Материаловедение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт кибернетики, информатики и связи

 

 

Материаловедение

140446.03 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям) очной формы обучения  

Пояснительная записка

Целью их выполнения является: - формирование практических умений использования студентами физико-химических,… В результате выполнения программы и практических занятий студент должен:

Общие требования к выполнению и оформлению практических работ

- изучить теоретический материал; - выполнить практические задания согласно алгоритму; - ответить на контрольные вопросы.

Критерии оценки

Выполнение практических работ оценивается по следующей оценочной шкале: - оценка «отлично» выставляется тогда, когда из работы ясно, что обучающийся… - оценка «хорошо» выставляется тогда, когда из работы ясно, что обучающийся твердо знает программный материал,…

Практическая работа №1

Основные характеристики материалов

Цель работы: систематизировать знания о свойствах и характеристиках материалов. Задачи: - изучить основные механические, эксплуатационные и технологические свойства материалов;

Таблица 1 - Основные характеристики материалов

Характеристики	Определение, формула
I. Механические характеристики материалов
1. Прочность
2. Предел прочности при растяжении, сжатии и статическом изгибе
3. Вязкость
4. Ударная вязкость
5. Упругость
6. Твердость. Методы определения твердости
7. Пластичность
8. Хрупкость	Хрупкость — свойство материала разрушаться под действием внешних динамических нагрузок без образования заметных остаточных деформаций. Хрупкость является противоположным свойству пластичности. Материалы, обладающие этим свойством, называются хрупкими. Для таких материалов удлинение при разрыве не превышает 2…5%, а в ряде случаев измеряется долями процента. К хрупким материалам относятся, например, некоторые чугуны, высокоуглеродистая инструментальная сталь, стекло, кирпич, камни и др
II. Эксплуатационные и технологические характеристики материалов
Жаростойкость
Жаропрочность
Износостойкость
Хладоломкость
Радиационная стойкость
Обрабатываемость резанием
Обрабатываемость давлением
Свариваемость
Литейные характеристики

Порядок выполнения работы

1. Дополнить таблицу основных характеристик материалов определениями, формулами, величинами и единицами их измерения, примерами, подобно пункту I.8.

Требования к отчету

Наряду с общими требованиями к выполнению и оформлению практических работ, отчет должен содержать следующие материалы:

1. Таблицу основных характеристик материалов.

2. Краткие ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Из чего состоят вещества?

2. Какие виды химической связи вы знаете?

3. Чем отличаются аморфные вещества от кристаллических?

4. Как классифицируются материалы по поведению в электрическом поле?

Практическая работа №2

Структура и свойства сталей

Цель работы: изучить микроструктуру углеродистых сталей в равновесном (отожженном) состоянии.

Задачи:

- построить графики охлаждения сталей с различным содержанием углерода и пояснить все структурные изменения, происходящие при этом; зарисовать структуру сталей, расшифровать её и указать примерную область применения.

Ведение

Углеродистые стали, являются сплавами на основе железа содержащими до 2,14% углерода. Углерод может ограниченно растворяться в железе. Растворимость углерода в железе зависит от температуры и типа кристаллической решетки железа. Структура сталей в равновесном состоянии зависит от содержания углерода и может быть определена по диаграмме состояния ЖЕЛЕЗО – УГЛЕРОД.

 

Железо Цементит

Рисунок 1 – Диаграмма железо-цементит

Растворимость углерода в Fe_α ограничена линией PQ и не превышает 0,02% даже при 727 ºС (ограниченный твердый раствор углерода в Fe_α называют ферритом). Основная доля углерода в сталях присутствует в виде карбида железа Fe₃C (цементита).

При содержании углерода 0,8% структура стали в равновесном состоянии состоит из перлита, представляющего собой гетерогенную смесь феррита и цементита, образовавшуюся в результате эвтектоидного превращения аустенита. Если аустенит был однородным по составу, то перлит имеет пластинчатое строение, а если температура нагрева была недостаточно высокой, и аустенит остался неоднородным по составу, то выделяющиеся при эвтектоидном превращении частицы цементита могут приобрести округлую зернистую форму. Перлит с таким цементитом называют зернистым.

В результате травления шлифа спиртовым раствором азотной кислоты зёрна феррита и цементита остаются светлыми, а колонии перлита становятся темными. Такая окраска перлита создаётся благодаря тому, что в дисперсной структуре перлита очень велика поверхность границ между двумя фазами ферритом и цементитом. В среде электролита, которым является раствор кислоты, эти фазы образуют микрогальваническую пару и фаза-анод (в этом случае – феррит) растворяется быстрее. На перлите образуется большое количество канавок, на которых происходит интерференция света или рассеяние. При больших увеличениях можно различить в колониях перлита отдельные пластинки феррита и цементита.

По отношению к эвтектоидной концентрации углеродистые стали делят на доэвтектоидные, содержащие не более 0,79%С, эвтектоидную с содержанием углерода 0,80% и заэвтектоидные ,содержащие углерода более 0,81%. При этом стали, содержащие до 0,02% С называют техническим железом.

Структура технического железа представляет относительно равноосные зёрна, разделенные тонкими, тёмными границами. Отдельные зёрна феррита при наблюдении под микроскопом выглядят немного темнее остальных. Различная окраска зерен феррита объясняется проявлением анизотропии химических свойств кристаллов, по-разному ориентированных относительно плоскости шлифа. Если содержание углерода превышает 0,006%,то в структуре технического железа можно наблюдать выделения третичного цементита, которые располагаются либо по границам зерен феррита в виде тонких прослоек, либо внутри зерен в виде мельчайших кристаллитов. Феррит является мягкой и пластичной фазой, а цементит - тверд и хрупок. Поэтому его присутствие уменьшает пластичность железа и малоуглеродистых сталей.

В сталях, содержащих углерода более 0,02%, в процессе отжига формируются колонии перлита.

Количество перлита зависит от содержания углерода в стали. Чем больше углерода, тем больше доля перлита и меньше доля феррита.

Используя микроскоп, можно в доэвтектоидной углеродистой отожженной стали определить количество углерода. Для этого нужно определить долю площади шлифа занимаемую перлитом. Если пренебречь малой растворимостью углерода в феррите (0,006%) и считать, что весь углерод стали сосредоточен в перлите, то можно вычислить содержание углерода по формуле: Х_с=0,8×N_п, где Х_с - содержание углерода в стали в процентах, N_п - доля площади шлифа, занятой колониями перлита.

В заэвтектоидных сталях при отжиге эвтектоидному превращению предшествует выделение из кристаллитов аустенита избыточного углерода. Выделяясь из аустенита, углерод в присутствии железа образует цементит (карбид железа), который, располагаясь между зёрнами аустенита, образует оболочку, разделяющую их (аустенит). В плоскости шлифа такая оболочка выглядит в виде сетки. Цементит, выделившийся при охлаждении аустенита в заэвтектоидных сталях называют вторичным. Выделения цементита вторичного по границам колоний перлита в виде оболочки (сетки) делает сталь хрупкой и не пригодной для использования. Поэтому в практике заэвтектоидные стали обрабатывают на зернистый перлит (с зернистым цементитом), имеющий более высокую вязкость.

Промышленные углеродистые стали кроме железа и углерода содержат также некоторые элементы, называемые примесями, которые попадают в сталь из шихты, из топлива или в виде технологических добавок и от которых не удаётся избавиться полностью. Часть примесей растворяется в феррите (Si, Mn, P), а часть присутствует в виде неметаллических включений (SiO₂, MnS, Al₂O₃). Наличие примесей тоже может повлиять на структуру сталей. Иногда они способствуют строчечному расположению феррита и перлита.

Порядок проведения работы.

 

1. Нарисовать диаграмму состояния Fe-Fe₃C.

2. Построить графики охлаждения сталей с различным содержанием углерода в равновесных условиях с указанием всех превращений, сопровождающих охлаждение и определить образующуюся структуру.

3. Расшифровать структуру изученных сталей.

4. Оценив содержание углерода в сталях, указать, для каких изделий их можно применять.

 

Требования к отчёту

 

Отчет должен содержать:

- Диаграмму состояния ЖЕЛЕЗО-ЦЕМЕНТИТ;

- Графики охлаждения сталей;

- Рисунки структур сталей с расшифровкой фаз и структурных составляющих;

Контрольные вопросы

 

1. Сколько углерода может раствориться в феррите?

2. Что такое перлит?

3. Какие свойства у цементита?

4. Какая фаза является основой, в заэвтектоидной стали?

5. Какие свойства придаёт сталям цементит?

Феррит	Феррит Цементит третичный

Рисунок 2 - Схемы структур технического железа

	Строчечное расположение феррита и перлита в доэвтектоидной горячекатаной стали
феррит и перлит		перлит     строчка неметаллических включений в феррите   феррит

Рисунок 3 - Схемы структур доэвтектоиднойстали

Строение пластинчатое. Пластинки цементита чередуются с пластинками феррита

Перлит зернистый. Зёрна цементита на фоне феррита

Рисунок 4 - Схемы структур перлита в эвтектоидной стали

Перлит пластинчатый с цементитной «сеткой»

Рисунок 5 - Схемы структур заэвтектоидной стали

Практическая работа №3

Структура и свойства чугунов

Цель работы: изучить микроструктуру чугунов. Задачи: 1. Изучить структуру белых чугунов;

Введение

Чугуны представляют сплавы железа и углерода и отличаются от сталей более высоким содержанием углерода.

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, в которых может содержаться от 2,14 (точка Е на диаграмме железо – углерод) до 6,67 % С (при такой концентрации образуется карбид железа – цементит). В чугунах при первичной кристаллизации возможно протекание эвтектической реакции при температуре 1147^оС. Поэтому чугуны обладают хорошей жидкотекучестью и используются как литейный материал.

Классификация чугунов

Чугуны можно классифицировать по различным признакам:

- по содержанию углерода;

- по состоянию углерода;

- по наличию легирующих элементов и другим.

По содержанию углерода чугуны делят на доэвтектические содержащие от 2,14 до 4,3% С, эвтектический, в котором углерода содержится 4,3% и заэвтектические, содержащие углерода более 4,3%.

Углерод в чугунах может находиться как в свободном состоянии – в виде графита, так и в связанном – в виде цементита. Выделение углерода в виде графита называют графитизацией. По состоянию углерода чугуны делят на белые и графитизированные.

В белых чугунах углерод находится в связанном состоянии – в виде цементита Fe₃C. Наличие большого количества цементита и отсутствие выделений графита делают излом таких чугунов светлым как у стали, поэтому они и получили название белые. Структура эвтектического белого чугуна состоит из эвтектики, называемой в честь немецкого учёного Ледебура - ледебуритом. Ледебурит в момент образования представляет гетерогенную смесь аустенита и цементита, в которой цементит является матричной фазой. При охлаждении ниже температуры эвтектоидного превращения аустенит преобразуется в перлит. Таким образом, при комнатной температуре ледебурит представляет смесь колоний перлита и цементита. Под микроскопом он выглядит в виде множества тёмных пятен перлита на светлом фоне цементита.

В структуре доэвтектического белого чугуна кроме ледебурита присутствуют весьма крупные колонии перлита, образовавшиеся на месте кристаллов аустенита, выделение которых предшествовало эвтектической реакции. В расположении этих крупных перлитных колоний можно заметить некоторую закономерность, свидетельствующую о дендритном строении первичных кристаллов аустенита.

В отличие от доэвтектического в заэвтектическом белом чугуне на фоне ледебурита наблюдаются крупные светлые кристаллиты цементита первичного, имеющие обычно игольчатую форму.

 

	Доэвтектический белый чугун
	Эвтектический белый чугун. Ледебурит (перлит в цементите)
	Заэвтектический белый чугун. Цементит первичный и ледебурит

Рисунок 6 - Схемы структур белых чугунов

 

Рисунок 7 - Микроструктура доэвтектического белого чугуна

Темные участки- это перлит. Светлый фон – цементит. Крупные колонии перлита окружены цементитом вторичным, который выделился из зёрен аустенита в процессе охлаждения в интервале от 1147^оС до 727^оС. Закономерное расположение этих перлитных колоний указывает на дендртное строение кристаллов аустенита, выделившихся из жидкой фазы при первичной кристаллизации чугуна.

Белые чугуны из-за большого количества твёрдой и хрупкой фазы – цементита тверды и хрупки, очень трудно обрабатываются резанием. Поэтому они для изготовления деталей машин почти не применяются.

Обычно детали машин делают из графитизированных чугунов, в которых углерода в связанном состоянии (в виде цементита) не более 0,8%.

Остальное количество углерода в графитизированных чугунах присутствует в свободном виде – в виде кристаллитов графита. При разрушении чугуна свободный углерод обнажается в изломах и придаёт им серую матовую окраску, устраняет металлический блеск. Поэтому графитизированные чугуны получили название – серые.

Кристаллиты графита в графитизированных чугунах могут иметь различную геометрическую форму: пластинчатую, хлопьевидную, вермикулярную и шаровидную. Металлическая основа чугунов тоже бывает различной: перлитной, перлитно-ферритной и ферритной.

Структура металлической основы, форма выделений графита, его количество размеры и расположение оказывают большое влияние на свойства чугуна. С увеличением доли перлита в металлической основе возрастают твердость, износостойкость, прочность, снижается пластичность.

Формой графита в большей степени определяются показатели пластичности. Схемы различных структур графитизированных чугунов представлены на рисунке 4.

 

Металлическая основа	Форма графитных включений
Пластинчатая	Вермикулярная	Хлопьевидная	Шаровидная
Феррит					твердость
Феррит + перлит
Перлит
	направление возрастания пластичности

Рисунок 8 - Схемы структур графитизированных чугунов

Для деталей машин используют обычно доэвтектические графитизированные чугуны, в которых количество углерода в виде карбида Fe3C (цементита) находится не более 0,8%. Остальное количество углерода в них находится в виде свободного графита. Свободный углерод обнажается в изломах и придает их серую матовую окраску, поэтому такие чугуны называют серыми.

Формирование структуры чугуна существенно зависит от химического состава и скорости охлаждения.

Для образования зародышей цементита требуется меньше энергии, чем для образования зародышей графита. Поэтому в обычных условиях, несмотря на то, что графит является более устойчивой фазой, чем цементит, при первичной кристаллизации из жидкого чугуна выделяется эвтектика ледебуритная (смесь аустенита с цементитом), а не графитная (аустенит +графит).

Технические чугуны в своем составе кроме железа и углерода содержит 1-2% кремния, а так же марганец, серу и фосфор. Наличие кремния и снижение скорости охлаждения облегчают процесс графитизации.

Металлическая основа графитизированных чугунов эвтектоидного превращения состоит из феррита и перлита в разных пропорциях и может быть перлитной, ферритно–перлитной, или только ферритной (рисунок 4).

Графит хрупок и непрочен, и присутствуя в чугуне, ослабляет его металлическую основу. Его включения можно рассматривать как пустоты, вблизи которых в металлической основе под нагрузкой происходит концентрация напряжений. Эта концентрация определяется геометрической формой дефектов – графитовых включений и может быть количественно оценена коэффициентом концентрации напряжений

k;

где: l – длина дефекта (наибольший размер);

r – радиус закругления в вершине дефекта.

Кристаллы графита в чугунах могут иметь, в зависимость от условий образования, пластинчатую, хлопьевидную, вермикулярную и шаровидную форму. Форма выделений графита, его количество, размеры и расположение, а также его строение металлической основы оказывают большое влияние на свойства чугунов. Показатели прочности, твердость, износостойкость возрастают с увеличением доли перлита в металлической основе, а показатели пластичности определяются главным образом формой графитовых включений.

По форме графитовых кристаллитов чугуны разделяются на серые, ковкие, высокопрочные и чугуны с вермикулярным графитом. В обычных серых чугунах графит выделяется при первичной кристаллизации отливок при их медленном охлаждении. Выделения графита вырастают в окружении жидкой фазы и приобретают форму искривленных пластинок. На фотографии структуры они выглядят в виде длинных криволинейных темных полос.

Пластинчатые выделения ослабляют чугун в наибольшей степени. Чугун с такими выделениями даже при пластинчатой ферритной основе разрушается хрупко. Относительное удлинение после разрушения около 0,5%. Особенно ослабленным оказывается чугун, в котором выделения графита образуют замкнутый скелет. Серые чугуны технологичнее и дешевле сталей, поэтому широко используются для изготовления многих деталей, особенно при эксплуатации сжимающие нагрузки.

Ковкий чугун получают путем длительного отжига отливок со структурой белого чугуна. При отжиге цементит Fe₃C разлагается на Fe и C и выделяющийся графит приобретает компактную хлопьевидную форму. Чугун с таким графитом проявляет пластичность (относительное удлинение от 2 до 12%) и применяется для тонкостенных деталей подвергаемых даже динамическим нагрузкам.

Еще компактней выделения графита в высокомолекулярных чугунах, в которых, используя модифицирование церием или магнием, удается получить непосредственно при первичной кристаллизации шарообразные кристаллиты графита. Высокопрочный чугун широко используется взамен литых стальных заготовок, особенно для деталей сложной конфигурации.

Половинчатые чугуны. Половинчатыми называют графитизированные чугуны, в которых наряду с графитом присутствуют признаки ледебурита или цементита вторичного, рисунок 4. В этом случае количество углероды в связанном состоянии превышает 0,8%.

 

 

Рисунок 9 - Чугун половинчатый

Половинчатые чугуны более твердые и износостойкие, но и более хрупкие, чем перлитные серые. Они трудно обрабатываются лезвийным инструментом и применяются лишь в особых случаях. Чаще половинчатость расценивается как литейный брак. На рисунке 9 видны на светло-сером фоне металлической основы черные выделения глобулярного графита и светлые продолговатые кристаллиты цементита. Шлиф не травлен.

В технических чугунах с повышенным содержанием фосфора может наблюдаться фосфидная эвтектика Fe₃P-Fe, располагающиеся обычно в виде небольших островков между колониями перлита. Фосфидная эвтектика улучшает жидкотекучесть чугуна и повышает его износостойкость.

Чугун с вермикулярным графитом, получают благодаря регламентированному модифицированию силикокалицием, церием, магнием или магнийцериевой и другими лигатурами. Вермикулярный графит отличается от пластинчатого меньшей степенью неравномерности, меньшими размерами и округлой формой кромок. По механическим свойствам он занимает промежуточное положение между серым и высокопрочным.

Специальные чугуны. Для придания чугунным деталям более высоких механических свойств используют чугуны, легированные хромом, никелем, ванадием и другими элементами. Легирование в сочетании с термической обработкой расширяет рамки изменения структуры и свойств чугунов и области применения этих технологических сплавов.

Порядок проведения работы

 

1. Изучить под микроскопом и зарисовать микроструктуру белых чугунов.
2. Расшифровать фазы и структурные составляющие в наблюдаемых чугунах.
3. Изучить микроструктуру графитизированных чугунов, зарисовать и расшифровать её.
4. Сделать выводы о свойствах и областях применения изученных чугунов.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие структурные отличия разделяют, стали и чугуны?
2. Что общего в структурах отожженных сталей и чугунов?
3. Какие характеристики графита оказывают влияние на свойства чугунов?
4. В чем заключается отрицательное влияние графита на свойства чугунов?
5. Какое положительное влияние на свойства чугунов оказывает графит?
6. Какие факторы способствуют повышению износостойкости чугунов?
7. С какой целью проводят модифицирование чугунов?

 

Содержание отчета

 

1. Общие теоретические положения.

2. Рисунки структур изученных чугунов.

3. Выводы о свойствах и применении изученных чугунов.

Практическая работа №4

Классификация и маркировка сплавов

Цель работы: изучить маркировку сталей, чугунов, цветных сплавов.

Задачи:

1. Изучить химический состав, назначение, качество и степень раскисления стали;
2. Изучить маркировку сталей;
3. Изучить химический состав, назначение и маркировку чугуна;
4. Изучить химический состав, назначение и маркировку сплавов цветных металлов.

Классификация и маркировка сталей

Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % углерода. Кроме того, в их состав обычно входят марганец, кремний, сера и фосфор; некоторые элементы могут быть введены для улучшения физико-химических свойств, специально (легирующие элементы). Стали классифицируют по самым различным признакам. Мы рассмотрим следующие:

 

Химический состав

В зависимости от химического состава различают: стали углеродистые (ГОСТ 380-88, ГОСТ 1050-88) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ… а) малоуглеродистыми, т.е. содержащими углерода менее 0,25 %; б) среднеуглеродистыми, в которых содержание углерода составляет 0,25-0,60 %;

Назначение

По назначению стали бывают: а) конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и… б) инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочий инструмент; эти стали содержат…

Качество

В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора, - стали подразделяют на: а) стали обыкновенного качества, содержащие до 0,06 % серы и до 0,07 %… б) качественные - до 0,035 % серы и фосфора каждого отдельно;

Маркировка стали углеродистой обыкновенного качества

Стали обыкновенного качества обозначают буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и… Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание… Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, номер марки 1, второй категории, поставляется…

Маркировка стали углеродистой качественной

Качественные стали маркируют следующим образом: 1) в начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его… а) в сотых долях процента для большинства сталей:

Маркировка стали высококачественной и особовысококачественной

У8А - углеродистая инструментальная высококачественная сталь, содержащая 0,8 % углерода; 30ХГС-Ш - особовысококачественная среднелегированная сталь, содержащая 0,30 %…  

Маркировка специальной стали

Отдельные группы сталей обозначают несколько иначе. Шарикоподшипниковые стали маркируют буквами "ШХ", после которых… ШХ6 - шарикоподшипниковая сталь, содержащая 0,6 % хрома;

Классификация и маркировка чугунов

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14 % углерода. Они содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве.

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида, и чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита. В зависимости от формы выделившегося графита, что определяет прочностные свойства сплава, чугуны подразделяются на:

а) серые - пластинчатая или червеобразная форма графита;

б) высокопрочные - шаровидный графит;

в) ковкие - хлопьевидный графит.

Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления (s_в) при растяжении в МПа ´10^-1. Серый чугун обозначают буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85), высокопрочный - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85), ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85).

СЧ10 - серый чугун с пределом прочности при растяжении s_в=100 МПа;

ВЧ70 - высокопрочный чугун с пределом прочности при растяжении s_в=700 МПа;

КЧ35 - ковкий чугун с пределом прочности при растяжении s_в=350 МПа.

Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ - антифрикционный чугун, С - серый, В - высокопрочный, К - ковкий; цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТ 1585-79.

 

Классификация и маркировка цветных сплавов

 

Медь и ее сплавы

  Марка МВЧк М00 М0 М1 М2 М3 Содержание Сu+Ag не менее, % 99,993 …   После обозначения марки указывают способ изготовления меди:

Алюминий и его сплавы

Алюминий - легкий металл, обладающий высокими тепло,- электропроводностью, стойкий к коррозии. В зависимости от степени чистоты первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74… А999- алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999 % Al;

Титан и его сплавы

ВТ1-00, ВТ3-1, ВТ4, ВТ8, ВТ14. Пять титановых сплавов обозначены иначе: ОТ4, ОТ4-0, ОТ4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.

Магний и его сплавы

Среди промышленных металлов магний обладает наименьшей плотностью (1700 кг/м3). Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии, при повышении… Магниевые сплавы подразделяют на деформируемые (ГОСТ 14957-76) и литейные… МА1 - деформируемый магниевый сплав № 1;

Порядок проведения работы

1. Изучить классификацию и маркировку сплавов.
2. Расшифровать маркировку сплавов согласно варианта задания в таблице 2.
3. Сделать выводы о свойствах и областях применения данных сплавов.

 

Содержание отчета

1. Общие теоретические положения.
2. Расшифровка маркировки заданных сплавов.

Таблица 2 - Варианты индивидуального задания

 

№	Марки конструкционных материалов
1.	БСт3кп2; 08Х20Н14С2; Р9; СЧ25; М00б; АМг3; ВТ1-00; МЛ3
2.	11Х11Н2В2МФ; ШХ30; У11; ВЧ45; БрА9Мц2Л; АЛ19; ВТ1-0; МЛ4
3.	25ХГСА; Р6М5Ф2К8; 50; КЧ50-4; БрА7Мц15Ж3Н2Ц2; А6; ОТ4-0; МА1
4.	28Х10Н6МТ; ШХ17; АЧВ-4; БрСу6Н3С18Ф; А32; Д20; ВТ4; МЛ10
5.	45ХНЗМФА; ШХ9; 20пс; АЧС-4; БрО4Мц7С5; АД0Е; ОТ4-1; МА2
6.	10Х17Н13М2Т; А20; Ст6; АЧК-1; БрОФ4-0,25; АЛ33; ОТ-4; МЛ19
7.	Ст5Гпс3; 25Х13Н2; 15кп; АЧВ-1; ЛС63-2; АМц4; ВТ5; МЛ15
8.	18Х4МЮФА; ВСт3кп2; 40Г; АЧС-4; БрАЖН8-2-2; АК5М6; АЛ4; МЛ11
9.	16Х11Н2В2МФ; А40Г; ШХ15; СЧ10; JIA77-2; Д16; ВТ9; МА18
10.	45Х22Н4М3; У13; БСт2пс2; ВЧ100; М2р; АЛ25; ВТ14; МА15
11.	31Х19Н9МВБТ; Р9; 45; КЧ45-6; БрСу3Н3Ц3С20Ф; А8; ВТ16; МЛ5
12.	14Х2Н3С6; ШХ7ГС; А25; КЧ80; ЛЖМц64-3-6; А8Е; ВТ2-0; МЛ15
13.	12Х18Н9Т; ШХ15ГС; А20; АЧС-5; ЛЦ40Мц3А; АЛ21; ВТ20; МА17
14.	ВСт3пс; 20Х; Р12; АЧВ-2; ЛЖМц59-1-1; АК4М4; ВТ22; МЛ6
15.	15Х6СЮ; Р6М5; У13А; АЧК-2; ЛС59-1; Д12; ПТ-7М; МЛ10
16.	38Х2МЮА; ВСт4пс2; 50Г; АЧС-3; Л68; А5Е; ПТ-3В; МА12
17.	36Х18Н25С2; А30; ВСт2кп6; КЧ60-3; БрАЖН10-4-4; АЛ2; ВТ9; МА11
18.	40ХМФА; Р6М3Ф2; А25; ВЧ80; БрА7Мц15Ж3Н2Ц2; АК9; ВТ5; МЛ8
19.	Ст0; 30Х13; Р6М5Ф2К8; СЧ25; БрА9Ж4Н4Мц1; AМг6; ВТ1-0, МА21
20.	23ХН4М8Ф-Ш; ВСт2кп3; Р8М2Ф6; ЛЦ30А8Ж6Мц5А; Д10; А7; ВТ6; МЛ8
21.	09Х16Н4Б; БСт3Г; ШХ6; СЧ18; ЛЦ23А6Ж3Мц2; Д16; ВТ16; МЛ19
22.	45ХН3МФ-Ш; У11; А11; ВЧ70; ЛАМш77-2-0,05; АЛ23; ВТ5; МА18
23.	14Г2АФ; Р9М2Ф3; БСт5сп; СЧ24; БрОФ6,5-0,15; Д18; ВТ1-00; МА19
24.	15Х7Н2Т-Ш; Р6М5Ф2К8; ШХ9; КЧ60-3; ЛК80-3; АК4М4; ВТ22; МЛ8
25.	БСт1; 50ХГ; Р9М3Ф2; АЧС-6; БрКМц3-1; АК7; ВТ20; МЛ12
26.	08Х18Т1; У10А; 30пс; ВЧ40; БрО6Ц6С3; АЛ9; ПТ-3В; МА2
27.	Р12; 13Х14НВ2ФР; Ст5пс3; СЧ20; ЛЦ38Мц2С2; АМг2; ВТ14; МА20
28.	8Х15Н3В5МФ-Ш; У12; АЧК-5; БрОФ8-0,5; А18; ВТ10; А09-2; ПТ-7М
29.	У9; 07Х25Н13; ШХ15; КЧ35-10; БрАЖНМц9-4-4-1; АД0; ВТ14; МЛ4
30.	А11; 20Х12ВНМФ; 25сп; ВЧ80; ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5; А7; ВТ9; МЛ9
31.	БСт3кп2; ШХ30; 50; АЧС-4; БрОФ4-0,25; АМц2; ВТ9; МА15
32.	11Х11Н2В2МФ; Р6М5Ф2К8; 20пс; АЧК-1; ЛС63-2; Д16; ВТ14; МЛ5
33.	25ХГСА; ШХ9; Ст6; АЧВ-1; ЛА77-2; АЛ25; ВТ16; МА17
34.	45ХН3МФА; А20; 15кп; СЧ10; М2р; А8; ВТ20; МЛ6
35.	Ст2пс; 25Х13Н2; ШХ15; ВЧ100; БрСу3Н3Ц3С20Ф; АЛ21; ВТ22; МЛ10

 

Практическая работа №5

Сравнительная характеристика проводниковых материалов

Задачи: - изучить основные физико-химические, механические и электрические… - заполнить таблицу основных характеристик данных материалов;

Краткие теоретические сведения

1) металлы и сплавы высокой проводимости; 2) припои; 3) сверхпроводники; 4)контактные материалы; 5) сплавы с повышенным электрическим… Металлы и сплавы высокой проводимости кроме малого электрического… Практическое применениеимеют химически чистые металлы: Си, А1, Fe.

Материалы высокого сопротивления

Проводниковые резистивные материалы Манганин - сравнительно пластичный сплав, его примерный состав: медь - 85% ,… Константан представляет собой твердый раствор никеля и меди (ориентировочно меди-58,5%, никеля-40%1,5%). Вредной…

Пленочные резистивные материалы

В зависимости от исходных материалов пленочные резисторы разделяют на металлопленочные и металлооксидные, композиционные, углеродистые. Для изготовления металлопленочных и металлооксидных резисторов применяют…  

Порядок выполнения работы

1.Используя справочные данные, заполнить таблицы 3 и 4 основных характеристик проводниковых материалов высокой проводимости и высокого сопротивления, указав достоинства, недостатки и область применения данных материалов.

2. Проранжировать данные материалы по электрической проводимости, начиная с материала, имеющего наибольшую проводимость.

3. Проранжировать данные материалы по температуре плавления, начиная с самого тугоплавкого.

 

Требования к отчету

Наряду с общими требованиями к выполнению и оформлению практических работ, отчет должен содержать следующие материалы:

1. Таблицу основных характеристик проводниковых материалов высокой проводимости.

2. Решение задания на ранжирование материалов по электрической проводимости и по температуре плавления.

3. Краткие ответы на контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы

1. Как называются материалы, обладающие ничтожно малым удельным электрическим сопротивлением при очень низких температурах? Какие металлы обладают таким свойством?

2. Какой из металлов имеет самое большое значение относительного удлинения и почему?

3. Какой металл является электротехническим стандартом?

4. Какие металлы считаются тугоплавкими?

5. Для чего применяются проводящие пасты?

 

Практическая работа №6

Сравнительная характеристика органических диэлектриков

 

Цель работы: систематизировать знания о свойствах и характеристиках органических диэлектриков.

Задачи:

- изучить основные физико-химические, тепловые и электрические характеристики органических диэлектриков;

- заполнить таблицу основных характеристик органических диэлектриков;

- проранжировать данные материалы по электрической прочности.

Краткие теоретические сведения

Причины пробоя бывают различными; не существует поэтому единой универсальной теории пробоя. В любой изоляции пробой приводит к образованию в ней…   Таблица 5 - Органические диэлектрики Свойства Полимеризационные диэлектрики Нагревостойкие…

Порядок выполнения работы

1. Пользуясь справочными данными, заполнить таблицу основных характеристик органических диэлектриков, указав достоинства, недостатки и область применения данных материалов.

2. Проранжировать данные материалы по электрической прочности, начиная с наиболее электрически прочного.

 

Требования к отчету

Наряду с общими требованиями к выполнению и оформлению практических работ, отчет должен содержать следующие материалы:

1. Таблицу основных характеристик органических диэлектриков.

2. Решение задания на ранжирование материалов по электрической прочности.

3. Краткие ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Какие диэлектрики относятся к органическим?

2. Каковы основные электрические свойства диэлектриков.

3. Какой из данных материалов обладает самой высокой нагревостойкостью?

4. Какой материал обладает высокой светопроницаемостью?

 

Практическая работа №7

Сравнительная характеристика твердых неорганических диэлектриков

Цель работы: систематизировать знания о свойствах и характеристиках твердых неорганических диэлектриков.

Задачи:

- изучить основные физико-химические, тепловые и электрические характеристики твердых неорганических диэлектриков;

- заполнить таблицу основных характеристик твердых неорганических диэлектриков;

- проранжировать данные материалы по массе.

Краткие теоретические сведения

Процесс производства керамических изделий состоит из следующих этапов: приготовление смеси, формирование изделий, сушка, отжиг. Керамические… Конденсаторная керамика должна иметь высокую диэлектрическую проницаемость, малый тангенс угла диэлектрических потерь,…

Порядок выполнения работы

2. Проранжировать данные материалы по массе, начиная с наиболее легкого. Таблица 6 - Твердые неорганические диэлектрики Свойства …  

Контрольные вопросы

1. Какие диэлектрики относятся к неорганическим?

2. Какой из данных материалов обладает самой высокой механической прочностью?

3. Чем отличаются активные диэлектрики от обычных?

Требования к отчету

Наряду с общими требованиями к выполнению и оформлению практических работ, отчет должен содержать следующие материалы:

1. Таблицу основных характеристик твердых неорганических диэлектриков.

2. Решение задания на ранжирование материалов по массе.

3. Краткие ответы на контрольные вопросы.

 

Виды самостоятельных работ

Методические рекомендации

К выполнению самостоятельных работ

- систематизация и закрепление теоретических знаний; - углубление и расширение теоретических знаний; - формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

Рекомендации по выполнению конспектов

Конспект нужен для того, чтобы: - научиться перерабатывать информацию, передавая ее в сокращенном виде; - выделить в письменном тексте самое необходимое и нужное для учебной задачи;

Правила конспектирования

•Написать исходные данные источника, конспект которого будет составляться. •Ознакомиться с текстом, прочитать предисловие, введение, оглавление, весь… •Выделить информационно значимые места внимательно прочитанного текста.

Самостоятельная работа 1.1

Составление опорного конспекта на тему:

Физико-химические и тепловые свойства материалов».

Цель работы: систематизировать знания о свойствах и характеристиках материалов. Задачи: - изучить основные физико-химические и тепловые характеристики материалов..

Порядок выполнения работы

1.Выполнить таблицу произвольного размера и заполнить ее вышеперечисленными характеристиками материалов.

2.Дополнить таблицу основных характеристик материалов примерами, подобно пункту II.3.

Требования к отчету

Наряду с общими требованиями к выполнению и оформлению практических работ, отчет должен содержать следующие материалы:

3. Таблицу основных характеристик материалов.

4. Краткие ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

5. Чем отличаются аморфные вещества от кристаллических?

6. Какие требования к основным свойствам материалов предъявляются при производстве электрооборудования?

 

Литература

Основная

1. Адаскин, А.М. Материаловедение (металлообработка): учеб. пособие / А.М. Адаскин, В.М. Зуев. – М: ОИЦ «Академия», 2008. – 288с. – Серия: Начальное профессиональное образование.

2. Чумаченко, Ю.Т. Материаловедение: учебное пособие для профессиональных лицеев, училищ / Ю.Т. Чумаченко, Г.В. Чумаченко, А.И. Герасименко.– Ростов н/Д.: Феникс, 2002. - 145с.

 

Дополнительная

1. Рогов, В.А. Современные машиностроительные материалы и заготовки: учеб. пособие / В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. – ОИЦ «Академия», 2008. – 336с.