МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ИМЕНИ К.Г. РАЗУМОВСКОГО»(Первый казачий университет)

СИБИРСКИЙ КАЗАЧИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ (филиал) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ИМЕНИ К.Г. РАЗУМОВСКОГО» (Первый казачий

университет)

Кафедра проектирования и автоматизации производств

Дианова Н.Г.

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

Для выполнения самостоятельных аудиторных работ по дисциплине «Материаловедение»

Для студентов направления подготовки:

15.03.02 - Технологические машины и оборудование

15.03.04-Автоматизация технологических процессов и производств

ОМСК 2015

1

УДК 620.22

Рецензенты: доцент кафедры «Теоретическая механика и детали машин» Омского государственного университета путей сообщения, к.т.н., Д.В. Тарута

Дианова Н.Г. Рабочая тетрадь для выполнения самостоятельных аудиторных работ по дисциплине «Материаловедение»

Для студентов направления подготовки: 15.03.02 - Технологические машины и оборудование, 15.03.04 - Автоматизация

технологических процессов и производств. Сибирский казачий институт технологий и управления (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского» (Первый казачий университет), 2015. - 48 с.

Содержит краткую теорию, порядок выполнения и оформления практической работы. Выполняется с целью закрепления знаний студентов по разделу дисциплины. Методические указания помогут студенту в самостоятельном изучении дисциплины, выполнении контрольных работ и подготовке к различным видам аттестации.

Дисциплина: материаловедение.

Подготовлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом и рабочей программой для учебной дисциплины «Материаловедение».

© СКИТУ Филиал ФГОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г.Разумовского » в г. Омске, 2015 © Дианова Н.Г., 2015

2

Оглавление

1. Углеродистые и легированные конструкционные стали .. 5

   1. Маркировка углеродистых конструкционных сталей. 5

   2. Маркировка легированных конструкционных сталей 8

ЗАДАНИЕ 1 9

2. Инструментальные стали и сплавы 14

Маркировка инструментальных сталей 15

ЗАДАНИЕ 2 17

3. Автоматные стали (стали с повышенной обрабатываемостью резанием) 18

Углеродистые автоматные стали ... 18

Легированные автоматные стали . 19

ЗАДАНИЕ 3 . 21

4.Чугуны. Маркировка, свойства и применение . 22

ЗАДАНИЕ 4 28

5.Твердые сплавы 29

ЗАДАНИЕ 5 34

6.Электротехнические материалы 35

Проводниковые материалы 36

2. Полупроводниковые материалы и изделия ;.. 37

Диэлектрики (электроизоляционные материалы) 38

2. Магнитные материалы 43

Задание 6 45

Библиографический список 46

4

Марка стали	СтО	Ст1	Ст2	СтЗ	Ст4	Ст5	Стб
Содержание углерода до, %	0,23	0,12	0,15	0,22	0,27	0,37	0,49
Содержание марганца Мп, %	0	0,5	0,5	0,65	0,7	0,8	0,8

5

Стали обыкновенного качества по требованиям при поставке делятся на 3 группы:

Группа А - стали поставляемые по механическим свойствам, без уточнения химического состава. СтЗпс. Буква «А» в марке не ставится.

Группа Б - стали, поставляемые с гарантируемым химическим составом. Б Ст2пс.

Группа В - стали, поставляемые с гарантируемым химическим составом и механическими свойствами. В СтЗпс.

В марке стали буква «А» не ставится, а буквы «Б» и «В» ставятся в начале марки.

Стали обыкновенного качества и качественные углеродистые стали по раскислению и характеру затвердения в изложницах делят на:

1. спокойные «сп» (Ст1сп, Ст2сп, СтЗсп, Ст4сп, Ст5сп, Стбсп);

2. полуспокойные «пс» (Ст1пс, Ст2пс, СтЗпс, Ст4пс);

3. кипящие «кп» (Ст1кп, Ст2кп, СтЗкп, Ст4кп).

В их составе разное массовое содержание кремния и кислорода:

• в спокойных 0,15 - 0,3% кремния и ~ 0,002% кислорода

• в полуспокойных 0,05 - 0,15% Si и ~ 0,01% 0₂

• в кипящих не более 0,05 % Si и ~ 0,02% 0₂

Эти стали имеют более низкие механические свойства, но и меньшую стоимость по сравнению с другими сталями.

Например: наиболее распространенная сталь СтЗсп имеет предел прочности (Т_в = 380...490 МПа, предел текучести

б

G₀,2 =210...250 МПа и относительное удлинение 6 =25...22 %, а Ст5сп - G_B = 500...600 МПа, G₀,2 =240...280 МПа и 6 =20... 17%,

Углеродистые стали обыкновенного качества предназначены для изготовления горячекатанного и холоднокатанного проката (сортового, фасонного), поковок и штамповок, металлических профилей, жести и метизов.

1.1.2.Качественные углеродистые стали

Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 05, 08, 10, 20...85. Двузначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, дополнительно после цифр показывается степень раскисления. В зависимости от содержания углерода эти стали делятся на:

1. Низкоуглеродистые (С < 0,25%) 05кп, 08кп, Юкп ... 25кп (G_B = 330...460 МПа, G₀,₂ =200...280 МПа, 6 =33...23 %)

Применение: стали 05кп, 08кп, 8, 10 - для изготовления деталей холодной штамповкой; 15кп, 15, 20 (болты, гайки, оси )

2. Среднеуглеродистые (0,3 0,5% С) 30, 35, 40, 45, 50, 55. (ав = 500...600 МПа, о0,2 =240...280 МПа,5 =20... 17 %).

Применение: используются для изготовления деталей высокой прочности, но с вязкостью сердцевины (втулки, валики, шайбы )

3. Высокоуглеродистые (0,6 -ь 0,85% С) 60, 65, 70, 75, 80,85. (ов = 600...800 МПа, о0,2 =300...400 МПа,6 =15... 12 %). Применение: для деталей, работающих в условиях трения и вибрационных нагрузок (прокатные валки, диски сцепления, пружины и рессоры).

7

легированных конструкционных сталей выплавляется качественными (Р < 0,035%		и S < 0,035%).
Буквы в обозначении марки стали
А - азот	X - хром	Т - титан
Б - ниобий	Ц- цирконий	Ф - ванадий
В - вольфрам	Ч - редкоземельный
Г - марганец	Ю - алюминий
Д - медь	К - кобальт
Е - селен	П - фосфор
М - молибден	Р - бор
Н - никель	С - кремний 8

Легированные конструкционные стали по качеству бывают: качественные, высококачественные и особо

высококачественные.

Высококачественные стали содержат меньше вредных примесей (< 0,025% S и 0,025% Р) и обозначаются буквой «А», помещенной в конце марки. Особо высококачественная сталь обозначается буквой «Ш», располагаемой в конце марки (например, ЗОХГСА - Ш). если в конце марки стали нет букв «А» и «Ш» , то это сталь качественная.

Если буква «А» расположена в середине марки (например, 16Г2АФ), то сталь легирована азотом 0,015 - 0,025%, а если в начале марки (например, А40) - сталь автоматная (хорошо обрабатываемая резанием), содержащая 0,4% С. Пример расшифровки марки стали: 12Х2Н4А - сталь среднелегированная, высококачественная (в конце марки «А»), содержит в

среднем 0,12% С; 2% хрома; 4% никеля.

ЗАДАНИЕ 1.

1.1 .Заполнить таблицу 1. Сделать запись марки стали в соответствующем столбце таблицы 1.

1.2.Заполнить таблицу 2. Занести марки стали в соответствующие столбцы и строки таблицы 2, выбрав их из таблицы 1.

Записать соответствующие той или иной стали механические характеристики и область их применения.

1.3. Записать полную расшифровку марок сталей

9

№ п/п

Марка стали

Углеро­ дистые

Легиро ванные

Обыкновенного качества

Качественные

Высококачест­ венные

Особо­ высокока­ чественные

Инструмен- тальные

Автомат­ ные

углеро­ дистые

легиро­ ванные

углеро­ дистые

легиро­ ванные

углеро­ дистые

легиро­ ванные

легиро­ ванные

1.

12ХНЗА

2.

Ст1пс

3.

У13А

4.

07Х21Г7АН5

5.

19ХГН

6.

9Х

7.

ЗОХГСА-Ш

8.

АС16ХН

9.

08кп

10.

03Х13АГ19

11.

10Г2

12.

Л2ХРА

13.

Ст4кп

14.

АС30ХГМ

15.

А40Е

16.

35пс

17.

12Г2АФ

ю

№ п/п

Марка стали

Углеро­ дистые

Легиро ванные

Обыкновенного качества

Качественные

Высококачест­ венные

Особо­ высокока­ чественные

Инструмен- тальные

Автомат­ ные

углеро­ дистые

легиро­ ванные

углеро­ дистые

легиро­ ванные

углеро­ дистые

легиро­ ванные

легиро­ ванные

18.

СтЗГпс

19.

АЦ40Х

20.

СтО

21.

16ХФР

22.

А45ХЕ

23.

ЗОпс

24.

У10А

25.

А40Г

26.

Р6М5

27.

09Г2С

28.

бОсп

29.

6ХВГ

30.

БСт2пс

31.

12Х18Н10Т

32.

А45ХЕ

33.

15Х25Т

34.

У12

35.

Р9К5

36.

А12

I

№ п/п

Марка стали

Углеро­ дистые

Легиро ванные

Обыкновенного качества

Качественные

Высококачест­ венные

Особо­ высокока­ чественные

Инструмен- тальные

Автомат­ ные

углеро­ дистые

легиро­ ванные

углеро­ дистые

легиро­ ванные

углеро­ дистые

легиро­ ванные

легиро­ ванные

37.

АЦ60

38.

У8

39.

15ХМ

40.

АЦ45Г2

41.

8 Осп

42.

АЦ20ХНЗ

43.

25Г2С

44.

СтЗсп

45.

15кп

46.

20пс

47.

Ст2 кп

48.

40сп

49.

Ст1пс

50.

У11А

51.

Ст5сп

52.

Юкп

53.

Р18К5Ф2

12

Группа стали	Марка стали	Механические характеристики
		Ов> МПа	00,2> МПа	б, %	Применение
Стали
обыкновенного
качества
Качественные
низкоуглеродистые
стали
Качественные
среднеуглеродистые
стали
Качественные
высокоуглеродистые
стали

1.3. Расшифровать марки сталей

СтЗГпс

05сп

30кп

60пс

13