- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту україни
- •Ббк 34.1я7
- •Вступне заняття Вивчення нормативних документів про організацію та проведення лабораторних робіт
- •Теоретичні відомості
- •Орієнтовний перелік питань первинного інструктажу
- •Завдання до вступного заняття
- •Обладнання, матеріали, інструменти
- •Зміст звіту
- •Контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи
- •Обладнання, матеріали та інструменти
- •Зміст звіту
- •Контрольні запитання
- •Рекомендована література
- •Послідовність виконання роботи
- •Обладнання, матеріали, інструменти
- •Зміст звіту
- •Контрольні запитання
- •Рекомендована література
- •Послідовність виконання роботи
- •Зміст звіту
- •Рекомендована література
- •Варіанти завдань до лабораторної роботи № 4
- •Лабораторна робота № 5 вивчення мікроструктури вуглецевих сталей Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Послідовність виконання роботи
- •Обладнання, матеріали, інструменти
- •Зміст звіту
- •Рекомендована література
- •Послідовність виконання роботи
- •Зміст звіту
- •Контрольні запитання
- •Рекомендована література
- •Послідовність виконання роботи
- •Обладнання, матеріали, інструменти
- •Зміст звіту
- •Рекомендована література
- •Лабораторна робота № 8 Технологія обробки металів тиском
- •Теоретичні відомості
- •Зміст звіту
- •Рекомендована література
- •Технологія зварювання металів та сплавів Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Зміст звіту
- •Рекомендована література
- •Довідкові дані про матеріали
- •Перелік рекомендованих літературних джерел
- •Навчальне видання
Контрольні запитання
Що таке твердість металів?
Яка залежність між твердістю та межею міцності металів?
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
ВИЗНАЧЕННЯ МЕТАЛІВ ЗА ЇХ ЗОВНІШНІМИ ОЗНАКАМИ ТА ДЕЯКИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ
Мета роботи
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.