- •Введение
- •Общая характеристика уровней структурной организации материалов
- •Единая иерархия уровней структурной организации различных материалов
- •Общие указания к выполнению лабораторных работ
- •Техника безопасности
- •Лабораторная работа № 1 кристаллизация металлов и солей Цель работы
- •Рабочее задание
- •Оборудование и реактивы
- •Основные термины и понятия, необходимые для освоения данной работы
- •Описание метода эксперимента
- •Проведение эксперимента
- •Обработка результатов измерений
- •Несамопроизвольная первичная кристаллизация
- •Форма кристаллов и строение слитков
- •Использование микроскопа Levenhuk 740
- •Литература
- •Состав, структура и классификация сталей
- •Металлографический анализ
- •Дефекты сварных швов
- •Микроскопическое исследование
- •Микроструктуры железоуглеродистых сплавов (схемы структур)
- •Микроскринер
- •Задание
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Литература
- •Лабораторная работа № 4
- •Подшипниковые антифрикционные сплавы
- •Лабораторная работа № 5
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 6 диаграмма Fe–с и структура железоуглеродистых сплавов Цель работы
- •Основные термины и понятия, необходимые для освоения лабораторной работы
- •Основные теоретические положения
- •Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов
- •Критические точки сплавов
- •Превращение в диаграмме Fe–Fe3c
- •Изменение структуры в зависимости от содержания углерода
- •Последовательность образования равновесной структуры
- •Классификация железоуглеродистых сплавов
- •Качественные конструкционные стали
- •Практическая часть
- •Примерный перечень вариантов индивидуальных заданий
- •Рабочие задания
- •Контрольные задания
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •Лабораторная работа № 7
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Основные термины и понятия, необходимые для освоения лабораторной работы
- •Теоретические основы испытания материалов на ударную вязкость
- •Работа удара
- •Ударная вязкость
- •Размерность
- •Виртуальный лабораторный комплекс Активные клавиши
- •Маятниковый копер мк-зоа
- •Стол с испытуемыми образцами
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Теоретические основы испытания материалов на сжатие
- •Размерность
- •Пресс гидравлический (псу-10)
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Основные термины и понятия, используемые в лабораторной работе
- •Теоретические основы испытания материалов на растяжение
- •Показатели прочности
- •Показатели пластичности
- •Литература
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Размерность
- •Основные термины и понятия
- •Теоретические основы испытания материалов на кручение
- •Испытательная машина км-50-1
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Основные термины и понятия
- •Теоретические основы испытания материалов на изгиб
- •Инструменты для испытаний
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Оборудование и материалы
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Основные термины и определения
- •Теоретические основы термической обработки сталей
- •Назначение и условия проведения основных видов термической обработки
- •Описание установок
- •Параметры процессов термической обработки
- •Измерение твердости
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные задания
- •Литература
- •Лабораторная работа № 13
- •Задачи по разработке технологического процесса термической обработки конструкционных, инструментальных и специальных сталей и чугунов
- •Термины основных свойств металлов и сплавов
- •Содержание
- •Сироткин Олег Семенович, Шибаев Павел Борисович, Бунтин Артем Евгеньевич
Литература
1. Арзамасов Б.И. Материаловедение технология конструкционных материалов.– М.: Издательский центр «Академия», 2007.
2. Сироткин О.С. Теоретические основы общего материаловедения.– Казань, КГЭУ, 2007. –348 с.
3. Сироткин О.С. Введение в материаловедение (Начала общего материаловедения). – Казань: КГЭУ, 2004. – 212 с.
Лабораторная работа № 2
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
Цель работы
Ознакомление с методами металлографического анализа металлических материалов и контроля качества конструкционных материалов.
Рабочее задание
Проанализировать визуально поверхности изломов лабораторных образцов и охарактеризовать их.
Провести доступный глазу макроанализ сварных швов, и запротоколировать обнаруженные поверхностные дефекты.
По макроструктуре, выявленной травлением, охарактеризовать обнаруженные внутренние дефекты и качество сварки.
Оборудование и реактивы
Металлографический микроскопы и микроскринер, макрошлифы образцов для механических испытаний, исследований сварных соединений и видов изломов, 5% раствор азотной кислоты.
Обработка результатов, их обобщение и выводы
Полученные результаты следует обрабатывать следующим образом:
Зарисовать обследованные дефекты сварных соединений с их пояснением.
Привести эскизы увиденных изломов с их полной характеристикой.
Основные термины и понятия, необходимые для освоения лабораторной работы
Аустенит, анизотропия, выплавка, включения, волокно, волочение, гаммадифектоскопия, графит, горячая деформация, горячекатаная сталь, дислокация, доэвтектоидная сталь, доэвтектический чугун, забоина, заэвтектоидная сталь, заэвтектический чугун, излом, кристаллографии-ческая плоскость, ледебурит, легированная сталь, материал, макроанализ, макроструктура, микроструктура, микроанализ, микрошлиф, механическая обработка, холодная деформация, окисление, пачки скольжения, поры, пластическая деформация, подварка, прокатка, перлит, предел прочности, предел текучести, пластичность, рыхлоты, раковина, сварное соединение, сварочная ванна, твёрдость, травление, трещина, ударная вязкость, фаза, феррит, цементит, чугун белый, чугун серый, чугун ковкий, чугун высокопрочный, шлак, шлаковые включения, эвтектоидная сталь, эвтектический чугун.
Состав, структура и классификация сталей
Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержание углерода, в котором не превышает 2,14%, но не меньше 0,022%. Главным элементом стали является углерод, и это единственная примесь, которая специально вводится в сталь. С повышением содержания углерода прочность стали существенно возрастает из-за увеличения количества цементита в фазовом составе стали.
Стали делятся на конструкционные и инструментальные. Разновидностью инструментальной является быстрорежущая сталь.
По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные; в том числе по содержанию углерода – на низкоуглеродистые (до 0,25% С) – это достаточно мягкие, пластичные, хорошо деформируемые в холодном и горячем состоянии стали; среднеуглеродистые (0,3–0,55% С), являются широко распространённым конструкционным материалом для деталей, работающих в условиях обычных силовых нагрузок и высокоуглеродистые (0,6-1,4% С), за счет чего они обладают высокой твердостью; легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на: низколегированные, среднелегированные и высоколегированные.
Стали, в зависимости от способа их получения, содержат разное количество неметаллических включений. Содержание примесей лежит в основе классификации сталей по качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.
По структуре сталь различается на аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную или перлитную. Если в структуре преобладают две и более фаз, то сталь разделяют на двухфазную и многофазную.
С увеличением содержания углерода в стали возрастает количество фаз, имеющих более высокую твердость (перлит, цементит). Следовательно, и изменяются механические свойства: возрастает твердость, предел прочности, текучести, уменьшается относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость (рис. 2.1).
Твердые и хрупкие частицы цементита повышают сопротивление движению дислокаций, т.е. повышают сопротивление деформации и уменьшают пластичность и вязкость.
Таким образом, углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.
Зная изменение механических свойств в зависимости от структуры (количества углерода) можно определить технологический процесс обработки той или иной стали.
Рис. 2.1. Влияние углерода на свойства горячекатаных сталей