- •Лабораторные работы по курсу
- •Измерение твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу
- •Твердость по Бринеллю
- •Построение диаграммы состояния олово-цинк
- •Устройство металломикроскопаи техника микроскопического анализа.
- •1.Устройство металлографического микроскопа
- •1.1. Разрешающая способность и увеличение микроскопа
- •1.2. Схема освещения шлифа в микроскопе
- •1.3. Микроскоп мим – 7
- •2. Приготовление микрошлифов
- •2.1. Шлифование и полирование.
- •2.2 Травление шлифов.
- •3. Измерение микроскопических объектов при помощи окулярных и объективных микрометров
- •3.1 Определение цены деления окуляр - микрометра.
- •3.2. Определение размера зерна
- •3.3. Определение объемного отношения структурных составляющих
- •Микроанализ сталей и чугунов.
- •1. Микроструктура отожженных углеродистых сталей
- •2.Определение содержания углерода в отожженных сталях
- •3.Белые чугуны.
- •4.1. Серый чугун
- •4.2. Высокопрочный чугун
- •4.3. Ковкий чугун
- •Легированные стали и сплавы
- •1.Влияние легирующих элементов на свойства сталей
- •2. Классификация легированных сталей
- •3.Маркировка легированных сталей
- •4. Легированные конструкционные стали
- •4.1. Строительные низколегированные стали
- •4.2. Конструкционные (машиностроительные) цементируемые (нитроцементируемые) легированные стали
- •4.3. Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали
- •4.4. Шарикоподшипниковые стали
- •4.5.Износостойкие стали
- •4.6. Коррозионно-стойкие и жаростойкие стали и сплавы
- •Инструментальные материалы
- •1. Углеродистые и легированные инструментальные стали
- •3. Быстрорежущие стали
- •4. Твердые сплавы
- •Исследование макроструктуры (макроанализ) металлов и сплавов
- •Определение температуры критической точки Ас3 в углеродистой конструкционной стали.
- •Влияние условий охлаждения на структуру и твердость углеродистой инструментальной стали
- •Влияние отпуска на структуру и механические свойства закаленной углеродистой конструкционной стали
- •Структура и свойства цветных металлов и сплавов
- •Изучение строения древесины Определение влажности, усушки и плотности древесины.
- •1. Строение древесины
- •2. Свойства древесины
- •Виды пластмасс и их физико-механические свойства.
4.1. Строительные низколегированные стали
Низколегированными строительными называются стали, содержащие не более 0,22 % С и сравнительно небольшое количество недефицитных легирующих элементов: до 1,8 % Мn, до 1,2 % Si, до 0,8 % Сr, а также до 0,8 % Ni, до 0,5 % Сu, до 0,15 % V, до 0,03 % Тi, до 0,15 % N и других.
К этим сталям относятся стали 09Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 14Г2, 17ГС, 15ГФ, 15Г2СФ, 10Г2Б, 15ХСНД, 10ХНДП и многие другие. Стали в виде листов, сортового фасонного проката применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном без дополнительной термической обработки.
4.2. Конструкционные (машиностроительные) цементируемые (нитроцементируемые) легированные стали
Цементацию (нитроцементацию) широко применяют для упрочнения среднеразмерных зубчатых колес, валов коробки передач автомобилей, валов быстроходных станков, шпинделей и многих других деталей машин.
Для изготовления деталей, упрочняемых цементацией, применяют низкоуглеродистые (0,15—0,25 % С) стали. Содержание легирующих элементов в сталях не должно быть слишком высоким, но должно обеспечить требуемую прокаливаемость поверхностного слоя и сердцевины. При этом следует иметь в виду, что карбидообразующие элементы (Сr, Мn и др.) уменьшают растворимость углерода в аустените. Это способствует образованию в цементованном слое карбидов, при меньшем содержании углерода, обеднению аустенита легирующими элементами и уменьшению прокаливаемости цементованного слоя, как следствие этого, ухудшению механических свойств. Марганец и хром, которыми нередко легируют цементуемые стали, повышают прокаливаемость сердцевины и в меньшей степени цементованного слоя. Сильно повышает прокаливаемость цементованного слоя молибден.
После цементации, закалки и низкого отпуска цементованный слой должен иметь твердость 58—62 HRС, а сердцевина 30—42 HRС. Сердцевина цементуемых сталей должна обладать высокими механическими свойствами, особенно повышенным пределом текучести, кроме того, она должна быть наследственно мелкозернистой.
К данной группе сплавов можно отнести следующие:15Х, 20Х, 20ХФ, 12ХН3Ф,18ХГТ и др.
4.3. Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали
Многие детали машин (коленчатые валы, валы, оси, штоки, шатуны, ответственные детали турбин и компрессорных машин и др.) изготовляют из среднеуглеродистых сталей (0,3— 5 % С) и подвергают закалке и высокому отпуску (улучшение). Стали закаливаются от 820—880°С (в зависимости от состава) в масле (крупные детали охлаждают в воде) и проходят отпуск при 550—680°С. После такой обработки структура стали — сорбит. Стали должны иметь высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократно прилагаемых нагрузках, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали должны обладать хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости. К этим сталям относятся 30Х, 40ХФА, 40ХГТР, 30ХГС, 30ХН3А и др.
4.4. Шарикоподшипниковые стали
Подшипники качения являются ответственными деталями многих машин (станков, автомобилей, тракторов, вагонов электродвигателей и др.), определяющих их точность и производительность.
Подшипники качения работают в условиях качения шариков (или роликов) по наружному и внутреннему кольцам. Наиболее часто причиной отказа подшипников являются излом, разрушение тел качения и рабочих поверхностей колец, а также усталостное выкрашивание рабочих поверхностей элементов подшипника.
Для изготовления тел качения и подшипниковых колец небольших сечений обычно используют высокоуглеродистую хромистую сталь ШХ15 (0,95—1,05 % С и 1,3—1,65 % Сr), а больших сечений — хромомарганцевокремнистую сталь ШХ15СГ (0,95— 1,05 % С, 0,9—1,2 % Сr, 0,4—0,65 % Si и 1,3—1,65 % Мn), прокаливающуюся на большую глубину. Стали обладают высокой твердостью, износостойкостью и сопротивлением контактной усталости. К сталям предъявляют высокие требования по содержанию неметаллических включений, так как они вызывают преждевременное усталостное разрушение. Недопустима также карбидная неоднородность.
Стали изготовляют в виде прутков, труб и проволоки. Для горячей штамповки стали поставляются без отжига, для холодной механической обработки — в отожженном состоянии. После отжига стали получают однородную структуру мелкозернистого перлита с мелкими включениями вторичных карбидов. Такая структура обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость резанием и достаточную пластичность при холодной штамповке шариков и роликов. Кольца, шарики и ролики проходят закалку в масле (30—60°С) от 840— 860°С и отпуск при 150—170°С. Перед отпуском для уменьшения количества остаточного аустенита детали подшипника охлаждаются до температуры не выше 20—25°С. Это повышает стабильность их размеров. Для подшипников, которые должны иметь особо высокую стабильность размеров, иногда применяют обработку холодом при -70-80°С.
Для получения оптимального сочетания прочности и контактной выносливости кольца и ролики подшипников должны иметь после закалки и отпуска твердость 61—65 HRС для стали ШХ15 и 60—64 НRС для стали ШХ15СГ, а шарики —62—66 HRС.