Хід роботи:

1. Опрацювати теоретичний матеріал.

2. Визначити, як впливають на властивості сталі технологічні домішки.

3. Заповнити таблицю.

4. Зробити висновки.

Практична робота №5

Тема програми: Конструкційні матеріали та матеріалознавство(20 год.).

Тема уроку: Діаграма стану залізо-вуглець. Види сплаву

залізо-вуглець (1 год.)

Мета: ознайомити учнів з практичним значенням видів сплавів діаграми

залізо-вуглець.

Теоретичні відомості.

Структурні складові залізовуглецевих сплавів у металографії мають особливі назви: ферит, цементит, аустеніт, перліт і ледебурит.

Ферит має невелику міцність, невисоку твердість (НВ 80... 100), порівняно невелику в'язкість і до температури 768 °С магнітні властивості.

Цементит Fe₃C — хімічна сполука заліза з вуглецем, яка утворюється внаслідок кристалізації сплаву, що містить 93,33 % Fe і 6,67 % С (максимальна розчинність вуглецю в залізі). Діаграму застосовують у термічній обробці та обробці тиском. Цементит має твердість близько НВ 800.

Аустеніт — твердий розчин вуглецю в залізі з вмістом вуглецю в сплаві 0,8...2,14 %. У сталі аустеніт існує за температури понад 727 °С. Під час повільного охолодження сплаву аустеніт розпадається на ферит і цементит, під час швидкого аустеніт не встигає розпастися. Частковий розпад аустеніту дає мартенсит, троосит і сорбіт — структури гартування.

Перліт утворюється під час розпаду аустеніту, що містить 0,8 % вуглецю. Структура перліту має вигляд перемішаних дуже дрібних світлих і темних лусочок (пластинчастий перліт) або зерен (зернистий перліт); тому перліт називають відповідно пластинчастим або зернистим. Темні частки — це ферит, світлі — цементит. Перліт має досить високу в'язкість і твердість (близько НВ 200).

Ледебурит — це механічна суміш аустеніту з цементитом із вмістом вуглецю в сплаві 4,3 %. Таку суміш називають евтектичним сплавом. Цей сплав твердне за мінімальної сталої температури.

Сплави, температура тверднення яких лежить ліворуч від евтектичної точки, прийнято називати доевтектичними, праворуч — заевтектичними.

Ледебурит (білий чавун) має високі твердість та крихкість.

Завдання до практичної роботи: опрацювати теоретичний матеріал , заповнити таблицю і зробити висновки.

Назва структурної складової	Тип металевого сплаву	За яких умов утворюється	Основні властивості складової

Хід роботи:

1. Опрацювати теоретичний матеріал.

2. Заповнити таблицю.

3. Зробити висновки.

Практична робота №6

Тема програми: Конструкційні матеріали та матеріалознавство(20 год.).

Тема уроку: Вплив домішок на властивості сталей (1 год.)

Мета: ознайомити учнів з впливом технологічних домішок на властивості сталей.

Теоретичні відомості.

Сталь - основний металевий матеріал, що широко застосовується для виготовлення деталей машин, приладів, інструментів та будівельних конструкцій. Сталі поєднують високу міцність з достатньою пружністю та пластичністю. Вагомо ще й те, що ці параметри можна змінювати у широкому діапазоні за рахунок зміни вмісту вуглецю, легуючих елементів і технологій термічної та хіміко-термічної обробки.

Сталь, отримана після плавки, має доволі складний хімічний склад. У сталь потрапляє певна кількість елементів, це пов'язано з технологією виробництва (марганець, кремній),або з неможливістю повного видалення їх з металу (сірка, фосфор, кисень, азот, водень), випадкові домішки (хром, мідь, нікель) і крім того деякі неметалеві домішки.

Збільшення вмісту вуглецю в сталі приводить до зміни структури сталі (підвищення кількості цементиту у фазовому складі), до підвищення міцності і твердості і зниження пластичності.

Постійні домішки сталей: марганець, силіцій, фосфор, сірка, а також гази - водень, азот, кисень. Ці домішки в тій чи іншій кількості постійно присутні в технічних сталях.

Вміст цих елементів обмежується наступними числами у відсотках: Мn- 0,3-0,8%, Si - 0,17-0,5%, Р - 0,05%, S - 0,05 %.

Розглянемо вплив домішок окремо.

Марганець. Його вводять в сталь при розкисленні, тобто для виведення шкідливих домішок оксиду заліза. Марганець в значній мірі впливає на властивості, підвищує міцність, твердість.

Силіцій попадає в сталь як і марганець при розкисленні. Вплив силіцію на сталь, подібний до марганцю. Можна сказати, що це в певній мірі корисні домішки.

Фосфор. Руди заліза, паливо, флюси мають певну кількість фосфору, який в процесі виробництва чавуну в певній кількості залишається в ньому, а потім частково переходить в сталь. Розчиняючись в залізі, фосфор різко знижує температуру переходу сталі в крихкий стан, що викликає холоднокрихкість сталі.

В окремих випадках фосфор бажаний:

• полегшує обробку сталі ріжучим інструментом;

• в присутності міді підвищує опір корозії.

Сірка. Як і фосфор, сірка попадає в метал із руд, а також із пічних газів, також є продуктом згорання палива. Сірка нерозчинна в залізі і люба її кількість утворює з залізом сірчані сполуки - сульфіди заліза FeS. Наявність сульфідів заліза робить сталь крихкою при 800°C і вище, тобто в районі температур червоного накалювання. Явище це носить назву червонокрихкість. Внаслідок червонокрихкості сталь із збільшеним вмістом сірки не піддається гарячій обробці тиском. З цієї точки зору сірка є шкідливою домішкою в сталі.

Гази. Водень, азот, кисень містяться в сталі в невеликих кількостях. Наявність газів залежить від способу виробництва. Водень, азот, кисень бувають присутніми в слідуючих формах:

• знаходитися в різних несуцільностях (в газоподібному стані);

• знаходитися в а-залізі в твердому розчині;

• утворювати різні сполуки, так звані неметалеві включення (нітриди, оксиди).

Із сказаного, як висновок, що наявність водню, азоту, кисню, а також неметалевих включень в сталі погіршує її властивості.

Радикальним методом зменшення наявності названих елементів та неметалевих включень в металі є виплавляння і розливання в вакуумі.

Завдання до практичної роботи: опрацювати теоретичний матеріал , заповнити таблицю і зробити висновки.

№ з/п	Назва домішки	Корисна чи шкідлива	Вплив домішки на властивості сталі