
- •Лабораторные работы по курсу «Материаловедение»
- •Анализ кристаллического строения
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Испытание материалов на твердость Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Испытание образцов на растяжение Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание 1
- •Порядок выполнения работы 1
- •Задание 2
- •Порядок выполнения работы 2
- •Контрольные вопросы
- •Определение ударной вязкости материала Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание
- •Порядок выполнения работы 1
- •Порядок выполнения работы 2
- •Контрольные вопросы
- •Фрактографический анализ разрушения металлических материалов Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Изломы, полученные при однократных видах нагружения
- •Изломы, полученные при многократных (циклических) видах нагружения.
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Влияние холодной пластической деформации и температуры рекристаллизации на структуру и свойства металлов
- •3.2. Влияние температуры рекристаллизации на структуру и свойства холоднодеформированных металлов
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Термический анализ сплавов
- •3.2. Построение диаграмм состояния
- •3.3. Анализ диаграмм состояния
- •Сущность термического анализа
- •3.6 Определение температур кристаллизации Рb, Sb и сплавов Рb-Sb
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Макроскопический анализ (макроанализ) структуры металлических материалов Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Исследование структуры углеродистых сталей в равновесном состоянии методом микроанализа Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Зависимость механических свойств стали от содержания углерода
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Исследование структуры углеродистых чугунов методом микроанализа Цель работы
- •Приборы, материалы и инструменты
- •Краткие теоретические сведения
- •Влияние скорости охлаждения
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Закалка углеродистых сталей
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы, учебные пособия
- •3. Краткие теоретические сведения
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Отпуск углеродистой стали Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения задания 1
- •Порядок выполнения задания 2
- •Контрольные вопросы
- •Отжиг и инормализация стали
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы, учебные пособия
- •3. Превращение при отжиге
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Химико-термическая обработка стали
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы, учебные пособия
- •3. Химико-термическая обработка стали
- •4. Содержание отчета
- •5. Контрольные вопросы
- •Влияние легирующих элементов на прокаливаемость стали, определенную методом торцевой закалки
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы и инструмент
- •3. Краткие теоретические сведения
- •4. Задание
- •5. Контрольные вопросы
- •Классификация, маркировка и применение конструкционных материалов
- •1. Цель и задачи работы
- •2. Указания к самостоятельной работе
- •3. Классификация материалов
- •4. Способы маркировки металлических материалов
- •5. Углеродистые стали
- •5.1. Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества общего назначения
- •5.2. Качественные конструкционные углеродистые стали для деталей машин
- •5.3. Инструментальные углеродистые стали
- •6. Маркировка легированных сталей
- •7. Особые способы маркировки сталей
- •7.1. Маркировка сталей для отливок
- •7.2. Маркировка автоматных сталей
- •7.3. Стали для подшипников
- •7.4. Маркировка быстрорежущих сталей
- •7.5. Маркировка строительных сталей
- •7.6. Магнитные стали
- •7.7. Стали специальных способов выплавки
- •7.8. Нестандартные легированные стали
- •8. Чугуны
- •9. Порошковые материалы
- •10. Медь и сплавы на основе меди
- •10.1. Латуни
- •10.2. Бронзы
- •11. Алюминий и сплавы на основе алюминия
- •12. Магний и сплавы на основе магния
- •13. Титан и сплавы на основе титана
- •14. Содержание отчета
- •15. Контрольные вопросы
- •Библиографический список
5.2. Качественные конструкционные углеродистые стали для деталей машин
Качественные конструкционные углеродистые стали поставляются по химическому составу и механическим свойствам в соответствии ГОСТ 1050-88 (табл. 2, 3). К этим сталям по сравнению со сталями обыкновенного качества предъявляют более жесткие требования по содержанию вредных примесей (серы не более 0,04%, фосфора не более 0,035%). Качественные углеродистые стали маркируют двузначными цифрами, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента: 08, 10,15,20,25,30,35, 40, 45, 50, 55, 60. При обозначении кипящей или полуспокойной стали в конце марки указывается степень раскиления: кп или пс. В случае спокойной стали степень раскисления не указывается.
Таблица 2 Состав углеродистых конструкционных качественных сталей, % (ГОСТ 1050-88)
Марка стали |
Массовая доля элементов, % | |||
Углерода |
Кремния |
Марганца |
Хрома, не более | |
05кп |
0,06 |
0,03 |
0,40 |
0,10 |
08кп |
0,05-0,12 |
0,03 |
0,25-0,50 |
0,10 |
08пс |
0,05-0,11 |
0,05-0,17 |
0,35-0,65 |
0,10 |
08 |
0,05-0,12 |
0,17-0,37 |
0,35-0,65 |
0,10 |
10кп |
0,07-0,14 |
0,07 |
0,25-0,50 |
0,15 |
10пс |
0,07-0,14 |
0,05-0,17 |
0,35-0,65 |
0,15 |
10 |
0,07-0,14 |
0,17-0,37 |
0,35-0,65 |
0,15 |
11кп |
0,05-0,12 |
0,06 |
0,30-0,50 |
0,15 |
15кп |
0,12-0,19 |
0,07 |
0,25-0,50 |
0,25 |
15пс |
0,12-0,19 |
0,05-0,17 |
0,35-0,65 |
0,25 |
15 |
0,12-0,19 |
0,17-0,37 |
0,35-0,65 |
0,25 |
18кп |
0,12-0,20 |
0,06 |
0,30-0,50 |
0,15 |
20кп |
0,17-0,24 |
0,07 |
0,25-0,50 |
0,25 |
20пс |
0,17-0,24 |
0,05-0,17 |
0,35-0,65 |
0,25 |
20 |
0,17-0,24 |
0,17-0,37 |
0,35-0,65 |
0,25 |
25 |
0,22-0,30 |
0,17-0,37 |
0,50-0,80 |
0,25 |
30 |
0,27-0,35 |
0,17-0,37 |
0,50-0,80 |
0,25 |
35 |
0,32-0,40 |
0,17-0,37 |
0,50-0,80 |
0,25 |
40 |
0,37-0,45 |
0,17-0,37 |
0,50-0,80 |
0,25 |
45 |
0,42-0,50 |
0,17-0,37 |
0,50-0,80 |
0,25 |
50 |
0,47-0,55 |
0,17-0,37 |
0,50-0,80 |
0,25 |
55 |
0,52-0,60 |
0,17-0,37 |
0,50-0,80 |
0,25 |
58 (55пп)* |
0,55-0,63 |
0,10-0,30 |
0,20 |
0,15 |
60 |
0,57-0,65 |
0,17-0,37 |
0,50-0,80 |
0,25 |
* пп – обозначает пониженную прокаливаемость стали марки 58
Таблица 3 Механические свойства углеродистых конструкционных качественных сталей
Марка стали |
Механические свойства, не менее | |||
Предел текучести т, Н/мм2 (кГс/мм2) |
Временное сопротивление разрыву в, Н/мм2 (кГс/мм2) |
Относительное удлинение 5, % |
Относительное сужение , % | |
08 |
196 (20) |
320 (333) |
33 |
60 |
10 |
205 (21) |
330 (34) |
31 |
55 |
15 |
225 (23) |
370 (38) |
27 |
55 |
20 |
245 (25) |
410 (42) |
25 |
55 |
25 |
275 (28) |
450 (46) |
23 |
50 |
30 |
295 (30) |
490 (50) |
21 |
50 |
35 |
315 (32) |
530 (54) |
20 |
45 |
40 |
335 (34) |
570 (58) |
19 |
45 |
45 |
355 (36) |
600 (61) |
16 |
40 |
50 |
375 (38) |
630 (64) |
14 |
40 |
55 |
380 (39) |
650 (66) |
13 |
35 |
58 (55пп) |
315 (32) |
600 (61) |
12 |
28 |
60 |
400 (41) |
680 (69) |
12 |
35 |
Низкоуглеродистые стали марок 05кп, 08, 08кп, 10, 10кп обладают высокой пластичностью и невысокой прочностью. Эти стали без термообработки применяются для малонагруженных деталей (прокладки, шайбы, змеевики, штампованные детали, капоты тракторов, кузова автомобилей, элементы сварных конструкций и т.д.). Низкоуглеродистые стали с повышенным количеством углерода (15, 20, 20кп, 25) применяются после цементации и закалки с отпуском для деталей, работающих на износ: оси, втулки, шестерни, шпиндели, вилки и т.д.
Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 применяются в основном после закалки и высокого отпуска для изготовления, валов, осей, зубчатых колес, шестерен, штоков, бандажей и т.д.
Высокоуглеродистые стали, содержащие углерода более 0,6% поставляются по ГОСТ 14959-79 «Сталь конструкционные рессорно-пружинная». Эти стали марок 65, 70, 75, 80, 85 используются для изготовления пружин, рессор, амортизаторов, прокатных валков, бандажей вагонов и т.д. (таблица 4).
Таблица 4 Состав и свойства конструкционных углеродистых рессорно-пружинных сталей (ГОСТ 14959-79)
Марка стали |
Состав сталей, % |
Механические свойства, не менее | ||||||
С |
Мn |
Si |
Cr |
0,2, МПа |
в, МПа |
, % |
, % | |
65 |
0,62-0,70 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
0,25 |
420 |
710 |
10 |
30 |
70 |
0,67-0,75 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
» 0,25 |
430 |
730 |
9 |
30 |
75 |
0,72-0,80 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
» 0,25 |
900 |
1100 |
7 |
30 |
80 |
0,77-0,85 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
» 0,25 |
950 |
1100 |
6 |
30 |
85 |
0,82-0,90 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
» 0,25 |
1000 |
1150 |
6 |
30 |
Механические свойства сталей 75, 80 и 85 весьма высоки, так как определяются после закалки и среднего отпуска.