Пластическая деформация и рекристаллизация металлов
Цель работы
1. Изучить методику испытаний металлов и сплавов на растяжение.
2. Ознакомиться с конструкцией и работой разрывной машины.
3. Провести испытания на растяжение двух образцов из разных материалов, получить диаграммы растяжения.
4. Определить положение характерных точек, рассчитать параметры в характерных и промежуточных точках.
5. На основании выполненных расчетов построить диаграмму зависимости условных напряжений от степени деформации.
6. Определить основные механические характеристики материалов и дать заключение о свойствах испытанных материалов.
Содержание работы
Практическая часть
Таблица 1.2
Параметры испытуемых образцов
Геометрические параметры | Материал | |
Длина образца, мм : | ||
- начальная l0 | ||
- конечная lк | ||
Диаметр образца, мм : | ||
- начальный d0 | ||
- конечный dk | ||
Площадь поперечного сечения образца, мм2: | ||
- начальная F0 | ||
- конечная Fк |
Таблица 1.3
Параметры машины
Параметры | Значения |
Выбранный диапазон нагрузок, кгс | |
Цена деления бумажной ленты по ординате, кгс/дел или кгс/мм | |
Масштаб записи деформации, мм деф/дел или мм деф/мм |
Таблица 1.4
Результаты обработки диаграммы
Параметр | Материал образца | Значения параметров в характерных и произвольных точках | |||||||
Р | S | в | к | ||||||
Нагрузка Р, кгс | |||||||||
Абсолютное удлинение Dl, мм | |||||||||
Напряжение s, кгс/мм2 | |||||||||
Относительное удлинение e, % | |||||||||
Таблица 1.5
Протокол испытания на растяжение
Параметры | Материал | |
Значение максимальной силы Рmax по отсчетному устройству, кгс | ||
Предел прочности sв, вычисленный по этому значению силы, кгс/мм2 | ||
Результаты испытаний : | ||
- предел пропорциональности sпц, кгс/мм2 | ||
- физический предел текучести sт, кгс/мм2 | ||
- условный предел текучести s0,2, кгс/мм2 | ||
- предел прочности sв, кгс/мм2 | ||
Относительное удлинение после разрыва d, % : | ||
- по образцу | ||
- по диаграмме | ||
Относительное сужение y, % | ||
Заключение о свойствах испытанного материала: | ||
- прочностные | ||
- пластические |
Лабораторная работа № 2
Определение твердости металлов и сплавов
Цель работы
1. Ознакомиться с устройством приборов.
2. Изучить методику определения твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу (подготовка образцов, выбор наконечников и нагрузки, порядок определения твердости, области применения).
3. Определить твердость образцов из различных материалов по Бринеллю и Роквеллу.
4. Вычислить приближенное значение предела прочности по полученному значению НВ.
5. Перевести числа твердости по Роквеллу в числа твердости по Бринеллю.
Содержание работы
Лабораторная работа № 3
Методы исследования качества, структуры и свойств
металлов и сплавов
Цель работы
1. Изучить сущность, возможности и методику выполнения основных видов макроструктурного и микроструктурного анализа металлов и сплавов.
2. Приобрести знания и навыки в приготовлении макрошлифов и проведении макроструктурного анализа.
3. Изучить схему, устройство и возможности оптического металлографического микроскопа, а также применяемых вспомогательных устройств.
4. Приобрести знания и навыки в приготовлении микрошлифов и выполнении микроструктурного анализа.
Макроструктурный анализ металлов и сплавов
1. Сущность макроструктурного анализа металлов и сплавов.
____________________
2. Порядок приготовления макрошлифов.
____________________
3. Поверхностное и глубокое травление, применяемые реактивы
и особенности осуществления.
____________________
4. Что можно выявить методами макроструктурного анализа.
________________
Практическая часть
1. Изучить, зарисовать и дать характеристику различных видов изломов.
Характеристика изломов
Хрупкий излом __________________________________________________
____________
Вязкий излом __________________________________________________
____________
Усталостный излом ______________________________________________
____________
2. Выявить химическую неоднородность (например, цементация), зарисовать результат эксперимента, определить глубину слоя, описать методику выявления и применяемый реактив.
________________________
3. Выявить структурную неоднородность (закалка ТВЧ). Зарисовать
результат.
________________
4. Выявить структурную и химическую неоднородность в сварном шве. Определить вид сварки (Т-образная, Х-образная и др.) и ее качество.
________________
5. Сделать отпечаток на серу и фосфор по методу Баумана. Описать методику проведения эксперимента, привести химические реакции. Зарисовать внешний вид отпечатка, сделать выводы: 1) серы: много-мало, 2) включения: мелкие-крупные, 3) распределение включений: равномерное-неравномерное. Общий вывод о качестве стали: отличное, хорошее, удовлетворительное, неудовлетворительное.
____________________
Микроструктурный анализ
1. Сущность микроструктурного анализа.
________________
2. Порядок приготовления микрошлифа.
3. Что можно исследовать на макрошлифе непосредственно после
полировки, для чего применяется травление микрошлифа.
________________
Практическая часть
1. Изучить устройство металлографического микроскопа. Указать название его основных элементов. Какие увеличения можно получить с помощью оптического микроскопа, как изменить увеличение?
____________________
2. Определить балл неметаллических включений в стали. (Методика определения, рисунок, балл)
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
3. Изучить и зарисовать зерно, определить его номер. Описать методику определения. Сколько всего номеров зерна в сталях по ГОСТу. Как выявляются очень крупные (-3-0) и очень мелкие (11-14) зерна?
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
4. С помощью микроскопа провести измерения микрообъекта. Зарисовать схему настройки на измерение и схему отсчета. Как определяется масштаб измерения. Какой окуляр нужен для измерений?
______________________________________________________________________
Лабораторная работа № 4
Пластическая деформация и рекристаллизация металлов
Цель работы
1. Изучить механизм пластической деформации монокристаллов и поликристаллических металлов и сплавов. Экспериментально определить зависимость механических свойств металлов и сплавов от степени пластической деформации.
2. Исследовать влияние температуры нагрева на свойства деформированного металла.
3. Экспериментально определить температуру начала рекристаллизации и критическую степень деформации заданного сплава.
Содержание работы
1. Что представляет собой линейная (краевая) дислокация?
____________
2. Сущность дислокационного механизма пластической деформации.
____________
3. Как изменяются свойства деформируемого металла в процессе пластической деформации? Как называется это явление?
____________
4. Физические основы наклепа (почему в начале деформации дислокации перемещаются легко, а потом все труднее и труднее?). Какие факторы препятствуют перемещению дислокаций и упрочняют сплавы?
________________________
5. Рекристаллизация, ее виды, как изменяются свойства деформированного металла при рекристаллизации.
____________
6. Что представляет собой критическая степень деформации?
____________
7. Холодная и горячая обработка металлов давлением, их определение и возможности.
____________
Практическая часть
1. Определение влияния степени пластической деформации на твердость и прочность стали 20.
Методика проведение эксперимента:
________________
Результаты эксперимента:
№ образ. | h0, мм | р, кгс/см2 (Р, кгс) | hk, мм | e, % | HRB |
1. | |||||
2. | |||||
3. | |||||
4. |
Для определения деформирующего усилия давление по манометру р надо умножить на площадь поршня равную примерно 30 см2.
![]() |
Построить график зависимости HRB = f(e, %).
Выводы:________________________________________________________
2. Определение температуры начала рекристаллизации стали 20.
а) По формуле Бочвара А.А.
____
б) Экспериментальное определение температуры начала рекристаллизации. Методика определения: ___________________________________________
________
Результаты эксперимента:
Температуры нагрева, °С | |||||||
Твердость HRB после нагрева |
![]() |
Построить график зависимости HRB = f(Тнагрева, °С).
По графику определить температуру начала рекристаллизации экспериментальную _________________________________________________________
____
Выводы: _______________________________________________________
Сравнить расчетную (по формуле Бочвара А.А.) и экспериментальную температуру начала рекристаллизации.
Тнач.рекр.расч. = °С, Тнач.рекр.эксп. = °С
Сходимость результатов: хорошая, удовлетворительная, плохая.
3. Экспериментальное определение критической степени деформации сплава АД0.
Методика определения критической степени деформации.
____
____
____
____
____
____
Результаты эксперимента занести в таблицу.
№ п/п | l0, мм | lк, мм | e, % | Средний размер (dср) зерна, мм | Зарисовка структуры |
1. | |||||
2. | |||||
3. | |||||
4. | |||||
5. | |||||
6. |
![]() |
Построить график зависимости среднего размера зерна (dср) после рекристаллизации от степени пластической деформации (e).
По графику определить критическую степень пластической деформации
eкр = %.
Лабораторная работа № 5
Диаграммы состояния двойных систем,