- •Нижнетагильский технологический институт (филиал)
- •Материаловедение
- •Содержание
- •Введение
- •Лабораторая работа №1 «Макроанализ металлов и сплавов»
- •1. Сущность макроанализа
- •2. Приготовление макрошлифов для макроскопического исследования металлов
- •3. Выявление строения литой стали
- •5. Выявление волокнистости стали
- •4. Определение химической неоднородности серы
- •6. Макроанализ излома металла
- •Задание:
- •Лабораторая работа №2 «Микроанализ металлов и сплавов»
- •1. Сущность микроанализа
- •2. Приготовление микрошлифа
- •3. Устройство металлографического микроскопа
- •4. Осветительная система микроскопа
- •5. Исследование микроструктуры нетравленого образца
- •6. Исследование микроструктуры стали после травления шлифа
- •Задание:
- •Выводы из полученных результатов
- •Лабораторая работа №3 «Испытание на твердость по методу Бринелля»
- •1. Схема испытания твердости по методу Бринелля
- •2. Приборы для испытания на твердость по Бринеллю
- •3. Выбор диаметра шарика и нагрузки
- •4. Подготовка образца для испытания
- •5. Методика измерения отпечатка и определения твердости
- •Задание
- •Лабораторая работа №4 «Испытание на твердость по методу Роквелла»
- •1. Схема испытания и величина твердости по Роквеллу
- •2. Прибор Роквелла
- •3. Выбор нагрузки и наконечника
- •4. Подготовка образца для испытания
- •5. Контроль прибора
- •6. Подготовка прибора и проведение испытаний
- •Задание
- •Лабораторая работа №5 «Диаграмма состояния сплавов системы железо-углерод»
- •1. Структуры железоуглеродистых сплавов
- •2. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
- •3. Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
- •4. Изотермические превращения в железоуглеродистых сплавах
- •5. Стабильная и метастабильная диаграмма равновесия
- •6. Структурообразование в охлаждаемой стали с 0,4%
- •Задание:
- •Лабораторая работа №6 «Структура и свойства сталей в равновесном состоянии»
- •1. Равновесные состояния сплава
- •2. Зависимость свойств стали от содержания углерода
- •3. Структура и свойства стали в равновесном состоянии
- •3.1. Доэвтектоидные стали
- •3.2. Эвтектоидные стали
- •3.3. Заэвтектоидные стали
- •4. Классификация сталей по назначению и содержанию вредных примесей
- •Задания
- •Лабораторая работа №7 «Структура и свойства чугунов»
- •1. Классификация чугунов
- •2. Ковкий чугун
- •3. Серый чугун
- •4. Высокопрочный чугун
- •Задания
- •Лабораторая работа №8 «Инструментальные стали»
- •1. Характеристика инструментальных сталей
- •2. Классификация инструментальных сталей по свойствам
- •3. Нетеплостойкие стали
- •4. Полутелостойкие стали
- •5. Быстрорежущие стали (теплостойкие стали)
- •Задания
- •Лабораторая работа №9 «Термическая обработка сталей»
- •1. Сущность термической обработки
- •2. Отжиг
- •3. Нормализация
- •4. Закалка
- •5. Отпуск
- •Задание:
- •Лабораторая работа №10 «Классификация и маркировка углеродистых и легированных сталей»
- •1. Классификация сталей
- •2. Маркировка сталей по Российским стандартам
- •2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества
- •2.2. Углеродистые конструкционные качественные стали
- •2.3. Инструментальный углеродистые стали
- •2.4. Легированные стали
- •2.5. Автоматные стали
- •2.6. Сталь углеродистая и легированная рессорно-пружинная
- •2.7. Сталь подшипниковая
- •2.8. Сталь инструментальная легированная
- •2.9. Сталь инструментальная быстрорежущая
- •Задание
- •Лабораторная работа №11 «Классификация сталей по Зарубежным стандартам»
- •1 Общие сведенья
- •2 Маркировка сталей по Евронормам (eu)
- •2.1 Маркировка по признаку физических характеристик
- •2.2 Маркировка по признаку химического состава
- •3 Маркировка сталей по национальному стандарту Франции
- •4 Маркировка сталей по национальному стандарту Германии
- •5 Маркировка сталей по национальным стандартам сша
- •6 Маркировка сталей по национальным стандартам Японии (jis – Japanese Industrial Standart)
- •7 Маркировка сталей по национальным стандартам Италии
- •8 Маркировка сталей по национальным стандартам Великобритании
- •9 Маркировка сталей по национальным стандартам Швеции
- •1. Материалы, применяемые в транспортном машиностроении
- •1.1. Основные элементы микроструктуры стали и чугуна
- •Атлас введение
- •1.2. Характеристика материалов (структура и свойства) Сталь Ст3кп
- •Сталь 09г2
- •Сталь 38хс
- •Сталь 30хгса
- •Сталь 32х06л
- •Сталь 60с2
- •Сталь 18х2н4ма
- •Сталь 20гфл
- •Сталь 12х18н10т
- •Серый чугун сч 20
- •Ковкий чугун кч 30-6 Назначение - разнообразные тонкостенные (до 50 мм) деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, — фланцы, муфты, картеры, ступицы и др.
- •Антифрикционный чугун асч-1
- •Высокопрочный чугун вч 40-5
- •Маслотный чугун
- •2. Дефекты в металлопрокате
- •Раскатанный газовый пузырь
- •3. Дефекты сварных соединений
- •4. Дефекты литья
- •5. Некондиционные структуры
- •Библиографический список
4. Высокопрочный чугун
Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму (рис. 2).
Его получают путем двойного модифицирования жидкого серого чугуна ферросилицием и магнием (церием). Магний способствует получению графита в виде шаров, а также измельчению феррито-цементитной смеси металлической основы (перлита). Шаровидная форма графита меньше ослабляет металлическую основу, поэтому такой чугун прочнее и пластичнее серых чугунов.
Чугун после модифицирования имеет следующий химический состав, %: 3,0÷3,6 С; 1,1÷2,9 Si; 0,3÷0,7 Mn; до 0,02 S и до 0,1 P.
Рекомендуемый химический состав высокопрочного чугуна выбирается в зависимости от толщины стенки отливки (чем тоньше стенка, тем больше углерода и кремния). Часто в структуре отливок образуется ледебурит. В этом случае их подвергают высокотемпературному графитизирующему отжигу, подобно белому чугуну, для разложения цементита. Продолжительность отжига чугуна с графитом шаровидной формой значительно меньше продолжительности отжига белого, так как в ВЧ сдержание графитизирующих элементов (углерода, кремния) более высокое.
Высокопрочный чугун маркируется буквами ВЧ (высокопрочный чугун). После букв следуют цифры, обозначающие уменьшенное в 10 раз значение его временного сопротивления σВ (см. табл. 1). Например, ВЧ 45 ГОСТ 7293-85.
По структуре металлической основы высокопрочный чугун подразделяется на перлитный, ферритно-перлитный и ферритный (см. рис. 2).
Наименьшей прочностью обладает высокопрочный чугун с ферритной металлической основой, наибольшей – с перлитной.
Из высокопрочных чугунов отливают детали ответственного назначения, работающие при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания: коленчатые валы, поршни, детали прокатных станов и т. д.
Высокопрочный чугун обладает хорошими литейными и технологическими свойствами. Для повышения износостойкости деталей из ВЧ применяется азотирование (или азотирование с последующей обдувкой дробью), при котором в поверхностных слоях изделий создаются благоприятные сжимающие напряжения. Рекомендуется также подвергать изделия объемной закалке. Образование мелкоигольчатого мартенсита в закаленном поверхностном слое изделий способствует повышению их износостойкости в три и более раз.
Задания
Изучить, зарисовать и объяснить микроструктуру белых чугунов. Описать процесс образования структуры белого чугуна с определенным составом, заданным преподавателем. Описать свойства и указать область применения белых чугунов.
Указать химический состав и описать процесс образования структуры серых чугунов. Изучить и зарисовать их структуры. Привести марки чугунов, назвать их механические свойства и область применения.
Объяснить способ получения и указать химический состав высокопрочных чугунов. Изучить и зарисовать их микроструктуру. Привести марки высокопрочных чугунов, назвать их свойства и область применения.
Описать способ получения ковких чугунов, начертить график отжига. Объяснить формирование структуры ковкого чугуна с определенной (по заданию преподавателя) металлической основой. Изучить, зарисовать и объяснить микроструктуру. Указать химический состав, свойства и область применения ковких чугунов. Объяснить принципы их маркировки.
Исследовать под микроскопом микрошлифы чугунов, указать наименование сплавов, схематично зарисовать и описать их микроструктуру. Результаты представить в табличной форме (табл. 2).
Оформить отчет по лабораторной работе в соответствии с вышеуказанными пунктами задания.
Таблица 2
Результаты исследования
Наименование и маркировка |
Механические свойства |
Рисунок и описание структуры |
Свойства и применение сплава |
||
σВ, МПа |
δ, % |
НВ |
|||
|
|
|
|
|
|