Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, молоді та спорту УКРАЇНИ





МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, молоді та спорту УКРАЇНИ

 

Вищий навчальний заклад

“ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МОРСЬКИЙ ІНСТИТУТ”

Л. Л. Моісеєнко

 

Матеріалознавство

та

ТЕХНОЛОГІЯ МАТЕРІАЛІВ

 

Лабораторний практикум

 

Навчально-методичний посібник

для курсантів морських закладів освіти

за напрямами підготовки: 6.070104 – Морський

та річковий транспорт, 6.050702–Електромеханіка

 

 

Херсон - 2011

 

 

ББК 34.1я7

УДК 621.7 (075.3)

М74

 

Рекомендовано до друку Вченою радою Херсонського державного морського інституту (протокол № від .03. 2010)

 

 

Р е ц е н з е н т и :

 

В. Д. Михайлик

доктор технічних наук, професор Херсонського національного технічного університету

О. І. Гедвілло

професор кафедри експлуатації електричних систем і комплексів транспортних засобів та загальноінженерної підготовки Херсонського державного морського інституту

 

Моісеєнко Л. Л.

М74 Матеріалознавство та технологія матеріалів: Лабораторний практикум. Навчально-методичний посібник для курсантів денної форми навчання морських закладів освіти за напрямами: 6.070104 – Морський та річковий транспорт, 6.050702 – Електромеханіка. – Херсон: Айлант, 2011. – 60 с., іл.

 

ISBN

 

 

Начально-методичний посібник з курсу «Матеріалознавство та технологія матеріалів» призначений для студентів заочної форми навчання морських закладів освіти за напрямами підготовки: 6.070104 – Морський та річковий транспорт, 6.050702 – Електромеханіка.

У посібнику наведені методичні рекомендації до вивчення теоретичного курсу, виконання лабораторних робіт та індивідуальних контрольних завдань, а також довідкові дані розповсюджених матеріалів.



 

ББК 34.1я7

УДК 621.7 (075.3)

ISBN Ó Моісеєнко Л.Л., 2011 Ó ХДМІ, 2011

 

Вступ

Важливу роль у професійній підготовці фахівців виконує курс "Матеріалознавство та технологія матеріалів", який вивчають у морських закладах освіти. Мета зазначеного курсу – надання курсантам міцних та глибоких знань з основ будови чорних і кольорових металів та інших конструкційних матеріалів, ознайомлення з їх властивостями, використанням в народному господар­стві, способами отримання та їх обробки.

Міцному засвоєнню матеріалу цього курсу сприяє систематичне виконання курсантами лабораторних робіт, під час яких у курсантів закріплюються теоретичні знання, виробляються навички самостійної дослідницької роботи, вміння працю­вати із складним обладнанням та приладами.

Навчальний час, що відводиться на виконання лабораторних робіт, використовується з максимальною ефективністю, якщо курсанти готую­ться до них заздалегідь. Вони мають чітко уявляти собі мету кожної роботи, її теоретичні основи, будову і принцип дії лабораторного обладнання, яке використовуються в ро­боті. Тому, перш ніж допускати курсанта до виконання лабораторної ро­боти, доцільно перевірити за допомогою контролюючих пристроїв або шляхом опитування чи достатньо він підготувався теоретично та чи засвоїв правила техніки безпеки при виконанні експериментальних лабораторних досліджень.

Запропоновані методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт складені згідно з діючою програмою для курсантів за напрямами спеціальностей: 6.070104 – „Морський та річковий транспорт”, 6.050702 – „Електромеханіка”.

Лабораторні роботи виконуються у спеціалізованій лабораторії технології матеріалів під керівництвом викладача та передбачають активну участь курсантів у проведенні експериментів. Перед проведенням експериментальної частини роботи курсант повинен одержати допуск, зміст якого визначається його попередньою підготовкою, та пройти інструктаж з техніки безпеки на робочому місці. Після цього курсант допускається до виконання лабораторної роботи.

Протягом лабораторного заняття курсант повинен виконати експериментальні дослідження, обробити результати дослідів згідно завданню та захистити виконану роботу. У звіті до лабораторної роботи креслення виконуються згідно вимогам ЄСКД, побудова графіків та діаграм здійснюється у відповідних системах координат з дотриманням масштабу, робляться обґрунтовані висновки згідно меті та завданню до роботи.

Вступне заняття

Теоретичні відомості

Однією із основних причин травматизму та професійних захворювань на виробництві являється відсутність або неякісне проведення навчання (інструктажів) з питань охорони праці.

Всі працівники під час прийняття на роботу та в процесі роботи проходять інструктування (навчання) з питань охорони праці, з’ясовують правила надання першої допомоги потерпілим від нещасних випадків, про правила поведінки при виникненні аварій. Інструктаж проводиться на підставі спеціальної інструкції.

Інструкція – це нормативний документ (”Положення про розробку інструкцій з охорони праці”, затверджено наказом Держнагляд-охоронпраці від 29 січня 1998 р. № 9), що встановлює безпечні прийоми і методи праці під час експлуатації конкретних видів машин, механізмів, верстатного, електричного, хімічного, газового, лазерного та іншого обладнання.

Інструкції повинні містити тільки ті вимоги щодо охорони праці, дотримання яких є обов’язковим для самих працівників. Кожній інструкції присвоюється назва і скорочене позначення (код, порядковий номер). В них знаходяться конкретні відомості про безпечну організацію та утримання робочого місця, його небезпечної зони, запобіжні засоби , системи сигналізації та блокування, дії у разі виникнення аварії тощо.

Інструкції повинні містити такі розділи:

- загальні положення;

- вимоги безпеки перед початком роботи;

- вимоги безпеки під час виконання роботи;

- вимоги безпеки після закінчення роботи;

- вимоги безпеки в аварійних ситуаціях;

- вимоги електробезпеки;

- надання першої допомоги потерпілим.

Інструкція фіксує заборонні дії працюючих, з метою виключення помилок, які можуть призвести до травм на робочому місці, профотруєнь і профзахворювань.

Особи, які не пройшли навчання, інструктаж та перевірку знань з охорони праці, до роботи не допускаються. У певних випадках за наказом або розпорядженням по підприємству (структурному підрозділу) працівники проходять стажування.

Всього існує п’ять видів інструктажів: вступний, первинний, повторний, позаплановий та цільовий.

Первиннийінструктаж проводиться до початку роботи безпосередньо на робочому місці з працівником:

- новоприйнятим (постійно чи тимчасово) на підприємство;

- який переводиться з одного цеху виробництва до іншого;

- який буде виконувати нову для нього роботу;

- відрядженим працівником, яке бере безпосередню участь у виробничому процесі на підприємстві.

З вихованцями, учнями та студентами закладів освіти первинний інструктаж проводиться:

- на початку занять у кожному кабінеті, лабораторії, де навчальний процес пов’язаний із небезпечними або шкідливими хімічними, фізичними, біологічними факторами, у гуртках, перед уроками трудового навчання, фізкультури, перед спортивними змаганнями, вправами на спортивних снарядах, при проведенні заходів за межами території закладу освіти;

- перед виконанням кожного навчального завдання, пов’язаного з використанням різних механізмів, інструментів, матеріалів тощо;

- на початку вивчення кожного нового предмета (розділу, теми) навчального плану ( програми) – із загальних вимог безпеки, пов’язаних з тематикою і особливостями проведення цих занять.

Первинний інструктаж проводиться індивідуально або з групою осіб одного фаху за діючими на підприємстві інструкціями з охорони праці відповідно до виконуваних робіт, а також з урахуванням вимог орієнтовного переліку питань первинного інструктажу.

 

Орієнтовний перелік питань первинного інструктажу

1 Загальні відомості про технологічний процес та обладнання на робочому місці, виробничій дільниці, в цеху. Основні небезпечні виробничі фактори, що виникають при цьому технологічному процесі, особливості їх дії на працівників. Питання виробничої санітарії та особистої гігієни, пов’язані з виконанням роботи і перебуванням у приміщенні.

2 Безпечна організація робіт та утримання робочого місця.

3 Небезпечні зони машин, механізмів, приладів. Засоби безпеки обладнання (запобіжні, гальмові пристрої та огорожі, системи блокування та сигналізації, знаки безпеки). Вимоги запобігання електротравматизму.

4 Порядок підготовки до праці (перевірка справності обладнання, пускових приладів, інструменту та пристосувань, блокування, заземлення та інших засобів захисту).

5 Безпечні прийоми та методи роботи; дії при виникненні небезпечної ситуації.

6 Засоби індивідуального захисту на робочому місці та правила їх використання.

7 Схема безпечного руху працівників по території цеху, дільниці.

8 Вимоги при вантажно-розвантажувальних роботах та транспортуванні вантажу.

9 Характерні причини (аварій, вибухів, пожеж тощо), випадки виробничого травматизму.

10 План ліквідації аварій, запасні виходи.

11 Засоби запобігання можливим аваріям. Обов’язки і дії працівників при аваріях. Способи застосування існуючих на дільниці засобів пожежогасіння, проти аварійного захисту та сигналізації. Місця їх розташування.

12 Надання першої (долікарської) допомоги потерпілим.

13 Вимоги безпеки при закінченні робіт.

14 Зазначені в пунктах 1-13 питання розглядаються в поєднанні з інструкцією з охорони праці для конкретного виду робіт чи професії, вимогами технічної документації та технологічних регламентів.

Повторний інструктаж проводиться з працівниками на робочому місці через певний час у терміни, визначені відповідними чинними галузевими нормативними актами або керівником підприємства з урахуванням конкретних умов праці, але не рідше:

- на роботах з підвищеною небезпекою – одного разу на три місяці;

- для решти робіт – одного разу на шість місяців.

Інструктаж на робочому місці проводить керівник робіт.

Облік проведення інструктажу ведеться у спеціальному журналі за наступною формою у вигляді таблиці 1. Журнал прошнуровується, нумерується та скріплюється підписом та печаткою.

Державним стандартом (ГОСТ 12.4.113-82) передбачені загальні вимоги безпеки в умовах проведення навчальних лабораторних робіт у вищих навчальних закладах.

Позаплановий інструктаж проводиться на робочому місці у разі:

- порушення правил техніки безпеки під час роботи;

- при зміні технології або введенні нового обладнання;

- у випадку виявлення працівником (курсантом) незнання правил техніки безпеки.

Таблиця 1 – Форма журналу обліку інструктажів з охорони праці

 

  № з/п       Дата проведення інструктажу       Прізвище, ініціали особи, яку інструк-тують   Професія, посада особи, яку інструк-тують   Вид інструк- тажу, назва та номер інструкції   Прізвище, ініціали особи, яка інструктує   Підпис особи, яку інструк-тують   Підпис особи, яка інструктує
               

Лабораторна робота № 1

ТА ПЛАСТИЧНОСТІ МЕТАЛІВ

Мета роботи

1 Ознайомитись з основними механічними властивостями металів і методикою визначення часового опору розриву та пластичності ме­талів.

2 Визначити часовий опір розриву σв, відносне видовження δ та відносне звуження ψ металу.

 

Теоретичні відомості

Механічні властивості конструкційних матеріалів є їх основною характеристикою і відбивають здатність матеріалу опиратись впливу на нього зовнішніх механічних навантажень.

Основні механічні властивості – міцність, пластичність, пруж­ність, твердість, в’язкість, зносостійкість та витривалість.

До змісту лабораторної роботи входить ознайомлення курсантів з основними механічними властивостями металів.

Міцністю називається здатність металу опиратись руйнуванню та появі залишкових деформацій внаслідок впливу зовнішніх сил.

Пружністю називається здатність металу поновлювати свою фор­му після завершення впливу сил, що викликали зміну форми (деформа­цію).

Пластичністю називається здатність металу не руйнуватися під впливом зовнішніх сил і зберігати залишкову деформацію. Пластич­ність є властивістю, зворотною пружності.

Твердістю називається здатність металу перешкоджати в наслідок дії зовнішнього навантаження, проникненню в нього іншого, більш твердого тіла.

В’язкістю називається здатність металу не руйнуватися під впливом ударних навантажень. В’язкість євластивістю, зворотною крихкості.

Зносостійкістю називається здатність металу не зношуватись у процесі переміщення поверхонь деталей, що притискаються один до одного.

Витривалістю називається здатність металу не руйнуватись під впливом знакозмінних навантажень.

В процесі впливу на тіло сили, в ньому виникають напруження σ, які залежать від прикладеної сили Ρ та площі поперечного перерізу F тіла, тобто:

. (1.1)

Міцність металу характеризується межею міцності σв, яка є максимальною напругою, що витримує зразок без руйнування:

, (1.2)

де Ρрмаксимальна сила, яку витримує зразок, H (кГ); F0 площа поперечного перерізу зразка до руйнування, м2 (мм2).

Пластичність матеріалу характеризується відповідно відносними видовженням δ та звуженням ψ.

Відносне видовження зра­зка показує (рисунок 2.1) на скільки відсотків збільшується одиниця його довжини в процесі випробовування:

 

 

Рисунок 2.1 - Ескізи зразків до і після випробувань на розтяг

 

, (1.3)

де l1 , l0 довжина зразка відповідно після та до розриву, м (мм).

Відносне звуження показує, на скільки відсотків зменшилась площа поперечного перерізу зразка в процесі його випробовування:

 

(1.4)

де F0 початкова площа поперечного перерізу зразка, м2 (мм2); F1 площа зразка у місці розриву, м2 (мм2).

У крихких металів відносне видовження δ та відносне звужен­ня ψ близькі до нуля, у пластичних металів вони досягають десят­ків відсотків.

Зміст звіту

1 Назва та мета роботи.

2 Короткий опис методики виконання розрахунків із зазначенням формул, що застосовуються.

3 Ескізи зразків до і після випробування.

4 Протокол випробування на розтяг (таблиця 1.1)

5 Основні механічні властивості 10 різних марок сталі та інших конструкційних матеріалів (звести в окрему таблицю).

Таблиця 1.1 – Результати випробувань

 

  № зразка Параметри зразка   S, см2   P1,   P, кГ Результати випробувань   Ймо- вірна марка сталі  
до випробувань після випробувань
d0, мм l0, мм F0, мм2 d1, мм l1 мм F1, мм2 , МПа , % ψ, %
               
                             

Контрольні запитання

1 Які властивості металів називаються механічними?

2 Наведіть визначення основних механічних властивостей металів.

З Поняття про напруги, що утворюються в металах під впливом на них навантаження.

4 Поняття про пружні та пластичні деформації.

5 Що таке відносне видовження та відносне звуження? Способи їх визначення.

6 Значення межі міцності, відносних видовжень та звужень основних конструкційних матеріалів.

 

Рекомендована література

[3, с. 14 -20; 5, с. 46 -55; 8, с. 8 -14]

Лабораторна робота № 2

Бринелля та Роквелла

Мета роботи

1 Вивчити будову та роботу твердомірів типу ТШ-2 і ТК-2.

2 Набути навичок визначення твердості металів методами
Бринелля та Роквелла.

 

Теоретичні відомості

Твердістю називається здатність металу перешкоджати впрова­дженню в нього під дією зовнішньої сили іншого, більш твердого тіла.

Для визначення твердості використовуються спеціальні прилади. Найширше застосовуються такі способи вимірювання твердості: удав­люванням стальної кульки (метод Бринелля); удавлюванням алмазного конуса (метод Роквелла).

Твердість методом Бринелля визначають удавлюванням стальної кульки в плоску поверхню, що випробовується, під впливом заданого навантаження протягом певного часу. Діаметр кульки, навантаження та тривалість витримки під навантаженням вибирають з таблиці 2.І.

Таблиця 2.1 – Вихідні дані та режими випробувань

Метали Інтервал твердості в числах Бринелля, МПа Мінімальна товщина дослідного зразка, мм Діаметр кульки D, мм Наванта­ження Р, кГ   Тривалість витримки під наванта­женням, с  
Чорні 1400...4500 6-3 4-2 менше 2 2,5  
< 1400 більше 6 6-3 менше 3 2,5 62,5  
 
Кольорові > 1300 6-3 4-2 менше 2 2,5  
350-1300 9-5 6-3 менше 3 2,5 62,5  
80-350 більше 6 6-3 менше 3 2,5 62,5  

Число твердості за Бринеллем визначається як відношення прикладеного до зразка навантаження Р до площі сферичної поверхні відбит­ка F і позначається НВ:

(2.1)

 

де Р навантаження на кульку індентора, Н; F площа поверхні сегменту відбитку від впровадження кульки; D – діаметр кульки, що вдавлюється в матеріал, мм; d діаметр отриманого відбитка, мм.

Щоб не вдаватись до тривалих обчислень твердості за формулою (2.1), на практиці число твердості НВ визначають, знаючи умови випробовування та користуючись спеціальною таблицею.

Визначення твердості за методом Бринелля виконують за допомогою приладу ТШ-2 (рисунок 2.2).

 

 

Рисунок 2.2 - Прилад для визначення Рисунок 2.3 - Прилад для визначення

твердості за Бринеллем твердості за Роквеллом

 

Зразок, що випробовується, розташовують на столику 2 і поворотом маховика 1 піднімають до дотику із кулькою індентора 3. Потім включають електродвигун 5 і поступово вдавлюють кульку під дією вантажу 4. Після дії навантаження протягом певного часу (таблиця 2.1) вал двигуна починає обертатися у зворотному напрямку і навантаження знімається.

Діаметр отриманого відбитка вимірюють спеціальною лупою (мікро­скопом Бринелля) у двох взаємно перпендикулярних напрямах і визна­чають середнє арифметичне двох вимірювань.

Випробовування на твердість за методом Роквелла (рисунок 2.3) виконують удав­люванням у зразок (деталь), що випробовується, алмазного конуса (конус може бути не лише алмазним, а й з твердого сплаву) з кутом при вершині 120° або стальної загартованої кульки діаметром 1/16″ (1,588 мм) і визначають за глибиною відбитку при вдав­люванні у зразок (деталь). Прилад Роквелла має індикатор годинникового типу. На йoro циферблаті є дві кольорові шкали (червона та чорна). На чорній шкалі є дві буквені шкали ("А" і "С"), на червоній одна буквена шкала ("В"). Якщо твердість виробів випробовується за шкалами "А" і "С", то наконечником служить алмазний конус, якщо за шкалою "В" кулька. Шкала "А" вико­ристовується для випробовування надтвердих сплавів, що мають твер­дість НВ >7000 МПа, а також тонкого листового матеріалу чи тон­ких виробів товщиною 0,3...0,5 мм. Шкала "В" застосовується для випробо­вування кольорових металів і сплавів, твердість яких не перевищує НВ2300 МПа, та для виробів товщиною 0,8...2,0 мм. Шкала "С" застосо­вується за випробовування загартованих сталей, твердість яких не пе­ревищує НВ7000 МПа, а також для виробів товщиною більше 0,5 мм.

На станині приладу розташований предметний столик 1. У верхній частині приладу розташовані індикатор 6, масляний регулятор 4, шток з індентором (алмазним наконечником або стальною кулькою) та рукоятка 7. Столик 1 переміщується обертанням маховика 2, а навантаження створюється важками 3.

Шліфований з обох боків зразок встановлюють на столик 1 і поворотом маховика 2 піднімають до дотику з наконечником та подальшим підніманням до тих пір, поки маленька стрілка не співпадає з червоною точкою на циферблаті. Це означає, що на зразок створене попереднє навантаження. При цьому велику стрілку індикатора слід встановити на нульову позначку.

Кульку та конус удавлюють у дослідний зразок під впливом двох наван­тажень, які прикладаються послідовно попереднього Р0 та основного Р1 . Тоді, загальне навантаження

 

P = P0 + P1. (2.2)

 

Попереднє навантаження Р0 завжди дорівнює 98 Н (10 кГ), а за­гальне навантаження складає: при тиску стальної кульки за шкалою "В" 981 Н (100 кг); при тиску алмазного конуса за шкалою "С" 1471 Н (150 кГ) та за шкалою "А" 588 Н (60 кГ).

Залежно від того, що застосовується (кулька чи алмазний ко­нус), а також від навантаження, при якому виконується випробовування, тобто від шкали "В", "С" або "А" число твердості позначається відповідно HRB, HRC, HRA.

Прилад типу Роквелла застосовується ширше, ніж прилад типу Бринелля, оскільки дає можливість випробовувати м’які, тверді та тонкі матеріали. Відбитки конуса чи кульки, що вдавлюється, дуже малі, тому готові деталі можна випробовувати без їх псування.

Випробовування легко виконується, та на нього витрачається небагато часу (кілька секунд); при цьому немає потреби нічого вимірювати, а число твердості читається прямо на шкалі.

 

Зміст звіту

1 Назва та мета роботи.

2 Короткий опис методики виконання випробовування.

3 Схеми приладів типу Бринелля та Роквелла (ТШ-2 і ТК-2).

4 Протокол випробовування на твердість методом Бринелля
(таблиця 2.2).

 

Таблиця 2.2 – Результати випробувань твердості методом Бринелля

 

№ зразка Умови випробування Визначення   НВср, МПа , МПа
перше друге третє
P, Н( кГ) D, мм t, с
d, мм

 

HB, МПа d, мм HB, МПа d, мм HB, МПа
                       

 

5 Протокол випробовування на твердість методом Роквелла
(таблиця 2.3).

Таблиця 2.3 – Результати випробувань твердості методом Роквелла

 

    № зразка   Умови випробування Число твердості за Роквеллом: значення випробувань НВср, МПа σв, МПа
Р, Н (кГ) тип наконеч- ника шкала перше друге третє середнє число твердості
                   

Контрольні запитання

1 Що таке твердість металів?

2 Яка залежність між твердістю та межею міцності металів?

3 Як побудовані прилади типу ТШ і ТК, які застосовуються для вимірювання твердості металів?

4 Як визначається та позначається твердість за Бринеллем?

5 Як вибираються навантаження, діаметр кульки, тривалість витримки під навантаженням при визначенні твердості за методом Бринелля?

6 Як визначається твердість за методом Роквелла?

7 В чому особливості процесу навантаження на індентор в методі Роквелла?

8 За якою ознакою вибираються тип наконечника і шкала при визначенні твердості за методом Роквелла?

9 Чому при визначенні твердості методом Роквелла необхідно застосовувати попереднє та основне навантаження?

10 Назвіть переваги та недоліки визначення твердості за методами Роквелла та Бринелля.

 

Рекомендована література

[1, с. 20-31; 4, с. 29-42; 5, с. 56-72; 8, с. 18-26]

 

Лабораторна робота № 3

 

Мета роботи

1 Ознайомитись з найпоширенішими в народному господарстві металами та сплавами.

2 Набути навички у визначенні виду металу чи сплаву за його зовнішніми ознаками та деякими властивостями.

 

Теоретичні відомості

Усі метали поділяються на дві великі групи: чорні та кольорові.

Чорні метали (залізо, кобальт, нікель, марганець) мають темно-сірий колір, значну густину, високу температуру плавлення, віднос­но високу твердість. Найтиповіший і найпоширеніший представник чор­них металів – залізо (Fе). Це – сріблясто-білий поліморфний метал із густиною 7,86 г/см3 і температурою плавлення tпл ≈ 1539 ºС, досить м'який, пластичний і маломіцний. У промисловості, в основному, використовують сплави на його основі: сталі та чавуни.

Сталь – це сплав заліза з вуглецем (С), який містить до 2,14 % вуглецю. Залежно від кількості вуглецю сталі бувають низько-, середньо - та високопластичні. Низьковуглецеві сталі (до 0,3 % С) є мало­міцними та високопластичними. Вони застосовуються для виготовлення малонавантажених деталей (кріпильних виробів, втулок, осей тощо).

Середньовуглецеві сталі (03...0,6 % С) – міцніші та менш плас­тичніші і застосовуються для виготовлення деталей, що не зазнають значних напружень (зубчасті колеса, шатуни, важелі, стержні тощо).

Високовуглецеві сталі (вище 0,6 % С) – міцні, з високими пружни­ми властивостями, зносостійкі і застосовуються для виготовлення де­талей, що працюють в умовах значного тертя та високих статичних навантажень (пружини, ресори, різні інструменти, прокатні валки тощо).

Залежно від призначення всі вуглецеві сталі поділяються на кон­струкційні та інструментальні. Конструкційні сталі бувають звичайної якості та якісні. Сталі звичайної якості позначаються словом "сталь", буквами "Ст" і цифрами, що вказують номер. Наприклад: Сталь Ст0, сталь Ст3. Якісні вуглецеві сталі позначаються словом "сталь" і цифрами, що вказують приблизний вміст вуглецю у сотих частках процента. Наприклад, Сталь 30 (0,30 % С).

Інструментальні вуглецеві якісні сталі позначаються буквою "У" і ци­фрами, що вказують вміст вуглецю в десятих частках процента. Наприклад, Сталь У11 (1,1 % С). Якщо сталь є високоякісною, то після цифр вка­зується буква "А". Наприклад, Сталь У11А.

Леговані сталі отримують введенням у вуглецеву сталь спеціальних легуючих домішок (Si , Mn , Cr , W , Ni , Mo, V, Al, тощо).

Для позначення таких сталей застосовується певне сполучення букв і цифр, що відбиває приблизний процентний вміст легуючих елементів. Наприклад, у сталі 30ХН3 міститься близько 0,3 % вуглецю, 1,0 % хрому та 3,0 % нікелю.

Чавун – сплав заліза та вуглецю – містить 2,14...6,67 % вуглецю. Залежно від вмісту зв'язаного у вигляді цементиту (FeC3) вуглецю чавуни бувають білими (увесь вуглець знаходиться у зв’язаному стані), сірими (більша частина вуглецю знаходиться у вільному стані у вигляді графіту) та половинчастими (вуглець наполовину зв’язаний із залізом, а наполовину – виділений у вигляді графіту).

Маркуються чавуни буквами і цифрами (букви вказують вид чавуну, цифри – основні механічні властивості: межу міцності σв ). Наприклад, чавун СЧІ2 – сірий, а найменша межа його міцності на розтяг σв =12 кГ/мм2 (120 МПа). Кувальні та високоміцні чавуни маркуються буквами, що вказують вид чавуну, та цифрами – перші дві цифри вказують найменшу межу міцності на розтяг, а другі дві – відносне видовження. Наприклад, чавун КЧ33-2 – кувальний, причому найменша межа його міцності на розтяг σв ≈ 33 кГ/мм2 (330 МПа), а відносне видовження – 2%; чавун ВЧ45-12 – високоміцний, найменша межа його міцності на розтяг σв = 45 кГ/мм2 (450 МПа), відносне видовження становить 12%.

Доцільно відзначити, що на будову чавуну можна впливати, змінюючи його хімічний склад і умови кристалізації та термічної обробки, завдяки чому він стає універсальним ливарним матеріалом з широким комплексом експлуатаційних властивостей.

Кольорові метали, як правило, мають характерне забарвлення (червоне, жовте, біле), велику пластичність, малу твердість, відносно низьку температуру плавлення. Вони поділяються на такі групи: легкі, важкі, благородні та рідкі (рідкісні).

До легких металів з густиною менше 5,0 г/см3 належать: магній (1,68 г/см3), берилій (1,8 г/см3 ) , алюміній (2,7 г/см3), титан (4,5 г/см3 ), літій (0,543 г/см3), калій (0,862 г/см3), натрій (0,971 г/см3), кальцій (1,54 г/см3) та ін. На практиці ці метали (за винятком алюмінію) застосовуються у вигляді сплавів. Алюміній і сплави на його основі є найпоширенішими.

Алюміній (Al) – це метал сріблясто-білого кольору (tпл.≈ 660 ºС), має високі електро- та теплопровідність, малу густину. Висока електрична провідність (60 % від міді) та низька густина чистого алюмінію обумовили його застосування в електротехніці, як провідни­кового матеріалу, а корозійна стійкість – застосування в хімічному машинобудуванні.

За технологічною ознакою алюмінієві сплави поділяються на де­формовані та ливарні. Серед деформованих відрізняють такі, що зміцню­ються термообробкою (дюралюміній, авіаль, алюміній кувальний тощо), та такі, що не зміцнюються (сплави алюмінію з марганцем, магнієм).

Одним з основних деформованих сплавів є дюралюміній – сплав, що містить систему елементів (Al-Cu-Mg) з домішками Мn. Маркується дюралюміній буквами "Д" і цифрами, що вказують номер сплаву. Наприклад, Д1, Д16, Д18. Дюралюміній часто застосовується в літакобудуванні як такий, що має значну міцність у поєднанні з малою густиною, та в суднобудуванні.

Ливарні сплави алюмінію відрізняються достатньо високою рідинотекучістю, малою усадкою, досить високою механічною міцністю. Кращі властивості мають так звані силуміни (сплави алюмінію з кремнієм). Вони маркуються так: АЛ2, АЛ9 (цифра вказує номер сплаву, а букви озна­чають, що це – алюмінієвий ливарний сплав). Із силуміну виготовляють арматуру, кронштейни, литі деталі приладів, фасонне литво тощо.

До важких кольорових металів належать метали з густиною, що перевищує 5,0 г/см3, зокрема: свинець (11,3 г/см3), вісмут (9,84 г/см3), мідь (8,9 г/см3), олово (7,29 г/см3), хром (7,14 г/см3), цинк (7,1 г/см3), сурма (6,62 г/см3), та ін.

Один з найпоширеніших кольорових металів цієї групи – мідь. Це червоно-рожевий мономорфний метал (tпл. = 1083 °С), який має високу електричну провідність, тому він широко застосовується в електротехніці. Завдяки значній пластичності міді з неї виготовляють, листи, прутки, дріт.

Основні сплави міді – латунь і бронза. За технологічною ознакою вони поділяються на деформовані та ливарні.

Латунь – це сплав міді з цинком (до 43 % Zn). Маркуються латуні буквою "Л" і цифрою, що вказує приблизний вміст міді у відсотках (Л96, Л70 та ін.). У позначеннях легованих латуней після букви "Л" вказують інші букви і цифри, що показують відповідно назву легуючих елементів та їх процентний вміст. Наприклад, ЛС60-1 (60 % Cu, 1 % Pb, решта – Zn). З латуні виготовляють листи, прокат, труби, втулки, деталі, що працюють в середовищі морської води тощо.

Бронза – це сплав міді з усіма елементами, крім цинку. Вона має достатньо високі ливарні та антифрикційні властивості (має низький коефіцієнт тертя), корозійну стійкість в прісній і морській воді, а також у газовій атмосфері при високих температурах.

Із бронзи виготовляють пружини, підшипники ковзання, арматуру, сурми, дроти, деталі з високою тепловою та електричною провідністю у поєднанні з достатньою значною корозійною стійкістю, фасонне та художнє литво.

Бронзи маркуються буквами "Бр", після яких записують буквене позначення легуючих елементів і цифри, що вказують їх процентний, вміст. Наприклад, Бр 0ЦС8-4-3 (8 % Sn, 4 % Zn, 3% Pb, решта – мідь).

Досить широко розповсюджені також сплави на основі олова та свинцю – бабіти. Як легуючі елементи до них додаються сурма та мідь. Ці сплави називаються антифрикційними та призначаються для виготовлення підшипників ковзання. Бабіти маркуються буквою "Б" і цифрами, що вказують процентний вміст олова у сплаві (наприклад, Б88, Б83 та ін.). Вони відрізняються хорошою припрацьованістю та невеликим коефіцієнтом тертя.

В якості антифрикційних матеріалів використовуються також чавуни, олов'янисті та свинцевисті бронзи, порошкові матеріали.

До благородних кольорових металів належать метали з високою корозійною стійкістю. Це – золото, платина, срібло, паладій, іридій, родій, осмій, рутеній. Вони використовуються для виготовлення сплавів необхідних в електротехніці, хімічному машинобудуванні, приладобуду­ванні, медицині, ювелірній справі, а також для антикорозійних покрить

До рідких належать кольорові метали з особливими властивостями: вольфрам, молібден, тантал, ванадій, індій, германій, цирконій та ін., що використовуються, як правило, у вигляді сплавів.

Зміст звіту

1 Назва і мета роботи.

2 Результати визначення кольору, густини, твердості, хімічної стійкості та висновки про вид матеріалу, що вивчається,
за формою таблиці 3.2.

 

Таблиця 3.2 – Результати випробувань









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.