контрольные 23 варик

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский

политехнический университет

Контрольное задание №1,2,3

по дисциплине: « Материаловедение »

Работу выполнил: Ярославцев Р.С. гр. АТПП-14

Работу принял:

Силина Ольга Валентиновна

г. Пермь 2016г.

Вариант 23

Задание:

Используя значения критических точек и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для легированной стали 40ХФА температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости 2530HRC. Укажите состав и определите группу стали по назначению, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработки данной стали. Опишите структуру и свойства изделий в готовом виде.

1. Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

C	Si	Mn	V	P	S	Ca	Ni	Cr
				Не более
0,37-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,10-0,18	0,025	0,025	0,30	0,30	0,8-1,1

Заменитель- стали: 40Х, 65Г, 50 ХРА, 30Х3МФ

Назначение: в улучшенном состоянии – шлицевые валы, штоки, установочные винты, траверсы, валы экскаваторов и другие детали, работающие при температуре до 400; после закалки и низкого отпуска- червячные валы и другие детали повышенной износостойкости.

2. Основные свойства, которыми должны обладать детали из стали 40ХФА- это высокая износостойкость, постоянство размеров и формы в течении длительного срока службы. К дополнительным требованиям относят возможность получения низкой шероховатости поверхности и малой деформации при термической обработке, например валы, траверсы, штоки и т.д.

3.

Сталь 40ХФА – доэвтектоидная, поэтому следует нагревать до температуры на 30 выше А, температура нагрева стали под закалку, таким образом составит 830 - 850.

4. Структура стали после высокого отпуска – сорбит отпуска. Высокий отпуск дает наилучшее соотношение прочности и вязкости.

5. Обоснование технологии выбора технической обработки:

Сталь 40 ХФА –доэвтектоидная, среднеуглеродистая, низколегированная. Наилучшее сочетание прочности и пластичности, что обеспечивает хорошую работу материала при динамических нагрузках, сталь приобретает после динамической обработки, состоящие из закалки и последующего высокотемпературного отпуска. Такой вид термообработки называется улучшением и обеспечивает в данной стали структуру сорбита, являющуюся носителем оптимальных эксплуатационных свойств.

6. Легирующие элементы вводят с целью повышения конструкционной прочности стали, что достигается при их использовании в термически упрощенном состоянии- после закалки и отпуска. В отожженном состоянии легированные стали практически не отличаются от углеродистых. В связи с этим обеспечение необходимой прокаливаемости – первостепенная задача легирования. Легирующие элементы повышают устойчивость переохлажденного аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Возможность менее резкого охлаждения при закалке уменьшает в них напряжение и опасность образования трещин.

Вариант 23

Задание: Выберете сталь для изготовления кухонных ножей. Назначьте режим термической обработки опишите сущность происходящих превращений, структуру и свойства стали.

Сталь 95x18

1. Химический состав, %

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Ti	Cu	Fe
0,9-1	до 0,8	до 0,8	до 0,6	до 0,025	до 0,03	17-19	до 0,2	до 0,3	~78

Использование в промышленности: втулки, оси, стержни, шариковые и роликовые подшипники в другие детали, к которым предъявляются требования высокой твердости и износостойкости и работающие при температуре до 500 градусов Цельсия или подтверждающиеся действию умеренных агрессивных сред.

2. Сталь 95x18-Российская нержавеющая сталь. Применяется для изготовления подшипников, втулок, различные детали авиастроения , где требуется высокая твердость и износостойкость. В России эта сталь очень широко применяется для изготовления ножей. Практические все крупные российские производства используют для клинка сталь 95x18. Требуемые свойства: коррозионностойкость, жаростойкость, жаропрочность, износостойкость.

4. Структура стали 95x18

Ледобуритная сталь 95x18 относится к мартенситному классу. Упрочняется после закалки в результате мартенситного превращения. Микроструктура закаленной с 900-1250 стали состоит из мартенсита, аустенита, карбидов. по мерее повышения температуры нагрева под закалку количество остаточного аустенита увеличивается , изменение твердости имеет экстремальный характер. Максимальное значение твердости 57-58 HRC соответствует температуре закалки с 1050, минимальное HRC температуре закалки 1250.

5. Сталь 95x18 обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью в 3%-ном растворе поваренной соли и в воде после закалки и низкого отпуска до 400 градусов. Имеет хорошую гибкость, высокую твердость и достаточную прочность, но сложно обрабатывать и сделать качественную термообработку. Клинок из этой стали сложно поддается заточке, но при этом и режущую кромку будет держать долго.

Вариант 23

Задание:

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением. Состав, строение, свойства, область применения

Сплавы для электронагревательных элементов печей являются жаростойкими проводниковыми материалами на основе никеля, хрома, железа и некоторых других компонентов. Жаростойкость этих сплавов, то есть неокисляемость при высоких температурах (1000-1200°С), обусловлена образованием на их поверхности окисной пленки большой плотности, ис­ключающей доступ кислорода к сплаву. Основой жаростойких окисных пленок является окись хрома Сг₂О₃ и закись никеля NiO, которые не испаряются с поверхности сплава при высоких температурах. Жаростойкие проводниковые материалы на основе никеля, хрома и алюминия называются соответственно нихромами, фехралями и хромалями.

Высокое электрическое сопротивление сплавов может быть достигнуто в том случае, если их структура — твердый раствор. Согласно правилу Курнакова при образовании твердых растворов электросопротивление возрастает, Достигая максимального значения при определенном для каждой системы содержании элементов. Эта же структура позволяет деформировать сплавы с большим обжатием, получать тонкие ленту и проволоку, обладающие высоким электросопротивлением. Кроме высокого электросопротивления стали и сплавы этого назначения при нагреве должны обладать окалиностойкостью и достаточной прочностью для сохранения формы нагревателей в процессе работы. Окалиностойкие сплавы на железной основе с высоким электрическим сопротивлением.

Чаще для электронагревательных приборов применяют хромоалюминиевые низкоуглеродистые сплавы ферритного класса: Х13Ю4 (фехраль) - для изготовления нагревательных элементов бытовых приборов и реостатов, 0Х23Ю5 (хромель) для промышленных и лабораторных печей, бытовых приборов, реостатов и спиралей свечей накаливания, 0Х27Ю5А, обладающие высокими жаростойкостью и электрическим сопротивлением. Чем выше содержание в сплавах хрома, алюминия, тем выше окалиностойкость и рабочая температура нагревательного элемента. Количество углерода в сплавах строго ограничивают (0,06—0,12%), так как появление карбидов снижает пластичность и сокращает срок службы нагревателей. Ниже приведены характеристики этих сплавов:

Сплав	Х13Ю4	0Х23Ю5	0Х27Ю5А
Максим. рабочая температура (◦С)	900	1100	1200
Удельное Электросопротивление (Для проволоки диаметром 1 мм),мкОм	1.24-1.34	1.2-1.4	1.37-1.47

Указанные сплавы изготовляют металлургической промышленностью в виде проволоки и ленты. Сплавы малопластичны, поэтому нагреватели, особенно крупные, следует выполнять при подогреве до 200—350 °С. После первого нагрева до рабочей температуры вследствие роста зерна нагреватели становятся хрупкими. Сопротивление ползучести ферритных сплавов невелико, поэтому нагреватели при высоких температурах (1150—1200 °С) нередко провисают под действием собственной массы.

Сплавы на никелевой основе. Высоким омическим сопротивлением обладают твердые .растворы на основе никеля. Наиболее известными сплавами с высоким сопротивлением являются сплавы никеля с хромом Х20Н80 (нихромы) с рабочей температурой до 1050 °С, для промышленных и лабораторных печей, микропроволоки для малогабаритных элементов электрических сопротивлений, проволоки и ленты для реостатов.

Для удешевления нихромов и улучшения их технологических свойств часть никеля заменяют железом. Нихромы с железом называют ферронихромами. Из ферронихромов следует упомянуть Х15Н60, содержащий 25% Fe, который имеет максимальную рабочую температуру 1000 °С. Сплавы с высоким электрическим сопротивлением применяют для нагревателей электрических печей, бытовых приборов, а также резисторов, терморезисторов и тензодатчиков.