Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Кафедра «Литейные процессы и конструкционные материалы»

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение»

для учащихся колледжа инновационных технологий и предпринимательства

уметь:

распознавать и классифицировать

конструкционные и сырьевые материалы

по внешнему виду, происхождению, свойствам;

определять виды конструкционных материалов;

выбирать материалы для конструкций по их

назначению и условиям эксплуатации;

проводить исследования и испытания материалов;

рассчитывать и назначать оптимальные режимы

резанья;

знать:

закономерности процессов кристаллизации и

структурообразования металлов и сплавов, основы

их термообработки, способы защиты металлов

от коррозии;

классификацию и способы получения

композиционных материалов;

принципы выбора конструкционных

материалов для применения в производстве;

строение и свойства металлов, методы их

исследования;

классификацию материалов, металлов и сплавов,

их области применения;

методику расчета и назначения режимов резания

для различных видов работ

ОК 1 - 10

ПК 1.1 - 3.2

Содержание

Лабораторная работа № 1. Свойства металлов и сплавов. 4

Лабораторная работа № 2. Процесс кристаллизации веществ. 9

Лабораторная работа № 3. Макроструктурный анализ металлов и сплавов. 13

Лабораторная работа № 4. Микроструктурный анализ металлов и сплавов. 17

Лабораторная работа №5. Термическая обработка. 21

Лабораторная работа № 6. Композиционные сплавы. 25

Лабораторная работа № 7. Черные и цветные металлы и сплавы. Маркировка металлов и сплавов. 29

Лабораторная работа № 1. Свойства металлов и сплавов.

Цель работы заключается в изучении физических и механических свойств металлов и сплавов и основных методов их определения.

Теоретическая часть

Свойство материала – признак, составляющий его отличительную особенность. Свойства металлов разделяют на 5 групп: механические, физические, химические, технологические, эксплуатационные.

Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение металла (или другого материала) под действием приложенных внешних сил.

К механическим свойствам относят прочность, твердость, пластичность и ударную вязкость.

Прочность – способность материала сопротивляться действию внешних сил не разрушаясь.

Твердость - способность материала сопротивляться внедрению в него другого более твердого тела.

Пластичность – способность металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять свою форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Свойство обратное упругости.

Ударная вязкость – способность материалов оказывать сопротивление действию ударных нагрузок.

Методы измерения твердости

По характеру воздействия индикатора на поверхность испытуемого материала различают следующие методы измерения твердости:

• способ вдавливания, понимая под твердостью сопротивление вещества внедрению в него индентора (методы определения твердости по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу и др.);

• способ по отскоку наконечника – шарика, характеризующий упругие свойства материала (метод Шора);

• способ царапания поверхности характеризует сопротивление разрушению путем среза (метод Мооса).

Метод измерения твердости по Бринеллю

Индентор (стальной закаленный шарик диаметром 2,5; 5,0; 7,5; 10 мм) под нагрузкой (750, 1000, 3000 кг) вдавливается в испытуемый образец, расположенные на приборном столике прибора, время проведения испытаний составляет 30-40 с. Диаметр индентора и величина нагрузки назначается в зависимости от размеров образца и вида материала. Чем меньше полученная лунка – тем тверже материал.

Ч исло твердости по Бринеллю обозначается НВ и представляет отношение прилагаемой нагрузки Р к площади отпечатка F:

, кгс/мм²,

где – диаметр индентора, мм; – диаметр лунки, мм.

Основные требования при проведении испытаний следующие:

- высота образца должна быть в 10 раз больше глубины лунки;

- твердость индентора в 1,5 раза выше чем твердость испытуемого материала;

- максимальное число твердости, определяемое данным методом для черных сплавов 450, для цветных 200 единиц.