МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э.БАУМАНА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по курсу:

«Компьютерное материаловедение»

Часть I

Москва

2007

СОДЕРЖАНИЕ

2

Работа №1. Определение механических свойств углеродистых сталей 3

Работа №2. Равновесные превращения в системе железо-цементит 8

Работа №3. Термическая обработка углеродистых сталей 14

Работа №4. Изучение охлаждающей способности закалочных сред и прогнозирование структуры детали после термической обработки 21

ЛИТЕРАТУРА 28

Работа №1. Определение механических свойств углеродистых сталей Цель работы:

Освоить методику определения основных механических свойств; изучить влияние содержания углерода на механические свойства углеродистых сталей.

Методика выполнения работы

1. Получить вариант задания – диаграмму растяжения образца из углеродистой стали в численном виде.

2. Определить площадь поперечного сечения образца (рис. 1.1) до испытания:

F₀ = a₀b₀,

где F₀ –площадь поперечного сечения до испытания, мм²; a₀ – начальная толщина образца, мм; b₀ – начальная ширина образца, мм.

Определить площадь поперечного сечения образца после испытания:

F_k = a_kb_k,

где F_k - площадь поперечного сечения после испытания, мм²; a_k – толщина образца после испытания, b_k – ширина образца после испытания, мм.

3. Построить в Excel диаграмму растяжения в координатах «перемещение, мм – усилие, Н».

4. Определить предел пропорциональности графическим способом. На построенном графике из начала координат (рис. 1.2) провести прямую ОМ, совпадающую с начальным линейным участком диаграммы растяжения. Затем на произвольном уровне провести прямую АВ, параллельную оси абсцисс, и на этой прямой отложить отрезок kn, равный половине отрезка mk. Через точку n и начало координат провести прямую On и параллельно ей провести касательную CD к диаграмме растяжения. Точка касания определяет усилие Р_пц. Предел пропорциональности σ_пц, Н/мм², вычислить по формуле:

.

5. Определить условный предел текучести.

По диаграмме растяжения вычислить величину удлинения, соответствующего пластической деформации 0,2%:

l = l₀0,002,

где l₀ – начальная длина образца, мм.

Отрезок ОЕ длиной l отложить по оси удлинения от точки О (рис. 1.3). Из точки Е провести прямую, параллельную ОМ. Точка пересечения прямой с диаграммой соответствует усилию условного предела текучести Р_0,2.

Условный предел текучести вычислить по формуле:

6. Определить временное сопротивление разрушению.

Определить по графику наибольшее усилие Р_mах, предшествующее разрушению образца. Временное сопротивление σ_в, Н/мм², вычислить по формуле:

7. Вычислить относительное удлинение после разрыва δ по формуле:

,

где l₀ – начальная длина образца, мм; l_k –длина образца после испытания, мм.

8. Вычислить относительное сужение поперечного сечения после разрыва ψ по формуле:

9. Построить диаграмму растяжения в координатах «деформация, % – напряжение, Н/мм²». Перенести диаграмму в отчет.

10. Обобщив результаты всей подгруппы, построить зависимости от содержания углерода следующих механических свойств:

• условный предел текучести;

• временное сопротивление;

• относительное удлинение после разрыва.

11. Сделать вывод о причине такого изменения механических свойств.