Материаловедение
.pdf
Рисунок 2. Микроструктура Сталь 55
Таблица 3
Механические свойства проката из стали 55 (ГОСТ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предел текуче- |
Временное со- |
Относитель- |
|
Относитель- |
Число твер- |
|
сти |
противление раз- |
ное удлине- |
|
ное сужение |
дости НВ, не |
|
σт, Н/мм2 |
рыву |
ние δ5 |
|
ψ |
более |
|
|
|
|
|
|
|
|
(кгс/мм2) |
σв, Н/мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(кгс/мм2) |
|
|
|
|
|
|
|
% |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
380 (39) |
650 (66) |
13 |
|
35 |
229 |
|
|
|
|
|
|
|
Назначение стали: для изготовления из заготовок (нормализация + отпуск или закалка + отпуск) зубчатых колес, прокатных валков, штоков, тяжелонагруженных валов, осей, бандажей, малонагруженных пружин и рессор, лемехов, пальцев звеньев гусениц и т.п.
6. Расшифруем марки сплавов
Например: Д16Т – алюминиевый сплав системы Al-Сu-Mg-Мn (ГОСТ 4784-
97).
Обозначение: Д – дуралюмин; 16 – номер в серии; Т – термически обработанный (закалка в воде + естественное старение)/
Химический состав,%: Сu–3,8-4,9; Mg–1,2-1,8; Мn–0,3-0,9; Аl–остальное.
Основные свойства: низкая плотность (2770 кг/м³); высокая прочность, хорошая твердость и обрабатываемость резанием, удовлетворительная коррозионная стойкость.
Назначение: изготовление различного металлопроката (листы, уголки, прутки, плиты); изготовление деталей для машин и станков; обшивки самолетов, вертолетов, судов и т.п.
ЗАДАНИЕ 3. ТЕРМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛЕЙ
Методические указания для выполнения задания 3
Дать определение и кратко описать заданные процессы и виды термической и химико-термической обработки сталей.
Для выполнения задания требуется изучить тему «Термическая и химико-терми- ческая обработка сплавов».
В зависимости от назначения изделия, изготовленного из определенного сплава, требуется тот или иной вид термической или химико-термической обработки. При этом происходит изменение микроструктуры сплава, приводящее к получению требуемых механических и других свойств изделия.
При описании заданных процессов дать их определение, схематизировать температурные интервалы нагрева и выдержки, условия охлаждения. Пояснить фазовые превращения и изменения физико-механических свойств сплава.
Таблица 4
Выбор варианта задания 3
|
|
|
Предпоследняя цифра номера ЗК |
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
- |
|
1 |
1 |
4 |
2 |
5 |
6 |
27 |
3 |
14 |
7 |
но |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
11 |
2 |
10 |
14 |
9 |
4 |
13 |
8 |
13 |
|
цифраПоследняя |
|
||||||||||
ЗКмера |
3 |
3 |
12 |
5 |
26 |
4 |
15 |
2 |
7 |
8 |
|
|
|
||||||||||
|
|
4 |
13 |
2 |
15 |
10 |
14 |
5 |
12 |
25 |
24 |
|
|
5 |
19 |
4 |
18 |
6 |
10 |
13 |
20 |
19 |
12 |
|
|
6 |
3 |
7 |
20 |
8 |
12 |
17 |
3 |
16 |
5 |
|
|
7 |
1 |
21 |
25 |
20 |
10 |
1 |
9 |
6 |
21 |
|
|
8 |
4 |
10 |
22 |
27 |
6 |
18 |
6 |
19 |
28 |
|
|
9 |
11 |
25 |
5 |
11 |
24 |
9 |
23 |
7 |
29 |
Вопросы к заданию 3.
1.Определение и классификация видов термической обработки.
2.Превращения в металлах и сплавах при нагреве.
3.Превращения в металлах и сплавах при охлаждении (перлитное превращение).
4.Превращения в металлах и сплавах при охлаждении (бейнитное превращение). 5.Превращения в металлах и сплавах при охлаждении (мартенситное превраще-
ние).
6.Сущность и виды отжига.
7.Диффузионный отжиг. Назначение.
8.Рекристаллизационный отжиг. Назначение.
9.Изотермический отжиг. Назначение.
10.Нормализация, сущность, режимы, область применения
11Закалка, сущность, режимы, область применения.
12.Непрерывная закалка.
13.Изотермическая закалка.
14.Поверхностная закалка сталей.
15.Превращения, происходящие в закаленной стали при нагреве.
16.Отпуск и его виды. Назначение.
17.Термомеханическая обработка, виды, сущность, область применения.
18.Дефекты термической обработки и методы их предупреждения.
19.Определение и классификация основных видов химико-термической обработки сплавов.
20.Основные процессы, происходящие при химико-термической обработке.
21.Цементация стали в твердом карбюризаторе.
22.Особенности газовой цементация стали.
23.Сущность процесса азотирования стали.
24.Нитроцементация стали.
25.Сущность диффузионного насыщения сплавов металлами и неметаллами.
26.Силицирование стали.
27.Алитирование стали.
28. Хромирование стали.
29. Борирование стали.
ЗАДАНИЕ 4. ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА И ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Методические указания к заданию № 4
Сущность литейного производства заключается в заполнении литейной формы расплавленным сплавом, после затвердевания которого получается литая деталь-от- ливка.
В настоящее время отливки изготовляют в песчаных и керамических разовых, а также в огнеупорных и металлических многократно используемых формах.
Наибольшее применение имеют разовые песчаные формы, но их удельный вес постепенно уменьшается благодаря развитию прогрессивных методов литья. Общие сведения о применяемых материалах и технологии изготовления песчаных разовых форм подробно изложены в рекомендуемой литературе.
Однако современные машиностроение и приборостроение предъявляют к отливкам высокие требования по прочности, точности размеров и чистоте поверхности, которые не могут быть удовлетворены при использовании песчаных форм. В этом случае применяются прогрессивные методы литья в металлические и оболочковые формы, по выплавляемым моделям, под давлением, центробежным способом.
Все эти методы также подробно описаны в рекомендованной литературе.
К категории процессов, объединяемых под общим наименованием «обработка давлением», относятся штамповка в холодном и горячем состоянии, прессование, волочение, прокатка, накатки и др. Сущность их в том, что металл в холодном или горячем состоянии изменяет свою форму (деформируется) под действием давления, которое больше сил сцепления молекул металла. Теория пластической деформации, лежащая в основе обработки давлением, подробно описана в рекомендуемой литературе. Следует запомнить, что существенное влияние на пластичность и сопротивление металла деформированию оказывают химический состав сплава, температура заготовки и скорость деформации. Один и тог же металл в зависимости от условий деформирования может оказаться пластичным и хрупким.
Следует уяснить, что в результате деформирования без предварительного нагрева металл приобретает наклеп. Наклеп сопровождается упрочнением металла и понижением его пластичности, вследствие чего дальнейшее деформирование затруднено. Наклеп металла устраняется рекристаллизационным отжигом. При этом пластические свойства металла приближаются к первоначальным и его можно вновь деформировать.
Необходимо изучить основные виды обработки металлов давлением, их сущность, применяемое оборудование и получаемую продукцию.
Таблица 5.
Выбор варианта задания 4
|
|
|
Предпоследняя цифра номера ЗК |
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
- |
|
1 |
1 |
4 |
2 |
5 |
6 |
15 |
3 |
14 |
7 |
но |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
11 |
2 |
10 |
14 |
9 |
4 |
13 |
8 |
13 |
|
цифраПоследняя |
|
||||||||||
ЗКмера |
3 |
3 |
12 |
5 |
16 |
4 |
15 |
2 |
7 |
8 |
|
|
|
||||||||||
|
|
4 |
13 |
2 |
15 |
10 |
14 |
5 |
12 |
25 |
24 |
|
|
5 |
19 |
4 |
18 |
6 |
10 |
13 |
20 |
19 |
12 |
|
|
6 |
3 |
7 |
20 |
8 |
12 |
17 |
3 |
16 |
5 |
|
|
7 |
1 |
21 |
25 |
20 |
10 |
1 |
9 |
6 |
21 |
|
|
8 |
4 |
10 |
22 |
17 |
6 |
18 |
6 |
19 |
8 |
|
|
9 |
11 |
25 |
5 |
11 |
24 |
9 |
23 |
7 |
22 |
Вопросы к заданию 4
1.Сущность литейного производства, его роль в машиностроении. Достоинства
инедостатки литейного производства по сравнению с другими способами получения заготовок.
2.Технологический процесс изготовления отливок в разовых песчаных формах. Применяемое оборудование, технологическая оснастка.
3.Способы изготовления одноразовых песчаных литейных форм. Модельный комплект, его состав и назначение элементов.
4.Сущность литья в кокиль. Особенности технологии, преимущества и недостатки, область применения.
5.Центробежное литье. Особенности технологии, преимущества и недостатки, область применения.
6.Литье под давлением. Особенности технологии, преимущества и недостатки, область применения, номенклатуру отливок.
7.Литье по выплавляемым моделям. Объясните особенности технологии, преимущества и недостатки, область применения.
8.Литье в оболочковые формы. Особенности технологии, преимущества и недостатки, область применения.
9.Непрерывное литье. Особенности технологии, область применения, используемое оборудование и оснастку, номенклатуру отливок.
10. Раскройте сущность специальных способов литья: электрошлаковое литье, литье выжиманием. Охарактеризуйте особенности технологии, область применения, используемое оборудование и оснастку, номенклатуру отливок.
11.Новые специальные способы литья: литье методом жидкой прокатки, жидкая штамповка. Объясните особенности технологии, область применения, используемое оборудование и оснастка.
12.Физические основы обработки металлов давлением. Объясните влияние пластической деформации на структуру и свойства металла.
13.Физико-механическая сущность холодной и горячей деформации металлов. Объясните явления, происходящие в металле при нагреве.
14.Сущность процесса прокатки, основные виды прокатки. Охарактеризуйте продукцию прокатного производства.
15.Принципиальное устройство прокатных станов. Инструменты для прокатки.
16.Сущность процесса прессования. Прямое и обратное прессование, оборудование, инструменты, сортамент.
17.Волочение. Оборудование, инструменты, сортамент.
18.Сущность процесса свободной ковки. Основные операции машинной ковки, применяемое оборудование, инструменты, виды продукции.
19.Основные операции свободной ковки.
20.Горячая объемная штамповка в открытых штампах, ее преимущества, недостатки, область применения, оборудование.
21.Сущность горячей объемной штамповки в закрытых штампах, ее преимущества, недостатки, область применения, оборудование.
22.Холодная листовая штамповка, область применения, материалы, оборудование, инструменты.
23.Холодная объемная штамповка, область применения, материалы, оборудование, инструменты.
24.Основное технологическое оборудование для горячей объемной штамповки
воткрытых и закрытых штампах.
25. Изложите общие принципы разработки технологического процесса изготовления поковок горячей объемной штамповкой.
ЗАДАНИЕ 5. ПОЛУЧЕНИЕ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ.
Методические указания к выполнению задания 5.
Сварка имеет высокие технико-экономические показатели, и нашла широкое применение во всех отраслях промышленности.
Сварку следует определять как метод неразъемного соединения материала путем локального приложения химической, физической или механической энергии.
Классическим способом сварки является дуговая электросварка, при которой для местного расплавления свариваемых деталей используется тепловой эффект электрической дуги, возбужденной между электродом и свариваемым изделием.
Более подробно сущность процесса, сварочное оборудование, электроды, применяемые, при сварке, описаны в рекомендуемой литературе.
Обработку металлов резанием осуществляют на металлорежущих станках при помощи различных режущих инструментов путем снятия стружки.
При изучении основных понятий о резании металлов и режущем инструменте прежде всего необходимо твердо усвоить классификацию и суть основных способов обработки металлов резанием: точение, фрезерование, сверление и т.п. Следует внимательно рассмотреть и запомнить наиболее важные термины элементов резания (скорость, резания, глубина резания, подача и др.)
Резцы являются наиболее распространенным инструментом. Элементы и углы резца являются основной и для других более сложных инструментов.
Затем следует рассмотреть общую классификацию резцов, уделяя внимание видам работ, выполняемым различными резцами. Навыки по определению и измерению основных углов у токарных резцов приобретают при проведении лабораторной работы.
Таблица 6.
Выбор варианта задания 5
|
|
|
Предпоследняя цифра номера ЗК |
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
- |
|
1 |
1 |
4 |
2 |
5 |
26 |
15 |
3 |
14 |
7 |
но |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
11 |
2 |
10 |
14 |
9 |
4 |
13 |
8 |
13 |
|
цифраПоследняя |
|
||||||||||
ЗКмера |
3 |
3 |
12 |
5 |
16 |
4 |
15 |
2 |
7 |
8 |
|
|
|
||||||||||
|
|
4 |
13 |
2 |
15 |
10 |
14 |
5 |
12 |
25 |
24 |
|
|
5 |
19 |
4 |
18 |
6 |
10 |
13 |
20 |
29 |
12 |
|
|
6 |
3 |
7 |
20 |
8 |
12 |
17 |
3 |
16 |
5 |
|
|
7 |
1 |
21 |
28 |
20 |
10 |
1 |
9 |
6 |
21 |
|
|
8 |
4 |
10 |
22 |
17 |
6 |
18 |
6 |
19 |
8 |
|
|
9 |
11 |
25 |
5 |
11 |
24 |
9 |
23 |
27 |
30 |
Вопросы к заданию 5
1.Физические основы сварки металлов, раскройте сущность свариваемости металлов и сплавов, опишите типы сварных соединений и швов.
2.Классификация сварочных процессов по виду вводимой энергии.
3.Сущность процессов электродуговой сварки металлов.
4.Основные виды электродуговой сварки, их особенности, области примене-
ния.
5.Особенности сварки в среде защитных газов.
6.Аргоно-дуговая сварка. Особенности, оборудование, область применения.
7.Аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом. Оборудование, область применения.
8.Полуавтоматическая аргоно-дуговая сварка. Оборудование, область применения.
9.Сварка в среде углекислого газа. Оборудование, область применения.
10.Сварка давлением. Основные виды сварки давлением, их особенности, оборудование, область применения.
11.Точечная электроконтактная сварка. Оборудование, область применения.
12.Стыковая электроконтактная сварка. Оборудование, область применения.
13.Шовная электроконтактная сварка. Оборудование, область применения.
14.Сварка трением. Оборудование, область применения.
15.Сварка трением с перемешиванием. Особенности, оборудование, область применения.
16.Сущность, область применения диффузионной сварки.
17.Сущность процесса пайки металлов. Состав мягких и твердых припоев, флюсы, технология пайки.
18.Физико-механические основы обработки материалов резанием.
19.Элементы резания.
20.Токарная обработка материалов. Оборудование.
21.Инструмент для обработки на токарно-винторезных станках.
22.Работы, выполняемые на токарно-винторезных станках.
23.Фрезерная обработка материалов. Оборудование.
24.Работы, выполняемые на фрезерных станках.
25.Строгание. Работы, выполняемые на поперечно-строгальных станках.
26.Способы нарезания зубчатых колес
27.Обработка на кругло-шлифовальных станках.
28.Особенности плоского шлифования.
29.Виды и сущность электрофизических методов обработки.
30.Виды и сущность электрохимических методов обработки.
Приложение Микроструктура углеродистых сталей
а – техническое железа (феррит); б – доэвтектоидная сталь (Ф+П); в – эвтектоидная сталь (П); г – заэвтектоидная сталь (П+Ц).
Микроструктура белых чугунов
Доэвтектический чугун (ледебурит +перлит)
Эвтектический чугун (ледебурит)
Заэвтектический чугун (ледебурит + цементит)
Микроструктура серых чугунов
Серый ферритный чугун (феррит + пластинчатый графит)