Стандартные характеристики механических свойств, определяемые при растяжении

Стр 1 из 6Следующая ⇒

СОДЕРЖАНИЕ

Практическая работа № 1. Определение стандартных характеристик

механических свойств металлов по диаграмме растяжения 4

Практическая работа № 2. Диаграммы состояния сплавов 11

Практическая работа № 3. Выбор температуры нагрева для закалки

доэвтектоидной углеродистой стали 18

Практическая работа № 4. Виды термической обработки стали 20

Практическая работа № 5. Классификация и маркировка сталей 26

Литература 37

Практическая работа №1

«Определение стандартных характеристик механических свойств металлов по диаграмме растяжения»

Цель работы - формирование навыков определения стандартных характеристик механических свойств металлов по диаграмме растяжения.

Задачи работы:

-определить нагрузки, соответствующие пределу упругости, пределу пропорциональности, пределу текучести, пределу прочности;

-подсчитать площадь поперечного сечения образца до испытания;

-подсчитать пределы: упругости, пропорциональности, текучести, прочности;

-определить нагрузки и площади поперечного сечения в момент разрыва;

-подсчитать истинное сопротивления разрушению и сравнить его с условным пределом прочности;

-подсчитать относительное удлинение и относительное сужение.

Материально-техническое оснащение:

-диаграммы растяжения;

-миллиметровая бумага;

Теоретическая часть

Механические свойства отражают способность металлов и сплавов сопротивляться деформированию и разрушению. Под действием внешних нагрузок металл деформируется, и в нем возникают внутренние напряжения. Если величина этих деформаций и напряжений не превышает критических значений, то металл сохраняет свою целостность; если превышает – разрушается.

Деформация – это изменение размеров и формы тела под действием приложенных сил. Деформация может быть упругой и пластической. Упругой называется деформация, полностью устраняющаяся после прекращения действия сил, вызвавших эту деформацию. Пластическая деформация – это деформация, остающаяся в теле после прекращения действия сил, вызвавших эту деформацию.

Испытания металлов на растяжение – самый распространенный вид механических испытаний. Испытание проводят на образцах цилиндрической или плоской формы.

При растяжении образца в испытательной машине, записывающий прибор вычерчивает диаграмму растяжения, которая показывает зависимость между растягивающей силой P, действующей на образец, и вызываемой ею деформацией Δl (рисунок 1.1)

На диаграмме можно указать пять характерных точек:

Прямолинейный участок диаграммы ОА указывает на пропорциональность между нагрузкой Р и удлинением Δl. Величина силы Р_пц (точка А), до которой остается справедливым закон Гука, зависит от размеров образца и физических свойств металла.

Рисунок 1.1 - Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали

Если испытуемый образец нагрузить растягивающей силой, не превышающей величину ординаты точки B (силы P_y), а потом разгрузить, то при разгрузке, деформации образца будут уменьшаться по тому же закону, по которому они увеличивались при нагружении. Следовательно, в этом случае в образце возникают только упругие деформации.

В том случае, если растягивающее усилие выше P_y,, при разгрузке образца деформации полностью не исчезают, и на диаграмме линия разгрузки будет представлять собой прямую B'О', уже не совпадающую с линией нагружения, а параллельную ей. В этом случае деформация образца состоит из упругой Δl_упр^B' и остаточной (пластической) Δl_ост^B' деформации.

Таким образом, характерной особенностью точки B является то, что при превышении нагрузки P_y , образец испытывает остаточные деформации при разгружении.

Выше точки В диаграмма растяжения значительно отходит от прямой (деформация начинает расти быстрее нагрузки, и диаграмма имеет криволинейный вид), а при нагрузке, соответствующей Р_т (точка С), переходит в горизонтальный участок. В этой стадии испытания в материале образца по всему его объему распространяются пластические деформации. Образец получает значительное остаточное удлинение практически без увеличения нагрузки.

Свойство материала деформироваться при практически постоянной нагрузке называется текучестью. Участок диаграммы растяжения, параллельный оси абсцисс, называется площадкой текучести. Удлинившись на некоторую величину при постоянном значении силы, т.е. претерпев состояние текучести, материал снова приобретает способность сопротивляться растяжению (упрочняться), и диаграмма поднимается вверх. В точке D усилие достигает максимального значения P_max.

При достижении усилия P_max на образце появляется резкое местное сужение, так называемая шейка, быстрое уменьшение площади сечения которой вызывает падение нагрузки, и в момент, соответствующий точке К диаграммы, происходит разрыв образца по наименьшему сечению шейки.

До точки D диаграммы, соответствующей P_max, во всех сечениях образца одинаково уменьшались его поперечные размеры. С момента образования шейки вся деформация образца локализуется на малой длине в области шейки, а остальная часть образца практически не деформируется.

Абсциссы диаграммы растягивания OE, OF и FE, характеризующие способность образца деформироваться до наступления разрушения, соответствуют полному абсолютному удлинению образца Δl_полн, остаточному абсолютному удлинению Δl_ост и абсолютному упругому удлинению образца Δl_упр.

Для определения упругой деформации в момент разрыва необходимо из точки K диаграммы провести прямую KF, параллельную прямолинейному участку OA, так как упругие деформации при разрыве также подчиняются закону Гука.

Порядок выполнения работы

1. Снимите копию с диаграммы растяжения и в дальнейшем работайте только с ней.

2. Выделите линейный участок диаграммы, проэкстраполируйте его до пересечения с осью удлинения. Примите точку пересечения за начало отсчета абсолютного удлинения образца. Проведите прямую ОА (рисунок 1.2), совпадающую с прямолинейным участком диаграммы. Обозначьте ось удлинения, укажите ее размерность.

3. Проградуируйте шкалу удлинения, используя заданный масштаб графической регистрации удлинения.

Примечание: запись «масштаб деформации 10:1» читается следующим образом: 1 мм реального удлинения образца соответствует перемещение пера самописца вдоль оси удлинений на 10мм.

4. Проградуируйте шкалу нагрузки в ньютонах (Н), используя заданный масштаб регистрации усилия.

Примечание: запись «масштаб нагрузки 100:1» читается следующим образом: увеличению нагрузки на 100Н соответствует перемещение пера самописца вдоль оси нагрузки на 1мм.

5. Определите по диаграмме нагрузку предела упругости.

Для определения нагрузки предела упругости Р_0,05 вычисляют величину заданного остаточного удлинения:

L_0,05 = 0,05*10^-2 L₀

Найденную величину увеличивают пропорционально масштабу диаграммы по оси удлинения и отрезок полученной длины ОЕ (рисунок 1.2) откладывают по оси абсцисс вправо от точки О.

Рисунок 1.2 – Определение по диаграмме растяжения нагрузки предела упругости

Из точки Е проводят прямую ЕС, параллельную прямой ОА, до пересечения с линией диаграммы. Точка пересечения прямой ЕС с линией диаграммы определяет величину ординаты, т.е. нагрузку Р_0,05 , отвечающую пределу упругости при заданном допуске на величину остаточной деформации.

6. Определите по диаграмме нагрузку предела текучести.

Первый способ. При наличии на диаграмме растяжения площадки текучести по ней определяют нагрузку физического предела текучести Р_т (рисунок 1.3,а).

Второй способ. Для определения нагрузки условного предела текучести Р_0,2 вычисляют величину заданного остаточного удлинения:

L_0,2 = 0,2*10^-2 L₀

Найденную величину увеличивают пропорционально масштабу диаграммы по оси удлинения и отрезок полученной длины ОВ (рисунок 1.3,б) откладывают по оси абсцисс вправо от точки О.

Рисунок 1.3 – Определение нагрузки предела текучести физического (а) и условного (б)

Из точки В проводят прямую ВС, параллельную прямой ОА, до пересечения с линией диаграммы. Точка пересечения прямой ВС с линией диаграммы определяет величину ординаты, т.е. нагрузку Р_0,2 , отвечающую условному пределу текучести при заданном допуске на величину остаточной деформации.

7. Определите по диаграмме нагрузку предела прочности (временного сопротивления). Нагрузку предела прочности Р_max определяют по наивысшей точке диаграммы (рисунок 1.4).

8. Подсчитайте площадь поперечного сечения образца до испытания. Площадь цилиндрического образца определяют по формуле F=πd²/4.

9. Подсчитайте предел упругости. Предел упругости считать по формуле:

σ_0,05 = Р_0,05/F₀

10. Подсчитайте предел текучести. Предел текучести считать по формуле:

σ_Т = Р_Т/F₀ или

σ_0,2 = Р_0,2/F₀

11. Подсчитайте предел прочности. Предел прочности считать по формуле:

σ_В = Р_max/F₀

Но в случае образования в образце шейки (рисунок 1.4), разрушение происходит не при максимальной нагрузке Р_max , а при конечной нагрузке Р_К .

Рисунок 1.4 – Диаграмма растяжения с образованием шейки

В этом случае характеристикой предельного состояния является истинное сопротивление разрыву S_К:

S_К = Р_К/F_К ,

где Р_К – окончательная нагрузка разрушения, Н;

F_К – площадь поперечного сечения образца в момент разрыва, мм².

12. Подсчитайте истинное сопротивление разрыву S_К.

13. Сравните истинное сопротивление разрушению с условным пределом прочности.

14. Подсчитайте относительное удлинение по формуле:

δ=[(L_К-L₀)/L₀]∙100 ,

где L_К – длина образца после испытания, мм;

L₀ - длина образца до испытания, мм.

15. Подсчитайте относительное сужение по формуле

Ψ=[( F₀- F_К)/F₀]∙100,

где F_К – площадь поперечного сечения образца в месте разрыва, мм²;

F₀ - площадь поперечного сечения образца до испытания, мм².

16. Заполните протокол испытания образца на растяжение.

17. Оформите отчет.

Протокол испытания

№п/п	Стандартная характеристика	Обозначение характеристики	Единица измерения	Расчетные данные
1	Начальная длина образца	L₀	мм
2	Конечная длина образца	L_К	мм
3	Диаметр до испытания	d₀	мм
4	Диаметр в зоне разрыва	d_К	мм
5	Площадь поперечного сечения до испытания	F₀	мм²
6	Площадь сечения в зоне разрыва	F_К	мм²
7	Нагрузка предела упругости	Р_0,05	Н
8	Предел упругости	σ_0,05	МПа
9	Нагрузка предела текучести	Р_0,2	Н
10	Предел текучести	σ_0,2	МПа
11	Нагрузка предела прочности	Р_max	Н
12	Предел прочности	σ_в	МПа
13	Нагрузка в момент разрыва	Р_К	Н
14	Истинное сопротивление разрыву	S_К	МПа
15	Абсолютное удлинение	∆L	мм
16	Относительное удлинение	δ	%
17	Относительное сужение	Ψ	%

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

- наименование работы;

- цель работы;

- копию диаграммы растяжения с указанием величин нагрузок, необходимых для расчета прочностных характеристик;

- заполненный протокол испытаний;

- выводы.

4. Контрольные вопросы

1. Что понимается под механическими свойствами металлов?

2. В чем состоит различие между упругой и пластической деформацией?

3. Что понимают под упругостью и прочностью металлов?

4. Что характеризуют пределы упругости и прочности металлов и как вычисляется их величина при испытаниях на растяжение?

5. Что называется пластичностью металлов?

6. Как определяют характеристики пластичности материалов при испытаниях на растяжение и что они характеризуют?

Практическая работа №3

Углеродистой стали

Цель работы – сформировать навыки определения оптимальной температуры нагрева для закалки доэвтектоидной углеродистой стали.

Задачи:

- изучить сущность закалки стали;

- изучить микроструктуру образцов, нагретых до различных температур и охлажденных со скоростью больше критической скорости закалки.

Материально-техническое оснащение:

- диаграмма состояния системы железо-цементит;

- альбом фотографий микроструктур.

Теоретическая часть

Сущность закалки заключается в превращении аустенита в мартенсит.

В связи с этим, чтобы осуществить закалку, нужно нагреть сталь до аустенитного состояния. Температуру нагрева углеродистых сталей определяют по диаграмме состояния системы железо-цементит (рисунок 3.1). При закалке углеродистых сталей, содержащих до 0,8% С, следует провести нагрев выше линии GS (Ас₃). на 30-50°С чтобы получить аустенитную структуру. На рисунке 3.1 температура нагрева при закалке углеродистых сталей показана в виде заштрихованной полосы.

Рисунок 3.1 –Участок диаграммы состояния системы железо-цементит с нанесенной температурой нагрева под закалку стали

Если доэвтектоидную сталь нагреть до температуры ниже Ас₃, то в структуре такой недогретой стали, наряду с аустенитом, будут сохраняться участки феррита. При закалке в этих участках сохранится феррит. Аустенитные же участки превратятся в мартенсит. Таким образом, в закаленной стали в этом случае наряду с мартенситом будет присутствовать феррит. В результате твердость стали будет пониженной. Такая закалка называется неполной.

Проводить нагрев значительно выше точки Ас₃ также не следует, так как при этом происходит рост зерен аустенита, в результате чего после закалки сталь обретает хрупкость.

Порядок выполнения работы

1. Начертить нижнюю левую часть диаграммы состояния системы железо-цементит.

2. Провести на диаграмме вертикальные линии, соответствующие доэвтектоидной стали.

3. Отметить на вертикальной линии температуры:

а) ниже Ас₁ (650°);

б) между Ас₁и Ас₃ (740°);

в) выше Ас₃ на 50°;

г) значительно выше Ас₃ (1000°).

4. Описать фазовые превращения, происходящие при нагреве стали до указанных температур и последующем охлаждении в воде.

5. Нарисовать 4 вида микроструктур, которые должна иметь сталь после охлаждения в воде от указанных температур (использовать альбом фотографий микроструктур).

6. На основании анализа микроструктур, сделать вывод об оптимальной температуре закалки доэвтектоидной углеродистой стали.

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Рисунки микроструктур.

4. Нижнюю левую часть диаграммы состояния системы железо – цементит с указанием химического состава стали и температур нагрева образцов.

5. Описание фазовых превращений, происходящих при нагреве стали до указанных температур и последующем охлаждении.

6. Вывод.

4. Контрольные вопросы

1. В чем заключается сущность закалки углеродистых сталей?

2. До какой температуры нужно нагреть доэвтектоидную углеродистую сталь, чтобы получить аустенитную структуру?

3. Почему не следует нагревать сталь значительно выше точки Ас₃?

4. Какая закалка называется неполной?

Практическая работа №4

Виды термической обработки стали

Цель работы – сформировать навыки определения температуры нагрева для проведения термической обработки и получения заданной структуры стали.

Задачи работы:

- изучить фазовые превращения, происходящие в сталях в процессе термической обработки;

- изучить свойства стали, формируемые при термической обработке;

- изучить виды термической обработки.

Материально-техническое оснащение:

-диаграмма состояния системы железо – цементит;

-миллиметровая бумага.

Теоретическая часть

Виды термической обработки

Отжигом называют вид термической обработки, состоящий в нагреве стали до определенной температуры, выдержке и медленном охлаждении.

Различают несколько видов отжига, различающихся по технологии выполнения и цели.

Для измельчения зерна перегретой стали, снижения твердости применяют полный отжиг. Полный отжиг проводится для доэвтектоидных и эвтектоидных сталей. Температура нагрева на 30-50°С выше А₃, т.е. структуру полностью переводят в аустенитное состояние. После выдержки сталь медленно охлаждают в печи. Структура стали после полного отжига получается феррито-перлитная, т.е. такая, как по диаграмме железо-цементит.

Неполный отжиг проводят для инструментальных заэвтектоидных сталей в том случае, если в структуре нет цементита по границам зерен (сетка цементита). Температура нагрева на 30-50°С выше А₁ (750-780°С). Неполный отжиг проводят с целью получения зернистой формы перлита вместо пластинчатой.

Если есть сетка цементита, то перед неполным отжигом для ее устранения применяют нормализацию, что будет рассмотрено ниже.

Нормализация заключается в нагреве стали на 30-50⁰ выше критических температур А₃ и А_с_m (см. рис.3.1) с последующим охлаждением на воздухе. Цель нормализации доэвтектоидных сталей – измельчить зерно. Цель нормализации заэвтектоидных инструментальных сталей - устранить цементитную сетку по границам перлитных зерен и тем самым предотвратить повышенную хрупкость стали при последующей закалке.

Закалка - вид термической обработки, состоящий в нагреве стали до определенных температур (доэвтектоидных на 30-50°С выше А₃, заэвтектоидных на 30-50°С выше А₁), выдержке и быстром охлаждении, со скоростью больше критической.

Цель закалки - повысить твердость, прочность, износоустойчивость.

Скорость охлаждения при закалке обычно задают охлаждающей средой (вода, масло, специальные среды). Критическая скорость закалки сильно зависит от содержания углерода и легирующих элементов.

Отпуск - вид термической обработки, состоящий в нагреве закаленной стали до температур ниже А₁, выдержке и охлаждении. Отпуску подвергают все закаленные стали с целью уменьшения внутренних напряжений, повышения ударной вязкости и пластичности при некотором снижении твердости и прочности.

Порядок выполнения работы

1. Прочитайте теоретическую часть.

2. Выберите свой вариант.

3. Нарисуйте нижнюю левую часть диаграммы «железо-цементит».

4. Проведите на диаграмме ординату, соответствующую заданной марке стали.

5. Отметьте на ординате температуры нагрева для заданной термической обработки или заданной структуры стали.

6. Опишите фазовые превращения, происходящие в процессе термической обработки.

7. Охарактеризуйте свойства стали после термической обработки.

8. Оформите отчет.

3. Варианты задания для практической работы

Варианты задания для практической работы приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Варианты задания

Вариант	Сплав	Вид термической обработки	Структура стали
1	сталь 40	нормализация	определить
2	сталь У8	определить	троостит+мартенсит
3	сталь 45	неполный отжиг	определить
4	сталь 45	полная и неполная закалка	определить
5	сталь У10	определить	переохлажденный аустенит
6	сталь У12	полная и неполная закалка	определить
7	сталь 20	нормализация	определить
8	сталь У8	определить	сорбит
9	сталь 40	определить	мелкое зерно
10	сталь 20Х	закалка	определить
11	определить	закалка	мартенсит+цементит
12	сталь У8	определить	троостит
13	0,8%С	закалка	определить
14	сталь 40	полный отжиг	определить
15	определить	отпуск	феррит+перлит
16	сталь У8	определить	верхний бейнит
17	1%С	закалка	определить
18	0,4%С	отжиг	определить
19	сталь У8	определить	переохлажденный аустенит
20	0,6%С	отпуск	определить
21	1,4%С	закалка	определить
22	определить	отпуск	цементит+мартенсит отпуска
23	сталь У8	определить	зернистый перлит
24	У8	определить	пластинчатый перлит
25	определить	закалка	мартенсит

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

- наименование работы;

- цель работы;

- нижнюю левую часть диаграммы «железо-цементит» с соответствующей маркой стали;

- описание фазовых превращений, происходящих в процессе заданной термической обработки; структуры и свойств стали после термической обработки.

5. Контрольные вопросы

1. Почему стремятся, чтобы зерно аустенита при нагреве не успело вырасти?

2. Что называют отжигом?

3. Какие виды отжига бывают?

4. Для чего применяют нормализацию стали?

5. В чем состоит цель закалки стали?

6. Для чего проводят отпуск стали?

Практическая работа № 5

Классификация и маркировка сталей

Цель работы – формирование навыков определения вида, класса, примерного химического состава и области применения сталей по предложенным маркам.

Задачи:

- определить качество сталей;

- определить химический состав сталей;

- определить назначение стали.

Материально-техническое оснащение:

- комплект учебно-методической литературы;

- справочные данные.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Порядок выполнения работы

1. Изучите теоретическую часть.

2. Выберите свой вариант задания (таблица 5.3) в соответствии с порядковым номером в журнале группы.

3. Выберите и запишите марки легированных сталей из предложенных марок металлических материалов задания 1.

4. Выберите и запишите марки легированных инструментальных сталей из предложенных марок металлических материалов задания 2.

5. Выберите и запишите марки углеродистых конструкционных качественных сталей из предложенных марок металлических материалов задания 3.

6. Определите: химический состав, качество, назначение указанной в задании 4 стали.

7. Запишите марку конструкционной высококачественной стали в соответствии с указанным составом в задании 5.

8. Запишите марку инструментальной качественной стали в соответствии с указанным составом в задании 6.

Таблица 5.3 - Исходные данные для выполнения задания

№ варианта	Задание 1	Задание 2	Задание 3	Задание 4	Задание 5	Задание 6
1	2	3	4	5	6	7
1	15Х5ВФ, БСт1, ШХ15, СЧ 35, А45, У9А, 15Л, ВСт3кп, Р9М4К8, 40Х, ХВГ, 60С2	Р6М5К5, Х, У12А, 70С3А, 7Х2СМФ, ШХ9, СЧ 15, ХВ4, 20, У7, 09Г2, 9ХС	08пс, ВСт1, У12, 40, 30А, 15Х, Р9, 16Г2АФ	40ХН	Углерода- 0,22%; кремния – 0,27%; Марганца-0,5%; хрома-0,5%; никеля-1,1%	Углерода- 0,8%; кремния-0,25%; марганца- 0,25%
2	У7, Р6М5К5, КЧ 35-10, А11, 20Л, У13А, 12Х2Н4А, БСт2, ШХ4, ХВГ, 20кп, 40Х9С2	ВСт1, У10, 40ХН2МА, 35Л, 5ХНМ, Р18, Х12, 60С2Н2А, 6ХВГ, 20пс, 7Х3, 30А	15, БСт3, 25А, ВЧ 60, А40Г, У9А, Х, ВСт3кп, 20пс, 40Х	Х6ВФ	Углерода – 0,40%; кремния – 0,27%; марганца – 1%	Углерода – 0,9%; марганца – 0,45%; хрома - 1,1; кремния – 1,40%
3	15ХСНД, БСт4пс, ШХ6, КЧ 30-6, 45, У10А, 50Л, ХВСГ, 38ХН3МФА, 08кп, 45ХН, А30	Р12Ф4К5, Х12М, У13А, 60С2ВА, ХВГ, 7ХС, ВЧ 100, ХВ5, 15Л, У7, 5ХНМ, 45Х14Н14В2М	Ст2кп, У13, 60, 30А, 40Х, Р9, 15кп, Х, ВЧ 40, А40ХЕ	40А	Углерода – 0,38%; кремния-0,17%; марганца - 0,22%; хрома – 0,95%; никеля – 2,8%; молибдена – 0,9%; ванадия- 0,85%	Углерода – 1,0%; кремния– 0,30%; хрома – 1,0%; вольфрама - 1,1%; марганца– 1,2%
4	55Л, 10кп, 40ХН, СЧ 35, 7Х3, У10А, ШХ 9, 45А, Р8М3К6, Ст2кп, 37ХН3Т, А20	АС20ХГНМ, Х12ВМ, Р18К5Ф2, ХВ4, 75, КЧ 63 – 2, 9ХС, А45Е, 110Г13Л, ШХ15, ХВСГ, У7А	4ХС, У8, 30, 40А, Р12, АЦ35Х, 20пс, Вст1, У12А	40Х9С2	Углерод – 0,38%; кремний – 0,27%; марганец – 0,27%; хром – 1,7%; никель – 1,7%; молибден – 0,25%	Углерод – 1,05%; кремний – 0,35%; марганец – 0,35%; хром – 1,2%; вольфрам – 4,85%

Продолжение таблицы 5.3

1	2	3	4	5	6	7
5	ХВ5, СЧ 25, ВСт4пс, Х, 20ХГНР, ШХ15, У11А, Р6М5К5, 08пс, 50Л, 40ХЛ, А11	Р12, ХВГ, У8А, 70С3А, 5ХНВ, АС45Г2, КЧ 35-10, ХВ4, 55А, 20Л, ХВ2Ф, 20Х	10Г2, ВСт5, У10А, 30, 20А, У11, Х, Р9, 15пс, Ст3	У12	Углерод – 0,60%; кремний – 0,27%; марганец - 0,65%	Углерод – 0,50%; кремний – 0,25%; марганец – 0,65%; хром – 0,65%; никель – 1,4%; молибден – 0,30%
6	08Х18Н10, ВСт2кп, СЧ 40, А40ХЕ, У7А, ШХ 6, 25Л, 38ХС, Р12Ф4К5, 45С, Ст5, 18кп	АС40Х, БСт6пс, 80, Х, Р9, У12, ХВГ, 20ХН3А, 15ХМ, 5ХНМ, 18ХГТ, ХВ5	Ст1, 10пс, 30А, 40, СЧ 35, Р12, ВСт3пс, 20Х, Вст5, 18ХГТ	20Х2Н4А	Углерод – 0,40%; кремний – 0,20%; марганец – 0,9%; хром – 1,1%; титан – 0,09%; бор – 0,005%	Углерод – 0,95%; кремний – 0,50%; марганец – 0,50%; хром – 4%; вольфрам – 12%; ванадий – 2%; кобальт – 4,9%
7	38Х2Н2МА, ШХ15СГ, 40А, 09Г2, БСт4сп, 05кп, У8А, Р12, 95Х18, 30Л, КЧ 45–6, А11	Ст5пс, Х, ВЧ 50–2, ХВСГ, 9ХС, 20Г, У10А, 15Х5ВФ, 5ХНМ, 20ХГТР, Р6М5К5, 08кп	55, 25пс, 08Х13, 40А, Ст3, ВЧ 40, 35ГС, ВСт5, У8, ШХ6	Р9	Углерод – 0,20%; кремний – 0,28%; марганец – 0,50%; хром – 0,50%; никель – 4,15%; молибден – 0,25%	Углерод – 1%; кремний – 0,25%; марганец – 0,40%; хром – 5,9%; вольфрам – 1,2%; ванадий – 0,85%
8	БСт5пс, А35Х, 12Х2Н4А, Р6М5К5, ШХ9, У11А, 30Л, Х, 20А, КЧ 35–10, А11, 20пс.	55С2, ВЧ 45, 110Г13Л, Х, 9ХФ, Р9М4К8, 25, А30ХМ, ШХ15СГ, ХВГ, У7А, 5ХНМ.	ХВСГ, 30Х, Ст1кп, ВСт3, 30А, 40, 15пс, АС20ХГНМ, 20Л	30	Углерод – 0,50%; кремний – 0,27%; марганец – 0,50%; хром – 1% ванадий – 0,15%.	Углерод – 1%; кремний – 0,25%; марганец – 0,35%; хром – 1,4%.

Продолжение таблицы 5.3

1	2	3	4	5	6	7
9	У12А, 08кп, 95Х18, СЧ30, 5ХНМ, 30Л, 55С2А, ХВГ, КЧ 37-12, А40, Р12Ф3, БСт2.	5ХНВ, 70С2ХФА, А40Х, Х12М, У6А, Р18, 110Г13Л, ХВСГ, 38ХС, КЧ 30-6, 18Х2Н4ВА, В2Ф	ВСт2кп, 45А, 10пс, 55, 12ГС, 38ХА, ШХ4, ВЧ 50, У7, У10А.	12Х18Н9Т	Углерода – 0,60%; кремния – 1,8%; марганца – 0,45%; хрома - 1,1%, ванадия -0,2%.	Углерода – 0,90%; марганца– 0,40%; хрома - 1,15%; кремния – 1,0%.
10	5ХНВ, 12Х18Н10Т, СЧ40, 50Л, ШХ9, 95Х18-Ш, БСт5пс, А35, 45кп, У8А, КЧ 37-12, 7ХС	9ХС, ВЧ 45, Р6М5, У12А, 15ХСНД, 5ХНВ, Х12М, 30ХГТ, 25сп, 20ХФ, В2Ф, АС12ХН	09Х14Н16Б, ШХ15СГ, У12, 70, 15Г, 20Х, Ст3, 20пс, ВСт4, СЧ 25	25ХГМ	Углерода – 0,29%; кремния – 0,25%; марганца – 0,30%; хром – 0,90%; никель – 3,2%	Углерода – 0,95%; кремния– 0,25%; хрома– 0,65%; вольфрам – 0,65%; марганца–1,05%
11	35Л, Р12, 18ХН3А, БСт3, 40Х9С2, 08кп, 20А, 55пс, 20Г, Х, У11А, ВЧ 45	У13А, 09Г2С, Р12Ф4К5, 95Х18, 35Х, ХВ4, 9ХС, 7ХФ, ХВСГ, 60С2Н2А, 30ХГТ, ВЧ 70	ХВГ, Ст5, В2Ф, СЧ 21, 20А, 15кп, 35, ВСт3пс, ШХ15, 110Г13Л	12Х17	Углерода – 0,30%; кремния – 0,33% ; хрома – 9,9%; марганца – 10,3%	Углерода– 0,95%; кремния – 0,35%; марганца– 0,45%; хрома– 3,6%; вольфрам – 12,5%
12	Р6М5К5, КЧ 35-10, 09Г2Ф, У10А, 05кп, В2Ф, 38ХС, 30ХГСА, 20А, ШХ9, ВСт4пс, 15Л	У7А, АС12ХН, Х12, 45ХГНР, ХВ4, Х, КЧ 33-8, ХВСГ, 10Г, 30Х10Г10, Р6М5, 7ХС	У12, АЦ40Х, Х12М, 08, Ст3, СЧ 40, 50А, 10кп, Р9	Р9М4К8	Углерода – 0,20%; кремния – 0,20% ; марганца – 0,35%; хром - 0,75%; никель – 1,2%	Углерода – 1%; кремния – 0,30%; марганца – 0,40%; хрома – 3,6%; вольфрам – 9,0%; молибден – 4,2%; кобальт – 8,2%

Продолжение таблицы 5.3

1	2	3	4	5	6	7
13	20Х13, ВСт6пс, 40А, 08кп, 18ХГ, А20, У8А, СЧ 40, 15ХСНД, 40Г, Р18, 30Л	Р12Ф4К5, У12А, 30Х10Г10, Х, СЧ 25, ХВГ, 9ХФ, ХВ5, 09Г2Ф, АЦ30ХМ, 38ХН3МФА, ШХ9	20пс, КЧ 63-2, 35ГС, Ст5, 30А, У7, 30, ШХ6, У10А, ВСт3	34ХН3МА	Углерода– 0,45%; кремния – 0,30%; марганца– 0,65%; хром – 1,1%; никель – 1,8%, молибден – 0,25%	Углерода – 1,1%; кремния – 0,30%; марганца– 0,65%; хрома– 3,9%; вольфрам – 6,2%; ванадий – 2%; молибден – 4,9%; кобальт – 4,8%
14	БСт6пс, У12, ШХ15-Ш, СЧ 35, АС30, 20ХФ, Х, Х18МФ, 6Х3ФС, 05Г, 35Л, 40А	Р8М3, 20ХН3А, 15Х, 38ХС, 37ХН3Т, ХВСГ, КЧ 30–6, 7ХС, У11А, 5ХНМ, Х6ВФ, 70С3А	220, БСт2, У12, 30Л, 7Х3, 55А, СЧ 18, 10пс, Х, ВСт3	15Х5М	Углерода – 0,21%; кремния – 0,28% ; марганца – 0,45%; хром – 0,9%; никель – 3,0%	Углерода– 1,2%; кремния– 0,30%; марганца – 0,45%
15	КЧ 36–6, 70С3ХФА, АЦ20, 40пс, 40Х13, В2Ф, У9А, 12ХН2, 95Х18, 25Г2С, 45Л, Ст2кп	БСт5пс, 38ХС, У10А, 60С2ХА, Р18, ХВ4, ШХ15СГ, 5ХНМ, 110Г13Л, 9ХС, 35ХГТ, Х6ВФ	15кп, ВСт6пс, 40А, СЧ 40, А40Г, У7, У9А, Р9, 40, Ст3	38Х2Н2М	Углерода– 0,65%; кремния – 2,0% ; марганца– 0,7%; вольфрам – 1,0%	Углерода– 0,95%; кремния– 0,30%; хром – 1,1%; вольфрам – 1,35%; марганца – 0,95%
16	ВЧ 45, Х12ФМ, ШХ9, ВСт3кп, АС38Г2, ХВГ, У7А, 18Х2Н4ВА, 55Л, 80А, 10пс, 20	Р9М4К8, ШХ15СГ, 30Х10Г10, Х, 5ХНВ, Р18, СЧ 40, Х12, 18ХГТ, У10А, 45Л, ХВ5	Ст3, 20А, СЧ 35, 30, 10пс, ВСт1, Р18, У11, Х, У7А	20ХГР	Углерода – 0,18%; кремния– 0,30% ; хром – 1,2%; марганца – 1,0%; титан – 0,09%	Углерода– 0,7%; кремния – 0,30%; марганца– 2,0%, хром – 1,4%; вольфрам – 0,8%; молибден – 0,60%

Окончание таблицы 5.3

1	2	3	4	5	6	7
17	20ХН4ФА, У12А, ШХ15СГ, 40А, 15Л, 7ХГНМ, БСт2кп, 05кп, Р9М4К8Ф, КЧ63-2, АС20, 15Х11МФ	40ХЛ, ВСт3кп, У13А, ХВСГ, Х12М, 55пс, ВЧ 50, ШХ6, Х, 9ХС, Р9М4К8, 18Х2Н4ВА	ХВ5, ВЧ 50, 50, Ст1пс, 40Х, ВСт3, 08кп, 30А, У11, У8А	12ХН3А	Углерода – 0,40%; кремния – 0,30%; марганца – 0,50%; хром – 0,90%; никель – 1,65%; молибден – 0,25%	Углерода – 0,9%; кремния – 0,35%; марганца – 0,40%, хрома – 2%
18	30ХГТ, У12, ВСт5пс, А20, 20Л, 12ХН3А, 70С2, ВЧ 60, ХВГ, Р6М5, 30кп, 35А	50Г, ВСт3пс, Х, У10А, 15Х5М, Х6ВФ, 12Х17, КЧ 63-2, 10ХСНД, 5ХНВ, Р8М3, 25Л, 9Х2МФ	40А, Ст1, 15кп, Р12, Х, 60, СЧ12, У7, 20Х, ВСт3	20ХГНР	Углерода – 0,20%; кремния – 0,25%; марганца – 0,28%; хром-1,95%; никель – 2,95%	Углерода – 1,0%; кремния– 0,35%; марганца – 0,40%, хрома – 1,3%
19	15Х5ВФ, ШХ15СГ, СЧ 35, 10кп, БСт3, А40, 35, У9А, Р9М4К8, 40Х, 25ХГТР, 15Л	6ХС, Р6М5, Х, У12А, Х12, А40, СЧ 30, ШХ15, 110Г13Л, 4ХНВ, У7, 50Л	Р12, У10А, 10, 55С2, Ст1, БСт3пс, 30А, 55, У7, ХВ4	08Х18Н10Т	Углерода– 0,20%; кремния – 0,27%; марганца – 0,30%; хром – 0,9%; никель – 3,9%	Углерода– 1,0%; кремния – 0,50%; марганца – 0,40%, хром – 0,7%, вольфрам - 4,0%
20	КЧ 63-2, У10, 20ХГНР, Р6М5, БСт6пс, ХВ5, 110Г13Л, Х, ШХ9, 45, 20А, СЧ 25	Х, ХВГ, БСт1кп, Р12Ф4К5, СЧ 45, АС40ХГНМ, У7А, 08кп, 5ХНВ, ШХ15, 35Л, 6ХС	Ст3кп, 50, 15пс, Р9, 30А, У8, У10А, АС38Г2, СЧ 25, 9ХС	50ХГА	Углерода – 0,20%; кремния – 0,30%; хром – 1,1%; марганца – 0,95%; никель – 0,98%; бор – 0,005%	Углерода– 0,72%; кремния – 0,25%; марганца– 0,6%, хром –2,2%, вольфрам – 0,90; молибден – 0,45%. ванадий - 0,25%

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1. Наименование работы

2. Цель работы

3. Ответы в соответствии с пунктами задания.

4. Выводы.

4. Контрольные вопросы

1. Как классифицируют легированные стали?

2. Что обозначает буква Б при маркировке углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества?

3. Какое количество углерода содержится в стали марки 05?

4. Что обозначает буква А в марке 16Г2АФ?

5. Какого качества легированная сталь, если в конце марки стоит буква Ш?

6. Какой химический состав имеет марка материала ШХ15СГ

7.Приведите примеры сталей для режущего инструмента и расшифруйте марки.

Литература

Основная литература

1. Волков Г.М., Зуев В.М. Материаловедение: учебник для вузов.- М. : Академия, 2008. - 398с.

2. Материаловедение и технология металлов: учебник для вузов /под ред. Фетисова Г.П. 6-е изд., доп. - М.: Высшая школа, 2008. - 877с.

3. Сильман Г.И. Материаловедение : учеб. пособие для вузов.- М.: Академия, 2008. - 335 с.

4. Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов: учебник для вузов.- М.: Высшая школа, 2008. – 167с.

Дополнительная литература

1. Бондаренко Г.Г., Кабанова Т. А., Рыбалко В. В. Материаловедение: для высших учебных заведений. - М.:Высшая школа, 2007. – 360с.

2. Мальцева Л.А., Гервасьев М.А., Кутьин А.Б. Материаловедение. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. – 339с.

3. Солнцев Ю. П., Пряхин Е.И. Материаловедение: учебник для вузов.- М.: ХИМИЗДАТ, 2007. – 784с.

4. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. - М.:Металлургия, 1983.- 360с.

5. Лахтин Ю.М. Основы металловедения.- М.: Металлургия, 1988. – 320с.

Задания и методические указания к выполнению практических работ

по дисциплине «Металловедение и термическая обработка металлов»

Подписано в печать Формат 60х84/16. Бумага для множ. аппаратов.

Печать плоская. Усл.печ.л. Уч.-изд.л. Тираж экз. Заказ

ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет». Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.

Ризограф ФГАОУ ВПО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.

СОДЕРЖАНИЕ

Практическая работа № 1. Определение стандартных характеристик

механических свойств металлов по диаграмме растяжения 4

Практическая работа № 2. Диаграммы состояния сплавов 11

Практическая работа № 3. Выбор температуры нагрева для закалки

доэвтектоидной углеродистой стали 18

Практическая работа № 4. Виды термической обработки стали 20

Практическая работа № 5. Классификация и маркировка сталей 26

Литература 37

Практическая работа №1

«Определение стандартных характеристик механических свойств металлов по диаграмме растяжения»

Задачи работы:

-подсчитать площадь поперечного сечения образца до испытания;

-подсчитать пределы: упругости, пропорциональности, текучести, прочности;

-определить нагрузки и площади поперечного сечения в момент разрыва;

-подсчитать истинное сопротивления разрушению и сравнить его с условным пределом прочности;

-подсчитать относительное удлинение и относительное сужение.

Материально-техническое оснащение:

-диаграммы растяжения;

-миллиметровая бумага;

Теоретическая часть

На диаграмме можно указать пять характерных точек:

Рисунок 1.1 - Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали

Стандартные характеристики механических свойств, определяемые при растяжении

Характеристики механических свойств, определяемые при растяжении, разделяют на две группы: характеристики прочности и характеристики пластичности.

Характеристики прочности – это характеристики сопротивления металла деформации и разрушению. Их рассчитывают по определенным точкам на диаграмме растяжения и выражают через условные напряжения σ:

σ= Р/F₀ , МПа,

где Р - растягивающая нагрузка, приложенная к образцу, Н;

F₀ – площадь поперечного сечения образца до начала испытания, мм².

Напряжения условны в том смысле, что нагрузку делят не на истинную площадь поперечного сечения в тот момент, когда действует нагрузка, а на начальную площадь поперечного сечения. Единицей измерения напряжения в системе СИ является «Паскаль» (Па = Н/м² ) (1кгс/мм² = 10⁷ Па=10МПа).

Характеристики сопротивления металла деформации и разрушению часто называют пределами:

- предел пропорциональности (условный) σ_пц – напряжение, соответствующее началу отклонения от линейной пропорциональной зависимости между напряжением и деформацией образца;

- предел упругости (условный) σ_0,05 – напряжение при котором остаточное (при устранении нагрузки) удлинение достигает 0,05% от начальной расчетной длины образца (L₀);

- предел текучести (физический) σ_Т – наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки;

- предел текучести (условный) σ_0,2 – напряжение при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от начальной расчетной длины образца (L₀);

- временное сопротивление σ_В ;

- относительное удлинение δ – это отношение прироста длины образца после растяжения к первоначальной длине (%);

- относительное сужение Ψ – отношение уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади поперечного сечения образца (%).

12 3 4 5 6 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 317; Нарушение авторского права страницы