (химическое соединение Fe3C) то такую…

Диаграмма состояния железо - цементит

На диаграмме Fe - Fe3C точка А (1539 °С) соответствует температуре плавления чистого железа, а точка D - тем­пературе плавления цементита. Концентрация углерода в точке Р 0,02 %. Предельное содержание углерода в… Линия АСD - линия ликвидуса, соответствующая температуре начала кристаллизации сплава из жидкого состояния.

Рисунок 3 Диаграмма состояния железо - цементит

И кривая охлаждения для сплава содержащего 3 % углерода

 

Кристаллизация сплавов

Состав жидкой фазы при понижении температуры меняется по ли­нии ликвидуса АС, а аустенита - по линии АЕ. Процесс кристалли­зации закончится при… При температуре 1147 °С аустенит достигает предельной концен­трации,… Несколько ниже температуры точки 3 сплав имеет структуру аустенита, цементита вторичного и ледебурита. Даль­нейшее…

Правило отрезков

В любой точке диаграммы когда в сплаве одновременно сущест­вуют две фазы, можно определить количество обеих фаз и их концен­трацию. Для этого служит… В качестве примера возьмем сплав , который содержит 3,0 % углерода. В точке 2 (рисунок 3), показывавшей состояние сплава при температуре t2, сплав состоит из кристаллов аустенита и…

Вопросы для самоконтроля

2. Что представляет собой перлит? 3. Что представляет собой аустенит? 4. Что представляет собой феррит?

Перечень используемых источников

1. Гуляев А.П. Металловедение: Учеб. пособие для вузов. – 6-е изд., перераб. и доп. – М. : Металлургия, 1986. – с. 89-141.

2. Технология металлов и материаловедение: учебник для вузов и техникумов / под ред. Л.Ф. Усовой. М. : Металлургия, 1987. – с. 106-123.

Форма отчета

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

АНАЛИЗ ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗО-ЦЕМЕНТИТ

1. Цель работы. 2. Оборудование. 3. Нарисовать диаграмму железо - цементит. Указать на диаграмме состояния температуры фазовых превращений,…

Лабораторная работа № 4

 

Тема лабораторной работы: Изучение микроструктуры и свойств углеродистых сталей.

 

Цель работы:

1. Изучить устройство металломикроскопа и приобрести навыки в работе с ним.

2. Изучить схемы микроструктур углеродистых сталей в равновесном состоянии.

 

Оборудование:

1. Металлографический микроскопом МИМ-6.

2. Комплект микрошлифов сталей.

3. Линейка, карандаш.

 

Содержание и порядок выполнения работы:

Металломикроскоп.

Лучи от источника света 2 (рисунок 4), пройдя через коллектор 3, светофильтры 4, полуматовую пластинку 7, апертурную диафрагму 17, линзы 6, 8, 9 и…

Рисунок 4

Схема хода лучей в металлографическом микро­скопе МИМ-6

Для перевода изображения на фотокамеру нужно с помощью рычага отодвинуть отражательную призму 11 и открыть фотозатвор, при этом лучи проходят через фотоокуляр 13 и, отражаясь от зеркала 14, попадают на матовое стекло фотокамеры 15, вместо которого можно вставить подготовленную к съемке кассету.

При работе с микроскопом следует отрегулировать интенсивность освещения при помощи винтов колпачка 7 (см. рис. 9) и коллектора 3 (см. рис. 10). Для удаления или приближения объектива 12 к шлифу пользуются мик­рометрическим винтом 5 грубой наводки (см. рис. 9), а затем микрометрическим винтом 6 тонкой наводки. Шлиф перемещается при помощи винтов предметного столика 4, который движется во взаимно перпендикулярных на­правлениях. Используя вышеперечисленные подвижные части микроскопа, можно добиться четкого изображения структуры металла.

Микроанализ – это исследование металлов и сплавов на специальных образцах (микрошлифах) с помощью металлографических микроскопов при увеличениях до 2000 раз.

Микроанализ применяют для выявления структурных составляющих и изменений внутреннего строения сплавов, происходящих под влиянием различных режимов термической или химико-термической обработки, а также после внешнего механического воздействия на сплав.

Приготовление микрошлифов

Образцы вырезают из того места, которое является наиболее важным в эксплуатационных условиях исследуемого металла или детали.

Одну из плоскостей образца обрабатывают напильником или на абразивном круге, затем эту же плоскость шлифуют и полируют, применяя различные номера шлифовальной шкурки и полирующих смесей.

Полированный шлиф подвергают травлению определенным химическим реактивом для выявления микроструктуры сплава. Для железо-углеродистых сплавов применяют 4%-ный раствор азотной кислоты в этиловом спирте.

Травление поверхности производится до ее потускнения, пока поверхность не примет слегка матовый оттенок без каких либо пятен. При рассмотрении под микроскопом такой поверхности элементы структуры четко заметны.

Микроанализ сталей

Основой для определения структурных составляющих сплавов в равновесном состоянии является диаграмма железо-цементит. Под равновесным состоянием… Для диаграммы железо-углерод характерно существование однофазных и двухфазных… Однофазные структуры

Рисунок 5

Доэвтектоидная сталь 0,1% углерода (а), 0,4% углерода (б).

Сталь с содержанием 0,8% углерода называется эвтектоидной. Микроструктура состоит из перлита. С увеличением содержания углерода количество феррита… Стали с содержанием углерода свыше 0,8 % называются заэвтектоидными.…

Рисунок 6

Эвтектоидная сталь 0,8% углерода (в), заэвтектоидная сталь 1,2% углерода (г).

Задания:

1. Изучить устройство микроскопа МИМ – 6.

2. Дать описание схемы хода лучей в металлографическом микро­скопе МИМ-6.

4. Дать определение, какой сплав называется сталью.

5. Дать характеристику структурных составляющих сплава: феррит, аустенит, цементит, перлит (определение, содержание углерода, механические свойства).

6. Зарисовать схемы микроструктур исследуемых сталей.

Вопросы для самоконтроля

2. Как классифицируется сталь по составу и структуре, по качеству, во назначению? 3. Дать определение всем структурным составляющим железо­углеродистых… 4. Каковы основные критические точки у сталей?

Перечень используемых источников

1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.; Металлургия

2. Блинов И.С. Справочник технолога судоремонтного завода. – М.: Транспорт, 1979.

 

Форма отчета

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ

УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

1. Цель работы. 2. Оборудование. 3. Зарисовать оптическую схему микроскопа МИМ – 6. Дать описание схемы хода лучей в металлографическом микро­скопе…

Лабораторная работа № 5

 

Тема лабораторной работы: Изучение микроструктуры и свойств чугунов.

 

Цель работы:

1. Изучить микроструктуру серых, ковких и высокопрочных чугунов.

2. Установить связь между составом, условиями получения и структурой.

 

Оборудование:

1. Металлографический микроскопом МИМ-6.

2. Комплект микрошлифов чугунов в нетравленом и травленом виде.

3. Линейка, карандаш.

 

Содержание и порядок выполнения работы

Микроструктура серых чугунов

При рассмотрении в микроскоп нетравленого микрошлифа серого чугуна хорошо видны включения пластинчато­го графита (рисунок 7). На величину и расположение включений графита влияют скорость охлаждения, темпе­ратура и время выдержки расплавленного чугуна перед отливкой, химический состав чугуна, введение в чугун некоторых примесей (модификаторов).

Рисунок 7

Включения пластинчатого графита. Шлифы нетравленые (Х100):

А — прямолинейные; б — завихренные; в — розеточные, г — междендритные

Например, скорость охлаждения влияет таким образом, что при прочих равных условиях графит образуется тем крупнее, чем медленнее охлаждение. Чем… Металлическая основа в серых чугунах очень сходна с микроструктурой сталей и в…  

Рисунок8 Рисунок 9

Ферритный серый чугун — Ферритно-перлитный серый чугун —

Феррит + пластинчатый графит феррит + перлит + пластинчатый графит

А — микроструктура (Х500); б — схема микроструктуры

 

Рисунок 10 Рисунок 11

Перлитный серый чугун — Серый чугун с фосфидной эвтектикой —

перлит + пластинчатый графит перлит + пла­стинчатый графит +

Фосфидная эвтектика

А — микроструктура (Х500); б — схема микроструктуры

 

Микроструктура высокопрочных чугунов

Микроструктура высокопрочных чугунов в нетравленом виде.

При рассмотрении в микроскоп нетравленого микрошлифа высокопрочного чугуна хорошо видны включения шаровидного графита (рисунок 12).

 

Рисунок 12 Рисунок 13

Высокопрочный чугун – Ферритный высокопрочный чугун—

Включения шаровидного феррит+шаровидный графит

графита, шлиф а — микроструктура (Х500);

Нетравлен (Х100) б — схема микроструктуры

Рисунок 14 Рисунок 15

Ферритно-лерлитный высокопрочный чугун— Перлитный высокопрочный чугун —

Феррит + перлит + шаровидный графит перлит + шаровидный графит

А — микроструктура (Х100); б — схема микроструктуры

 

В высокопрочных чугунах могут быть те же типы структур, которые были указаны для серых чугунов но графит в этих чугунах шаровидный. Таким образом, возможны следующие типы микроструктуры высокопрочных чугунов: феррит + шаровидный графит — ферритный вы­сокопрочный чугун (рисунок 13); феррит + перлит + шаровидный графит — феррито - перлитный высокопрочный чугун (рисунок 14) соотношение между количеством феррита и перлита в высокопрочном чугуне может быть различным в зависимости от химического состава и усло­вий охлаждения); перлит + шаровидный графит — пер­литный высокопрочный чугун (рисунок 15).

 

Микроструктура ковких чугунов

При рассмотрении в микроскоп нетравленого микрошли­фа ковкого чугуна хорошо видны включения хлопьевид­ного графита (углерода отжига) (рисунок 16).

 

Рисунок 16 Рисунок 17

Ковкий чугун (Х100) Ферритный ковкий чугун —

Феррит + хлопьевидный гра­фит

А — микроструктура (Х200); б — схема микроструктуры

 

Металлическая основа ковкого чугуна может быть ферритной, феррито-перлитной и перлитной. В соответствии с этим различают ковкий чугун ферритный (рисунок17) феррито-перлитный (рисунок 18) и перлитный (рисунок 19).

Рисунок 18 Рисунок 19

Ферритно-перлитный ковкий чугун — Перлитный ковкий чугун —

Феррит+перлит+хлопьевидный графит перлит и хлопьевидный графит

А — микроструктура (Х200); б — схема микроструктуры

 

Задания:

1. Изучить микроструктуры серых, высокопрочных и ковких чугунов: в нетравленом виде — форму включений графита; после травления — структуры ферритных, феррито-перлитных и перлитных чугунов.

2. В серых, высокопрочных и ковких чугунах опреде­лить (приблизительно) содержание связанного углерода по микроструктуре, исходя из количества перлита.

3.Результаты микроанализа чугунов в травленом виде оформить в виде протокола.

4. Кратко описать способы получения высокопрочного и ковкого чугунов.

5. Написать отчет по работе в соответствии с пункта­ми 2 и 3 задания.

Вопросы для самоконтроля

2. Как классифицируется белый чугун по составу и структуре? 3. Что такое ледебурит, цементит, графит? 4. Как называются графитизированные чугуны по стальной основе? 5. Какую форму графита имеют серые, высокопрочные и ковкие чугуны?

Перечень используемых источников

1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.; Металлургия

2. Блинов И.С. Справочник технолога судоремонтного завода. – М.: Транспорт, 1979.

 

Форма отчета

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЧУГУНОВ

1. Цель работы. 2. Оборудование. 3. Дать определение чугунов

Лабораторная работа № 6

 

Тема лабораторной работы: Термическая обработка металлов. Закалка.

Цель работы:

1. Ознакомится с основными видами термической обработки углеродистых сталей.

2. Приобрести навыки проведения операций термической обработки.

 

Оборудование:

1. Муфельные печи.

2. Металлографический микроскопом МИМ-6.

3. Твердомер ТК.

4. Комплект образцов углеродистых сталей.

 

Содержание и порядок выполнения работы

Термическая обработка заключается в нагреве детали до опреде­ленных температур, выдержке при этой температуре и охлаждении с той или иной скоростью. При этом происходит изменение структуры, а следовательно, механиче­ских и технологических свойств обрабатываемой детали.

При нагревании и охлаждении в железоуглеродистых сплавах происходят превращения при определенных тем­пературах, называемых критическими точками. При нагревании их принято условно обозначать АС1 АС3, АCm; при охлаждении - Аr1 Аr3, Аrm (рисунок 20).

Закалка — это процесс, который заключается в на­греве стали выше критических температур АС3, АС1 на 30…50°С, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении в воде, масле или других охлаж­дающих средах. Основная цель закалки — получение высокой твердости и прочности.

Резкое увеличение твердости и прочности в процессе закалки происходит за счет изменения структуры в процессе нагрева и охлаждения, за счет образования неравновесных, твердых структур — мартенсита, троостита и сорбита.

Температура нагрева под закалку зависит от химиче­ского состава стали. Доэвтектоидную углеродистую сталь нагревают выше критической температуры АС3 на 30…50°С, а эвтектоидную и заэвтектоидную стали нагре­вают выше АС1 на 30…50°C. Температура под закалку доэвтектоидной стали изменяется с изменением содержа­ния в стали углерода, температура нагрева заэвтектоидных сталей постоянна и равна 770…780° С.

Нагрев деталей должен быть медленным, чтобы не возникали напряжения и трещины. Время нагрева зави­сит от химического состава стали, от формы и размеров детали. Время выдержки должно быть достаточным, чтобы весь процесс превращения феррито-цементитной смеси в аустенит полностью завершился. Продолжитель­ность выдержки обычно составляет 25% общего времени нагрева. Скорость охлаждения должна быть такой, что­бы обеспечить получение нужной структуры — мартенси­та, троостита или сорбита, т. е. обеспечить необходимые механические свойства обрабатываемой детали.

Для успешного проведения термической обработки правильный выбор закалочной среды имеет большое зна­чение. Закалку среднеуглеродистых сталей производят в воде при температуре 18° С, а большинства остальных сталей— в масле.

Превращения в сталях при нагревании носят кристаллизационный характер, т. е. при этом происходит образо­вание центров заро­дышей и последова­тельный их рост.

Исходная струк­тура всех сталей представляет собой смесь двух фаз - феррита и цементита.

При медленном нагревании до тем­пературы Ас1 (723° С) никаких превраще­ний в стали не происходит. При достижении критической точки АC3 перлит пе­реходит в аустенит.

При дальнейшем нагреве в доэвтектоидных сталях про­исходит постепенное растворение феррита в аустените, а в заэвтектоидных сталях — растворение вторичного це­ментита в аустените. При температуре выше линии GSE стали будут иметь однородную структуру — аустенит.

Рисунок 20

Оптимальный интервал зака­лочных температур стали

При медленном охлаждении эвтектоидной стали аустенит превращается в перлит (смесь феррита и цемен­тита). Превращение аустенита в перлит происходит…

А б в

Рисунок 21. Структуры семейства перлитов:

А — пластинчатый перлит; б — сорбит закалки; в — троостит закалки.

При больших степенях переохлаждения аустенита диффузионное перемещение углерода практически пре­кращается и образование цементита становится… Наименьшая скорость охлаждения, при которой аус­тенит превращается в… Задания:

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое закалка?

2. Какова цель закалки?

3. Дать определение структурным составляющим после закалки.

4. Что такое отжиг и для чего предназначен?

5. Чем отличается отжиг первого и второго рода?

6. Цель диффузионного отжига?

Перечень используемых источников

1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.; Металлургия

2. Блинов И.С. Справочник технолога судоремонтного завода. – М.: Транспорт, 1979.

 

Форма отчета

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ЗАКАЛКА

1. Цель работы. 2. Оборудование. 3. Начертить угол диаграммы железо-цементит показывающий оптимальный интервал закалочных температур стали

Лабораторная работа № 7

 

Тема лабораторной работы: Термическая обработка металлов. Отпуск.

Цель работы:

1. Ознакомится с основными видами отпуска углеродистых сталей.

2. Приобрести навыки проведения операций отпуска углеродистых сталей.

 

Оборудование:

1. Муфельные печи.

2. Металлографический микроскопом МИМ-6.

2. Твердомер ТК.

4. Комплект образцов углеродистых сталей.

 

Содержание и порядок выполнения работы

Отпуск — это завершающая операция термической обработки, формирующая структуру, а следовательно, и свойства стали. Назначение отпуска — снять внутренние напряжения, возникшие в процессе закалки, и получить необходимую структуру. Процесс отпуска заключается в нагревании стали до температуры ниже AС1, выдержке при этой температуре и охлаждении. В зависимости от температуры нагрева закаленной детали различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий.

 

Рисунок 22. Температурные интервалы отпуска стали

 

Низкий отпуск производится при температурах 150…250ºС с целью уменьшения закалочных напряжений при сохранении мартенситной структуры. Твердость детали после низкого отпуска почти не изменяется. Низ­кий отпуск применяется для углеродистых и легирован­ных сталей, для которых необходимы высокая твердость и износоустойчивость.

При первой стадии отпуска (150ºС) происходит зарождение карбидов, перераспределение углерода в мартенсите — образуются участки, где концентрация атомов углерода существенно выше среднего количества его в решетке мартенсита. В этих участках образуются зародыши ε-карбидной фазы, отличной от Fe3C.

Таким образом, на первой стадии отпуска содержание углеро­да в разных участках мартенситных кристаллов оказывается крайне неоднородным. Такой мартенсит называется мартенситом отпуска (рис. 23,6).

Средний отпуск производится при температурах на­грева 350…500°С и применяется для пружинных и рес­сорных сталей, а также для сталей, идущих на изготов­ление штампов.

При второй стадии отпуска происходит обособление карбидов. Повышение температуры ведет к дальнейшей диффузии углерода из мар­тенсита отпуска к образовавшимся зародышам карбидов и к росту последних. После достижения критических размеров зародышей напряжения в участках межфазных границ приводят к нарушению когерентных связей в решетках и карбиды обособ­ляются в самостоятельные кристаллы. Дальнейший нагрев до 400…450°С приводит к полному выделению углерода в виде FeαC из твердого раствора, что сопровождается снятием внутренних напряжений. К 450°С структура стали «феррит + карбиды» оказывается в весьма мелкодисперсном состоянии. Такая структура называется трооститом отпуска (рис. 23, в).

Высокий отпуск производится при температурах на­грева 500…650°С и применяется для конструкционных сталей. При 500...600°С частицы цементита в феррите имеют размеры ~0,1∙10-3 мм. Подобная структура называется сорбитом отпуска (рис. 23, г). Основным отличием структур типа троостита и сорбита отпуска от троостита и сорбита закалки является сфероидальная форма частиц цементита в структурах отпущен­ной стали, в то время как у структур после распада аустенита форма частиц пластинчатая.

 

Рисунок 23. Микроструктуры мартен­сита и продуктов его отпуска:

а — мартенсит; б — мартенсит отпуска при 120°С;

В — троостит отпуска при 370°С; г — сорбит отпуска при 600°С

Время выдержки при температуре отпуска определяется из расчета 2-3 мин на 1 мм диаметра или толщины образца.    

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение понятию отпуск?

2. Какова цель отпуска?

3. Дайте определение структуре троостита.

4. Дайте определение структуре сорбита.

5. Какими свойствами обладает структура сорбита?

6. Какому виду отпуска подвергают рессоры и пружины?

7. Какой вид отпуска нужно назначить для получения высоких характеристик твердости?

Перечень используемых источников

1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.; Металлургия

2. Блинов И.С. Справочник технолога судоремонтного завода. – М.: Транспорт, 1979.

 

 

Форма отчета

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ОТПУСК

 

1. Цель работы.

2. Оборудование.

3. Начертить угол диаграммы железо-цементит показывающий температурные интервалы отпуска стали

4. Дайте определение и укажите механические свойства микроструктур: мартенсит отпуска, троостит и сорбит отпуска.

5. Результаты наблюдений занести в таблицу

 

Марка стали Вид термообработ-ки Диаметр или толщина образца, мм Режим термообработки Твер-дость, HRC Реак-тив для травления
Температура нагрева, ºС Время выдержки, мин Охлаждающая среда
               

 

Время выдержки при температуре отпуска определяется из расчета 2-3 мин на 1 мм диаметра или толщины образца.

 

6. Зарисовать схемы микроструктур после отпуска (перлит, сорбит, троостит).

7. Дать ответы на вопросы лабораторных работ № 6,7

 

 

Работу выполнил Работу принял

________________________ ________________________

"____"______________20___г. "____"______________20___г.

Лабораторная работа № 8

 

Тема лабораторной работы: Изучение микроструктуры и свойств цветных сплавов.

Цель работы:

1. Изучить микроструктуру меди, бронз и латуней.

2. Научиться определять механические свойства по диаграмме состояния медь – олово и влияния олова на механические свойства.

 

Оборудование:

1. Металлографический микроскопом МИМ-6.

2. Комплект микрошлифов.

3. Диаграммы состояния и механических свойств.

4. Линейка, карандаш.

 

Содержание и порядок выполнения работы

Медь — металл красноватого цвета, кристаллизуется в ре­шетку ГЦК. Плотность меди — 8,94 г/см3. Температура плавле­ния — 1083°С. Медь обладает высокой пластичностью.

Сплавы меди с цинком называются латунями. В равновесных условиях при содержании цинка до 39% обра­зуется твердый раствор α (рис. 24, а). При большем содержании цинка образуется твердая β-фаза (СuZn), обладающая высокими твердостью и хрупкостью. В отличие от равновесного состояния β-фаза появляется в структуре при содержании цинка около 30%. В соответствии с изменением структуры изменяются механиче­ские свойства. В области α-твердого раствора увеличение содер­жания цинка вызывает повышение прочности и пластичности ла­туни (рис. 24, б).

 

Рисунок 24. Диаграмма состояния Cu-Zn (а) и влияние цинка на механические свойства (б)

 

Появление β-фазы сопровождается резким снижением пластич­ности. Прочность продолжает повышаться при увеличении со­держания цинка до 47% (в равновесном состоянии), пока латунь находится в двухфазном состоянии. Переход латуни в однофаз­ное состояние со структурой β-фазы вызывает резкое снижение прочности. Практическое значение имеют латуни, содержащие до 45% Zn. Ввиду высокой хрупкости сплавы с большим содер­жанием цинка не применяются.

Повышение содержания цинка удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способность прирабатываться и противостоять износу, но уменьшаются теплопроводность и элек­трическая проводимость.

Все латуни по способу изготовления деталей разделяются на деформируемые и литейные.

Деформируемые латуни — это однофазные α-латуни. Из де­формируемых латуней детали изготавливают методом обработ­ки давлением (ковка, штамповка, прокатка) чаще в холодном состоянии.

Литейные латуни — это двухфазные α+β латуни. Вследствие небольшого температурного интервала кристаллизации они об­ладают низкой склонностью к дендритной ликвации, высокой жидкотекучестью, хорошей герметичностью. Но они не применя­ются для фасонных отливок, так как имеют большую концентри­рованную усадочную раковину.

Двухфазные латуни ввиду малой пластичности при низких тем­пературах подвергают горячей обработке давлением (изготавли­вают листы, прутки, трубы, штамповки).

Латуни маркируют буквой Л и цифрой, показывающей содер­жание меди в процентах. Марки латуней: Л96, Л90, Л85, Л80, Л70, Л68, Л62 — это однофазные α-латуни. Латуни с высоким содержанием меди (Л 80) имеют цвет золота, их применяют для ювелирных и декоративных изделий. Такие латуни называют томпаком.

Латунь Л59 — это литейная (α+β) латунь.

Кроме двойных латуней — сплавов только меда и цинка, при­меняют специальные латуни. В эти сплавы для придания тех или иных свойств дополнительно вводят различные элементы: свинец — для улучшения обрабатываемости резанием (ЛС 59-1, содержит 59% меди и 1% свинца), олово для повышения сопротивления коррозии (ЛО 70-1 — морская латунь, содержит 70% меди и 1% олова), алюминий и никель — для повышения механических свойств (ЛАН 59-3-2, содержит 59% меди, 3% алюминия и 2% никеля). Присадка всех элементов (кроме никеля) по влиянию на структуру равносильна увеличению со­держания цинка.

Бронзы — сплавы меди с любыми другими элементами, кроме цинка. Цинк может входить в состав бронз, но не как основной элемент.

В зависимости от входящих в сплав элементов различают оловянистые, свинцовистые, алюминиевые, кремнистые, бериллиевые и другие бронзы.

Оловянистые бронзы. Медь с оловом образует ряд твердых растворов. При содержании олова до 12% в равновесных усло­виях образуется однородный α-твердый раствор олова в меди (рис. 25, а). Ввиду большого температурного интервала крис­таллизации сплавы склонны к ликвации, и уже при содержании олова более 5-8% в реальных условиях кристаллизации в струк­туре сплава присутствует эвтектоид (α+δ). Он обладает высокой твердостью и хрупкостью. Поэтому практическое значение име­ют бронзы, содержащие до 10% Sn.

Рисунок 25. Диаграмма состояния Cu-Sn (а), и влияние олова на механические свойства (б)

 

Бронзы делятся на деформируемые и ли­тейные. Если Sn < 4-5%, бронзы состоят из твердого раствора α мягкого и пластичного, и такие бронзы относятся к деформируе­мым. Наряду с хорошей электрической проводимостью, коррозионностойкостью и антифрикционностью деформируемые бронзы обладают высокими упругими свойствами и сопротивлением ус­талости. Их используют для изготовления пружин и пружинящих деталей в точной механике, электронике и др.

При содержании Sn > 6% появляется твердая и хрупкая δ-фаза, что исключает возможность обработки давлением, и детали из таких бронз изготавливают методом литья. Такие бронзы отно­сят к группе литейных. Наряду с хорошей коррозионной стойкостью литейные бронзы обладают хорошими литейными свойства­ми, в частности, малой усадкой. Усадка бронзы составляет менее 1%, в то время как у латуни усадка — 1,5%, а у сталей — более 2%. Наиболее сложные по конфигурации отливки обычно отливают из бронз.

Влияние олова на механические свойства меди аналогично влиянию цинка, но проявляется более резко. Уже при 5% олова пластичность сплава начинает падать (рис. 25, 6).

В литой бронзе наличие твердого эвтектоида в мягком твер­дом растворе обеспечивает высокую стойкость против истира­ния и хорошую прирабатываемость. Бронза с 10% Sn является лучшей антифрикционной бронзой и её применяют как подшип­никовый сплав.

Двойные оловянистые бронзы применяют редко, так как они дорогие. Оловянистые бронзы легируют Zn, Рb, Ni, Р. Для эконо­мии более дорогостоящего олова в бронзы добавляют от 2 до 15% Zn. В таком количестве он полностью растворяется в α-твердом растворе, что повышает механические свойства. Кроме того цинк улучшает жидкотекучесть бронз, повышает плотность отливок, способность к сварке и пайке.

Свинец повышает антифрикцион­ные свойства и улучшает обрабатываемость резанием, находясь в виде отдельных включений и определяя ломкость стружки. Это бронзы Бр ОЦ 4-3, Бр ОЦС 5-5-5 и др.

Фосфор раскисляет бронзу, повышает ее жидкотекучесть, износостойкость (благодаря нали­чию твердых включений Сu3Р). Это бронзы Бр ОФ 4-0,25, Бр ОФ 6,5-0,4 и др.

Никель способствует измельчению структуры и по­вышению механических свойств (Бр ОЦСН 3-7-5-1 и др.).

Бронзы маркируются буквами Бр, затем следуют русские бук­вы, показывающие, какие легирующие элементы содержит брон­за, а затем следуют цифры, показывающие содержание их в про­центах соответственно.

Алюминиевые бронзы отличаются высокими механическими, антифрикционными и антикоррозионными свойствами. По срав­нению с оловянистыми бронзами, алюминиевые бронзы дешевле, прочнее и технологичнее (обладают большей жидкотекучестью, но и большей усадкой).

В равновесных условиях при содержании алюминия до 9% бронзы однофазные. При реальных скоростях охлаждения при содержании алюминия 6-8% в структуре сплавов появляется эвтектоид, что приводит к резкому снижению пластичности.

Однофазные бронзы (БрА5, БрАб) хорошо сопротивляются коррозии, легко обрабатываются давлением и в холодном состо­янии, превосходят оловянистую бронзу по прочности (БрА7 — σв=420 МПа, δ=70%). Это деформируемые бронзы.

Двухфазные бронзы применяют для изготовления фасонных отливок. Такие бронзы подвергают также горячей обработке дав­лением. Они отличаются высокой прочностью (σв=600 МПа) и твердостью (НВ>1000).

В алюминиевые бронзы вводят также железо, никель, марга­нец. Например, БрАЖ 9-4—двухфазная антифрикционная брон­за, стойкая в морской воде, обрабатывается давлением и льется. Железо измельчает зерно, повышает антифрикционные и механи­ческие свойства (НВ 1800). Бр АЖН 10-4-4 упрочняется терми­ческой обработкой. После закалки от 980°С и старения при 400°С в течение 2 ч твердость увеличивается до 4000 НВ (в ото­жженном состоянии НВ 1400-1600). Из такой бронзы изготавли­вают детали, работающие в тяжелых условиях износа при повы­шенных температурах (400-500°С): седла клапанов, направляющие втулки выпускных клапанов, части насосов, турбин, шес­терни и др. Высокими механическими, антикоррозионными и тех­нологическими свойствами и меньшей стоимостью обладает брон­за Бр АЖМц 10-3-1,5.

Кремнистые бронзы содержат до 3% Si, характеризуются хо­рошими механическими, упругими и антифрикционными свойства­ми. Литейные свойства их хуже, чем оловянистых, алюминиевых бронз и латуней, они обладают высокой пластичностью и хоро­шей обрабатываемостью давлением, хорошо свариваются и пая­ются. Выпускают их в виде лент, полос, прутков, проволоки. Изготовляют пружины, мембраны и другие детали приборов, ра­ботающих в пресной и морской воде. Марки кремнистых бронз: Бр КЦ 4-4, Бр КН 1-3, Бр КМц 3-1.

Бериллиевая бронза (БрБ2) относится к сплавам, упрочняе­мым термической обработкой. В равновесном состоянии бронза двухфазная (α+γ). При нагреве до температуры 760-780°С образуется однородный твердый раствор α. Путем быст­рого охлаждения (закалки) сохраняется однофазное состояние.

Твердый раствор будет пересыщенным. После закалки брон­за обладает высокой пластичностью (8=40%) с низкой прочнос­тью (σв=450 МПа). В процессе последующего отпуска при темпе­ратуре 300-350°С происходит выделение дисперсных частиц γ-фазы (старение), что приводит к резкому упрочнению (σв= 1250-1400 МПа, δ=3-5%).

Бронза хорошо сваривается, сопротивляется коррозии и обра­батывается резанием. Ее применяют для изготовления пружин, мембран, деталей, работающих на износ (кулачки полуавтома­тов), в электронной технике. Бронзу легируют также титаном (0,1-0,25%), и никелем: Бр БИТ 1,9; Бр БИТ 1,7.

Свинцовистые бронзы. Свинец практически не растворяется в жидкой меди, поэтому сплавы в твердом состоянии состоят из кри­сталлов меди и включений свинца.

Такая структура обеспечивает высокие антифрикционные свойства. Бр С30 широко применяется для изготовления вклады­шей подшипников скольжения, работающих с большими скорос­тями при повышенных давлениях. По сравнению с оловянистыми теплопроводность бронзы Бр С30 в 4 раза больше, поэтому она хорошо отводит теплоту, возникающую при трении.

Бронза Бр С30 обладает невысокими механическими свойства­ми (σв=60 МПа, δ=4%), поэтому ее наплавляют тонким слоем на стальные ленты.

 

Задания:

1. Просмотреть микрошлифы меди, латуни и бронзы.

2. Зарисовать микроструктуры с указанием структурных составляющих, марок сплава и химического состава.

3. Описать свойства сплавов и применение их в машиностроении.

4. Составить отчет.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Какими свойствами обладает медь и где она применяется?

2. Как называются сплавы на основе меди с цинком, какими свой­ствами они обладают и где применяются?

3. Какие сплавы на основе меди называются бронзами, какими свойствами они обладают и где применяются?

4. Каким строением и какими свойствами должны обладать под­шипниковые сплавы, применяемые в подшипниках скольжения?

Перечень используемых источников

1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.; Металлургия

2. Блинов И.С. Справочник технолога судоремонтного завода. – М.: Транспорт, 1979.

Форма отчета

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ

1. Цель работы. 2. Оборудование. 3. Перечислить физико-механические свойства технической меди.

Лабораторная работа № 9

Тема лабораторной работы: Изучение микроструктуры и свойств алюминиевых сплавов

Цель работы:

1. Изучить свойства и область использования алюминиевых сплавов.

2. Изучить микроструктуры.

 

Оборудование

1. Металлографический микроскопом МИМ-6.

2. Диаграмма состояния.

3. Комплект микрошлифов.

4. Линейка, карандаш.

 

Содержание и порядок выполнения работы

Краткие теоретические сведения

Все сплавы на основе алюминия можно разделить на три груп­пы: деформируемые, которые по способности упрочняться терми­ческой обработкой делятся на…

Рисунок 26. Диаграмма состояния Al-легирующий элемент

 

Сплавы с содержанием второго компонента меньше предела растворимости при высокой температуре (m%, рис. 26) облада­ют наибольшей пластичностью и наименьшей прочностью при вы­сокой температуре, следовательно, хорошо подвергаются горя­чей обработке давлением.

Наличие эвтектики резко уменьшает пластичность, способ­ность обрабатываться давлением и уже при небольшом содержа­нии эвтектики такая обработка становится неосуществимой.

Такие сплавы обладают хорошими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью) и относятся к группе литейных. Од­нофазные алюминиевые сплавы (1, рис. 26) не упрочняются тер­мической обработкой; наличие переменной растворимости опре­деляет возможность термического упрочнения (2, рис. 26).

К деформируемым не упрочняемым термической обработкой относятся сплавы А1-Мn (сплавы АМц) и А1-Мg (сплавы АМг). Они характеризуются сравнительно невысокой прочностью, вы­сокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Марганец улучшает коррозионную стойкость сплава; магний помимо этого снижает плотность сплава, повышает прочность, не снижая плас­тичности.

В деформируемых алюминиевых сплавах, упрочняемых тер­мической обработкой, медь — основной второй элемент. К таким сплавам относятся дюралюмины. Это сплавы системы А1-Сu-Мg. Маркируют их буквой Д. Наибольшее распростра­нение получили сплавы Д1 и Д16. Дюралюмины широко применяют в авиации. Из сплава Д1, например, изготовляют лопасти воздушных винтов, из Д16 — шпангоуты, лонжероны. Их используют для строительных конст­рукций, кузовов грузовых автомобилей и др.

Недостатком дюралюминов является их низкая коррозионная стойкость. Поэтому для защиты от коррозии листы дюралюмина покрывают тонким слоем алюминия высокой чистоты толщиной, составляющей 4% от толщины листа. Процесс называют плакированием.

Высокопрочные алюминиевые сплавы маркируют буквой В. Это сплавы системы А1-Zn-Мg-Сu. Наиболее типичным пред­ставителем этой системы является сплав В95 (5-7% Zn; 1,8-2,8% Мg; 1,4-2% Сu; 0,1-0,25% Сr). Наибольшее упроч­нение вызывают закалка (465-475°С) и искусственное старение (140°С, 16 ч). После такой обработки сплав В95 имеет σв = 560-600 МПа; δ = 9-12 %; НВ 1500. Сплав В96 σв = 700 МПа; δ = 7%; НВ1900.

Сплавы применяют для высоконагруженных деталей, работа­ющих в основном в условиях сжатия.

Литейные алюминиевые сплавы содержат в структуре эвтек­тику, что уменьшает пластичность, способность прокатываться, коваться, но при этом сплавы обладают хорошими литейными свойствами (высокая жидкотекучесть, малая усадка).

Высокими литейными свойствами обладают сплавы системы А1-Si с содержанием кремния 12-13% (рис. 27). Такие сплавы называют силуминами. По структуре они являются заэвтектическими, состоят из грубой игольчатой эвтектики (α+Si), включе­ний первичного кремния и обладают повышенной хрупкостью (σв = 200-220 МПа; δ = 2-3%). Но если перед разливкой ввести в сплав незначительное количество NаС1 (2-3%), то сплав стано­вится доэвтектичеким (пунктирные линии на рис. 27), структура его будет состоять из светлых первичных выделений алюминия и мелкозернистой эвтектики (σв = 220-230 МПа; δ = 10-12%).

Сплавы маркируют буквами АЛ и цифрой, показывающей но­мер сплава в ГОСТе. Типичным представителем сплава А1-Si яв­ляется сплав АЛ2 (σв= 180 МПа; σ0,2 = 80 МПа; δ = 7%). Его приме­няют для отливок сложной формы, от которых не требуются вы­сокие механические свойства.

Рисунок 27. Диаграмма состояния Al-Si

 

Алюминиевые сплавы, работающие при температурах порядка 200-300 °С (поршень, головка цилиндра и т.п.), относят к жа­ропрочным. Эти сплавы легируют дополнительно никелем, желе­зом и титаном. Чем сложнее состав сплава и состав выделяющих­ся фаз, тем медленнее происходит разупрочнение сплава при вы­соких температурах. Наибольшее применение получил сплав АЛ1, из которого изготовляют детали, работающие при темпера­турах 275-300°С (поршни, головки цилиндров и др.). Для круп­ногабаритных деталей, работающих при 300-350°С, применяют сплав АЛ21 (0,8-1,3% Мg, 0,15-0,25% Мn, 4,6-6% Сu, 0,1 -0,25% Сr, 2,6-3,6% Ni) , и сплав АЛ33 (0,8-1,2% Ni, 0,05-0,2% Zn, 0,15-0,3% Gе, 0,6-1,0% Мn, 5,5-6,2% Сu).

Для деталей, изготовляемых ковкой (например, лопасти вин­та), кроме высоких механических свойств, от сплава требуется хорошая пластичность в горячем состоянии. В таких случаях при­меняют или дюралюминий обычного состава (он обозначается АК1) или другие сплавы, по составу близкие к дюралюмину (АК6, АК8). Ковку и штамповку сплавов проводят при темпе­ратуре 450-475°С. Их подвергают закалке и старению при тем­пературе 150-165°С, 6-15 ч. Используют для изготовления крыль­чаток, фитингов, лопастей вертолетов и др. Они хорошо обраба­тываются резанием и удовлетворительно свариваются контакт­ной и аргонно-дуговой сваркой. Сплавы склонны к коррозии под напряжением и к межкристаллитной коррозии.

Задания:

1. Просмотреть микрошлифы алюминиевых сплавов.

2. Зарисовать микроструктуры с указанием структурных составляющих, марок сплава и химического состава.

3. Описать свойства сплавов и применение их в машиностроении.

4. Составить отчет.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Какими свойствами обладает алюминий и где он применяется?

2. Каким образом классифицируют сплавы на основе алюминия?

3. Какими свойствами обладают деформируемые алюминиевые сплавы, неупрочняемые термической обработкой?

4. Какими свойствами обладают дюралюмины и где они применя­ются?

5. Каким способом упрочняют дюралюмины?

6. Какими свойствами обладают и чем легируют литейные алюми­ниевые сплавы?

 

Перечень используемых источников

1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.; Металлургия

2. Блинов И.С. Справочник технолога судоремонтного завода. – М.: Транспорт, 1979.

 

 

 

Форма отчета

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

2. Оборудование. 3. Определение и классификация алюминиевых сплавов 4. Диаграмма состояния и структурные составляющие алюминиевых сплавов.

– Конец работы –

Используемые теги: Тема, лабораторной, работы, Измерение, твердости, металлов, сплавов0.095

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тема лабораторной работы: Измерение твердости металлов и сплавов

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:

Ознакомиться с основными методами определения твердости металлов и сплавов, приобрести навыки измерения твердости на различных приборах
Испытание металлов на тв рдость... Цель работы... Ознакомиться с основными методами определения твердости металлов и сплавов приобрести навыки измерения твердости на...

Классификация металлов и сплавов (с примерами марок железоуглеродистых и цветных сплавов). Классификация и маркировка углеродистых сталей. Свойства металлов и сплавов (физические, химические, механические, технологические, служебные)
Классификация и маркировка углеродистых сталей По способу производства а мартеновская М б конверторная К в бессемеровская Б По степени... Свойства металлов и сплавов физические химические механические... Атомно кристаллическое строение металлов и сплавов Под атомно кристаллической структурой понимают взаимное...

Задания для выполнения контрольной работы и лабораторной работы для самостоятельной работы студентов Менеджмент и маркетинг
На сайте allrefs.net читайте: "Задания для выполнения контрольной работы и лабораторной работы для самостоятельной работы студентов Менеджмент и маркетинг"

Работа № 2. Измерение твердости металлов ……………………….….17
Работа Макроскопический метод исследования металлов и... сплавов...

Организационный этап выполнения курсовой работы 2.1 Примерная тематика курсовой работы . 3 Основной этап выполнения курсовой работы 3.1.1 Назначение и место ученого предмета дисциплины
стр Введение... Введение Реформирование национальной системы высшего образования связанное с введением нового перечня специальностей общегосударственного классификатора...

Измерение твердости металлов
На сайте allrefs.net читайте: Лабораторная работа № 1...

Измерение твердости металлов
На сайте allrefs.net читайте: Измерение твердости металлов...

Дисциплина Операционные системы на тему: СКРИПТЫ, ПЛАНИРОВЩИКИ - изучение работы скриптов и приобретение навыков работы с ними
Кафедра компьютерных технологий... ОТЧЕТ по лабораторной работе...

Измерение твердости металлов
На сайте allrefs.net читайте: Измерение твердости металлов...

Лабораторная работа Работа с макросами в СУБД MsAccess
На сайте allrefs.net читайте: "Лабораторная работа Работа с макросами в СУБД MsAccess"

0.034
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