Отчет по лабораторной работе №7

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ

Цель работы _____________________________________________________

________________________________________________________________

Что такое сталь?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дать определение фаз углеродистых сталей ( феррита, цементита, аустенита).

Влияние массовой доли углерода на количественное соотношение фаз и механические свойства стали.

Структурные составляющие углеродистых сталей и особенности их механических свойств.

Как маркируются конструкционные и инструментальные углеродистые стали?

Какие сплавы относятся к чугунам?

На какие группы подразделяют чугуны?

Почему белый чугун имеет ограниченное использование?

Какими методами получают серые, ковкие, высокопрочные чугуны?

Как маркируются чугуны?

Микроструктуры изучаемых сталей

Микроструктуры изучаемых чугунов

Таблица расшифровки марок сплавов

Марка сплава	Химический состав	Механические свойства	Применение

Вывод __________________________________________________________

Дата выполнения работы_____________ Ф.И.О. студента_______________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МЕДНЫХ И АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Цель работы: ознакомление с основными марками медных и алюминиевых сплавов, их свойствами и применением.

Краткие теоретические сведения

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