По выполнению домашней контрольной работы

По выполнению домашней контрольной работы

Указания к выполнению заданий 1.1 – 1.60

Дать письменный ответ в краткой конспективной форме. Необходимую теорию для этого можно найти в указанной учебной литературе [1], [3] и [4].

Указания к выполнению заданий 2.1.1 – 2.1.24

Для изучения диаграммы растяжения низкоуглеродистой стали и характеристик механических свойств металлов можно использовать учебную литературу [1] и [3].

Для решения задачи применяются следующие формулы:

σ в = Рmax/Fо (Н/ММ²),

где Рmax - максимальное усилие, предшествующее разрушению образца (Н), Fо - площадь сечения образца до испытания (ММ²);

Fо = π • D² / 4 (мм²),

где π = 3, 14, D - диаметр образца до испытания (мм);

δ = [(L1 - Lо) / Lо] · 100%,

где δ - относительное удлинение ( % ), Lо - расчётная длина образца до испытания (мм), L1 - длина образца после испытания (мм);

ψ = [( Fо – F1)/ Fо] • 100%,

где ψ - относительное сужение, F1 - площадь поперечного сечения образца в месте разрыва (мм²).

Указания к выполнению заданий 2.2.1 - 2.2.24

Более полную теорию для выполнения задания с использованием диаграммы железо-цементит (рис. 1) можно найти в [1], [3] и [4].

Краткая теория диаграммы железо-цементит

Структурные составляющие сплавов железа с углеродом

Феррит (Ф) — это твёрдый раствор углерода в альфа-железе. Предельная растворимость углерода в Fеα _а составляет 0, 02% при температуре 727°С (точка Р) и уменьшается до 0, 006% при температуре 0°С (точка Q). Феррит имеет низкие твёрдость (80НВ) и прочность (σ в = 250 Н/мм²), но высокую пластичность ( δ = 50%). До температуры 767°С (точка Кюри железа) - феррит магнитен, выше этой температуры - немагнитен.

Аустенит (А) - это твёрдый раствор углерода в γ - железе. Предельная растворимость углерода в Fеγ составляет 2, 14% при температуре 1147°С (точка Е) и уменьшается до 0, 8% при температуре 727°С (точка Ѕ). Аустенит пластичен (δ = 40... 50%) и имеет твёрдость 160... 200НВ.

Цементит (Ц) - это химическое соединение железа с углеродом FезС. Содержание углерода в цементите 6, 67%. Цементит имеет высокую твёрдость (800НВ), не пластичен (δ = 0%). Чем больше цементита в сплавах, тем большей твёрдостью и меньшей пластичностью они обладают.

Эвтектоид перлит (П) - это механическая смесь феррита и цементита. Перлит содержит 0, 8% углерода и является продуктом распада аустенита при температуре 727°С. Твёрдость перлита 200... 250НВ, пластичность - δ = 10... 20%, прочность - σ _в = 250 Н/мм².

Эвтектика ледебурит (Л) - это механическая смесь аустенита и цементита при температуре выше 727°С и перлита и цементита ниже 727°С. Ледебурит образуется при 1147°С в результате одновременной кристаллизации аустенита и цементита из жидкого сплава с

содержанием 4, 3%С (700НВ, δ = 2%).

Указания к выполнению заданий 2.3.1 – 2.3.24

Более полную теорию по темам стали, чугуны и цветные металлы можно найти в [1], [2], [3] и [4].

Краткая теория по темам стали, чугуны и цветные металлы Классификация и марки сталей

По химическому составу сталь делят на углеродистую и легированную.

Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода подразделяют на низкоуглеродистые (до 0, 25% С), среднеуглеродистые (0, 25... 0, 65%С) и высокоуглеродистые (свыше 0, 65%С).

В зависимости от содержания легирующих элементов различают стали: низколегированные (суммарное содержание легирующих элементов до 2, 5%); среднелегированные (2, 5... 10%); высоколегированные (более 10%).

По назначению стали классифицируют на конструкционные, инструментальные и специального назначения.

Конструкционные стали применяют в машиностроении и строительстве, содержание углерода в них от 0, 05% (листовая сталь) до 1% (подшипниковая сталь). Среди конструкционных сталей различают: цементуемые; улучшаемые; автоматные; рессорно-пружинные; подшипниковые и др.

Инструментальные стали служат для изготовления режущих, измерительных инструментов и штампов.

Стали специального назначения - это коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные, магнитные и др.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Основным показателем, лежащим в основе классификации сталей по качеству, является содержание вредных примесей серы (Ѕ) и фосфора (Р). В углеродистой стали обыкновенного качества содержание серы не более 0, 05%, фосфора - 0, 04%. В качественной стали - серы не более 0, 04%, фосфора не более 0, 035%. В высококачественной стали - серы и фосфора не более 0, 025%. В особовысококачественной стали - серы и фосфора не более 0, 015%.

По степени раскисления стали классифицируют на кипящие (кп), спокойные (сп), и полуспокойные (пс).

Углеродистые стали.

Сталь углеродистая обыкновенного качества ( ГОСТ 380-94)

Марки сталей: Ст0; Ст1кп; Ст1пс; Ст1сщ Ст2кп; Ст2пс; Ст2сп; Ст3кп; Ст3пс; Ст3сп; Ст3Гпс; Ст3Гсп; Ст4кп; Ст4пс; Ст4сп; Ст5сп; Ст5пс; Ст5Гпс; Ст6пс; Ст6сп (Ст - сталь, цифры - условный порядковый номер марки).

Пример расшифровки марок: Ст3Гпс - сталь углеродистая обыкновенного качества, 3 - условный номер марки, Г - указывает на повышенное содержание марганца, пс -полуспокойная сталь (степень раскисления).

Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали

(ГОСТ 1050-88).

Марки сталей: 05кп; 08кп; 08пс; 08; 10кп; 10пс; 10; 11кп; 15кп; 15пс; 15; 18кп; 20кп; 20пс; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 58 (55пп); 60 (цифры - средняя массовая доля углерода в сотых долях %, пп - пониженная прокаливаемость).

Пример расшифровки марок: сталь марки 40 - углеродистая качественная конструкционная сталь со средней массовой долей углерода 0, 40%, спокойная.

Легированные стали

Условные обозначения легирующих элементов в сталях следующие: алюминий - Ю; бор - Р; ванадий - Ф; вольфрам - В; кобальт —К; кремний - С; марганец - Г; медь - Д; молибден - М; никель - Н; ниобий - Б; титан - Т; хром - X.

В зависимости от основных легирующих элементов стали подразделяются на следующие группы: хромистые; кремнистые; хромоникелевые; марганцевистые и др.

Прокат из легированной конструкционной стали (ГОСТ 4543-71)

Марки сталей: 15Х; 15ХА; 20Х; 40Х; ЗОХРА; 20Г; 30Г2; 45Г2; 18ХГТ; 25ХГТ; 20ХН; 40ХН; 12ХНЗА и др. (первые две цифры - средняя массовая доля углерода в сотых долях %, цифры после букв - примерная массовая доля легирующего элемента в целых единицах процента, отсутствие цифры после буквы означает, что в стали содержится до 1, 5% данного легирующего элемента, либо он присутствует в малых количествах (бор и титан), А - высококачественная сталь).

Пример расшифровки марок: сталь марки 40ХН2М^ - легированная высококачественная конструкционная сталь со средней массовой долей углерода 0, 40%, хрома до 1, 5%, никеля 2%, молибдена до 1, 5%.

Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали ( ГОСТ 14959-79)

Марки сталей: 65; 70; 75; 80; 85; 60Г; 65Г; 70Г; 55С2; 55ХГР; 55С2А; 50ХФА; 60С2Н2А; 60С2ХФА и др.

Пример расшифровки марок: сталь марки 85 - рессорно-пружинная качественная сталь со средней массовой долей углерода 0, 85%.

Прокат из конструкционной стали высокой обрабатываемости резанием (ГОСТ1414-75)

К сталям высокой обрабатываемости резанием (автоматные стали) относят конструкционные стали с повышенным содержанием серы и фосфора, а также стали, специально легированные свинцом, селеном, теллуром, кальцием. Перечисленные элементы способствуют повышению скорости резания, лучшему отделению стружки, получению меньшей шероховатости поверхности и повышению стойкости режущих инструментов.

Марки сталей: А11; А12; АЗО; А35; АС14; АС19ХГН; АС40; АС35Г2 и др. (А - автоматная сернистая сталь, АС - автоматная свинецсодержащая, Е - селен, цифры после А или АС - средняя массовая доля углерода в сотых

долях %, цифры после букв легирующих элементов показывают примерную массовую долю данного элемента в целых единицах процента, отсутствие цифры после буквы означает, что в марке содержится до 1, 5% данного элемента).

Пример расшифровки марок: сталь марки АС19ХГН - автоматная, свинецсодержащая легированная сталь со средней массовой долей углерода 0, 19%, хрома до 1, 5%, марганца до 1, 5%, никеля до 1, 5%.

Сталь подшипниковая (ГОСТ 801-78)

Марки сталей: ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ; ШХ20СГ (Ш - подшипниковая сталь, средняя массовая доля хрома в десятых долях процента).

Пример расшифровки марок: сталь марки П1Х15СГ - подшипниковая сталь со средней массовой долей хрома 1, 5%, кремния до 1, 5%, марганца до 1, 5%.

Сталь применяется для изготовления колец, шариков и роликов подшипников качения.

Стали специального назначения (с особыми свойствами)

(ГОСТ5632-72, ГОСТ20072-74)

Это высоколегированные стали и сплавы, коррозионно-стойкие (нержавеющие), жаропрочные, жаростойкие н др.

Марки сталей: 20X13; 30X13; 40X13; 20Х17Н2; 12Х18Н9; 12Х18Н10Т; 40Х9С2; 45Х14Н14В2М и др.

Пример расшифровки марок: 12Х18Н10 - высоколегированная коррозионностойкая сталь с массовой долей углерода не более 0, 12%, хрома - 18%, никеля -10%.

Сплавы цветных металлов

Элементы, входящие в состав сплавов цветных металлов, обозначают: Ж - железо; А - алюминий; М - медь; Мг - магний; Мц - марганец; Ц - цинк; Н - никель; К - кремний; Ф - фосфор; С - свинец; Мш - мышьяк; Б - бериллий.

Алюминиевые сплавы. Алюминиевые сплавы классифицируются: по технологии изготовления - на деформируемые, литейные и спечённые (порошковые); по способности к термической обработке - на не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Сплавы меди

Сплавы меди делятся на латуни и бронзы.

Латуни - это сплавы меди с цинком, содержащие часто небольшое количество других компонентов. Они имеют высокие электро - и теплопроводность, коррозионную стойкость, пластичность, прочность и хорошие технологические свойства.

Латуни делятся на обрабатываемые давлением и литейные.

Антифрикционные ставы

Антифрикционные сплавы применяются для заливки вкладышей подшипников скольжения различных машин.

Антифрикционные сплавы должны иметь: высокую износостойкость; малый коэффициент трения между валом и подшипником; достаточную пластичность для лучшей прирабатываемости к поверхности вала; твёрдость, достаточную для вкладыша, как опоры вала, но не вызывающую сильного износа вала. Они должны обладать микрокапиллярностью, т.е. способностью удерживать смазочные материалы.

Литература

1. В.М.Никифоров. Технология металлов и других конструкционных материалов. - С-Петербург, 2003.

2. Ф.Д.Гелин, А.С.Чаус. Металлические материалы. – Минск, «Вышэйшая школа», 2007.

3. Технология металлов и других конструкционных материалов / Под ред. Б.А.Кузьмина. – М., 1989.

4. Технология конструкционных материалов / Под ред. О.С.Комарова. – Мн., 1998.

Преподаватель ____Горбач Инна Андреевна________________________

(ФИО преподавателя)

Рассмотрено на заседании цикловой комиссии преподавателей ____________

__________________________________________________________________

Протокол от “___” ______________ 20 г. № _____

по выполнению домашней контрольной работы

12 Следующая ⇒