БЛАНК ОТЧЁТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №4
«Изучение микроструктуры серых чугунов».
Ф.И.О. студента_____________________________
Группа_____________________________________
Дата_______________________________________
Преподаватель______________________________
Цель работы:
Научиться проводить микроанализ серых чугунов;
Ознакомиться со структурными составляющими серых чугунов;
Произвести анализ структуры серых, высокопрочных и ковких чугунов, установить зависимость между структурой и механическими свойствами данных сплавов;
Определить предполагаемые марки чугуна.
Оборудование и материалы:
11. Металлографический микроскоп «Метам ЛВ».
12. Набор микрошлифов серых чугунов.
13. Фотографии микроструктур металлов и сплавов.
14. Диаграмма Fe-Fe3C.
Порядок проведения работы
- Изучить методические рекомендации к выполнению работы.
- Получить у преподавателя набор микрошлифов и исследовать их под микроскопом, используя увеличение от 300 до 600 раз;
- Сравнить изображения наблюдаемых структур с фотографиями;
- Зарисовать схемы изученных микроструктур в квадратах размером 3х3 см;
- Указать для каждой изученной структуры ее вид, увеличение, форму графита, структуру металлической основы, оценить приблизительно механические свойства, присвоить марку.
- Указать применение каждого вида чугуна.
Методические рекомендации
Серый чугун имеет в изломе серый цвет, что объясняется присутствием в его структуре графита. В зависимости от формы графита различают серый чугун обычной прочности (пластинчатая форма графитовых включений), высокопрочный чугун (шаровидная форма графита), ковкий чугун (хлопьевидная форма графита).
Графит в структуре серых чугунов выделяется на фоне металлической основы. Металлическая основа чугунов имеет структуру стали и может быть трех видов: ферритная, ферритно-перлитная и перлитная.
Структура металлической основы в чугунах проявляется после травления микрошлифа, в то время. как форму графитовых включений можно увидеть и на нетравленом шлифе. Формы графита в чугунах до травления представлены на схеме.
Графит пластинчатый Графит шаровидный Графит хлопьевидный
После травления становится ясной структура металлической основы, например: высокопрочный чугун на ферритно-перлитной основе схематически выглядит так:
|
|
П – перлит;
Г – графит;
Ф – феррит.
Ход работы
1. Серый чугун обычной прочности на ферритно-перлитной основе.
2. Высокопрочный чугун на перлитной основе.
3. Ковкий чугун на ферритной основе.
Вопросы для самопроверки
- Что называется чугуном?
- Какие чугуны называются серыми?
- Какая форма графита характерна для структуры серого чугуна обычной прочности?
- Какими свойствами характеризуются серые чугуны обычной прочности, как маркируются?
- Какими свойствами характеризуются высокопрочные чугуны, как маркируются?
- Какими свойствами характеризуются ковкие чугуны, как маркируются?
Вывод
Работу выполнил ст-т Гр. Работу проверил преп. Штейнле В.А.
«_____» ____________ 2017г «_____» ____________ 2017г
___________________________ ______________________
(номер по журналу и подпись) (подпись)
Практическая работа № 3
Выбор режимов термообработки для деталей машин и инструментов
Отчет
Цель работы:
1. Изучить назначение основных видов термообработки: отжига, закалки, нормализации, отпуска.
2. Выбрать режим термообработки для заданных деталей с учетом условий их эксплуатации.
3. Указать структуру сплава после термообработки и приобретенные свойства.
Оборудование и материалы:
1. Справочник термиста.
2. Диаграмма Fe-Fe3C.
3. ГОСТы на конструкционные и инструментальные материалы с указанием марок и механических характеристик сплавов.
4. Фотографии микроструктур металлов и сплавов.
Порядок проведения работы
1. Изучить методические рекомендации к выполнению работы.
2. Получить у преподавателя задание и выбрать вид и режимы термообработки для указанной детали.
3. Ответ дать в табличной форме, приведенной ниже.
4. Построить участок диаграммы Fe-Fe3C, и обозначить на ней критические точки, соответствующие выбранным режимам термообработки.
Методические рекомендации
Выполнять работу следует, изучив теорию термической обработки стали. В данной работе особое внимание уделяется закалке и отпуску стали, поскольку именно эти два вида термообработки обеспечивают ответственным деталям машин высокую механическую прочность, износоустойчивость и стойкость к ударным нагрузкам.
Закалка углеродистых сталей проводится в целях повышения твердости, прочности, упругости и сопротивления износу. Закалку применяют для режущих и измерительных инструментов, для деталей машин, подвергающихся износу или испытывающих значительные нагрузки (токарные резцы, сверла, коленчатые валы, шатуны и шестерни и др.).
Закалка складывается из следующих этапов:
а) нагревание изделия до температуры закалки;
б) выдержки изделия в течение определенного времени при данной температуре нагрева;
в) охлаждение изделия с высокой скоростью.
Закалка делится на полную и неполную, выбор вида закалки легко сделать, воспользовавшись схемой 1
Закаленная сталь находится в напряженном состоянии и обладает большой хрупкостью, что препятствует нормальной эксплуатации закаленных деталей. Чтобы уменьшить хрупкость, ослабить напряжения, вызванные закалкой и получить требуемые механические свойства, сталь подвергают отпуску. Отпуск осуществляют путем нагрева закаленной стали до температуры, не превышающей 7270С (линия РК на участок диаграмме Fe-Fe3C).
В результате отпуска изменяется структура закаленной стали и, как следствие, ее свойства, повышаются ударная вязкость, предел упругости, пластичность. В зависимости от температуры отпуска может понизиться и твердость, приобретенная закалкой.
Различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий. Выбор вида отпуска и режима его проведения легко сделать, согласно схеме 2. Структуры стали после отпуска определяют согласно схеме 3.
Схема 1. Выбор вида и режима закалки
Схема 2. Выбор вида и режима отпуска
Схема 3. Структуры стали после отпуска
Схема 4. Диапазон оптимальных температур при нагреве стали для закалки
Ход работы
Задание 1: Назначить типовую термообработку с целью обеспечения высокой механической прочности для вала из стали 45 диаметром 50мм.
Задание 2: Назначить типовую термообработку с целью обеспечения высокой твердости для токарного резца из стали У12А (толщина резца 20мм).
Задание 3: Назначить типовую термообработку с целью обеспечения высокой механической прочности и упругости для пружины клапана из стали 55Г. Диаметр пружины 5мм.
Задание выполняется в табличной форме:
Таблица 1
| Наименование детали, марка. | Кол-во углерода, % | Вид Т.О. | t0 нагрева, градус Цельсия | Время выдержки, мин. | Охлаждающая среда |
Вопросы для самопроверки
1. Что называется термической обработкой металлов и сплавов?
2. Какие известны виды термообработки?
3. Что называется режимами термообработки?
4. Как осуществляется выбор режимов, по каким правилам?
5. Какие стали называются доэвтектоидными, эвтектоидными и заэвтектоидными, какова их структура до термообработки?
6. Какие структуры этих же сталей можно получить закалкой?
7. Какие структуры получают отпуском?
| Работу выполнил студент гр. №___ | Работу проверил: | Дата: | |
| ФИО |
Практическая работа №1
Типы кристаллических решеток.
1. Объемно-центрированная кубическая решетка.
Данный тип решетки имеют металлы К, Na, Li, Та, W, Mo, Fea, Cr, Nb и др.
В объемно-центрированной кубической решетке атомы расположены в углах и центре куба.
2. гранецентрированная кубическая решетка
Кубическую гранецентрированную решетку имеют следующие металлы: Са, Pb, Ni, Ag, Au, Pt, FeY и др.
В гранецентрированной кубической решетке атомы расположены в углах куба и центрах его граней
3. гексагональная-плотноупакованная решетка
Гексагональную-плотноупакованную решетку 
имеют следующие металлы: Ru, Cd, Mg, Zn
В гексагональной плотноупакованной решетке атомы расположены в вершинах и центрах шестигранных оснований призмы, кроме того, три атома находятся в средней плоскости призмы.
Практическая работа №2
Маркировка сталей и сплавов
Основные легирующие элементы в сплавах
| Легирующий элемент | Сплав | Легирующий элемент | Сплав | |||
| сталь | цветных металлов | сталь | цветных металлов | |||
| Хром | Х | Х | Ванадий | Ф | — | |
| Вольфрам | В | — | Алюминий | Ю | А | |
| Молибден | М | — | Азот | А | — | |
| Титан | Т | Т | Бор | Р | Б | |
| Кобальт | К | — | Цирконий | Ц | — | |
| Никель | Н | Н | Ниобий | Б | — | |
| Медь | Д | М | Фосфор | П | Ф | |
| Кремний | С | К | Цинк | — | Ц | |
| Марганец | Г | Мц | Свинец | — | С | |
| Магний | — | Мг | Бериллий | — | Б | |
| Железо | — | Ж | Селен | Е | — | |
| Серебро | — | Ср | Редкоземельные | Ч | — | |
| Материал | Принципы и примеры маркировки | |||||
| Стали | ||||||
| Углеродистая обычного качества | Буквами Ст. и цифрами от 0 до 6. Увеличение номера означает повышение содержания С и прочности. Пример: Сталь Ст.5 — углеродистая сталь обычного качества, 5-й уровень прочности. | |||||
| Качественная углеродистая | Двумя цифрами: 05, 08, 10, 15, 20 … 60. Они показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Пример: Сталь 45 — качественная углеродистая сталь, содержание углерода ~ 0,45 %; остальное – железо и примеси. | |||||
| Углеродистая инструментальная | Буквой У и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А после цифр обозначает, что сталь высококачественная. Пример: Сталь У8 — углеродистая качественная инструментальная сталь с содержанием 0,8 % С, остальное железо и примеси. | |||||
| Качественные легированные стали | Двузначное число в начале марки показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Стоящие за ними блоки (буква и число) указывают на присутствие определенных легирующих элементов (см. табл. 5.1) и их содержание в процентах. Если содержание легирующих элементов менее 1… 1,5 %, то цифра отсутствует. Буква А в конце марок отвечает высококачественным сталям. Пример: Сталь 38Х2МЮА – высококачественная улучшаемая сталь с содержанием углерода ~ 0,38 %, хрома 2 %, молибдена 1 %, алюминия 1 %; остальное – железо и примеси. Пример: Сталь 12Х18Н9Т – качественная коррозионностойкая сталь с содержанием углерода ~ 0,12 %, хрома 18 %, никеля 9 %. титана 1 %; остальное – железо и примеси. | |||||
| Легированная инструментальная | Число, стоящее в начале марки, указывают среднее содержание углерода в десятых долях процента, если оно более 0,1%. Числа, стоящие после букв, обозначающих легирующий элемент, показывают его среднее содержание в процентах. Пример: Сталь 9ХС — легированная инструментальная сталь, углерода – 0,9%, хрома и кремния – по 1%, остальное – железо и примеси | |||||
| Шарикоподшипниковая высококачественная | Буквами ШХ и числом, показывающими содержание хрома в десятых долях процента. Буквы после цифр показывают наличие других легирующих элементов в процентах. Пример: Сталь ШХ15СГ — высокоуглеродистая хромистая сталь, 1%С, 1,5%Cr, 1 % Si, 1%Mn, остальное – железо и примеси | |||||
| Чугун | ||||||
| Серый | Буквами СЧ и числами, обозначающими предел прочности при растяжении в кГс/мм2. Пример: серый чугун СЧ 15 — предел прочности при растяжении 12 кГс/мм2 (120 МПа). | |||||
| Ковкий | Буквами КЧ. Первое число обозначает временное сопротивление разрыву в кГс/мм2, второе — относительное удлинение в процентах. Пример: ковкий чугун КЧ 35-10 — предел прочности при растяжении 35 кГс/мм2 (350 МПа), относительное удлинение не менее 10%. | |||||
| Высокопрочный | Буквами ВЧ. Первое число обозначает временное сопротивление разрыву в кГс/мм2, второе — относительное удлинение в процентах. Пример: высокопрочный чугун ВЧ 60-2 — предел прочности при растяжении 60 кГс/мм2 (600 МПа), относительное удлинение не менее 2%. | |||||
| Цветные металлы и сплавы на их основе | ||||||
| Алюминий | Буквой A, число характеризует чистоту металла. Чем оно больше, тем чище материал. Пример:A99 — 99,99%Al. Остальное примеси. | |||||
| Литейные алюминиевые сплавы | Буквами АЛ, после которых указывается номер разработки. Пример: АЛ9 — литейный сплав алюминия, разработка № 9. | |||||
| Деформируемые алюминиевые сплавы | Буквой Д или другими, после которых указывается номер разработки сплава. Пример: Сплав Д16 — деформируемый алюминиевый сплав № 16. | |||||
| Деформируемые магниевые сплавы | Буквами МА, затем указывается номер сплава Пример: Сплав МА2 — магниевый деформируемый сплав № 2. | |||||
| Медь | Буквой М, после которых указывается число (00, 0, 1 …4), характеризующее чистоту металла – чем оно больше, тем выше содержание примесей. Пример: Медь М1 — относительно чистая медь. | |||||
| Латуни литейные | Буквой Л. Последующие сочетания букв и чисел указывают на присутствие легирующих элементов и их содержание в процентах. Пример: Латунь ЛЦ17К3 — литейный сплав на основе меди, 17% цинка, 3% кремния, остальное – медь и примеси. | |||||
| Латуни деформируемые | Буквой Л. Последующие буквы указывают на присутствие легирующих элементов. Первое число обозначает содержание меди в процентах, остальные — соответствующее последовательности букв содержание легирующих элементов в процентах. Пример: Латунь ЛЖМц59-1-1— деформируемый сплав на основе меди;Cu– 59%,Fe – 1%, Mn – 1%, остальное –Zn и примеси. | |||||
| Бронзы литейные | Буквами Бр. Последующие сочетания букв и чисел указывают на присутствие легирующих элементов и их содержание в процентах. Пример: Бронза Бр.О5Ц5С5 — литейный сплав на основе меди,Sn– 5 %,Zn – 5 %, Pb – 5%, остальное –Cu и примеси. | |||||
| Бронзы деформируемые | Буквами Бр. Последующие буквы указывают присутствующие легирующие элементы, а цифры — их содержание в процентах (соответственно) Пример: Бронза Бр.ОЦС4-4-2.5 — деформируемый сплав на основе меди,Sn– 4%,Zn – 4%, Pb – 2.5%, остальное –Cu и примеси. | |||||
| Баббиты | Буквой Б и числом, показывающим содержание олова в процентах. Пример: Б83 — антифрикционный сплав, 83 % олова, остальное – другие элементы и примеси. | |||||
Приложение к лабораторной работе № 1 и № 2
| Таблица соответствия HB – HRC (Перевод значений твёрдости) | |||
| (соотношение твёрдости по Бриннелю твёрдости по Роквеллу,определяемых методами в соответствии с ГОСТ 8.064-79) | |||
| Твердость по Роквеллу (эталонная) | Твердость по Роквеллу | Твердость по Бринеллю | |
| HRCэ | HRC | D=10мм HB | Р=3000кг диаметр отпечатка в мм |
| - | - | HB 95,0 | |
| - | - | HB 100 | 5,87-5,89 |
| - | - | HB 111 | 5,60-5,62 |
| - | - | HB 115 | 5,51-5,53 |
| - | - | HB 116 | 5,49-5,50 |
| - | - | HB 120 | 5,41-5,42 |
| - | - | HB 125 | 5,31-5,42 |
| - | - | HB 130 | 5,22 |
| - | - | HB 135 | 5,13 |
| - | - | HB 137 | 5,09-5,10 |
| - | - | HB 138 | 5,07-5,08 |
| - | - | HB 140 | 5,04-5,05 |
| - | - | HB 141 | 5,02-5,03 |
| - | - | HB 142 | 5,01 |
| - | - | HB 143 | |
| - | - | HB 143 | 4,99 |
| - | - | HB 144 | 4,98 |
| - | - | HB 144 | 4,97 |
| - | - | HB 145 | 4,96 |
| - | - | HB 146 | 4,95 |
| - | - | HB 152 | 4,86 |
| - | - | HB 161 | 4,72-4,73 |
| - | - | HB 164 | 4,68-4,69 |
| - | - | HB 167 | 4,64-4,65 |
| - | - | HB 170 | 4,60-4,61 |
| - | - | HB 174 | 4,55-4,56 |
| - | - | HB 179 | 4,49-4,50 |
| - | - | HB 185 | 4,42-4,43 |
| - | - | HB 197 | 4,29-4,30 |
| - | - | HB 198 | 4,28 |
| - | - | HB 199 | 4,27 |
| - | - | HB 200 | 4,26 |
| - | - | HB 201 | 4,25 |
| - | - | HB 202 | 4,24 |
| - | - | HB 203 | 4,23 |
| - | - | HB 204 | 4,22 |
| - | - | HB 205 | 4,21 |
| HRCэ 20,0 | HRC 17,9 | HB 206 | 4,2 |
| HRCэ 20,5 | HRC 18,3 | HB 209 | 4,18 |
| HRCэ 21,0 | HRC 19,0 | HB 212 | 4,15 |
| HRCэ 21,5 | HRC 19,7 | HB 215 | 4,12 |
| HRCэ 22,0 | HRC 20,1 | HB 217 | 4,1 |
| HRCэ 22,5 | HRC 20,5 | HB 219 | 4,08 |
| HRCэ 23,0 | HRC 20,9 | HB 222 | 4,06 |
| HRCэ 23,5 | HRC 21,3 | HB 224 | 4,04 |
| HRCэ 24,0 | HRC 22,0 | HB 229 | |
| HRCэ 24,5 | HRC 22,4 | HB 231 | 3,98 |
| HRCэ 25,0 | HRC 22,8 | HB 234 | 3,96 |
| HRCэ 25,5 | HRC 23,6 | HB 239 | 3,92 |
| HRCэ 26,0 | HRC 24,0 | HB 241 | 3,9 |
| HRCэ 26,5 | HRC 24,4 | HB 244 | 3,88 |
| HRCэ 27,0 | HRC 24,8 | HB 246 | 3,86 |
| HRCэ 27,5 | HRC 25,6 | HB 252 | 3,82 |
| HRCэ 28,0 | HRC 26,0 | HB 255 | 3,8 |
| HRCэ 28,5 | HRC 26,4 | HB 257 | 3,78 |
| HRCэ 29,0 | HRC 27,3 | HB 263 | 3,74 |
| HRCэ 30,0 | HRC 28,1 | HB 269 | 3,7 |
| HRCэ 30,5 | HRC 28,6 | HB 272 | 3,68 |
| HRCэ 31,0 | HRC 29,0 | HB 275 | 3,66 |
| HRCэ 31,5 | HRC 29,4 | HB 278 | 3,64 |
| HRCэ 32,0 | HRC 29,9 | HB 282 | 3,62 |
| HRCэ 32,5 | HRC 30,3 | HB 285 | 3,6 |
| HRCэ 33,0 | HRC 30,8 | HB 288 | 3,58 |
| HRCэ 33,5 | HRC 31,6 | HB 295 | 3,54 |
| HRCэ 34,0 | HRC 32,1 | HB 298 | 3,52 |
| HRCэ 34,5 | HRC 32,5 | HB 302 | 3,5 |
| HRCэ 35,0 | HRC 33,0 | HB 306 | 3,48 |
| HRCэ 35,5 | HRC 33,8 | HB 313 | 3,44 |
| HRCэ 36,0 | HRC 34,3 | HB 317 | 3,42 |
| HRCэ 36,5 | HRC 34,7 | HB 321 | 3,4 |
| HRCэ 37,0 | HRC 35,2 | HB 325 | 3,38 |
| HRCэ 37,5 | HRC 35,6 | HB 329 | 3,36 |
| HRCэ 38,0 | HRC 36,0 | HB 333 | 3,34 |
| HRCэ 38,5 | HRC 36,5 | HB 337 | 3,32 |
| HRCэ 39,0 | HRC 36,9 | HB 341 | 3,3 |
| HRCэ 39,5 | HRC 37,8 | HB 350 | 3,26 |
| HRCэ 40,0 | HRC 38,2 | HB 354 | 3,24 |
| HRCэ 40,5 | HRC 38,7 | HB 359 | 3,22 |
| HRCэ 41,0 | HRC 39,1 | HB 363 | 3,2 |
| HRCэ 41,5 | HRC 40,0 | HB 373 | 3,16 |
| HRCэ 42,0 | HRC 40,5 | HB 378 | 3,14 |
| HRCэ 42,5 | HRC 40,9 | HB 383 | 3,12 |
| HRCэ 43,0 | HRC 41,4 | HB 388 | 3,1 |
| HRCэ 43,5 | HRC 41,9 | HB 393 | 3,08 |
| HRCэ 44,0 | HRC 42,4 | HB 398 | 3,06 |
| HRCэ 44,5 | HRC 42,9 | HB 403 | 3,04 |
| HRCэ 45,0 | HRC 43,3 | HB 409 | 3,02 |
| HRCэ 45,5 | HRC 43,8 | HB 415 | |
| HRCэ 46,0 | HRC 44,4 | HB 420 | 2,98 |
| HRCэ 46,5 | HRC 44,9 | HB 426 | 2,96 |
| HRCэ 47,0 | HRC 45,4 | HB 432 | 2,94 |
| HRCэ 47,5 | HRC 45,9 | HB 438 | 2,92 |
| HRCэ 48,0 | HRC 46,5 | HB 444 | 2,9 |
| HRCэ 48,5 | HRC 47,0 | HB 451 | 2,88 |
| HRCэ 49,0 | HRC 47,6 | HB 457 | 2,86 |
| HRCэ 49,5 | HRC 48,2 | HB 464 | 2,84 |
| HRCэ 50,0 | HRC 48,8 | HB 470 | 2,82 |
| HRCэ 50,5 | HRC 49,4 | HB 477 | 2,8 |
| HRCэ 51,0 | HRC 50,0 | HB 484 | 2,78 |
| HRCэ 51,5 | HRC 50,6 | HB 492 | 2,76 |
| HRCэ 52,0 | HRC 50,7 | HB 502 | 2,74 |
| HRCэ 52,5 | HRC 51,5 | HB 503 | 2,73 |
| HRCэ 52,0 | HRC 51,8 | HB 506 | 2,72 |
| HRCэ 53,5 | HRC 52,5 | HB 514 | 2,7 |
| HRCэ 54,0 | HRC 53,1 | HB 522 | 2,68 |
| HRCэ 54,5 | HRC 53,5 | HB 526 | 2,67 |
| HRCэ 55,0 | HRC 53,8 | HB 530 | 2,66 |
| HRCэ 55,5 | HRC 54,1 | HB 534 | 2,65 |
| HRCэ 56,0 | HRC 54,5 | HB 538 | 2,64 |
| HRCэ 56,5 | HRC 55,1 | HB 547 | 2,62 |
| HRCэ 57,0 | HRC 55,8 | HB 555 | 2,6 |
| HRCэ 57,5 | HRC 56,5 | HB 564 | 2,58 |
| HRCэ 58,0 | HRC 57,2 | HB 573 | 2,56 |
| HRCэ 58,5 | HRC 57,6 | HB 578 | 2,55 |
| HRCэ 59,0 | HRC 57,9 | HB 582 | 2,54 |
| HRCэ 59,5 | HRC 58,6 | HB 592 | 2,52 |
| HRCэ 60,0 | HRC 59,3 | HB 601 | 2,5 |
| HRCэ 60,5 | HRC 59,7 | HB 606 | 2,49 |
| HRCэ 61,0 | HRC 60,0 | HB 611 | 2,48 |
| HRCэ 61,5 | HRC 60,4 | HB 616 | 2,47 |
| HRCэ 62,0 | HRC 60,7 | HB 621 | 2,46 |
| HRCэ 62,5 | HRC 61,1 | HB 627 | 2,45 |
| HRCэ 63,0 | HRC 61,4 | HB 632 | 2,44 |
| HRCэ 63,5 | HRC 62,1 | HB 643 | 2,42 |
| HRCэ 64,0 | HRC 63,2 | HB 659 | 2,39 |
| HRCэ 64,5 | HRC 63,6 | HB 665 | 2,38 |
| HRCэ 65,0 | HRC 63,9 | HB 670 | 2,37 |
| HRCэ 65,5 | HRC 64,3 | HB 676 | 2,36 |
ГОСТ 1435-99