МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА

Федеральное государственное образовательное учреждение ВПО

áá МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф.УШАКОВАññ

Кафедра «Ремонт судовых машин и механизмов»

Методические указания

к лабораторной работе

«МАКРОАНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ»

Новороссийск 2008

Методические указания к лабораторной работе «Макроанализ металлов и сплавов» по курсу «Материаловедение и Технология Конструкционных Материалов» разработана согласно учебному плану дисциплины кафедры «Ремонт судовых машин и механизмов»./ Сост. Березовский Ф.М Фролов М.М. - Новороссийск: МГА им. адм. Ф.Ф. Ушакова. 2008.

Методические указания включают в себя краткие теоретические сведения, последовательность выполнения, используемые материалы и контрольные вопросы к лабораторной работе по разделу «Материаловедение» изучаемого курса, помогут курсантам и студентам закрепить теоретические знания. Методические указания используются в учебном процессе, а также при подготовке к зачету, защите лабораторных работ, предназначены для курсантов и студентов специальностей: «Эксплуатация перегрузочного оборудования Портов и транспортных терминалов», «Эксплуатация судовых энергетических установок», «Судовождение на морских путях», «Организация перевозок и управления на транспорте», «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики», «Инженерная защита окружающей среды».

Лабораторная работа рассчитана на 4 часа.

Рецензент доцент _______________________________ Халилов Н.А.

Утверждено на заседании кафедры РСММ,

Протокол №__ от __/_____/_______/г.

Начальник кафедры РСММ доцент ________________________ К.Б. Пальчик

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Макроанализ металлов и сплавов

Цель работы: привить курсанту практические навыки по установлению причин нарушения исправного состояния составных элементов судовой техники методами макро- и микроанализа.

1 Задание по лабораторной работе

1. ознакомиться с методиками приготовления и травления макрошлифов;

2. изучить коллекции изломов, макрошлифов и сварных швов;

3. изучить основные дефекты, наблюдаемые в металле;

4. зарисовать несколько изломов и макрошлифов с указанием имеющихся дефектов, причин их возникновения и мер по их предотвращению или устранению;

5. исследовать макроструктуру сварного шва, зарисовать его и дать заключение о качестве сварки;

6. выявить распределение ликвационной неоднородности в темплете методом Баумана и дать заключение о качестве металла.

7. написать отчет по работе в соответствии с пунктами задания.

2 Теоретическая часть

Макроструктурный анализ – один из основных методов исследования, который проводится с целью изучения макроструктуры и выявления макродефектов металлов и сплавов. Этот анализ осуществляется осмотром внешних поверхностей изделий, изломов и макрошлифов невооруженным глазом или при небольших увеличениях (до 30 раз) с помощью лупы.

Макроструктурный анализ применяется для выявления поверхностных (трещин, наружных пор и волосовин) и внутренних (усадочной рыхлости и раковин, газовых пузырей, шлаковых включений) дефектов, а также дендритного строения литого металла, расположение волокон в поковках, химической и структурной неоднородности, качества сварки и для исследования макроструктуры термически обработанных изделий.

2.1 Исследование целостности поверхностей заготовок или изделий

При осмотре поверхностей заготовок или изделия обнаруживаются: трещины, сколы, отслаивание, оплавление, разъедание и другие дефекты.

Трещины на стальных отливках образуются в результате разрыва металла под влиянием напряжений термического характера.

Трещины на заготовках (рис. 9) – следствие загрязнения слитка неметаллическими включениями (высокое содержание серы), а также наличия литейных дефектов (плен, заворотов) на его поверхности. Шлифовочные трещины (рис. 10) в виде сетки на поверхности закаленных изделий появляются вследствие возникновения больших растягивающих напряжений при нарушении режимов шлифования.

Рис. 9. Продольные трещины на заготовках

Рис. 10. Шлифовочные трещины

2.2 Изучение изломов металла

Изломом называется поверхность, по которой произошло разрушение образца или детали.

В зависимости от режима термической обработки и условий эксплуатации изделия могут разрушаться вязко или хрупко. В соответствии с этим изломы делятся на вязкие, хрупкие и смешанные.

Вязкий (волокнистый) излом (рис. 11, а) имеет пепельно-серый цвет. На поверхности разрушения отсутствуют кристаллические фасетки. Данному разрушению предшествует значительная пластическая деформация. В связи с этим по излому нельзя судить о форме и размере зерна.

Хрупкий излом (рис. 11. б) характеризуется наличием на поверхности блестящих плоских фасеток, образовавшихся в условиях разрушения после отрыва.

Рис. 11. однородный излом

а – однородный вязкий излом; б – однородный хрупкий излом

В зависимости от условий эксплуатации детали и качества металла изломы бывают усталостные, шиферные, нафталинистые.

Одной из основных причин разрушения деталей судовой техники является усталостное разрушение. Усталостью металла называется процесс постепенного накопления повреждений под действием повторно-переменных напряжений, приводящих к уменьшению долговечности материала, образованию трещин и разрушению его. Свойство материала противостоять усталости называется выносливостью.

К усталостным относятся изломы под действием переменных нагрузок, когда разрушение наступает после приложения большого числа циклов нагружений. Усталостные изломы имеют ряд характерных признаков, позволяющих их отличить от других видов излома. На поверхности излома (рис. 12) можно различить пять характерных зон:

- фокус излома – малая локальная зона, близкая к точке возникновения начальной макроскопической трещины усталости;

2

3

5

4

- очаг разрушения – небольшая зона, прилегающая к фокусу излома. При больших напряжениях может быть несколько очагов разрушения. На поверхности излома эта зона имеет наибольший блеск и гладкость. Усталостные линии на очаге разрушения обычно отсутствуют.

- участок избирательного развития соответствует зоне развившейся трещины усталости;

- участок ускоренного развития трещин является переходной зоной между участками усталостного развития трещины и зоной долома;

- зона долома характеризуется признаками макрохрупкого разрушения.