2. Порядок выполнения работы.

2.1. Получить задание у преподавателя по таблицам П1 и П2 (Приложение 1).

2.2. Научиться пользоваться банком справочной информации (Раздел 3) и найти необходимые сведения о заданных материалах.

2.3. Научиться читать и расшифровывать специальные обозначения и символы, указанные в справочной литературе.

2.3. Составить описание материалов, указать химический состав, свойства и назначение заданных конструкционных материалов:

1 часть «черные металлы и сплавы» (по вариантам таблицы П1).

– составить название материала

– расшифровать состав

– указать содержание основных элементов и примесей

– указать основные свойства материалов

– назвать области применения и назначение

2 часть «цветные металлы и сплавы» (по вариантам таблицы П2).

– для заданной группы сплавов составить описание

технологии получения (используя источники интернета)

– оформить отчет и привести библиографический список

Примечание. Для составления ответов на заданные вопросы студенты могут использовать информацию из теоретического раздела 1, банка типовой информации - раздел 3 и источниками сети Интернет.

ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ - 2 часа.

3. Банк справочной информации

3.1. Часть 1. Черные металлы и сплавы стали

Стали обыкновенного качества используют для менее ответ­ственного назначения; из них изготовляют горячекатаный сорто­вой, фасонный и листовой прокат: балки, прутки, швеллеры, уголки, листы, трубы, а также и поковки, работающие при отно­сительно невысоких напряжениях. Они широко применяются для строительных и других сварных, клепаных и болтовых конструкций (балки, фермы конструкции подъемных кранов, корпусы сосудов и аппаратов, каркасы пороговых котлов, драги и т. д.)-, а также для малоответственных деталей машин (оси, валы, шестерни, пальцы траков, втулки, валики, болты, гайки и т. д.), не подвергающиеся термической обработке или находящиеся в термически обработан­ном состоянии. Многие детали из этих сталей (поршневые пальцы, толкатели, шестерни, червяки и т. д.), работающие в условиях износа и не требующие высокой прочности сердцевины, подвергаются цементации или цианированию. Стали обыкновенного качества наиболее дешевые.

Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами; σ =260÷310МПа; δ =10÷25%.

Группы Б - по химическому составу; 0,06÷0,5% С; 0,25÷0,8% Mn; 0,12÷0,35% Si; <0,7 S,P;

Группы В - по гарантированным механическим свойствам и химическому составу. Стали повышенного качества (группа В) имеют главным образом специализированное назначение (мосто- и судостроение, сельско­хозяйственное машиностроение и т. д.) и нередко поступают по особым техническим условиям.

Качественные машиностроительные углеродистые стали маркируются цифрами 08, 10, 15, 20, ..., 85; они указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 08 содержит 0,08% углерода.

низкоуглеродистые (C < 0,3%) – относительно невысокой прочности, пластичные, не поддаются термообработке, конструкционные - применяются в строительстве и для изготовления деталей, не несущих больших нагрузок;

среднеуглеродистые (С = 0,3÷0,6%) – прочные, но и относительно пластичные – применяются для изготовления подавляющего числа деталей маши и механизмов - это основные машинострои­тельные конструкционные стали;

высокоуглеродистые (С > 0,6%) – очень твердые, мало-пластичные – инструментальные стали применяются для изготовления инструмента.

Низкоугле­родистые стали 08, 08кп, 10, 10кп обладают невысокой прочностью- σв =300 МПа, σ_0,2 =200 МПа и высокой пластичностью - δ = 30%÷60%. Эти стали без термической обра­ботки применяются для малонагруженных деталей, (прокладки, шайбы, капоты тракторов, змеевики и т. д.), элементов сварных конструкций, штампованных изделий и т. д.

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 применяются после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для самых разнообразных деталей во всех отраслях машиностроения (колен­чатые и распределительные валы, шатуны, шестерни, шпиндели, фрикционные диски, штоки, треверсы, плунжеры и т. д.). Эти стали в нормализованном состоянии по сравнению с низкоуглеродистыми имеют более высокую прочность – σв = 500 ÷640 МПа, σ_0,2 = 300 ÷380 МПа и относительно низкую пластичность - δ = 23÷ 14%.

Стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85 обладают высокой прочностью - σв= 690 ÷1100 МПа, σ_0,2 = 400 ÷1000 МПа, износостойкостью и высокими упругими свойствами; применяются после закалки и отпуска, нормализации и отпуска и поверхностной закалки для деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок. Из этих сталей изготов­ляют пружины и рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки, бандажи трамвайных вагонов и т. д.

Легированные конструкционные стали

Легирующие элементы в марках указываются следующими буквами: Марганец – Г; Кремний – С; Хром – X; Молибден – М; Вольфрам – В; Никель – Н; Титан – Т; Кобальт – К; Ниобий – Б; Медь – Д; Фосфор – П; Бор – Р; Алюминий – Ю; Цирконий – Ц; Редкоземельные – Ч; Ванадий – Ф; Азот – А – если эта буква стоит в середине марки; если буква А стоит в начале марки – то это сталь автоматная; если буква А стоит в конце марки – то сталь высококачественная.

Цифра, стоящая после буквы, показывает среднее содержание этого элемента в процентах; если после буквы цифры нет, то концентрация этого элемента не превышает 1÷1,5%.

При суммарном содержании легирующих элементов менее 3% сталь называется низколегированной (экономнолегированной).

Инструментальные углеродистые стали маркируются: в начале марки ставится буква "У", затем содержание углерода в десятых долях процента (например, У8 - углеродистая инструментальная сталь, содержащая 0,8% С); Применение – для различных видов инструментов.

Быстрорежущие инструментальные стали маркируются так: в начале буква "Р"/рапид/, затем цифрами указывают содержание вольфрама в процентах. Затем буквами и цифрами указывают содержание других легирующих элементов. Быстрорежущие стали содержат также около 0,8÷1% С; 4% Cr; 1% Mn; 1% Si; 1÷2% V. Применение - для режущих инструментов.

В высококачественных сталях в конце марки ставится буква "А"; В особо высококачественных - буква "Ш" (сталь электрошлакового переплава) или "СШ (обработанная синтетическим шлаком).

Все легированные конструкционные стали являются высоко- качественными, поэтому в марках на конце буква "А" не ставится.

Подшипниковые хромистые стали маркируются буквами "ШХ" и цифрой, показывающей содержание хрома в десятых долях процента, кроме того они содержат около 1% С; 0,3%Si ; 0,3% Мn и являются высококачественными (ШХІ5: С = 1%; Mn = 0,5%; Si = 0,3%; Cr = 1,5%; S,P < 0,025%).

В маркировке литейных сталей в конце ставится буква Л. (Сталь 15Л – сталь конструкционная качественная, с содержанием С = 0,15%). Применение – для изготовления отливок различного назначения.

ЧУГУНЫ

Белый чугун - очень твердый, хрупкий; как конструкционный материал для получения сложных изделий не применяются; некоторые детали имеют только отбеленную поверхность (чугунные валки прокатных станов; поверхность жерновов мельницы и др.).

Графит придает излому серый цвет. Поэтому чугун содержащий свободный углерод называют серым.

В зависимости от формы частиц свободного графита и условий его образования различают группы чугунов:

Серый – содержит графит в форме пластинчатых чешуек. (C=2,5÷4,5%; Mn=1÷2%; Sn=2÷4%). Сравнительно непрочный материал (σ = 100 ÷ 450 МПа). Применяется в качестве основного литейного материала (отливка станин, корпусов двигателей и др.,не несущих больших нагрузок).

Маркируются: буквами "СЧ" (серый чугун) и двузначной цифрой, показывающей прочность в кгс/мм² при разрыве (например - СЧ20).

Ковкий – углерод находится в виде хлопьевидного графита. Детали могут работать при легких циклических нагрузках (например, детали большинства сельскохозяйственных машин: звездочки, пальцы косилок и т.д.).

Маркируются: буквами "КЧ" (ковкий чугун) и двумя группами цифр через черточку; первые показывают прочность на растяжение, кгс/мм²; вторая – относительное удлинение, %. (КЧ60-8 – ковкий чугун σ = 60 кГс/мм², δ= 8%).

Высокопрочный – углерод находится в виде шариков графита; получают путем модифицирования жидкого металла магнием, кальцием, церием, алюминием и др. Обладает высокой прочностью (σ = 38-120 кгс/мм²), может работать при тяжелых нагрузках, как заменитель стали (коленвалы автомобильных двигателей, корпуса насосов, крышки клапанов и т.п.).

Маркируется: буквами "ВЧ" (высокопрочный чугун) и двумя группами цифр, как и в ковких чугунах (ВЧ120-2 – высокопрочный чугун σ = 120 кГс/мм², δ = 2%).