4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту

4.1 Вивчити під мікроскопом, користуючись альбомом, і зарисувати схематично структури запропонованих зразків.

4.2 За кожною маркою сталі дати відповідь на запитання в такому порядку:

а) Який хімічний склад сталі?

б) Яка мета легування кожним елементом даної сталі?

в) Який клас сталі за:

- структурою у відпаленому стані?

- структурою у нормалізованому стані?

- призначенням?

г) Яка мікроструктура цієї сталі при кімнатній температурі?

д) Яка область застосування цієї сталі?

е) Який режим термічної обробки сталі?

є) Яка кінцева структура цієї сталі і основні її власти­вості після термообробки?

5 Контрольні запитання

5.1 Які переваги легованих сталей перед залізовуглецевими?

5.2 Як впливають легуючі елементи на поліморфізм заліза?

5.3 За якими ознаками класифікуються леговані сталі?

5.4 Як маркуються леговані сталі?

5.5 Як впливають легуючі елементи на стійкість переохо­ло­дженого аустеніту та критичну швидкість охолодження?

5.6 Як впливають легуючі елементи на розпад мартенситу?

5.7 Які особливості термічної обробки сталей ледебуритного (карбідного), феритного і аустенітного класів?

Робота № 14

Структура і будова сплавів на основі міді

1 Мета роботи

1.1 Ознайомитись з мікроструктурою і властивостями сплавів на основі міді з різним хімічним складом.

1.2 Вивчити маркування сплавів на основі міді та доцільність їх використання.

2 Теоретичні відомості

2.1 Металомікроскоп.

2.2 Набір мікрошліфів сплавів на основі міді.

2.3 Альбом мікроструктур.

3 Методичні вказівки до самостійної роботи

Опрацювати за підручником та конспектом лекцій з матеріалознавства розділ “Мідь та сплави на її основі”. Звернути увагу на прийняту класифікацію сплавів на основі міді, запам’ятавши, усі вони поділені на дві групи: латуні і бронзи.

Латуні – сплави міді з цинком. Технічне застосування мають сплави з вмістом до 45% цинку. На рисунку 14.1 подана діаграма стану сплавів мідь-цинк, з якої видно , що сплави з вмістом цинку до 39% утворюють твердий розчин -латунь. Концентрація цинку більше 39% приводить до утворення хімічної сполуки CuZn на базі якої формується твердий розчин -латунь. Отже , структура латуні з вмістом цинку від 39 до 45% буде складатись із зерен  і -твердого розчину. Така латунь носить назву двохфазної (+-латунь).

Однофазна -латунь у відпаленому стані має однорідну структуру, яка складається із кристалів -твердого розчину. Відповідно двохфазна латунь складається із кристалів  і - твердого розчину.

Із латуней переважно виготовляють катаний та тягнутий напівфабрикат( лист, профіль, дріт іт.д.). Однофазну -латунь обробляють в холодному стані ,а двохфазну +- латунь при температурі вище 500С.

Прості латуні маркуються літерою Л з послідуючою цифрою, яка вказує на вміст міді (Л62, Л68, Л80).

Окрім простих латуней застосовують спеціальні латуні, в які, для надання їм тих, чи інших властивостей, вводять додаткові елементи. Наприклад . ЛС59-1, ЛС70-1, ЛК80-3, де С- свинець в кількості 1%,а К- кремній в кількості 3%. Доречі, кремниста латунь має прекрасні ливарні властивості і застосовується для литва під тиском.

Бронза – сплав міді з оловом , алюмінієм, берилієм, свинцем та іншими елементами, крім цинку. Цинк може знаходитись в бронзі, як легуючий елемент. Маркується бронза літерами Бр та літерою, яка вказує легуючий елемент: А- алюміній, Н – нікель, Ж – залізо, О – олово, Ц – цинк, Ф – фосфор і т.д. Складні бронзи легуються кількома елементами. Цифри, які стоять після букв, вказують на їх вміст у сплаві. Наприклад, БрБ2 (берилію міститься 2%), БрОЦС6-6-3 ( 6% олова, 6% цинку, і 3% свинцю).

Берилієві бронзи зміцнюються термічною обробкою – гартуванням і старінням. При нагрівання бронзи БрБ2 до 760-780^оС утворюється однорідний α-розчин, який зберігається в результаті швидкого охолодження у воді при нормальній температурі.

Після гартування бронза володіє малою міцністю σв=450 Па, високою пластичністю (δ=40%) і здатністю зміцнюватися при старінні як безпосередньо після гартування, так і після пластичної деформації в загартованому стані.

Старіння проводять при температурі 300-350^оС і полягає в тому, що із перенасиченого α-розчину виділяються дисперсні частинки γ-фази (CuBe), які сильно підвищують міцність бронзи за рахунок створення напруженого стану навколо себе.

Бронза БрБ2 після гартування і старіння має σв=1250МПа і δ=3-5%, а після гартування, холодної пластичної деформації і старіння σв=1400МПа, δ=2%.

Широке застосування знаходять олов’янисті бронзи. Однофазні олов’янисті бронзи з вмістом олова до 5% достатньо пластичні і застосовуються у вигляді трубок, листів, стрічок в приладобудуванні для виготовлення водомірної апаратури.

Рисунок 14.1 – Діаграма стану мідь-цинк

Двохфазна бронза ( вміст олова більше 6%) схильна до крихкості , а тому застосовується як ливарний матеріал. З метою здешевлення і покращення ливарних властивостей в олов’янисту бронзу вводять цинк, а для покращення анти­фрикційних властивостей вводять свинець. З таких бронз виготовляють підшипники ковзання.

Берилієва бронза БрБ2 застосовується для виготовлення пружин, мембран, пружинних контактів, безіскрового інструменту і т.д.

Алюмінієві бронзи БрА5, БрА7, БрА10 застосовують на заміну олов’янистих бронз. Вони мають високу міцність, корозійну стійкість і значно дешевші за олов’янисті бронзи.

4 Завдання і порядок виконання роботи

та оформлення звіту

4.1 Вивчити під мікроскопом мікроструктури заданих сплавів на основі міді.

4.2 Користуючись альбомом мікроструктур, схематично зари­сувати мікроструктури в зошит:

а) однофазна латунь;

б) двохфазна латунь;

в) однофазна бронза;

г) двохфазна бронза.

4.3 За маркою сплаву вказати його хімічний склад та область застосування.

5 Контрольні запитання

5.1 Які сплави називаються латунями? Бронзами?

5.2 Яка структура сплавів Л86? Л59?

5.3 Яке застосування латуней і бронз?

5.4 чому бронзи мають високу ліквацію?

Робота № 15

Структура і властивості сплавів на основі алюмінію

1 Мета роботи

1.1 Ознайомитись з мікроструктурою , властивостями та застосуванням сплавів на основі алюмінію.

1.2 Вивчити вплив термообробки дуралюміну на його властивості.

2 Прилади та технічні засоби навчання

2.1 Металомікроскоп.

2.2 Набір зразків (шліфів) алюмінієвих сплавів.

2.3 Альбом типових мікроструктур алюмінієвих сплавів.

2.4 Твердомір.

3 Методичні вказівки до самостійної роботи

Опрацювати за підручником та конспектом лекцій з курсу “Матеріалознавство” розділ “Сплави на основі алюмінію”. Звернути увагу на хімічний склад алюмінієвих сплавів, а звідси – на класифікацію їх за механічними і технологічними властивостями.

Технічно чистий алюміній знайшов застосування в електротехнічній промисловості. В машинобудуванні він є основою різних сплавів та порошкових виробів. Температура плавлення алюмінію відповідає 660С, а питома густина складає 2,7 г/см³. Його твердість НВ 20-25 при граничній міцності _в = 60-80 МПа. Відносне видовження (%) складає 40 %. Питомий електроопір дорівнює 2,6548 .

Як конструкційний матеріал, алюміній знаходить застосування у вигляді сплавів: Al-Cu, Al-Si, Al-Mn, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si,Al-Cu-Mg-Si, Al-Zn-Mg-Cu та інші. Усі сплави на основі алюмінію діляться на дві основні групи: деформівні і ливарні. Алюмінієві сплави, одержані методом порошкової металургії, утворюють окрему групу спечених сплавів.

За здатністю до термічної обробки усі алюмінієві сплави діляться на зміцнювані і незміцнювані термічною обробкою.

Сплави Al-Mg, Al- Cu та Al-Cu-Mg є класичним прикладом зміцнюючих деформівних сплавів. Таке зміцнення забезпечується шляхом старіння, суть якого полягає у виділенні із твердого розчину - алюмінію хімічної сполуки типу CuAl₂ чи Al₃Mg₂, яка має назву зміцнюючої фази. Технологічно це здійснюється шляхом нагрівання сплаву алюмінію до температури вище лінії граничної розчинності EQ. На рисунку 15.1 для сплаву 1-1 це температура 300С в точці 1, вище якої структура сплаву складається із однофазного  - розчину. Наступне швидке охолодження

Рисунок 15.1 – Фрагмент діаграми стану Al-Cu

(гартування) фіксує перенасичений твердий розчин домішко­вого компонента алюмінію. Однак це не приводить до підвищення твердості і міцності. Сплави після гартування пластичні і легко піддаються пластичній деформації.

Твердості і міцності вони набувають після витримки їх певний час при кімнатній чи підвищеній температурі ( але нижче точки 1 для сплаву 1-1). При цьому протікає процес виділення із твердого розчину хімічної сполуки (зміцнюючої фази) і за рахунок цього виникає напружений стан сплаву, що й проявляється у вигляді зміцнення і підвищення твердості. Цей процес називається старінням. Якщо цей процес відбувається при кімнатній температурі, то він називається природним старінням, а у випадку протікання його при підвищених температурах - штучним старінням. Слід зауважити, що ефект зміцнення шляхом природного старіння є вищим за штучне старіння.