4. Порядок выполнения работы

• во время самоподготовки к выполнению работы заполнить пп. 1 и 2.2.1 – 2.2.3 протокола лабораторной работы;

• перед выполнением работы ответить на вопросы билета контроля;

• получить у преподавателя задание, у лаборанта – образцы исследуемого материала и инструмент;

• уточнить характеристики используемых в эксперименте оборудования, приборов и инструментов, заполнить данные п. 3.2 протокола лабораторной работы;

• с учетом предварительной информации о предполагаемой твердости (термообработке) материала образцов и их размеров оценить возможность использования различных методов определения твердости;

• провести определение твердости образцов, записать данные измерений и расчетов в таблицу 3.3;

• определить возможные области использования исследованных материалов в судостроении и судоремонте;

• закончить оформление отчета и представить его преподавателю для защиты и окончательной оценки.

5. Влияние химического состава материалов на свойства и применение в судостроении и судоремонте

1. Цель работы

1.1. Изучение принципов маркировки и определения химсостава и свойств наиболее распространенных судостроительных материалов.

1.2. Приобретение практических навыков в определении основных типов заготовок и марок конструкционных и специальных материалов для изготовления и ремонта деталей судовых технических средств.

2. Основные теоретические положения и методические указания

2.1. Классификация и основные виды заготовок

Заготовка – это полуфабрикат, из которого в ходе технологического процесса изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь. В условиях эксплуатации судна в качестве заготовок обычно выступает прокат (листы, трубы, швеллеры, двутавры и др.) или отливки. Для их изготовления используют обработку давлением и литье.

Суть технологии получения отливок заключается в том, что фасонные детали сложной формы (заготовки) получают заливкой жидкого металла в специально подготовленную форму, который кристаллизуется в ней.

Обработка давлением основа на способности материала пластически деформироваться в результате воздействия на него внешних сил. Заготовки, полученные таким путем, подразделяют на два вида: а) постоянного поперечного сечения по длине (прутки, проволока, ленты, листы), б) имеющие приближенно формы и размеры готовых деталей и требующие обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества (поковки и штамповки).

2.2. Классификация и маркировка металлических материалов

2.2.1. Железоуглеродистые сплавы

К их числу относятся стали и чугуны. Для практики наиболее важными являются классификация сталей по назначению, качеству, хими­ческому составу и степени легирования.

Для судомехаников основной является первая — она позволяет по отражаемому в марке стали содержании углерода достаточно точно указать конкретные группы деталей, для которых эта марка может быть применена.

Так, стали с содержанием С < 0,25 % называют корпусными и применяют для постройки судов и изготовления конструкций с помощью сварки; 0,15 < С ≤ 0,3 — для деталей, подвергающихся цементации (топливная аппаратура дизелей, кулачковые шайбы, шестерни и др.); 0,3 < С ≤ 0,5 % — улучшаемые (для наиболее нагруженных деталей после закалки и высокого отпуска – анкерных связей, коленчатых валов, шатунов и др.); 0,5 <С ≤ 0,7 % — пружинно-рессорные (пружины различных механизмов, мембраны и прочие упругие элементы); около 1 % С — шарикоподшипниковые.

Инструментальные стали содержат не менее 0,7 % С и поэтому имеют высокие твердость, прочность и износостойкость. Их используют для изготовления режущего и измерительного инструментов, штампов и т. д.

Стали и сплавы с особыми физическими свойствами, как правило, относятся к числу высоколегированных. Их применяют в основном в приборостроении, электронной, радио­технической промышленности и т. д.

Стали и сплавы с особыми химическими свойствами (коррозионностойкие) содержат не менее 12,5 … 13 % Gr. Стали с более высоким содержанием Cr и Ni стойки в агрессивных средах (кислотах, щелочах и пр.).

Назначение чугунов зависит от формы графитовых включений, что в значительной мере определяет его механические свойства — именно они находят отражение в марке этих сплавов.

В структуре серых чугунов присутствует графит пластинчатой формы, их механические свойства (особенно пластичность) ниже, чем у других чугунов. Серые чугуны используют для менее ответственного назначения и при отсутствии ударных нагрузок.

Ковкий чугун имеет в структуре хлопьевидный графит и в связи с этим более высокие механические свойства, прежде всего пластичность. Их более целесообразно использовать для тонкостенных деталей сложной формы.

Высокопрочный чугун имеет графит шаровидной формы, что в мень­шей степени нарушает сплошность металлической основы (особенно по сравнению с графитом пластинчатой формы). Прочностные свойства этих чугунов наиболее высоки — они не уступают углеродистым конструкционным сталям после термической обработки, но их пластичность ниже, чем у стали и ковкого чугуна.

На флоте, вследствие больших габаритов деталей (например, диаметр втулки рабочего цилиндра малооборотного дизеля – до 1,5 м, высота – до 2,5 …3 м, масса – до 3 т) наибольшее распространение получили серые чугуны, имеющие самую низкую стоимость и хорошие литейные свойства.

Классификация сталей по качеству отражает содержание в них вредных примесей – серы и фосфора. В сталях обычного качества оно не должно превышать 0,05 % (каждого элемента), в качественных — 0,035 %.

Классификация по химсоставу предусматривает использование качественной и количественной информации по всем основным компонентам сплава — как сталей, так и на основе цветных металлов. В соответствии с ней каждый легирующий элемент обозначается определенной буквой (табл. 5.1), а его содержание – числом (табл. 5.2).

Таблица 5.1 - Условные обозначения