- •1. Теоретическая часть
- •Часть 1. Структура сталей
- •Часть 2. Структура чугунов
- •Конструкционные стали
- •1. Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества
- •2. Нелегированные конструкционные качественные стали
- •3. Конструкционные легированные стали
- •Инструментальные стали
- •1. Нелегированные углеродистые инструментальные стали
- •2. Инструментальные легированные стали
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“М А Т И” - Р О С С И Й С К И Й Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й
Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т
имени К. Э. Ц И О Л К О В С К О Г О
Кафедра «Материаловедение и технология обработки материалов»
Рабочая Тетрадь
для лабораторных работ по дисциплине
Материаловедение
Рекомендованно методическим советом факультета № 4
С тудент:
Группа:
Преподаватель (Лектор):
Преподаватель (Л/З):
Допуск к зачету/экзамену
Тетрадь должна быть представлена на зачете и экзамене.
М осква - 2009.
Содержание
|
||
Лабораторная работа №1 |
«Макроскопический анализ металлов и сплавов»……….….. |
3 |
Лабораторная работа № 2 |
«Микроскопический анализ металлов и сплавов»…………... |
5 |
Лабораторная работа №3 |
«Кристаллизация металлов»………………………………….. |
8 |
Лабораторная работа №4 |
«Пластическая деформация металлов»………………………. |
10 |
Лабораторная работа №5 |
«Рекристаллизация металлов»………………………………… |
12 |
Лабораторная работа №6 |
«Структура двойных сплавов»………………………………... |
17 |
Лабораторная работа №7 |
«Термическая обработка алюминиевых сплавов»………….. |
23 |
Лабораторная работа №8 |
«Диаграмма состояния Fe-C (Fe-Fe3C)»…………………….... |
27 |
Лабораторная работа №9 |
«Термическая обработка углеродистых сталей»…………….. |
32 |
Лабораторная работа №10 |
«Изучение структуры термически обработанных углеродистых сталей»…………….…………………………… |
40 |
Лабораторная работа №11 |
«Кинетика роста зерна аустенита»………………………….... |
42 |
Лабораторная работа №12 |
«Изотермическая обработка стали»………………………….. |
44 |
Лабораторная работа №13 |
«Классификация легированных сталей»……………………... |
49 |
Лабораторная работа №14 |
«Термическая обработка легированных сталей»……………. |
54 |
Лабораторная работа №15 |
«Прокаливаемость легированных сталей»…………………… |
59 |
Лабораторная работа №16 |
«Структура титана и его сплавов»……………………….…… |
64 |
Составители: Гвоздева О.Н.
Лабораторная работа №1
«Макроскопический анализ металлов и сплавов»
Цель работы:
1. Теоретическая часть
Макроскопический анализ –
Характерные виды макроструктуры
1. Зернистая структура |
||
|
|
алюминий высокой чистоты (99,99% Al) |
|
|
тихнически чистый титан |
2. Волокнистая структура |
||
|
|
алюминий =0,95% |
Характерные виды изломов
|
Хрупкий излом |
Вязкий излом |
|
Усталостный излом |
Лабораторная работа № 2
«Микроскопический анализ металлов и сплавов»
Цель работы:
Теоретическая часть
Микроскопический анализ -
Схема установки для электролитической полировки
|
|
|
тихнически чистый алюминий АВ000 |
алюминиевый сплав с 0,5% Si 0,3% Fe* |
сплав АЛ1 (4,5% Cu, 0,5%Mg, 2,1% Ni, ост. Al) |
Рис. 1. Микроструктура разных металлов и сплавов |
|
Осветительная система -
Объектив -
Окуляр –
|
Рис. 2. Схема металлографического микроскопа |
* Здесь и далее концентрация легирующих элементов в сплавах указана в массовых процентах.
Задание 1. Определить увеличение микроскопа.
L – полезное увеличение;
d1=0,3 минимальное расстояние, разрешаемое глазом человека в миллиметрах (1мм = 103мкм);
d=0,2 мкм- минимальное расстояние, разрешаемое в световой оптической системе;
m - число делений объект-микрометра, которое соответствует n;
n - расстояние на бумаге.
Задание 2. Определить средний размер зерна.
d - диаметр круга, на площади которого подсчитывали количество зерен (в мм);
N - общее количество зерен (n1+1/2n2);
L - линейное увеличение на матовом стекле микроскопа (L2 для определения площади)
Лабораторная работа №3
«Кристаллизация металлов»
Цель работы:
Теоретическая часть
Кристаллизация-
Схема зарождения и роста кристаллов
1. Вi ( аналогично NaCl)
|
|
Процесс кристаллизации кубических кристаллов висмута |
2. Pb (аналогично NH4Cl)
|
|
Процесс кристаллизации дендритов свинца |
Строение металлического слитка
|
|
|
Структура алюминиевого слитка |
Структура медного слитка |
Макрозерно литого металла -
Вывод:
Лабораторная работа №4
«Пластическая деформация металлов»
Цель работы:
Теоретическая часть
Пластическая деформация –
Практическая часть
Задание 3. Изучить влияние степени деформации на структуру. Схематично зарисовать макроструктура образцов с разной степенью деформации.
Задание 4. Изучить влияние степени деформации на твердость. По данным таблицы 1 построить график зависимости твердости от степени деформации.
Таблица 1
ε, % |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
75 |
Ø отп., мм |
|
|
|
|
|
|
|
НВ |
|
|
|
|
|
|
|
Вывод:
Лабораторная работа №5
«Рекристаллизация металлов»
Цель работы:
Теоретическая часть
Возврат 1-ого рода (отдых) -
|
|
||
Возврат 2-ого рода (полигонизация) -
|
|
||
|
|
|
|
Рекристаллизация –
|
|||
Первичная рекристаллизация -
Собирательная рекристаллизация -
Вторичная рекристаллизация –
|
|
Практическая часть
Задание 5. По экспериментальным данным таблицы 2 построить график зависимости механических свойств от температуры отжига. По графикам определить температуру начала рекристаллизации.
Таблица 2
ε, % |
Мех.свойства после деформации |
Механические свойства после отжига при температурах, C |
||||||
150 |
200 |
250 |
275 |
300 |
350 |
|||
30 |
σв, МПа |
|
|
|
|
|
|
|
δ,% |
|
|
|
|
|
|
|
|
97 |
σв, МПа |
|
|
|
|
|
|
|
δ,% |
|
|
|
|
|
|
|
ε = 30%
tН рекристал.=
При нагревании различают три участка
ε = 97%
tН рекристал.=
При нагревании различают три участка
Вывод:
Лабораторная работа №6
«Структура двойных сплавов»
Цель работы:
Практическая часть
Задание 6. В работе изучаются двухкомпонентные диаграммы состояния эвтектического и перитектического типа на примере систем Al-Cu, Al-Si и Sn- Sb. Необходимо изучить сплавы следующего химического состава:
система Al-Si: 2% Si, 11,7% Si и 20% Si, остальное алюминий,
система Al-Cu: 4% Cu, 12% Cu, 33% Cu и 35% Cu, остальное алюминий,
система Sn-Sb: 2% Sb, 8% Sb, 12% Sb и 20% Sb, остальное олово.
Дать краткую характеристику фаз в данной системе.
Записать формулу основного трехфазного превращения: эвтектического или перитектического.
Записать этапы (температурные интервалы) кристаллизации заданных сплавов.
Определить и изучить структуру сплавов при комнатной температуре.
Определить весовые количества фаз и структурных составляющих в заданных сплавах при комнатной температуре.
Определить возможности практического применения (классификацию по применению) и технологичность (обрабатываемость давлением, литейные свойства, обработка резанием) сплавов.
Диаграмма эвтектического типа Al-Si
|
Краткая характеристика системы |
|
Сплав - 4%Si + 96%Al
|
|
|
Сплав – 11,7%Si + 88,3%Al
|
|
|
Сплав - 20%Si + 80%Al
|
|
Диаграмма эвтектического типа Al-Cu
|
Краткая характеристика системы |
|
Сплав - 4%Сu + 96%Al |
|
|
Сплав - 12%Сu + 88%Al |
|
|
Сплав - 33%Сu + 67%Al |
|
|
Сплав - 35%Сu + 65%Al |
|
Диаграмма перитектического типа Sn- Sb
|
Краткая характеристика системы |
|
Сплав - 2%Sb + 98% Sn |
|
|
Сплав - 8%Sb + 92% Sn |
|
|
Сплав - 12%Sb + 88% Sn |
|
|
Сплав - 20%Sb + 80% Sn |
|
Лабораторная работа №7
«Термическая обработка алюминиевых сплавов»
Цель работы:
Теоретическая часть
Отжиг -
|
литое состояние
после гомогенизирующнго отжига при 480С
деформированное состояние
после деформации и отжига |
|
Закалка –
|
закалка с 470С
закалка с 500С
закалка с 550С (пережог) |
|
Старение –
|
старение при 170С (локальный распад по плоскостям скольжения)
старение при 220С (распад всеобщий по границам и внутри ячеек полигонизованной структуры) |
Практическая часть
Задание 7. По данным таблицы 3 построить график зависимости твёрдости от температуры нагрева под закалку. определить оптимальную температуру закалки. Обосновать вид полученных графиков.
Таблица 3
Сплав |
НВ до закалки |
Твердость (НВ) после закалки с температур, С |
||||||
350 |
400 |
450 |
470 |
500 |
530 |
560 |
||
Д16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
АК4-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
В95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод:
Задание 8. По данным таблицы 4 построить график зависимости механических свойств от температуры старения. Объяснить вид полученных графиков и определить оптимальную температуру старения.
Таблица 4
Сплав |
Прочность (σв), после закалки |
Прочность (σв, МПа) после старения при температурах, С |
|||||||
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
220 |
240 |
||
Д16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АК4-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод:
Лабораторная работа №8
«Диаграмма состояния Fe-C (Fe-Fe3C)»
Цель работы: