Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2333

.pdf
Скачиваний:
43
Добавлен:
09.04.2015
Размер:
468.66 Кб
Скачать

2333

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Строительные, дорожные машины и технология машиностроения»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению расчетно-графической и контрольной работы по разделу «Материаловедение» дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для студентов специальностей 190205, 190301, 190303, 190302, 190701 и направления 552100 очной и заочной форм обучения

Составитель: Ж.В. Самохвалова

Самара

2009

1

УДК 621.7

Методические указания по выполнению расчетно-графической и контрольной работы по разделу «Материаловедение» дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для студентов специальностей 190205, 190301, 190303, 190302, 190701 и направления 552100 очной и заочной форм обучения [Текст] / составитель Ж.В. Самохвалова. – Самара : СамГУПС, 2009. – 27 с.

Утверждены на заседании кафедры «Строительные, дорожные машины и технология машиностроения» 25.10.2008 г., протокол № 2.

Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

Методические указания содержат общие теоретические сведения, требования к содержанию и оформлению пояснительной записки, варианты заданий и пример выполнения расчетно-графической работы. В приложениях представлен вспомогательный графический справочный материал. Предназначены для студентов СамГУПС очной и заочной форм обучения специальностей 190205, 190301, 190303, 190302, 190701 и направления 552100.

Составитель: Самохвалова Жанна Владимировна

Рецензенты: д.т.н., профессор СамГАПС Д.Я. Носырев; к.т.н., доцент СГАУ В.В. Щербатых

Под редакцией составителя Компьютерная верстка Е.А. Самсонова

Подписано в печать 12.05.2009. Формат 60х90 1/16. Усл. печ. л. 1,69. Тираж 100 экз. Заказ № 89.

♥ Самарский государственный университет путей сообщения, 2009

2

Стали и чугуны, их классификация и термообработка

Сплавы на основе железа с углеродом с содержанием до 2,14 % углерода называют сталями, с содержанием более 2,14 % углерода – чугунами.

Стали классифицируются по нескольким признакам.

Классификация по химическому составу. Стали подразделяют на углеродистые и легированные. Сталь, свойства которой в основном зависят от содержания углерода, называют углеродистой. Углеродистые стали по содержанию в них углерода подразделяют на низкоуглеродистые (до 0,25 % С), среднеуглеродистые (0,25 – 0,6% С) и высокоуглеродистые (более 0,6 % С). Легированной называют сталь, в состав которой входят специально введенные элементы для придания ей требуемых свойств.

Классификация по назначению. Конструкционные стали предназначены для изготовления деталей машин, приборов и элементов строительных конструкций. Инструментальные стали подразделяют на стали для изготовления режущего, измерительного инструмента и штампов холодного и горячего деформирования. Стали специального назначения – это нержавеющие (коррозионно-стойкие), жаростойкие, жаропрочные, износостойкие и др.

Классификация по качеству. Стали делятся на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Под качеством понимается совокупность свойств стали, определяемых металлургическим процессом ее производства.

Классификация по степени раскисления. Раскислением называют процесс удаления кислорода из жидкой стали. Нераскисленная сталь обладает недостаточной пластичностью и подвержена разрушению при горячей обработке давлением. По степени раскисления стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Классификация по структуре. Стали классифицируют в состоянии после отжига и нормализации. В отожженном (равновесном) состоянии стали подразделяют на: 1) доэвтектоидные, имеющие в структуре избыточный цементит; 2) эвтектоидные, структура которых состоит из перлита; 3) заэвтектоидные, в структуре которых имеются вторичные карбиды, выделяющиеся из аустенита; 4) ледебуритные, в структуре которых содержатся первичные (эвтектические) карбиды; 5) аустенитные; 6) ферритные.

Термическая обработка – это процесс нагрева, выдержки и охлаждения для изменения структуры и свойств сплава без изменения его химического состава. Термическая обработка подразделяется на отжиг, закалку с полиморфным превращением и закалку без полиморфного превращения, отпуск и нормализацию.

Цель работы: изучение диаграммы состояния сплавов железо-цементит, анализ ее основных структурных составляющих и определение режимов их термообработки, расшифровка химического состава по маркировке сталей.

Структура пояснительной записки расчетно-графической (контрольной) работы: - титульный лист (оформляется согласно Приложению А);

3

-содержание;

-основная часть (текст, графики и схемы);

-список использованных источников (библиографический список).

Содержание включает введение, наименование всех разделов, подразделов, пунктов (если они имеют наименование) и заключение с указанием номеров страниц, с которых начинаются эти элементы контрольной работы.

Основная часть должна содержать развёрнутые ответы на три вопроса. При определении температур различных видов термообработки используются диаграмма состояния сплавов железо-цементит (Приложение Б) и Приложение В. Пояснительная записка должна содержать развернутые ответы на три вопроса, согласно варианту задания. Номер варианта задания назначает преподаватель.

Правила оформления

Страницы текста пояснительной записки расчетно-графической (контрольной) работы и включенные в неё иллюстрации, таблицы и распечатки с компьютера должны соответствовать формату А4. Допускается представлять иллюстрации, таблицы и распечатки на листах формата A3.

Текст пояснительной записки должен быть выполнен рукописным способом или с применением принтера (через полтора интервала, номер шрифта 12 –14) на одной стороне листа белой бумаги.

Текст следует печатать, соблюдая следующие размеры полей: левое − не менее 30 мм, правое − не менее 10 мм, верхнее − не менее 20 мм, нижнее не менее 20 мм.

Варианты заданий на расчетно-графическую работу

Вариант № 1

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,2 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Расшифруйте химический состав стали ШХ15СГ, механические и технологические свойства, укажите ее назначение.

3.В результате термической и химико-термической обработки шестерни должны получить твердый износоустойчивый поверхностный слой при вязкой сердцевине. Для ее изготовления выбрана сталь 20. С помощью диаграммы железо-цементит назначьте и обоснуйте режим термической, химико-термической обработки.

Вариант № 2

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,3 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Расшифруйте химический состав стали 20Х13 , укажите ее назначение, объясните легирующего элемента в эту сталь, укажите ее механические и технологические свойства.

3.Фреза изготовлена из стали У12. С помощью диаграммы железо-цементит выберите необходимый режим нагрева этой стали под закалку.

4

Вариант № 3

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,9 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления оправки выбрана сталь 60ХН. Расшифруйте химический состав стали, укажите ее группу и назначение, опишите влияние легирующих элементов, укажите ее механические и технологические свойства.

3.Детали машин из стали 40 закалены: одни – от температуры 760 °С, а другие – от температуры 830 °С. Используя диаграмму состояния железо-цементит, объясните какие из этих деталей имеют более высокую твердость и почему?

Вариант № 4

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,7 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления коробки передач автомобиля выбрана сталь 15ХГН2ТА. Расшифруйте состав стали, опишите влияние легирующих элементов, укажите ее механические и технологические свойства и определите группу стали по назначению.

3.Метчики из стали У10 закалены: первый – от температуры 760 °С, а второй от температуры 850 °С. С помощью диаграммы состояния железо-цементит объясните какой из этих метчиков закален правильно, имеет более высокие режущие свойства и почему.

Вариант № 5

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,5 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления обрезных штампов выбрана сталь Х12М .Расшифруйте состав стали, опишите влияние легирующих элементов, укажите ее механические и технологические свойства, и определите группу стали по назначению.

3.Необходимо изготовить полотно для пилы по металлу из стали У8. С помощью диаграммы состояния железо-цементит выберите необходимые виды и режимы термообработки, укажите ее механические и технологические свойства.

Вариант № 6

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,6 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления железнодорожных стрелок используется сплав марки 110Г13Л. Расшифруйте состав стали, опишите влияние легирующих элементов, укажите ее механические и технологические свойства и определите группу стали по назначению.

3.С помощью диаграммы состояния железо-цементит выберите необходимые виды и режимы термообработки для изготовления шестерни из стали 45.

5

Вариант № 7

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,7 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления круглых пружин используется сплав марки 55С2. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства.

3. С помощью диаграммы Fe-C выберите необходимые виды и режимы термообработки для изготовления зубчатого колеса из стали 50.Объясните что такое улучшение стали и для чего оно применяется

Вариант № 8

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,8 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Штамп для горячей обработки металлов изготовлен из сплава марки 4Х2В5ФМ. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства стали.

3.С помощью диаграммы Fe-C выберите необходимые виды и режимы термообработки для изготовления коленчатого вала из стали 40.

Вариант № 9

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,9 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления деталей типа клапанов гидравлических прессов используется сплав марки 12Х13. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.С помощью диаграммы Fe-C выберите необходимые виды и режимы термообработки для изготовления зубчатого колеса из стали 55.

Вариант № 10

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления лопаток газотурбинных двигателей используется сплав марки ХН77ТЮР. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для изготовления вала используется сталь 58. С помощью диаграммы Fe-C выберите необходимые виды и режимы термообработки.

6

Вариант № 11

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,1 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления паровых котлов используется сплав марки 12МХ. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Деталь из стали 30Л получена литьем. С помощью диаграммы железо-углерод описать процесс полного отжига (цель, температура и т.д.).

Вариант № 12

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,2 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Расшифруйте состав сплава, Р9М4К8 опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для инструмента из стали У8 провести отжиг на зернистый цементит. Указать цель, технологическую последовательность, температурный режим.

Вариант № 13

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,3 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления режущих инструментов сложной конфигурации применяют сплав марки 9ХС. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для деталей, изготовленных литьем, провести диффузионный отжиг (гомогенизация). Указать цель, технологическую последовательность, температурный режим.

Вариант № 14

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,4 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления тяжелонагруженных деталей (зубчатые колеса, оси) используется сплав марки 20Х. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для проволоки, полученной волочением, описать процесс рекристализационного отжига (цель, температурный режим, технологическая последовательность).

Вариант № 15

1. Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите

7

превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,4 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления подшипников используется сплав марки ШХ6. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для детали, изготовленной из стали 20, описать процесс полного отжига (цель, температурный режим, технологическая последовательность).

Вариант № 16

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,4 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления измерительного инструмента используют сплав марки У7. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для детали изготовленной из стали 20 описать процесс нормализации (цель, температурный режим, технологическая последовательность).

Вариант № 17

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,5% С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления инструмента используется сплав 5ХГМ. Расшифруйте состав сплава, определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для изготовления зубчатого колеса из стали 40 с помощью диаграммы железоуглерод опишите процесс закалки (цель, температурный режим, структура после закалки).

Вариант № 18

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,6 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Расшифруйте состав сплава 08Х18Т1, определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для изготовления режущего инструмента из сплава с содержанием углерода 1,5% с помощью диаграммы железо-углерод опишите процесс закалки (цель, температурный режим, структура после закалки).

Вариант № 19

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,6 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления деталей используется сплав марки Х27Ю5Т. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

8

3. Для изготовления молотков из сплава с содержанием углерода 0,8 % с помощью диаграммы железо-углерод опишите процесс закалки (цель, температурный режим, структура после закалки)

Вариант № 20

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,6 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для деталей, работающих в агрессивных средах (влажная атмосфера, кислоты, щелочи) используется сплав марки 12Х13. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для изготовления инструмента из сплава У8 с помощью диаграммы железо-углерод опишите процесс ступенчатой закалки (цель, температурный режим, структура после закалки).

Вариант № 21

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,7 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для ответственных тяжелонагруженных (оси, зубчатые колеса) деталей применяют сплав марки Н12К15М10. Расшифруйте состав сплава, опишите влияние легирующих элементов и определите группу стали по назначению, укажите механические и технологические свойства сплава.

3.Для изготовления инструмента из сплава У8 с помощью диаграммы железо-углерод опишите процесс изотермической закалки (цель, температурный режим, структура после закалки).

Вариант № 22

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,8 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления зубчатых колес, втулок, поршневых пальцев используется сплав марки А12. Расшифруйте состав сплава, механические свойства, определите группу сплава по назначению, объясните для чего проводят цементацию этих деталей.

3.Для закаленной детали, изготовленной из сплава У12, описать процесс низкого отпуска (цель, температурный режим, структура после отпуска).

Вариант № 23

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,9 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления отливок используют материал 55Л. Расшифруйте состав сплава, механические и технологические свойства, определите группу сплава по назначению.

3.Для закаленной пружины, изготовленной из сплава 60Г, описать процесс среднего отпуска (цель, температурный режим, структура после отпуска).

9

Вариант № 24

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 2,0 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления метчиков используется сплав марки Р18. Расшифруйте состав сплава, укажите механические и технологические свойства, определите группу сплава по назначению.

3.Для зубчатого колеса из стали 55 описать процесс закалки ТВЧ (цель, технологический процесс, структура после закалки).

Вариант № 25

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 2,1 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления режущего инструмента используется сплав Р6М5К5. Расшифруйте состав сплава, механические свойства.

3. С помощью диаграммы железо-углерод опишите процесс закалки (цель, температурный режим, структура после закалки) для изготовления детали из сплава, содержащего 0,7 % С .

Вариант № 26

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 2,2 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления инструмента для прессования используют сплав марки 3Х2В8Ф. Расшифруйте состав сплава, укажите механические свойства и технологические свойства, определите группу сплава по назначению.

3.Описать процесс цементации для детали, изготовленной из стали 10 (цель, температурный режим, технологическая последовательность).

Вариант № 27

1.Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 2,3 % С. К какому классу по химическому составу он относится?

2.Для изготовления проволоки методом волочения для инструмента – волоко используется сплав марки ШХ15. Расшифруйте состав сплава, механические и технологические свойства, определите группу сплава по назначению.

3.Описать процессы диффузионной металлизации (алитирование, хромирование, борирование). Указать цель, температурный режим, технологическую последовательность.

Вариант № 28

1. Начертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и дайте им определение, опишите

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]