3282
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
И.А. Ямбаев
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение, технология конструкционных материалов» для обучающихся по направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Промышленная теплоэнергетика
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
И.А. Ямбаев
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение, технология конструкционных материалов» для обучающихся по направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Промышленная теплоэнергетика
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
УДК 621.7 (075)
Ямбаев И.А. Материаловедение, технология конструкционных материалов. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / И.А. Ямбаев; Нижегородский государственный ар- хитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 7 с.: ил. – Текст : электронный.
Приведены рекомендации по подготовке к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение, технология конструкционных материалов». Определена цель проведения работ. Рассмотрены сущность и особенности методики проведения каждой лабораторной работы. Приведены примеры вопросов для их защиты. Рекомендована литература для более глубокого изучения дисциплины.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к выполнению лабораторных работ по направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Промышленная теплоэнергетика.
© И.А. Ямбаев, 2022 © ННГАСУ, 2022.
3
1. Цели освоения учебной дисциплины
Целями освоения учебной дисциплины «Материаловедение, технология конструкционных материалов» являются:
ознакомление студентов со строением металлов, взаимосвязью их структуры и фи- зико-механических свойств; с технологией получения листового, сортового и профильного проката, применяемого в строительной индустрии; с классификацией и маркировкой углеродистых и легированных сталей.
формирование умения работать с научно-технической и справочной литературой.
выработка у студентов практических навыков проведения макро- и микроанализа стали и чугуна, измерения твердости и проведения термической обработки с целью изменения механических свойств металлов.
Для углубления знаний студентов по дисциплине проводится комплекс лабора-
торных работ по материаловедению. При кафедре строительных конструкций имеется специализированная лаборатория материаловедения и технологии конструкционных материалов.
2. Содержание лабораторных работ
Лабораторные работы позволяют изучить возможности макроанализа металлов и сплавов, рассмотреть микроструктуру железоуглеродистых сплавов (сталь, чугун), приобрести навыки измерения твердости по Бринеллю и Роквеллу, проведения термической обработки металлов (отжиг, нормализация, закалка, отпуск).
В каждой лабораторной работе приведены контрольные вопросы, которые позволяют студенту оценить свои знания перед защитой работы.
2.1. Лабораторная работа «Макроскопический анализ металлов и сплавов»
Описаны сущность макроанализа, его задачи и методика выполнения. С помощью макроанализа можно выявить вид излома, дефекты, нарушающие сплошность металла и являющиеся концентраторами напряжений; дефекты сварных соединений (внешние и внутренние), ликвацию вредных примесей, способы обработки изделий.
Контрольные вопросы:
сущность макроанализа, его задачи;
виды изломов, их характеристика;
понятие ликвации;
влияние серы и фосфора на свойства стали;
методика приготовления макрошлифа;
сущность методики выявления ликвации серы.
2.2. Лабораторная работа «Углеродистые стали и их свойства»
Определено понятие стали, описана ее структура (феррит, перлит, цементит, аустенит). Приведены классификация стали по микроструктуре и по содержанию углерода. Показана область применения углеродистых сталей. Описана методика определения содержания углерода по площади, занятой перлитом на микрошлифе.
Лаборатория оснащена двумя современными электронными микроскопами с увеличением микроструктуры снимка в 500 раз.
Контрольные вопросы:
характеристика стали по химическому составу и механическим свойствам;
классификация стали по микроструктуре;
понятия феррита, перлита, цементита и аустенита;
классификация стали по содержанию углерода;
4
область использования мало-, средне- и высокоуглеродистых сталей;
методика определения по микрошлифу содержания углерода в стали.
2.3. Лабораторная работа «Чугуны»
Дано понятие чугуна как конструкционного материала. Рассмотрены виды чугунов (белый, серый, ковкий и высокопрочный) и их свойства в зависимости от формы графитовых включений и структуры металлической основы, определяющих механические свойства чугунов. Приведены способы получения чугунов, области их применения. Определены преимущества чугунов в сравнении со сталью.
Лаборатория оснащена двумя современными электронными микроскопами с увеличением микроструктуры снимка в 500 раз.
Контрольные вопросы:
понятие чугуна и его видов: белого, серого, ковкого и высокопрочного;
структура и свойства чугунов;
условия получения различных видов чугунов;
области применения чугунов;
достоинства и недостатки чугуна в сравнении со сталью;
принцип маркировки чугунов.
2.4 Лабораторная работа «Определение твердости металлов»
Дано понятие твердости и методов её измерения. Приведены зависимости между твердостью стали по Бринеллю и её прочностными характеристиками. Описаны методики измерения твердости по Бринеллю и по Роквеллу. Приведены схемы твердомеров.
Лаборатория оснащена несколькими твердомерами по способам Бринелля, Роквелла. Имеется ручной ультразвуковой твердомер УЗИТ-3.
Контрольные вопросы:
понятие твердости, как свойство металла;
сущность способов измерения твердости по методам Бринелля и Роквелла;
достоинства методов измерения твердости;
связь твердости металла с пределом прочности и пределом текучести;
выбор параметров испытания на твердость по методам Бринелля и Роквелла.
2.5. Лабораторная работа «Отжиг и нормализация стали»
Рассмотрены сущность и назначение способов термической обработки, способствующих повышению пластичности, вязкости и снижению твердости и прочностных свойств стали. Описана методика выбора температуры нагрева при термической обработке. Показаны отличие отжига от нормализации и получаемые после термообработки структуры металла.
Для оценки влияния нормализации на свойства стали используется твердомер Роквелла. Студенты определяют исходную твердость образцов из сталей 20, 45, У8А. Затем проводят нормализацию и вновь определяют их твердость. По твердости судят о влиянии термической обработки на свойства стали.
Лаборатория оснащена современными электронными печами для нагрева стали.
Контрольные вопросы:
назначение и сущность отжига и нормализации стали;
выбор температуры нагрева стали;
от чего зависит время выдержки образцов в печи?
различия в свойствах отожженной и нормализованной стали;
структура отожженной стали;
структура нормализованной стали.
5
2.6. Лабораторная работа «Закалка стали»
Рассмотрены сущность и назначение способа термической обработки, способствующего повышению твердости и прочности стали. Показана методика определения температуры нагрева по диаграмме «железо-углерод»; рекомендованы охлаждающие среды в зависимости от класса стали. Описано, что происходит с аустенитом при резком охлаждении и какая структура при этом получается.
Для оценки влияния закалки на свойства стали используется твердомер Роквелла. Студенты определяют исходную твердость образцов из сталей 20, 45, У8А. Затем проводят закалку и вновь определяют их твердость. По твердости судят о влиянии термической обработки на свойства стали.
Лаборатория оснащена современными электронными печами для нагрева стали.
Контрольные вопросы:
назначение и сущность закалки стали;
выбор температуры нагрева стали для закалки;
структуры закаленной стали, их природа и свойства;
применяемые охлаждающие среды и области их использования;
понятие структуры мартенсита.
2.7. Лабораторная работа «Отпуск стали»
Рассмотрены сущность и назначение способа термической обработки, способствующего снятию внутренних закалочных напряжений во избежание деформаций или образования трещин. Приведены виды отпуска, области их применения. Определены структуры стали, получаемые после отпуска. Определено понятие термоулучшения стали.
Студенты используют закаленные образцы стали. Проводят отпуска образцов, определяют твердость на приборе Роквелла. По твердости судят о влиянии отпуска на свойства стали.
Контрольные вопросы:
назначение и сущность отпуска;
виды отпуска, температуры нагрева стали;
структуры отпущенной стали;
области применения видов отпуска;
термоулучшение стали.
6
Рекомендуемая литература
1.Мещеряков, В. М. Технология конструкционных материалов и сварка / В. М. Мещеряков. – Ростов-на-Дону : Феникс, 2008. – 320 с.
2.Оботуров, В. И. Сварочные работы в строительстве / В. И. Оботуров. – Москва :
АСВ, 2006. – 224 с.
3.Шилин, В. М. Технология конструкционных материалов / В. М. Шилин ; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2004. – 75 с.
4.Куркин, С. А. Сварные конструкции / С. А. Куркин, Г. А. Николаев. – Москва :
Высш. шк., 1991. – 399 с.
5.Болдырев, А. М. Сварочные работы в строительстве и основы технологии металлов / А. М. Болдырев, А. С. Орлов. – Москва : АСВ, 1994. – 431 с.
6.Шебеко, Л. П. Лабораторные работы по контролю качества сварных соединений. Учеб. пособие для техникумов / Л. П. Шебеко. – Москва : Машиностроение, 1966.
– 95 с.
7.Технология конструкционных материалов : учеб. пособие / А. Г. Алексеев [и др.]. – Санкт-Петербург : ХИМИЗДАТ, 2014. – 504 с.
7
Ямбаев Иван Анатольевич
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение, технология конструкционных материалов» для обучающихся по направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Промышленная теплоэнергетика
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru