- •Содержание
- •Раздел 1. Методические рекомендации к контрольной работе №1 6
- •Раздел 2. Задания контрольной работы №1 25
- •Раздел 3. Методические рекомендации к контрольной работе №2 36
- •Раздел 4. Задания контрольной работы №2 49
- •Общие методические указания
- •Раздел 1. Методические рекомендации к контрольной работе №1
- •1.1. Указания к заданию 1
- •1.2. Указания к заданию 2
- •1.3. Указания к заданию 3
- •1.3.1. Краткая теория диаграммы железо-цементит
- •Структурные составляющие сплавов железа с углеродом
- •Превращение из жидкого состояния в твёрдое (первичная кристаллизация)
- •Превращения в твёрдом состоянии
- •Классификация железо-углеродистых сплавов по диаграмме железо-цементит
- •1.3.2. Пример ответа к заданию 3
- •1.4. Указания к заданию 4
- •1.4.1. Краткая теория термической обработки стали
- •1.4.1.1. Виды и режимы термической обработки стали
- •Отжиг (полный и неполный)
- •Нормализация
- •Закалка
- •1.4.2. Пример ответа к заданию 4
- •1.5. Указания к заданию 5
- •1.5.1. Краткая теория по темам стали, чугуны и цветные металлы
- •1.5.1.1. Классификация и марки сталей
- •Угеродистые стали Сталь углеродистая обыкновенного качества ( гост 380-94)
- •Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали (гост 1050-88).
- •Легированные стали
- •Прокат из легированной конструкционной стали (гост 4543-71)
- •Сталь подшипниковая ( гост 801-78)
- •Прутки и полосы из инструментальной нелегированной стали ( гост 1435-99)
- •Прутки и полосы из инструментальной легированной стали ( гост 5950-2000)
- •Прутки и полосы из быстрорежущей стали ( гост 19265-73)
- •Сплавы твёрдые спечённые ( гост 3882-74)
- •Стали специального назначения (с особыми свойствами) ( гост 5632-72, гост 20072-74)
- •1.5.1.2. Классификация и марки чугунов
- •Чугун с пластинчатым графитом для отливок ( гост 1412-85)
- •Чугун с шаровидным графитом для отливок ( гост 7293-85)
- •Чугун с хлопьевидным графитом ( гост 1215-79)
- •Чугун антифрикционный для отливок (гост 1585-85)
- •1.5.1.3. Сплавы цветных металлов
- •Алюминиевые сплавы
- •Деформируемые алюминиевые сплавы ( гост 4784-97)
- •Сплавы алюминиевые литейные ( гост 1583-93)
- •Сплавы меди
- •Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением ( гост 1527-2004)
- •Сплавы медно-цинковые (латуни) литейные ( гост 17711-93)
- •Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением ( гост 5017-74)
- •Бронзы оловянные литейные ( гост 613-79)
- •Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением ( гост 18175-78)
- •Титан и его сплавы (гост 19807-91)
- •Деформируемые сплавы титана
- •Литейные титановые сплавы
- •Антифрикционные сплавы
- •Антифрикционные сплавы на основе цинка
- •1.6. Указания к заданию 6
- •1.6.1. Пример ответа к заданию 6
- •Раздел 2. Задания контрольной работы №1
- •2.1. Задание 1
- •2.2. Задание 2 (Варианты 1 – 12)
- •2.3. Задание 3
- •2.4. Задание 4
- •2.5. Задание 5
- •2.6. Задание 6
- •Картера дифференциалов;
- •Раздел 3. Методические рекомендации
- •Сварные соединения
- •Электроды
- •3.3. Указания к заданию 4
- •3.3.1. Последовательность решения задачи на наружное обтачивание
- •3.3.2. Пример решения задачи на наружное обтачивание
- •Решение
- •9. Определяем мощность резания Np, затрачиваемую на процесс резания:
- •3.3.3. Последовательность решения задачи на сверление
- •3.3.4. Пример решения задачи на сверление
- •Решение
- •3.3.5. Последовательность решения задачи на фрезерование
- •3.3.6. Пример решения задачи на фрезерование
- •Решение
- •Раздел 4. Задания контрольной работы №2
- •4.1. Задание 1
- •4.2. Задание 2
- •4.3. Задание 3
- •4.4. Задание 4 (Варианты 1 – 8) Задача
- •Приложение 1
- •Механические свойства горячекатанного проката из стали углеродистой обыкновенного качества
- •Применение стали углеродистой обыкновенного качества
- •Примеры машиностроительных сталей углеродистых качественных по гост 1050-88, легированных по гост 4543-71 и автоматных по гост 1414-75
- •Пружинно-рессорные стали (гост 14959-79)
- •Жаропрочные стали и сплавы (гост 5632-72)
- •Стали и сплавы стойкие против коррозии (нержавеющие)( гост 5632-72)
- •Инструментальные стали (углеродистые по гост 1435-99, легированные по гост 5950-2000, быстрорежущие по гост 19265-73)
- •Твердые металлокерамические инструментальные сплавы по гост 3882-74
- •Применение серого чугуна с пластинчатым графиком
- •Алюминиевые литейные сплавы (по гост 1583-93)
- •Механические свойства листов и полос латунных
- •Механические свойства и применение литейных латуней
- •Марки и применение специальных латуней, обрабатываемых давлением (гост 15527-2004)
- •Механические свойства термически не обработанных оловянных литейных бронз (гост 613-79)
- •Механические свойства и применение бронз безоловянных литейных (гост 493-79)
- •Марки, характерные свойства и применение оловянных бронз, обрабатываемых давлением
- •Сортамент и механические свойства продукции из бронз безоловянных, обрабатываемых давлением
- •Титановые сплавы ( гост 19807-91)
- •Типы сварных соединений (гост 5264-80)
- •Механические свойства наплавленного металла после наплавки покрытыми электродами для ручной дуговой сварки конструкционных сталей (гост 9467-75)
- •Марки, типы и составы покрытий некоторых распространенных электродов для ручной сварки и наплавки стальных автомобильных деталей
- •Примерное назначение электродов с качественными покрытиями для ручной сварки и наплавки стальных автомобильных деталей и конструкций
- •Механические свойства металла, наплавляемого некоторыми электродами с качественными покрытиями
- •Значения поправочного коэффициента на обрабатываемый материал (kМv )
- •Значения поправочного коэффициента на материал режущего инстремента (kИv)
- •Значения поправочного коэффициента на главный угол в плане φ (Кφv)
- •Значение коэффициента kOv при работе c охлаждением
- •Приложение 2
- •Токарно-винторезный станок модели 16к20
- •Вертикально-сверлильный станок модели 2а135
- •Универсальный горизонтально-фрезерный станок модели 16к20
- •Литература
Отжиг (полный и неполный)
Отжиг (полный и неполный) является первоначальной операцией термической обработки, цель которой – устранить дефекты предшествующих операций (литья, ковки и т.д.), либо подготовить структуру к последующей обработке резанием.
Основная цель отжига – устранение внутренних напряжений и пере-кристаллизация стали (для уменьшения твёрдости и улучшения обраба-тываемости резанием). Углеродистые доэвтектоидные стали (С < 0,8%) нагревают на 30… 50 0С выше линии GS (Ас3+30 … 500С), эвтектоидные (С= 0,8%) и заэвтектоидные (С > 0,8%) – выше линии SK (Ас1+30 … 500С).
Охлаждение производится медленно вместе с печью со скоростью 20 … 100 градус/час.
Нормализация
Нормализация также является первоначальной операцией термической обработки, цель которой – полная фазовая перекристаллизация стали и устранение крупнозернистой структуры, полученной при литье, прокатке и штамповке, а также получение более высокой твёрдости и прочности (на 10 … 15% по сравнению с отожжённой сталью).
Для низкоуглеродистой стали (С < 0,25%) нормализацию применяют вместо полного отжига (в целях уменьшения твёрдости, улучшения обраба-тываемости резанием и повышения пластичности).
Для среднеуглеродистой стали (С = 0,25% . . . 0,65%) нормализацию приме-няют вместо улучшения – закалки и высокого отпуска. Механические свойства такой стали более низкие, но операция нормализации проще.
Для заэвтектоидной стали нормализацию применяют для устранения цементитной сетки.
Доэвтектоидную сталь для нормализации нагревают на 30… 50 0С выше линии GS - (Ас3+30 … 500С), эвтектоидную и заэвтектоидную - выше линии SE - (АCm+30 … 500С). Охлаждение происходит на спокойном воздухе со скоростью от 1 до 3 градус/сек.
Закалка
Закалка способствует увеличению твёрдости и прочности. Для закалки углеродистую сталь нагревают - доэвтектоидную выше линии GS - (Ас3+30 … 500С), эвтектоидную и заэвтектоидную выше линии SK - (АC1+30 … 500С). Структура и механические свойства закалённой стали зависят от скорости охлаждения. При скорости охлаждения 10 … 50 град/сек (обдув воздухом) аустенит превращается в сорбит закалки, представляющий собой более дисперсную, чем у перлита, механическую смесь феррита и цементита с твёрдостью ~ 30HRC. Сорбит обладает более высокой выносливостью, хорошо сопротивляется ударным нагрузкам (структуру сорбита должны иметь валы машин, болты, винты и другие детали, работающие при знакопеременных нагрузках).
При скорости охлаждения около 100 градус/сек (например, в машинном масле) аустенит превращается в тонкодисперсную ферритно-цементитную смесь, называемую трооститом, который обладает высокой упругостью и твёрдостью (~ 40HRC). Структуру троостита должны иметь рессоры, пружины и т.п.
При скорости охлаждения более 200 град/сек (например, в воде) аустенит превращается в мартенсит – пересыщенный твёрдый раствор углерода в альфа-железе (Feα). Мартенсит очень твёрд и хрупок, его твёрдость (55 … 65HRC) зависит от степени пересыщенности углеродом. Чем больше в стали углерода, тем выше её твёрдость после закалки. Структуру мартенсита должны иметь металлорежущие инструменты и некоторые детали машин, от которых требуется высокая твёрдость.
Отпуск
Отпуском называют финишную термическую обработку закалённой стали при нагреве до температур АC1, с последующей выдержкой при данной температуре и охлаждении (чаще всего на воздухе). Время выдержки для низкого отпуска при 2000С принимается равным 30 минут, для среднего отпуска при 4000С – 20 минут, для высокого отпуска при 6000С – 10 минут. Кроме этого для всех видов отпуска прибавляется по 1 минуте на каждый миллиметр диаметра или толщины детали.
Отпуск проводят для снижения или полного устранения внутренних напряжений, уменьшения хрупкости закалённой стали и получения требуемой структуры и механических свойств. В зависимости от температуры отпуск называют низким, средним и высоким.
Низкий отпуск проводят при нагреве до 2500С, выдерживают при этой температуре и охлаждают на спокойном воздухе. После низкого отпуска снижаются закалочные напряжения, мартенсит закалки превращается в отпущенный мартенсит, при этом твёрдость сохраняется высокой (54 … 64 HRC) и несколько уменьшается хрупкость.
Средний отпуск проводят при температуре 350 … 5000С с охлаждением на спокойном воздухе. В результате повышаются упругость и выносливость. Мартенсит закалки превращается в троостит отпуска c твёрдостью 40 … 50 HRC).
Высокий отпуск проводят при температуре 500 … 6800С с охлаждением на спокойном воздухе. После высокого отпуска структура превращается из мартенсита закалки в сорбит отпуска с твёрдостью 25 … 30HRC, высокой вязкостью и выносливостью.
Термическая обработка, заключающаяся в закалке и высоком отпуске, называется улучшением.
Таким образом структуры сорбита и троостита можно получить либо путём охлаждения аустенита с определённой скоростью, либо отпуском из мартенсита. При этом структуры отпуска обладают лучшими механическими свойствами.
Примечание: ответ к заданию 1.4 оформить в виде таблицы и соответ-ствующего изображения фрагмента диаграммы (Рис. 1.4.1).