Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Петрозаводский филиал

Кафедра «ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ»

Дисциплина: «Информатика»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

НА ТЕМУ: «СОЗДАНИЕ И ОБРАБОТКА БАЗ ДАННЫХ»

Выполнил: студент 1-го курса Занин Д.А. уч. шифр УПП-4203

Проверил: преподаватель Поляков В.В.

Санкт-Петербург

2013

Задачи и ответы к контрольной работе №1

Задача №21

Начертите диаграмму состояния железа-углерод, укажите параметры основных точек, структуру сплава в каждой области. кратко опишите, что собой представляет феррит , аустенит, цементит, перлит, лидебурит. опишите, какие процессы произойдут со сплавом с процентом содержания углерода 2.2 при медленном охлаждении его от 1000 до 20 градусов. какие структуры имеет сплав в точке с температурой 1200 градусов и в точке с температурой 800 градусов. объясните, какое практическое значение имеет диаграмма состояния железо-углерод.

Ответ:

В системе железо — углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит,графит.

1. Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

2. Феррит — Твёрдый раствор внедрения углерода в α-железе с ОЦК (объёмно-центрированной кубической) решёткой.

Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную — 0,006 % при комнатной температуре (точка Q), максимальную — 0,02 % при температуре 700 °C (точка P). Атомы углерода располагаются в центре грани или (что кристаллогеометрически эквивалентно) на середине рёбер куба, а также в дефектах решетки.

При температуре выше 1392 °C существует высокотемпературный феррит, с предельной растворимостью углерода около 0,1 % при температуре около 1500 °C (точка I)

Свойства феррита близки к свойствам чистого железа. Он мягок (твердость — 130 НВ) и пластичен, магнитен (при отсутствии углерода) до 770 °C.

3. Аустенит (γ) — твёрдый раствор внедрения углерода в γ-железе с ГЦК (гране-центрированной кубической) решёткой.

Атомы углерода занимают место в центре гранецентрированной кубической ячейки.

Предельная растворимость углерода в аустените — 2,14 % при температуре 1147 °C (точка Е).

Аустенит имеет твёрдость 200—250 НВ, пластичен, парамагнитен.

При растворении других элементов в аустените или в феррите изменяются свойства и температурные границы их существования.

4. Цементит (Fe₃C) — химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), со сложной ромбической решёткой, содержит 6,67 % углерода. Он твёрдый (свыше 1000 HВ), и очень хрупкий. Цементит фаза метастабильная и при длительным нагреве самопроизвольно разлагается с выделением графита.

В железоуглеродистых сплавах цементит как фаза может выделяться при различных условиях:

•  — цементит первичный (выделяется из жидкости),

•  — цементит вторичный (выделяется из аустенита),

•  — цементит третичный (из феррита),

•  — цементит эвтектический и

•  — эвтектоидный цементит.

Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зёрен аустенита (после эвтектоидного превращения они станут зёрнами перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зёрен.

Эвтектический цементит наблюдается лишь в белых чугунах. Эвтектоидный цементит имеет пластинчатую форму и является составной частью перлита.

Цементит может при специальном сфероидизируюшем отжиге или закалке с высоким отпуском выделяться в виде мелких сфероидов.

Влияние на механические свойства сплавов оказывает форма, размер, количество и расположение включений цементита, что позволяет на практике для каждого конкретного применения сплава добиваться оптимального сочетания твёрдости, прочности, стойкости к хрупкому разрушению и т. п.

5Ледебурит — структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, главным образом чугунов, представляющая собой эвтектическую смесь аустенита и цементита в интервале температур 727—1147 °C, или феррита и цементита ниже 727 °C. Назван в честь немецкого металлурга Карла Генриха Адольфа Ледебура, который открыл «железо-карбидные зёрна» в чугунах в 1882 г.

Ледебуритная смесь возникает в чистых железоуглеродистых сплавах в интервале концентраций углерода от 2 ,14% до 6,67 %, что соответствует чугунам. Механизм образования ледебурита в доэвтектических (левее точки эвтектики, соответствующей 4,3 % углерода, на диаграмме железо-углерод), эвтектических и заэвтектических (правее точки эвтэктики) чугунах различается.

Ледебурит может образовываться в сталях если в них, во-первых, содержание углерода достаточно велико (свыше 0,7 % (~1,3 %—1,5 %), что соответствует инструментальным сталям), и, во-вторых, при высоком содержании карбидообразующих легирующих элементов (Cr, W, Ti, Mo и др.). Введение этих легирующих элементов, в больших количествах, уменьшает растворимость углерода в аустените и перлите, что, в определённых случаях, и приводит к возможности выделения эвтектики при, сравнительно, малых содержаниях углерода. Такие стали (например, быстрорежущая) называют ледебуритными

6. Перлит (от фр. perle - жемчужина) — одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов — сталей и чугунов: представляет собой эвтектоидную смесь двух фаз — феррита и цементита (в легированных сталях — карбидов). Перлит — продукт эвтектоидного распада (перлитного превращения) аустенита при сравнительно медленном охлаждении железоуглеродистых сплавов ниже 727 °C. При этом γ-железо переходит в α-железо, растворимость углерода в котором составляет от 0,006 до 0,025%; избыточный углерод выделяется в форме цементита или карбидов. В зависимости от формы различают перлит пластинчатый (основной вид перлита; обе фазы имеют форму пластинок) и зернистый (округлые зёрнышки, или глобули, цементита располагаются на фоне зёрен феррита). С увеличением переохлаждения растёт число колоний перлита, то есть участков с однообразной ориентацией пластинок феррита и цементита (карбидов), а сами пластинки становятся более тонкими. Механические свойства перлита зависят в первую очередь от межпластиночного расстояния (суммарная толщина пластинок обеих фаз): чем оно меньше, тем выше значение предела прочности и предела текучести и ниже критическая температура хладноломкости. При перлитной структуре облегчается механическая обработка стали. Дисперсные разновидности перлита называют сорбитом и трооститом.

Задача №30

Опишите структуру серого чугуна, зависимость его структуры от скорости охлаждения. какая структура металлической основы серого чугуна обеспечивает оптимальные мех. Свойства отливок?

Расшифруйте марки сплавов: СЧ15,10кп, Б16, 50ХСА

Ответ:

Чугун серый — сплав железа с углеродом, в котором присутствует графит в виде хлопьевидных, пластинчатых или волокнистых включений.

Отдельной разновидностью (группой марок) серого чугуна является высокопрочный чугун с графитом глобулярной формы, что достигается путем его модифицирования магнием (Mg), церием (Ce) или другими элементами.

В зависимости от скорости дальнейшего охлаждения после затвердевания (а значит и от размера отливки) чугун может иметь ферритную, феррито-перлитную и чисто перлитную металлическую основу. С ростом скорости охлаждения возрастает доля перлита, а следовательно и прочность чугуна, но падает его пластичность. Для каждой области применения выбирают марку чугуна с оптимальным для этого случая сочетанием свойств.

Маркируется серый чугун буквами СЧ, после которых указывают гарантированное значение предела прочности в кг/мм², например СЧ30. Высокопрочные чугуны маркируются буквам ВЧ, после которых указывают прочность и, через тире, относительное удлинение в %, например ВЧ60-2.

Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.

Высокая хрупкость, свойственная серым чугунам вследствие наличия в их структуре графита, делает невозможным их применение для деталей, работающих в основном на растяжение или на изгиб; чугуны используются лишь при работе на сжатие.

Кроме углерода, серый чугун всегда содержит другие элементы, в первую очередь кремний, способствующий образованию графита. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода от 2,9 до 3,7%.

Жаростойкость чугунов СЧ: на воздухе чугун марки СЧ сохраняет повышенную стойкость при температурах до 450—500 °С, а в атмосфере печных газов лишь до 350 °С, в атмосфере водяного пара не выше 300 °С. Явление роста в высокопрочном чугуне с шаровидным графитом (ВЧШГ) практически не наблюдается при температурах до 400—500 °С.

При более высоких температурах следует применять специальные легированные чугуны. Наиболее часто для повышения жаростойкости используют легирование Si, Аl и Сr.

Наиболее эффективно для повышения жаростойкости и сохранения других свойств комплексное легирование, например, Сг и Ni, Сr и Сu, Si и АL и др.

1.Марка: сч15

Класс: Чугун серый.

Твердость материала: HB 10 ^-1 = 130 - 241 МПа

Использование в промышленности: для изготовления отливок

Механические свойства чугуна СЧ15 при Т=20oС
Прокат	Размер	Напр.	σв(МПа)	T (МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
			150

 

 

Физические свойства чугуна СЧ15
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	 10 6 (1/Град)	 (Вт/(м·град))	 (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	0.9		59	7000
100		9			460

2. Марка: 10кп (заменители: 08кп, 15кп, 10)

Класс: Сталь конструкционная углеродистая качественная

Использование в промышленности: детали, работающие при температуре до 450 °С, к которым предъявляются требования высокой пластичности, а также втулки, ушки, шайбы, винты и другие детали после ХТО, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины. 

Механические свойства стали 10кп
ГОСТ	Состояние поставки	σв(МПа)	δ5 ( δ4 ) (%)	ψ %	НВ, не более
		не менее
10702-78 4041-71 (Образцы поперечные) 10234-77 503-81	Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отжига или отпуска после сфероидизирующего отжига нагартованная без термообработки Листы термообработанные 1-2-й категории Лента плющенная: нагартованная отоженная Лента холоднокатаная: мягкая полунагартованная нагартованная	315-410 295-390 370 275-410 500-800 До 450 315-440 375-510 440-590	--- ---  8  32 --- 20 (17) (7) (4)	50 50 55 --- --- --- --- --- ---	143 143 179 114 --- --- --- --- ---

 

Твердость стали 10кп после термообработки
Режим термообработки	НВ сердцевины	HRC∂
Цементация 920-950 °С, закалка 790-810 °С, вода, отпуск 180-200 °С, воздух	До 137	57-63

 

Физические свойства стали 10кп
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	 10 6 (1/Град)	 (Вт/(м·град))	 (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	1.86			7856
100		12.4	58	7832	466	190
200		13.2	54	7800	479	263
300		13.9	49	7765		352
400		14.5	45	7730	512	458
500		14.9	40	7692		584
600		15.1	36	7653	567	734
700		15.3	32	7613		905
800		12.1	29	7582		1081
900		14.8	27	7594		1130
1000		12.6