Тема 4.2 Стали для инструментов обработки металлов давлением

Студент должен:

знать: основные свойства сталей для штампов и других инструментов

холодной обработки давлением; классификацию, обозначение, состав и основные свойства сталей для обработки металлов давлением; принципы подбора материалов для инструментов обработки металлов давлением.

Стали для инструментов холодной обработки давлением. Стали для инструментов горячей обработки давлением: стали для молотовых штампов, стали для штампов горизонтально-ковочных машин и прессов.

Литература: 1, с. 138; 2 с. 349...366

Методические указания

При изучении этой темы необходимо обратить внимание на свойства, которыми должны обладать стали для штампов и других инструментов холодной обработки давлением. Изучите классификацию, обозначение, состав и основные свойства сталей для обработки металлов давлением.

30

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите требования, предъявляемые к сталям, используемых для изготовления штампов холодного и горячего деформирования.

2. Расшифруйте марки сплавов: 8Х4В2С2МФ; 5ХНВА.

Раздел 5. Порошковые и композиционные материалы

Тема 5.1 Порошковые материалы

Студент должен:

иметь представление:

о методах получения изделий из порошков: об особенностях порошковых материалов;

знать: свойства и применение порошковых материалов.

Получение изделий из порошков. Метод порошковой металлургии. Свойства и применение порошковых материалов в промышленности.

Литература: 1, с. 438...450; 2 с. 422...431

Методические указания

Порошковыми называют материалы, изготовляемые путём прессования металлических порошков в изделия необходимой формы и размеров и последующего спекания сформованных изделий в вакууме или защитной атмосфере при температуре (0,75.. .0,8) Т. Различают пористые и компактные порошковые материалы.

Пористые материалы применяют для изготовления антифрикционных деталей и фильтров. Широко применяют порошковые материалы в электротехнике и радиотехнике в качестве магнитов. Большое применение в машинах для контактной сварки получили контакты из порошковых материалов.

Всё больше порошковая металлургия применяется для изготовления специальных сплавов: жаропрочных на никелевой основе, дисперсионно-) упрочнённых материалов на основе Ni, Al, Ti, Сг. Также получают различные материалы на основе карбидов W, Mo, Zr.

Порошковая металлургия позволяет увеличить коэффициент использования металла и повысить производительность труда.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы достоинства и недостатки порошковой металлургии?

2. Какие Вы знаете порошковые антифрикционные и фрикционные материалы?

3. Опишите свойства, технологию обработки и применение конструкционных порошковых материалов.

Тема 5.2 Композиционные материалы

Студент должен:

31

знать: классификацию и основные характеристики композиционных

материалов.

Композиционные материалы, классификация, строение, свойства, достоинства и недостатки, применение в промышленности.

Литература: 1, с. 438. ..450; 2 с. 422...431

Методические указания

Композиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще Al, Mg, Ni и их сплавы), упрочнённой высокопрочными волокнами или тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися в основном металле. Металлическая матрица связывает волокна в единое целое. Волокно (дисперсные частицы) плюс связка (матрица), составляющие ту или иную композицию, получили название композиционные материалы.

Композиционные материалы отличаются от обычных сплавов более высокими значениями временного сопротивления и предела выносливости, модуля упругости и пониженной склонностью к трещинообразованию. Применение их повышает жёсткость конструкции при одновременном снижении её металлоёмкости.

Вопросы для самоконтроля

1. В чём различие механизмов упрочнения композиционных материалов - волокнистых и дисперсно-упрочнённых?

2. Укажите примерный уровень прочности и модуля упругости волокон и нитевидных кристаллов нескольких материалов.

3. Какие разновидности волокнистых металлических материалов Вы знаете?

4. Укажите номенклатуру деталей, которые можно изготовить из композиционных материалов?

32

2.ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Номер темы	Номер и наименование занятия	Кол. часов
Тема 1	1.Ознакомление с методикой измерения твердости по Роквеллу и Бринелю	4
Тема 1.5	2.Изучение структуры стали после термической и химико-термической обработки.	2
Тема 2.2.	3.Изучение структуры и свойств легированных сталей (конструкционных, инструментальных и с особыми свойствами).	2
Тема 2.5.	4.Термическая обработка алюминиевых сплавов.	2
Тема 3.3.	5.Определение удельного сопротивления и проводниковых материалов. Определение удельного сопротивления диэлектриков. Испытание диэлектриков на пробой и определение электрической прочности различных диэлектриков.	2
	Всего	12

4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Домашняя контрольная работа составлена в 30-ти вариантах. Номер варианта выбирается по двум последним цифрам шифра студента. Если эти цифры представляют число больше тридцати, то из него надо вычитать 30 до тех пор, пока

не останется число от 1 до 30. Например, шифр студента 9875. Тогда 75- 2x30=15. Выполняется 15-тый вариант.

Вопросы контрольной работы обязательно переписываются полностью, ответ на каждый вопрос начинается с новой страницы. После каждого ответа на вопрос необходимо оставить чистую страницу для замечаний. Работа, вы полненная не по своему варианту, проверке не подлежит.

33

Варианты контрольной работы

№ варианта	№ вопроса	№ варианта	№ вопроса	№ варианта	№ вопроса
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	1,16,31,46 2,17,32,47 3,18,33,48 4,19,34,49 5,20,35,50 6,21,36,51 7,22,37,52 8,23,38,53 9,24,39,54 10,25,40,55	11 12 13 14 15 16 17 18 19 20	11,26,41,56 12,27,42,57 13,28,43,58 14,29,44,59 15,30,45,60 1,30,44,58 2,16,45,59 3,17,31,60 4,18,32,46 5,19,33,47	21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	6,20,34,48 7,21,35,49 8,22,36,50 9,23,37,51 10,24,38,52 11,25,39,53 12,26,40,54 13,27,41,55 14,28,42,56 15,28,43,57

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Перед ответом на первый вопрос необходимо изучить раздел "Основы металловедения", уяснить сущность заданных терминов, дать их определения и краткие пояснения. [ 1, главы 1,2; 2, главы I- VII ].

Ответ на второй вопрос требует знаний диаграммы железо - цементит. [ 1, глава 5; 2, глава VIII ]. Рисунок выполняется на миллиметровой бумаге. Для построения кривых охлаждения нужно восстановить перпендикуляр к оси концентраций (по заданному количеству углерода), и определить, при каких температурах он пересекает линии диаграммы.

Пример построения кривой охлаждения

Для системы свинец-сурьма нарисовать диаграмму состояния, построить кривую охлаждения сплавов, содержащих 95% и 60% свинца.

34

1. На оси диаграммы Pb-Sb находим точки, соответствующие указанным процентам и восстанавливаем перпендикуляры.

2. Слева и справа от диаграммы изображаем оси координат (температура-время).

3. Определяем температуры (диаграмма строится в масштабе), которые получаются на месте пересечения перпендикуляров и линий диаграммы.

4. Сносим эти точки пересечения на координатные оси (первый сплав - влево, второй - вправо).

5. Соединяем точки прямыми линиями. Наклон произвольный. В точке пересечения с горизонтальной линией диаграммы - на кривой охлаждения небольшая площадка.

6. Рассмотрим сплав с 95% Pb.

Выше t - 300 он находится в жидком состоянии.

При t = 300 из раствора начинает выделяться свинец.

При t = 246 происходит окончательная кристаллизация с образованием эвтекгики - механическая смесь (Pb + Sb).

При дальнейшем охлаждении изменений нет.

Окончательная структура: (Pb + эвтектика)

7. Аналогично анализируется и сплав с 60% свинца.

35

При ответе на третий вопрос необходимо изучить принципы маркировки сталей, чугунов, сплавов цветных металлов (меди, алюминия, титана, магния). Нужно дать описание каждой буквы и цифры в маркировке, определить тип сплава и предположить возможность его применения. Также необходимо изучить раздел "Неметаллические материалы". Ответ желательно дать в виде таблицы.

Для ответа на четвёртый вопрос нужно знать виды и назначение термической и химико-термической обработки (отжиг, нормализация, закалка, отпуск, цементация, азотирование и т. д.). Затем нужно изучить конструкционные и инструментальные стали и сплавы, стали и сплавы с особыми свойствами, сплавы цветных металлов, неметаллические материалы. Из пяти предложенных изделий, для первых трёх материал выбирается из групп сталей, чугунов, твёрдых сплавов. Четвёртое изделие требует применения сплавов цветных металлов, пятое - неметаллических материалов. Ответ дать в виде таблицы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

1—15. Дайте определения следующим понятиям:

1. Система, фаза, структура, прочность.

2. Макроструктура, микроструктура, металловедение, твёрдость.

3. Период решётки, ОЦК, ГЦК, вязкость.

4. Координационное число, анизотропия, поликристалл, деформация.

5. Вакансия, дислокация, ГПУ, усталость.

6. Кристаллизация, кристаллит, модифицирование, предел прочности.

7. Полиморфизм, ά-Fe, γ-Fe, предел текучести.

8. Твёрдый раствор замещения, твёрдый раствор внедрения, эвтектика, способ Бринелля.

9. Диаграмма состояния, ликвидус, солидус, способ Роквелла.

10. Возврат, рекристаллизация, холодная деформация, способ Виккерса.

11. Горячая деформация, твёрдость, износостойкость, НВ.

12. Теоретическая прочность, "усы", наклёп, HRC.

13. Аустенит, феррит, перлит, HV.

14. Ледебурит, цементит, вторичная кристаллизация, износостойкость.

15. Эвтектоид, заэвтектоидная сталь, эвтектический чугун, теоретическая прочность.

16-30. Начертите диаграмму железо - цементит, укажите структуры во всех областях и постройте кривые охлаждения для сплавов с заданным количеством углерода (в %). Все получающиеся структуры охарактеризуйте.

1)0.1,2.3 17)0.2,2.5 18)0.3,2.7 19)0.4, 2.9 20)0.5,3.1

21)0.6,3.3 22)0.7,3.5 23)0.8, 3.7 24)0.9, 3.9 25) 1.0, 4.1

26)1.1, 4.3 27) 1.2,4.5 28) 1.3, 4.7 29) 1.4, 4.9 30)1.5, 5.1

31-45. Для заданных материалов приведите состав, свойства и примеры применения:

36

31)10Г2,9ХВГ, 12X13, А40Г, КЧ45-7, АМц, полиэтилен.

32)25ХГСА, У1 OA, 25Х1ЗН2, А20, ВЧ100, АМг5, полистирол.

33)25ХГФ, ХВСГ, 14Х17Н2, А45Е, СЧ40, АМг2, текстолит.

34)12Х2НМФА, Р6М5,09X15Н8Ю, ЕХ5К5, АСЧ-2, Д18, гегинакс.

35)19ХГН, 9ХС, 07Х16Н6, ЕХЗ, АКЧ-1, В95, фторопласт.

36)30ХН2МФА, Р18,08Х18Н10Т, ЮНДК15, ЛМцА-57-3-1, АК4, капрон.

37)18ХГТ, ШХ10,03Х18Н12, ЮН14ДК25А, Л96, АЛ9, дифлон.

38)45ХН, Р18К5Ф2,12Х8ВФ, 17Х18Н9,БрОЦ4-3,ВТ9, поливинилхлорид.

39)55ХГР, У1 ЗА, 15X11МФ, X1ЗЮ4, БрА5, ВТЗ-1, углепластик.

40)70СЗА, В2Ф, 14Х17Н2, Х20Н80, БрАЖМцЮ-3-1.5, ВТ5, стеклотекстолит.

41)38ХГН, Р6М5К5,40Х9С2, Б83, БрКН-1-3, МЛ2, стекловолокнит.

42)25ХГМ, Р9М4К8,40Х10С2М, Б16, БрОЦС4-4-4, МА8, полипропилен.

43)30XH3A, ВК10, ХН77ТЮР, БС6, БрБ2, МЛ5, полиформальдегид.

44)50ХГФА, Т5К12, ХН65ВМТЮ, ЦАМ 10-5, ЛС59-1, МА2, пенополистирол.

45)25Х2ГНТА, ТТ20К9,10X11Н20ТЗР, БН, Л60, MA 1, стеклопластик.

46-60. Изучите условия работы заданных изделий и требований, предъявляемых к ним, выберите марку материала для их изготовления, выбор обоснуйте, назначьте термическую или химико-термическую обработку (если она необходима).

46) Напильник, крышка люка, арматура паровых котлов, червячное колесо, упаковочная плёнка.

47) Болт, станина станка, протяжка, сварной топливный бак, ёмкость для самых агрессивных веществ.

48)Корпус насоса, неответственная труба, цилиндр ДВС, оконная рама, корпус радиоприёмника.

49)Анкерный болт, шкив, зенкер, монета, печатная плата.

50)Гайка, крюк подъёмного крана, сверло, бензопровод, облицовка гальванических

ванн.

51)Корпус паровой турбины, шпиндель быстроходного станка, особо ответственная толстая пружина, фольга (до 500°С), рукоятка.

52)Тормозная колодка, вал буровой лебёдки, фреза, судовой винт, рыболовное удилище.

53)Поршень тяжёлых агрегатов, кулачок распределительного вала, метчик для мягких материалов, втулка для работы в морской воде, канистра.

54)Железнодорожное колесо, вкладыш подшипника, резец для жаропрочных сталей, педаль, корпус шариковой авторучки.

55)Винт, поршневое кольцо, лопатка паровой турбины, поршень, труба для агрессивных стоков.

56)Стальная бурильная труба, шейка коленвала, пружина малого сечения, коррозионно-стойкая труба высокого давления, приборная шестерня.

37

57)Картер двигателя, заклёпка, ротор паровой турбины, корпус прибора до

275°С, панель электроприборов с массивными навесными деталями.

58)Корпус редуктора, рельс, ротор компрессора, токоведущая пружина, особо качественные лыжные палки.

59)Поршень, пружина бурового насоса, штамп холодного деформирования, лёгкая бурильная труба, передняя панель автомобиля.

60)Цементуемая автомобильная шестерня, болт ответственного назначения, штамп горячего деформирования, заклёпка для лёгких конструкций, оболочка кабеля.

ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Кузьмин Б.А. Технология металлов и конструкционные материалы. - М.: Высшая школа, 2010.

2. Лахтин Ю.М., ЛеонтьеваВ.П. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 2011.

3. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 2009.

4. Самохоцкий А.И., Кунявский М.Н. Лабораторные работы по металловедению и термообработке. -М.: Машиностроение, 2012.

Дополнительная

5. Гуляев А.П. Металловедение. -М.: Металлургия, 2007.

6. Металловедение и термическая обработка стали. Т. 1, 2, 3. Справочник. - М.: Металлургия, 2008.

Интернет-ресурсы:

1. www.nglib.ru

2. http://tech-biblio.ru

3. www.izhneftemash.ru

4. www.oil-gas.ru

5. www.neftegaz.ru

38

38