Кафедра технология машиностроения
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИЙ
КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Лабораторный практикум
по дисциплине «Материаловедение»
МОСКВА
МГУДТ
УДК 620.22
Куратор РИС Зайцев А.Н., доц., к.т.н.
Работа рассмотрена на заседании кафедры «Технология машиностроения» и рекомендована к печати
Зав. кафедрой Прокопенко А.К., проф., д.т.н.
Авторы Прокопенко А.К., проф., д.т.н.
Корнеев А.А., доц., к.т.н.
Лабораторный практикум по дисциплине «Материаловедение»
Введение
Дисциплина «Материаловедение» - наука, изучающая состав, строение и свойства материалов, а также их изменение при внешних физико-химических воздействиях.
Целями освоения учебной дисциплины « Материаловедение» являются:
- сформировать у студентов представления о типах и свойствах конструкционных материалов, применяемых в машиностроении, видах фазовых превращений в них, физических сущностях явлений, происходящих в конструкционных материалах в условиях производства и эксплуатации;
-обучить выбору материалов и получения заданных структур и свойств металлических и неметаллических материалов для конкретных условий эксплуатации
- сформировать навыки использования приборов для контроля качества материалов в конкретных условий эксплуатации, определения их пригодности к дальнейшей работе во время эксплуатации.
Настоящий лабораторный практикум необходим для расширения и закрепления теоретического материала, получаемого студентами на лекционных занятиях.
Практикум включает в себя 9 лабораторных работ, составленных по единому плану, с формой отчета и вопросами к зачету. Содержание лабораторных работ полностью соответствует рабочей программе курса «Материаловедение» и освящает основные разделы дисциплины.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Цель работы: ознакомиться с методикой проведения термического анализа металлов и их сплавов.
Краткие теоретические сведения
Переход металлов и сплавов из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллов называется кристаллизацией. Процесс перехода из жидкого состояния в твердое характеризуется кривой охлаждения - графическим изображением изменения температуры металла или сплава от времени охлаждения. Кривая охлаждения получается экспериментальным путем в при помощи термического анализа.
Рисунок 1.1 - Установка для термоанализа
1 – печь; 2 – расплавленный сплав; 3 – тигель; 4 – горячий спай;
5 – термопара; 6 – колпачок; 7 – холодный спай;
8 – регистрирующий прибор.
Для проведения термического анализа испытуемый металл или сплав помещают в тигель и доводят до плавления (рисунок 1.1). После этого его медленно охлаждают с постоянной скоростью и через равные промежутки времени замеряют его температуру. Для измерения высоких значений температур обычно используют термоэлектрические пирометры. Термоэлектрические пирометры состоят из термопары и регистрирующего устройства (милливольтметра, потенциометра).
Термопара состоит из двух проволочек разных металлов или сплавов и обладает тем свойством, что если соединить (сварить) одни концы проволок, а другие присоединить к гальванометру, то при нагреве спая возникает электродвижущая сила, вызывающая отклонения стрелки гальванометра. Величина электродвижущей силы зависит от состава материала термопары и температуры замкнутых концов цепи. Результирующая ЭДС тем больше, чем больше разность температур горячего и холодного спая. При постоянной температуре одного из концов, выведенных к измерительному прибору (называемого холодным спаем), результирующая ЭДС определяется температурой второго конца (горячего спая), который вводится в расплавленный металл.
В качестве термопары применяют следующие сочетания металлов: платинородий (10% Rh) - платина (ПП 1) ; платинородий (30% Rh ) - платинородий (6 % Rh ) (ДР30/6), хромельалюмель (ХА); хромель-копель(ХК) (таблица 1.1).
Таблица 1.1 - Химический состав сплавов для термопар
| Хромель | Алюмель | Копель | Константан | Платинородий |
| Ni - 89,0 % Cr - 9,8 % Fe - 1,0 % Mn - 0,2 % | Ni - 94 % Al - 2 % Si - 1,0 % Fe - 0,5 % Mn - 2,5 % | Ni - 43% Fe - 2% Cu - 65% | Ni - 40 % Cu - 59 % Mn - 1 % | Pt - 90 % Rh - 10 % |
Таблица 1.2 - Область применения термопар
| Термопара | Температурный предел, 0С |
| Медь- константан Серебро-константан Железо-константан Хромель-алюмель Платина-платинородий |
Горячий спай термопары, защищенный огнеупорным колпачком от соприкосновения с жидким металлом, опускается в металл с таким расчетом, чтобы спай находился в середине объема металла, что позволяет характеризовать его действительную температуру. Холодный спай термопары выводят к измерительным приборам. По показаниям этих приборов - по отдельным замерам температуры через определенные промежутки времени получают графики Т=¦ (t) , в координатах « ЭДС – время».
На кривой охлаждения при кристаллизации появляется горизонтальная площадка (остановка в падении температуры), причиной которой является выделение скрытой теплоты кристаллизации при переходе из жидкого в твердое состояние.
Зависимость между ЭДС в мВ и температурой в 0С устанавливают по результатам построения градуировочной кривой, т.е. проводят градуировку термопар.
Градуированную кривую строят по известным температурам плавления (кристаллизации) чистых металлов и соответствующим им значениям ЭДС, определяемым по экспериментальным кривым охлаждения. При измерении температур 100…200 0С для градуировки термопар можно использовать температуру кипения воды.
Порядок выполнения работы
1.Провести градуировку термопары при нагреве воды и построить градуировочную кривую. Определить ∆ ЭДС на 1 ( 10 ) 0С .
2. Произвести термический анализ сплава «олово-свинец» и построить для него кривую охлаждения.
3. По кривой охлаждения определить значение ЭДС, характеризующее температуру кристаллизации данного сплава.
4. По диаграмме состояния «олово-свинец» определить состав исследуемого сплава (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2. – Диаграмма состояния «олово-свинец»
Вопросы к зачету
1. Что такое термопара, область применения.
2. В каких координатах строится кривая охлаждения?
3. Как с помощью кривой охлаждения определяется температура кристаллизации?
4. Показать на диаграмме состояния линии «ликвидус» и «солидус».
5. Как с помощью кривой охлаждения определить процентный состав сплава?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
Порядок выполнения работы
1. Изучить устройство металлографического микроскопа.
2. Изготовить микрошлиф, для чего плоскую поверхность образца шлифовать на наждачной шкурке, последовательно переходя от одной шкурки к другой с непрерывно уменьшающимися размерами абразивных частиц; при каждой смене шкурки поворачивать образец на 90 0. После окончания шлифования промыть образец и провести полирование образца для устранения рисок, оставшихся от воздействия абразивной шкурки. Протравить подготовленную поверхность микрошлифа.
3. С помощью объектив-микрометра определить цену деления окуляр-микрометра.
4. Исследовать микрошлиф на микроскопе для определения балла зерна.
5. Определить качество металла.
Вопросы к зачету
1. Что такое микроанализ?
2. Для чего служит микроанализ?
3. Что такое микрошлиф и как он готовится?
4. Как определяется общее увеличение микроскопа?
5. Как определяется цена деления окуляр-микрометра?
6. Каким образом размер зерна влияет на механическую прочность металла или сплава?
Результаты измерений
Общее увеличение микроскопа ………………………………….….________
Цена деления окуляр - микрометра ……………………………...…________
Размер балла зерна …………………………………………………________
Площадь зерна / мкм2 / ……………………………………………..________
Вывод __________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дата выполнения работы_____________ Ф.И.О. студента_______________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
Порядок выполнения работы
Измерение твердости методом Бринелля
1. Изучить работу твердомера типа ТШ.
2. Подготовить образцы к испытанию (поверхность образца должна быть плоской и чистой от загрязнений и окалины. Толщина образца – не менее десятикратной глубины отпечатка).
3. Выбрать в зависимости от заданных условий испытания и типа образца диаметр шарика, нагрузку и время выдержки под нагрузкой.
4. Закрепить шариковый наконечник в шпинделе установочным винтом.
5. Поместить на подвеску требуемое для испытания количество сменных грузов.
6. Установить упор на нужную продолжительность выдержки и закрепить стопорным винтом.
7. Установить на столик (испытания круглых образцов производят с помощью специальной подставки) испытуемый образец и вращением маховика поднять его к шариковому наконечнику, оказывая предварительную нагрузку на образец порядка 100 кг. Нагрузка должна быть приложена в направлении, перпендикулярном к плоскости образца. Центр отпечатка должен находиться от края образца на расстоянии не менее диаметра шарика, а от центра соседнего отпечатка – на расстоянии не менее двух диаметров шарика.
8. Нажать на пусковую кнопку, приводя в движение электродвигатель и передать нагрузку на образец.
9. После окончания испытания опустить столик, снять образец и измерить диаметр отпечатка в двух взаимно перпендикулярных направлениях при помощи лупы. Диаметр отпечатка измеряют с точностью до 0,05 мм при испытании шариком диаметром 10 и 5 мм и с точностью до 0,01 мм при испытании шариком диаметром 2,5 мм.
10. По величине диаметра отпечатка рассчитать число твердости НВ.
11. Повторить эксперимент 3 раза.
12. Определить среднее число твердости НВ.
13. По полученным числам твердости определить величины предела прочности, пользуясь имеющимися соотношениями между НВ и σв.
14. Результаты испытаний внести в протокол.
Протокол испытания на твердость по методу Бринеля.
| № исп | Материал и толщина образца, мм | Диаметр шарика D, мм | Нагрузка Р, кг | Диаметр отпечатка d, мм | Число твердости НВ | Среднее число твердости НВ | Предел прочности σв, кг/мм2 |
| 1. | |||||||
| 2. | |||||||
| 3. |
Измерение твердости методом Роквелла
1. Изучить работу твердомера типа ТК.
2. Подготовить образцы к испытанию (поверхность образца должна быть плоской и чистой от загрязнений и окалины. Толщина образца – не менее восьмикратной глубины отпечатка).
3. Выбрать в зависимости от заданных условий испытания и типа образца наконечник.
4. Закрепить наконечник в шпинделе установочным винтом.
5. Подобрать грузы соответственно выбранному наконечнику и применительно к шкале, по которой предполагается вести испытания и подвесить их.
6. Установить на столик (испытания круглых образцов производят с помощью специальной подставки) испытуемый образец и вращением маховика поднять его до соприкосновения с наконечником, а затем дальнейшим вращением маховика произвести предварительное нагружение до тех пор, пока малая стрелка индикатора не совпадет с красной точкой на шкале, а большая стрелка не примет вертикальное положение. Если малая стрелка индикатора перейдет за красную точку, то необходимо выбрать на испытуемой поверхности другую точку и испытание начать сначала; затем повернуть ободок индикатора до совпадения нуля черной шкалы с большой стрелкой.
7. Привести в движение механизм основного нагружения. В это время большая стрелка поворачивается против часовой стрелки и принимает некоторое положение. После секундной выдержки снять основную нагрузку возвращением рукоятки в начальное положение (притягивают ее к себе). Большая стрелка при этом вращается по часовой стрелке и занимает нужное положение.
8. Отсчитать числа твердости по шкале индикатора. В случае применения алмазного наконечника отсчет производить по наружной черной шкале С, при шариковом наконечнике – по внутренней красной шкале В. Опустить столик вращением маховика и снять образец.
9. Повторить эксперимент 3 раза.
10. Определить среднее число твердости НR.
11. Перевести полученную твердость по Роквеллу HR в твердость по Бринелю НВ.
12. Результаты испытаний внести в протокол.
Протокол испытания на твердость по методу Роквелла.
| № исп | Материал и толщина образца, мм | Наконечник | Нагрузка Р, кг | Шкала | Число твердости НR | Среднее число твердости HR | Твердость по Бринелю НВ |
| 1. | |||||||
| 2. | |||||||
| 3. |
Вопросы к зачету
1. Что такое твердость?
2. Какие существуют методы измерения твердости?
3. Как определяется твердость по методу Бринелля?
4. Каким образом производится выбор диаметра шарика при измерении твердости по методу Бринелля?
5. Какова зависимость между числами твердости НВ и пределом прочности металлов σв?
6. Недостатки метода Бринелля.
7. Как определяется твердость по методу Роквелла?
8. Каким образом производится выбор наконечника при измерении твердости по методу Роквелла?
9. Достоинства метода Роквелла по сравнению с методом Бринелля.
10. Какова зависимость между числами твердости HRC и НВ?
Результаты экспериментов
Протокол испытания на твердость по методу Бринелля.
| № исп | Матери-ал и толщи-на образ-ца, мм | Диа-метр шарика D, мм | Нагруз-ка Р, кг | Диа-метр отпечат-ка d, мм | Число твердо-сти НВ | Среднее число твердости НВ | Предел прочности σв, кг/мм2 |
| 1. | |||||||
| 2. | |||||||
| 3. |
Протокол испытания на твердость по методу Роквелла.
| № исп | Материал и толщина образца, мм | Наконечник | Нагрузка Р, кг | Шкала | Число твердости НR | Среднее число твердости HR | Твердость по Бринелю НВ |
| 1. | |||||||
| 2. | |||||||
| 3. |
Вывод __________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дата выполнения работы_____________ Ф.И.О. студента_______________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
Порядок выполнения работы
Провести контроль качества деталей с помощью электромагнитного метода следующим образом.
1. Поверхность деталей очищается от масла, смазок, грязи и песка. Глубокие риски и царапины зашлифовываются шкуркой.
2. Сердечники электромагнита с катушками раздвигаются на нужное расстояние и испытуемая деталь плотно прижимается к торцам или боковым сторонам полюсных наконечников. Контролируемое место детали должно находиться между сердечниками.
3. Включается прибор и подается питание к электромагниту согласно инструкции.
4. Под контролируемое место детали ставится ванночка, и деталь поливается суспензией.
5. Намагниченный участок осматривается без выключения электромагнита. По скоплению магнитного порошка устанавливают место дефекта и его протяженность. Дефектное место отмечают карандашом.
6. Выключается ток, деталь поворачивается относительно магнита на 900 и снова производится определение дефектов.
7. После контроля деталь вытирается насухо и размагничивается (если необходимо) согласно инструкции. Степень размагниченности детали определяется способностью притягивать мелкие железные опилки.
8. Зарисовать эскиз детали с отмеченными дефектами.
Вопросы к зачету
1. Какие существуют методы контроля материалов?
2. Опишите сущность магнитного метода контроля.
3. Недостатки магнитного метода контроля.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
Порядок выполнения работы
1. Подобрать три образца из латуни Л68 и измерить их твердость по методу Роквелла.
2. Произвести наклеп каждого из образцов с различной степенью пластической деформации путем осадки в приспособлении.
3. Измерить твердость каждого образца и определить степень их пластической деформации.
4. Произвести рекристализационный отжиг образцов, предварительно определив Тр (выдержка в печи 30 мин).
5. Измерить твердость образцов после рекристаллизации.
6. Просмотреть и зарисовать структуру образцов до наклепа, после наклепа и после рекристаллизации.
7. Результаты измерения твердости и схемы структур занести в протокол результатов испытаний.
Протокол результатов испытаний
| № | До наклепа | После наклепа | СПД% | После рекристаллизации | |||||
| Высота мм | НRB | Структура | Высота мм | HRB | Структура | НRB | Структура | ||
Построить график зависимости изменения твердости латуни от СПД (HRB=f (СПД)).
Вопросы к зачету
1. Что такое пластическая деформация?
2. Механизм пластической деформации.
3. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металлов.
4. Как определяется степень деформации?
5. Что такое наклеп?
6. Как влияет нагрев на структуру и свойства наклепанного металла?
7. Что такое возврат, рекристаллизация и собирательная рекристаллизация?
8. Как определяют температуру рекристаллизации?
9. Что такое сверхпластичность?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
Порядок выполнения работы
Подобрать 3 образца из отожженной стали и определить их твердость HB (HRC) в исходном состоянии. Пользуясь диаграммой состояния железо-углерод, выбрать температуру закалки для обрабатываемой стали. Определить время нагрева образцов в печи на основании приведенных выше данных. Загрузить образцы в нагревательную печь и выдержать необходимое время. Вынуть образцы из печи и охладить в заданной охлаждающей жидкости. Зачистить торец образца и определить его твердость. Произвести низкий, средний и высокий отпуск образцов и определить их твердость.
Результаты испытаний внести в протокол.
Протокол результатов испытаний
| Вид термичес. обработки | Режим термической обработки | Твердость | Структура после термообработки | ||||
| температура нагрева, 0С | время нагрева, мин | время выдержки, мин | охлажд. среда | HB | HRC | ||
| Закалка | |||||||
| Низкий отпуск | |||||||
| Средний отпуск | |||||||
| Высокий отпуск |
Содержание отчета
1. Наименование и цель работы.
2. Оборудование и материалы.
3. Краткие теоретические сведения.
4. Зоны (интервалы температур) нагрева сталей для термической обработки.
5. Протокол результатов испытаний.
6. Выводы.
Вопросы к зачету
1. Термообработка стали, ее основные виды.
2. Режимы термообработки.
3. Отжиг и нормализация.
4. Структура и твердость стали после отжига, нормализации.
5. Закалка. Выбор параметров режима закалки.
6. Структура закаленной стали и причина ее высокой твердости.
7. Прокаливаемость и закаливаемость стали.
8. Отпуск, виды отпуска.
9. Структура и твердость закаленной стали после отпуска (низкого, среднего и высокого).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7
Порядок выполнения работы
С помощью металлографического микроскопа изучить микроструктуры углеродистых сталей и чугунов. Взять у преподавателя вариант индивидуального задания. Для изучаемых марок сплавов, имеющихся в индивидуальном задании, заполнить таблицу, пользуясь справочными данными из учебника и справочников.
Таблица расшифровки марок сплавов
| Марка сплава | Химический состав | Механические свойства | Применение |
Содержание отчета
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Краткие теоретические сведения
4. Схемы микроструктур исследуемых углеродистых сталей и чугунов
5. Таблица расшифровки марок сплавов
6. Выводы
Вопросы к зачету
1. Что такое сталь?
2. Дать определение фаз углеродистых сталей ( феррита, цементита, аустенита).
3. Влияние массовой доли углерода на количественное соотношение фаз и механические свойства стали.
4. Структурные составляющие углеродистых сталей и особенности их механических свойств.
5. Как маркируются конструкционные и инструментальные углеродистые стали?
6. Какие сплавы относятся к чугунам?
7. На какие группы подразделяют чугуны?
8. Почему белый чугун имеет ограниченное использование?
9. Какими методами получают серые, ковкие, высокопрочные чугуны?
10. Как маркируются чугуны?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8
Сплавы на медной основе
Медные сплавы имеют высокие механические и технологические свойства, хорошо сопротивляются коррозии и износу. Сплавы на медной основе разделяют в зависимости от состава на две основные группы: латуни и бронзы.
Латуни – это сплавы меди с цинком, где содержание цинка не превышает 45 %. Они маркируются буквой “Л” – латунь и цифрами, указывающими содержание меди в процентах, остальное цинк (Л90, Л62 и т.д.)
Все латуни по технологическому признаку подразделяются на две группы:
а) деформируемые латуни (основной способ производства обработка давлением), из которых приготовляют ленты, проволоку, трубы, листы, прутки и т.д.
б) литейные латуни (основной способ производства изделий – литьё, чаще фасонное литьё), они обладают хорошей жидкотекучестью, антифрикционными свойствами, малой склонностью к ликвации. Эти латуни имеют более высокие механические свойства и применяют их для изготовления подшипников, втулок, вкладышей, гаек, нажимных винтов, червячных колёс, пароводяной аппаратуры и т.д.
Латуни с содержанием цинка до 39 % хорошо деформируются в холодном состоянии. При содержании цинка от 39 % до 45 % латуни малопластичны в холодном состоянии, поэтому подвергаются горячей обработку давлением. Они имеют более высокую прочность и износостойкость.
По химическому составу латуни подразделяются на двойные (простые сплавы – только с Zn), называемые томпак, и специальные (многокомпонентные).
Специальные многокомпонентные латуни – это двухфазные латуни с добавками легирующих элементов, например, Sb (олово) повышает прочность, увеличивает коррозионную стойкость; Pb (свинец) улучшает обрабатываемость резанием; Al (алюминий) повышает механические свойства; Ni (никель) повышает прочность и коррозионную стойкость; Si (кремний) повышает твёрдость, улучшает износостойкость; Fe (железо) улучшает жидкотекучесть. По технологическому признаку многокомпонентные латуни также подразделяются на литейные и деформируемые. Легирующие элементы повышают прочность, но уменьшают пластичность. При маркировке специальных латуней после буквы “Л” – латунь стоят первые русские буквы каждого легирующего элемента и цифры, указывающие количество входящих легирующих добавок в процентах. Например, ЛАЖ60-1-1 – латунь, содержащая 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа, остальное цинк; ЛКС80-3-3 – 80 % меди, около 3 % кремния, 3 % свинца, остальное цинк.
Бронзы- это сплавы меди с другими различными элементами: оловом, свинцом, алюминием, кремнием, бериллием и др. Как легирующая добавка в бронзы может включаться и цинк в небольших количествах.
Маркируются бронзы буквами “Бр” (бронза), затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов, входящих в сплав, а за ними по порядку цифры, показывающие содержание этих элементов в процентах, остальное медь. Например, БрОФ10-1 бронза оловянная (олова - 10 %, фосфора - 1%, остальное медь); БрАЖМц10-3-1 бронза алюминиевая (алюминия - 10%, железа - 3%, марганца - 1 %, остальное медь).
В технике широко применяются бронзы. Различают деформируемые и литейные оловянистые бронзы (при содержании олова менее 5-6 %). Деформируемые оловянистые бронзы изготовляют в виде лент, листов, прутков, трубок, путём прессования и штамповки. Литейные оловянистые бронзы применяют для изготовления антифрикционных деталей, пароводяной арматуры, вкладышей подшипников. Оловянистые (оловянные) бронзы характеризуются высокими антифрикционными свойствами, хорошей жидкотекучестью, низкой литейной усадкой.
В оловянистые бронзы для улучшения обрабатываемости резанием добавляют свинец, для повышения механических и литейных свойств – цинк и фосфор, для повышения коррозионной стойкости – никель.
Специальные (безоловянистые) бронзы также находят широкое применение, так как имеют высокие механические и технологические свойства, коррозионную стойкость.
Безоловянистые бронзы – это сплавы меди с марганцем, алюминием, никелем, свинцом, бериллием и другими элементами. Они также могут быть двойными и сложнолегированными, используются для получения деталей давлением или литьём.
Марганцовистые бронзы отличаются высокими коррозионными свойствами, высокой пластичностью, хорошо обрабатываются давлением, сохраняют механические свойства при повышенных температурах, например БрМц5 – до температуры 400-4500 С.
Алюминиевые бронзы – двойные (БрА5 и БрА7) и сложнолегированные (добавки Ni, Mn, Fe и др.) обладают повышенной коррозионной стойкостью и имеют высокие механические и технологические свойства.
Свинцовистые бронзы (БрС30, БрОС10-10, БрОСН10-2-3) являются литейными сплавами, они применяются как антифрикционный материал для высоконагруженных подшипников, работающих в условиях больших удельных давлений.
Кремнистые бронзы (БрКМц3-1) с содержанием кремния до 3 % отличаются высокой пластичностью и хорошими литейными свойствами, упругостью и коррозионной стойкостью. Эти бронзы легко обрабатываются резанием, давлением, свариваются. Применяют для изготовления пружин и других упругих деталей, работающих при повышенных температурах (до 2500 С), в агрессивных средах.
Бериллиевые бронзы (БрБ2, БрБНТ2-1-1) относятся к деформируемым сплавам, имеют высокие прочностные свойства, высокую упругость, сопротивляемость коррозии, свариваются и обрабатываются резанием. Применяют как материала для упругих элементов (пружин, мембран, торсионов), работающих в коррозионных средах, а также для деталей, работающих на износ (кулачки полуавтоматов и др.).
Сплавы на основе алюминия
Широкое применение сплавов на алюминиевой основе обосновано их относительно высокими механическими и литейными свойствами, малой плотностью. Все сплавы алюминия можно разделить на группы:
1) деформируемые, из которых получают полуфабрикаты - листы, проволоку, ленты, прутки, а также поковки и штамповки различными методами обработки давлением, а именно: прессованием, прокаткой, ковкой, штамповкой, они имеют высокую пластичность;
2) литейные, из которых получают фасонное литье отливкой в земляные или металлические формы, применяют литье под давлением, сплавы имеют хорошую жидкотекучесть, малую склонность к образованию горячих трещин.
Деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на: 1) сплавы, не упрочняемые термообработкой, 2) сплавы, упрочняемые термической обработкой. К сплавам первой группы можно отнести сплавы алюминия с марганцем (АМц) или с магнием (АМг2, АМг3, АМг5, АМг6), имеющие умеренную прочность и пластичность, хорошую свариваемость, коррозионную стойкость. К сплавам второй группы, упрочняемым термообработкой, относятся: дуралюмины - сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем (Д1, Д16, Д20), сплавы авиаль (АВ), высокопрочные алюминиевые сплавы (В95, В96) и сплавы для ковки и штамповки.
Дуралюмины (Al-Cu-Mg-Mn) маркируют буквой "Д" и цифрами, указывающими порядковый номер сплава (Д1, Д16), и применяют для изготовления ответственных деталей с высокой прочностью, требующих долговечности при переменных нагрузках и т.д. Из сплава Д16 изготавливают строительные конструкции, кузова грузовых автомобилей, обшивки и другие детали самолетов.
Сплавы типа авиаль (Al-Mg-Si) уступают дуралюминам в прочности, но имеют лучшую пластичность в холодном и горячем состоянии, хорошо свариваются, обрабатываются резанием и сопротивляются коррозии. Используются для элементов конструкций с умеренными нагрузками, лопастей винтов вертолетов, кованных деталей двигателя, рам, дверей.
Высокопрочные сплавы (Al-Mg-Zn-Cu-Mn) маркируют буквой “В” и цифрами, указывающими порядковый номер сплава. Прочность этих сплавов больше, а пластичность меньше, чем у дуралюминов. Они обладают большей чувствительностью концентраторам напряжений и пониженной коррозионной стойкостью, хорошей обрабатываемостью резанием и свариваемостью. Применяют высокопрочные алюминиевые сплавы для широкой номенклатуры деталей самолётостроения, для силовых каркасов строительных конструкций.
Среди алюминиевых сплавов находят применение деформируемые сплавы для ковки и штамповки, маркируемые АК1. АК6 и т.д., где буквы указывают назначение сплава (алюминиевый ковочный), а цифра - его порядковый номер. В их состав кроме алюминия входят медь, магний, марганец, кремний. Кроме высоких механических свойств от этих сплавов требуется высокая пластичность в горячем состоянии. Из этих сплавов изготовляют картеры, двигатели, лопасти винтов, подмоторные рамы, крыльчатки и т.д.
Литейные сплавы на основе алюминия имеют высокую жидкотекучесть, сравнительно небольшую усадку, малую склонность к образованию горячих трещин наряду с высокими механическими свойствами и сопротивлением коррозии. Среди литейных сплавов находят широкое применение силумины - сплавы алюминия с кремнием, имеющие высокие литейные свойства. Маркируются они буквами "АЛ" (алюминиевый литейный) и цифрой, указывающей порядковый номер сплава в ГОСТе. Например: АЛ2, АЛ4 и т.д. Сплавы алюминия с медью (АЛ7, АЛ12) имеют высокие механические свойства при комнатной и повышенной температурах и хорошо обрабатываются резанием.
Силумины применяют для малонагруженных корпусов деталей (кронштейны, детали патрубков, барабаны, корпуса тормозов).
Порядок выполнения работы
С помощью металлографического микроскопа изучить микроструктуры алюминиевых и медных сплавов. Взять у преподавателя вариант индивидуального задания. Для изучаемых марок сплавов, имеющихся в индивидуальном задании, заполнить таблицу, пользуясь справочными данными из учебника и справочников.
Таблица расшифровки марок сплавов
| Марка сплава | Химический состав | Механические свойства | Применение |
Вопросы к зачету
1. Какие сплавы называются латунями и как они маркируются?
2. Какие сплавы называются бронзами и как они маркируются?
3. Какие сплавы на основе алюминия относятся к литейным сплавам и как они маркируются?
4. Какие сплавы на основе алюминия являются деформируемым? Как они маркируются?
5. Какие сплавы на основе алюминия можно упрочнять термической обработкой?
6. Каковы области применения алюминиевых сплавов?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9
ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПЛАСТМАСС
Цель работы:изучить состав и свойства пластмасс, области их применения в техники.
Вопросы к зачету
1. Что такое пластмассы?
2. Что такое полимеры?
3. Термореактивные и термопластичные пластмассы.
4. Состав пластмасс.
5. Основные свойства пластмасс.
6. Недостатки пластмасс.
7. Применение пластмасс.
ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПЛАСТМАСС
Цель работы _____________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Что такое пластмассы?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Что такое полимеры?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Термореактивные и термопластичные пластмассы
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Состав пластмасс
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Основные свойства пластмасс
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Недостатки пластмасс
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Применение пластмасс
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Сводная таблица
| № обр. | Название пластмассы | Состав пластмассы | Основные свойства | Применение в технике |
| 1. | ||||
| 2. | ||||
| 3. |
Вывод __________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дата выполнения работы_____________ Ф.И.О. <