
- •Нижнетагильский технологический институт (филиал)
- •Материаловедение
- •Содержание
- •Введение
- •Лабораторая работа №1 «Макроанализ металлов и сплавов»
- •1. Сущность макроанализа
- •2. Приготовление макрошлифов для макроскопического исследования металлов
- •3. Выявление строения литой стали
- •4. Определение химической неоднородности серы
- •5. Выявление волокнистости стали
- •6. Макроанализ излома металла
- •Задание:
- •Лабораторая работа №2 «Микроанализ металлов и сплавов»
- •1. Сущность микроанализа
- •2. Приготовление микрошлифа
- •3. Устройство металлографического микроскопа
- •4. Осветительная система микроскопа
- •5. Исследование микроструктуры нетравленого образца
- •6. Исследование микроструктуры стали после травления шлифа
- •Задание:
- •Выводы из полученных результатов
- •Лабораторая работа №3 «Испытание на твердость по методу Бринелля»
- •1. Схема испытания твердости по методу Бринелля
- •2. Приборы для испытания на твердость по Бринеллю
- •3. Выбор диаметра шарика и нагрузки
- •4. Подготовка образца для испытания
- •5. Методика измерения отпечатка и определения твердости
- •Задание
- •Лабораторая работа №4 «Испытание на твердость по методу Роквелла»
- •1. Схема испытания и величина твердости по Роквеллу
- •2. Прибор Роквелла
- •3. Выбор нагрузки и наконечника
- •4. Подготовка образца для испытания
- •5. Контроль прибора
- •6. Подготовка прибора и проведение испытаний
- •Задание
- •Лабораторая работа №5 «Диаграмма состояния сплавов системы железо-углерод»
- •1. Структуры железоуглеродистых сплавов
- •2. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
- •3. Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
- •4. Изотермические превращения в железоуглеродистых сплавах
- •5. Стабильная и метастабильная диаграмма равновесия
- •6. Структурообразование в охлаждаемой стали с 0,4%
- •Задание:
- •Лабораторая работа №6 «Структура и свойства сталей в равновесном состоянии»
- •1. Равновесные состояния сплава
- •2. Зависимость свойств стали от содержания углерода
- •3. Структура и свойства стали в равновесном состоянии
- •3.1. Доэвтектоидные стали
- •3.2. Эвтектоидные стали
- •3.3. Заэвтектоидные стали
- •4. Классификация сталей по назначению и содержанию вредных примесей
- •Задания
- •Лабораторая работа №7 «Структура и свойства чугунов»
- •1. Классификация чугунов
- •2. Ковкий чугун
- •3. Серый чугун
- •4. Высокопрочный чугун
- •Задания
- •Лабораторая работа №8 «Инструментальные стали»
- •1. Характеристика инструментальных сталей
- •2. Классификация инструментальных сталей по свойствам
- •3. Нетеплостойкие стали
- •4. Полутелостойкие стали
- •5. Быстрорежущие стали (теплостойкие стали)
- •Задания
- •Лабораторая работа №9 «Термическая обработка сталей»
- •1. Сущность термической обработки
- •2. Отжиг
- •3. Нормализация
- •4. Закалка
- •5. Отпуск
- •Задание:
- •Лабораторая работа №10 «Классификация и маркировка углеродистых и легированных сталей»
- •1. Классификация сталей
- •2. Маркировка сталей по Российским стандартам
- •2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества
- •2.2. Углеродистые конструкционные качественные стали
- •2.3. Инструментальный углеродистые стали
- •2.4. Легированные стали
- •2.5. Автоматные стали
- •2.6. Сталь углеродистая и легированная рессорно-пружинная
- •2.7. Сталь подшипниковая
- •2.8. Сталь инструментальная легированная
- •2.9. Сталь инструментальная быстрорежущая
- •Задание
- •Лабораторная работа №11 «Классификация сталей по Зарубежным стандартам»
- •1 Общие сведенья
- •2 Маркировка сталей по Евронормам (eu)
- •2.1 Маркировка по признаку физических характеристик
- •2.2 Маркировка по признаку химического состава
- •3 Маркировка сталей по национальному стандарту Франции
- •4 Маркировка сталей по национальному стандарту Германии
- •5 Маркировка сталей по национальным стандартам сша
- •6 Маркировка сталей по национальным стандартам Японии (jis – Japanese Industrial Standart)
- •7 Маркировка сталей по национальным стандартам Италии
- •8 Маркировка сталей по национальным стандартам Великобритании
- •9 Маркировка сталей по национальным стандартам Швеции
- •Атлас введение
- •1. Материалы, применяемые в транспортном машиностроении
- •1.1. Основные элементы микроструктуры стали и чугуна
- •1.2. Характеристика материалов (структура и свойства) Сталь Ст3кп
- •Сталь 09г2
- •Сталь 38хс
- •Сталь 30хгса
- •Сталь 32х06л
- •Сталь 60с2
- •Сталь 18х2н4ма
- •Сталь 20гфл
- •Сталь 12х18н10т
- •Серый чугун сч 20
- •Ковкий чугун кч 30-6 Назначение - разнообразные тонкостенные (до 50 мм) деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, — фланцы, муфты, картеры, ступицы и др.
- •Антифрикционный чугун асч-1
- •Высокопрочный чугун вч 40-5
- •Маслотный чугун
- •2. Дефекты в металлопрокате
- •Раскатанный газовый пузырь
- •3. Дефекты сварных соединений
- •4. Дефекты литья
- •5. Некондиционные структуры
- •Библиографический список
3. Выбор нагрузки и наконечника
Нагрузка и наконечник выбираются в зависимости от твердости испытываемого материала (табл. 1).
Таблица 1
Выбор нагрузки и наконечника для испытания
Примерная твердость по Бринеллю |
Обозначение шкалы |
Вид наконечника |
Нагрузка в Н |
Обозначение твердости по Роквеллу |
Допускаемые пределы шкалы |
60 – 230 230 – 700 Свыше 700 |
В С А |
Стальной шарик Алмазный конус То же |
1000 1500 600 |
HRВ HRС HRA |
25 – 100 20 – 67 Свыше 70 |
4. Подготовка образца для испытания
Поверхности образца как испытываемая, так и опорная должны быть плоскими, параллельными друг другу и не должны иметь таких дефектов, как окалина, забоины, грязь, различные покрытия. Все дефекты поверхности образца должны быть удалены мелкозернистым наждачным кругом, напильником, или наждачной бумагой. При обработке поверхности образец не должен нагреваться выше 100 – 150 0.
5. Контроль прибора
Перед испытанием на твердость по Роквеллу необходимо произвести контроль прибора с целью определения точности его показаний.
Контроль прибора производится при помощи контрольных брусков, твердость которых заранее известна. При проверке показания прибора должны находиться в пределах чисел твердости, обозначенных на контрольных брусках. Если твердость по прибору не соответствует твердости контрольных брусков, то к показаниям прибора при испытании деталей вводится соответствующая поправка.
Порядок проведения контроля аналогичен порядку проведения испытания (см. далее).
6. Подготовка прибора и проведение испытаний
При испытании образцов оттоженной стали, сплавов цветных металлов с предполагаемой твердостью от 60 до 230 НВ в шток (см. рис. 2.2) прибора закрепить оправку с шариком и на постоянный груз (500 Н) установить груз (400 Н). При испытании образцов закаленной стали с предполагаемой твердостью от 230 до 700 НВ в шток прибора закрепить оправку с алмазным (или победитовым) наконечником и на постоянный груз установить груз (500 Н). При испытании образцов твердых сплавов с предполагаемой твердостью свыше 700 НВ и тонких поверхностных слоев (0,3 – 0,5 мм) образцов в шток прибора закрепить оправу с алмазным наконечником и оставить только постоянный груз.
В зависимости от используемого наконечника и установленного груза шкала измерений будет различной (см. табл. 1). Обозначение шкалы, по которой будет производиться измерение, необходимо записать в графу 2 протокола испытаний.
Далее необходимо установить испытываемый образец на столик прибора. Образец должен плотно прилегать к столику и не должен качаться, сдвигаться, пружинить.
Вращением маховика по часовой стрелке столик осторожно поднимать, чтобы без удара подвести образец к шарику или острию алмазного конуса. Особенно осторожно надо подводить образец к острию алмазного конуса, так как при быстром вращении маховика образец удариться об алмазный конус и алмаз может расколоться (выкрошиться).
После того как образец подведен к шарику или алмазу, продолжать плавно вращать маховик по часовой стрелке. При этом шарик или алмаз начинает внедряться в испытываемый образец, а стрелка циферблата прибора вращаются. Вращать маховик надо до тех пор пока маленькая стрелка 1 (рис. 3, а) на циферблате дойдет до красной точки 2, а большая стрелка 3 устанавливается при этом приблизительно в вертикальном положении (допускается отклонение ± 5 делений) (рис. 3, б).
Вращением кольца циферблата подвести нуль черной шкалы со значком С0 к большой стрелке (рис. 3, в).
Легким нажатие на рукоятку опустить ее вниз.
Прочитать по шкале число твердости по Роквеллу (рис. 3, д)
Полученный результат твердости записать в графу 3 протокола испытания (табл. 3).
Вращение маховика против часовой стрелки освободить образец от действия предварительной нагрузки, передвинуть его и повторить испытание вновь в другой точке образца. На каждом образце должно быть произведено не менее трех испытаний. Расстояние центра отпечатка от края образца или другого отпечатка, при испытании по шкале С и А должно быть не менее 2,5 мм, по шкале В – не менее 4 мм.
Рис. 4. Соотношение твердость по Бринеллю и по Роквеллу при вдавливании стального шарика (а) и алмазного конуса (б)
Результат последующих испытаний твердости записывать в графу 4 и 5 протокола испытания (табл. 3), а среднее в графу 6.
Числа твердости по Роквеллу перевести на числа твердости по Бринеллю с помощью диаграмм (рис. 4) или табл. 2 и записать в графу 7 протокола.
Таблица 2
Соотношение чисел твердости, определенных различными методами
Диаметр отпечатка d в мм |
При испытании вдавливанием |
|||
стального шарика 10/3000 (на прибор типа Бринелля) НВ |
алмазного конуса или стального шарика (на приборе типа Роквелла), при различных нагрузках |
|||
150 кг (конус) HRC |
60 кг (конус) HRA |
100 кг (шарик) HRB |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
4,05 4,10 4,15 4,20 4,25 4,30 4,35 4,40 4,45 4,50 4,55 4,60 4,65 4,70 4,75 4,80 4,85 4,90 4,95 5,00 5,05 5,10 5,15 5,20 5,25 5,30 5,35 5,40 5,45 5,50 5,55 5,60 5,65 5,70 5,75 |
223 217 212 207 201 197 192 187 183 179 174 170 167 163 159 156 152 149 146 143 140 137 134 131 128 126 123 121 118 116 114 111 109 107 105 |
19 17 15 14 13 12 11 9 8 7 6 4 3 2 1 0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - |
60 60 59 59 58 58 57 57 56 56 55 55 54 53 53 52 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - |
99 98 97 95 94 93 92 91 90 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 68 67 66 65 64 |