2015-05-26
1631
методические указания и контрольное задание для студентов – заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальностям
"Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов
и газонефтехранилищ."
"Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых
месторождений"
"Бурение нефтяных и газовых скважин"
" Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»
Ижевск
2012 г.
Методические указания
составлены в соответствии
с примерной программой
по дисциплине «Материаловедение»
по специальности
Зам. директора по УР _______________Е. А. Волохин
Составители:
Редактор:
Рецензент:
1. ВВЕДЕНИЕ
Методические указания и контрольные задания по дисциплине «Материаловедение» разработаны в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальностям 0906 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», 0907 «Бурение нефтяных и газовых скважин» (регистрационный номер 12-0906-Б и 12-0907-Б), утвержденными 16.05.2002г. и с примерной и рабочей программами учебной дисциплины «Материаловедение».
Учебная дисциплина «Материаловедение» является общепрофессиональной, устанавливающей базовые знания для получения профессиональных знаний и умений.
Программа дисциплины «Материаловедение» предусматривает изучение важнейших конструкционных материалов, их строение, свойства, способы изменения свойств, их маркировку по ГОСТу. Рассматриваются вопросы борьбы с коррозией металлов, рационального использования вторичного сырья, экономической целесообразности выбора материала и технологии, охраны труда и окружающей среды. В результате изучения учебной дисциплины
студент должен:
иметь представление:
о взаимосвязи учебной дисциплины «Материаловедение» с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами; о прикладном характере учебной дисциплины в рамках специальности; о новейших достижениях и перспективах развития в области материаловедения;
знать: строение и свойства материалов, методы их исследования;
классификацию материалов, металлов и сплавов; области
применения материалов; методы воздействия на структуру и
свойства материалов;
уметь: выбирать материалы для конструкций по их назначению и
условиям эксплуатации; проводить исследования и испытания материалов; работать с нормативными документами для выбора материалов с целью обеспечения требуемых характеристик изделий.
Учебная дисциплина «Материаловедение» базируется на знаниях и умениях, полученных при изучении дисциплин «Химия», «Физика», «Инженерная графика» и др.
Примерная программа рассчитана на 60 часов (из них 10 часов лабораторных и практических занятий) для базового уровня профессионального образования.
При разработке рабочей программы учебной дисциплины образовательное учреждение в зависимости от профиля и специфики подготовки специалистов может вносить дополнения и изменения в содержание, последовательность изучения учебного материала и распределение учебных часов по разделам (темам), а также в перечень лабораторных и практических занятий, не нарушая логики изложения учебной дисциплины и при условии выполнения требований к уровню подготовки выпускников. При изучении учебной дисциплины необходимо постоянно обращать внимание студентов на ее прикладной характер, показывать, где и когда изучаемые теоретические положения и практические умения могут быть использованы в будущей практической деятельности. Изучение материала необходимо вести в форме, доступной пониманию студентов.
Для проведения занятий целесообразно использовать лекционно-семинарские занятия, организационно-деятельностные и деловые игры, разбор производственных ситуаций, проводить дискуссии по актуальным вопросам материаловедения, работать с методическими и справочными материалами, применять технические средства обучения и компьютерную технику, организовывать экскурсии на предприятия и учреждения отрасли.
При изложении учебной дисциплины по соответствующим разделам и темам, следует использовать нормативные документы Российской Федерации, а также инструктированные руководящие материалы отраслевых Министерств и ведомств.
Для развития творческой активности студентов рекомендуется выполнение ими самостоятельных творческих работ по проблемам материаловедения.
Освоение учебной дисциплины предполагает практическое осмысление ее разделов и тем на лабораторных и практических занятиях, в процессе которых студент должен закрепить и углубить теоретические знания, приобрести необходимые умения. При проведении лабораторных и практических занятий группа может делиться на подгруппы численностью не менее 8 человек.
Предусмотренная программа лабораторных и практических занятий носит рекомендательный характер и в рабочей программе может быть изложена в зависимости от специфики образовательного учреждения. В рабочей программе дисциплины наряду с практический занятиями планируется самостоятельная работа студентов и указывается ее тематика.
В содержании учебной дисциплины по каждой теме приведены требования к формируемым представлениям, знаниям и умениям.
Основная форма изучения курса студентами заочниками -самостоятельная работа над рекомендованной литературой и материалами периодической печати.
Изучать курс рекомендуется в такой последовательности:
1. Ознакомьтесь с рабочей программой по изучаемой дисциплине (разделу).
2. Изучите материал по рекомендованным учебным пособиям.
3. Составьте конспект изучаемого материала и выпишите непонятные вопросы.
4. Ответьте на вопросы для самоконтроля из рекомендованной литературы.
5. Выполните письменно контрольную работу и вышлите ее в колледж в надлежащий срок.
6. Во время лабораторно - экзаменационной сессии, прослушав обзорные лекции,
выполните лабораторные и практические работы, сдайте экзамен по курсу.
| Наименование разделов и тем | Макс. учеб. нагрузка студента, час. | Количество аудиторных часов при очной форме обучения | Само- стоятель- ная работа студента | Количество аудиторных часов при заочной форме обучения | ||
| Всего | в том числе лабора- торных работ и практических занятий | Всего | в том числе лабора- торных работ и практических занятий | |||
| Введение | 1,5 | 0,5 | 0.5 | |||
| Раздел 1. Физико-химические закономерности формирования структуры материалов | 13,5 | 4,5 | ||||
| Тема 1.1. Строение и свойства материалов | ||||||
| Тема 1.2. Формирование структуры литых материалов | 1,5 | 0,5 | 0.5 | |||
| Тема 1.3. Диаграммы состояния металлов и сплавов | ||||||
| Тема 1.4. Формирование структуры деформированных металлов и сплавов | 1,5 | 0,5 | 0.5 | |||
| Тема 1.5. Термическая и химико-термическая обработка металлов и сплавов | 4,5 | 1,5 | ||||
| Раздел 2. Материалы, применяемые в нефтяной и газовой промышленности | 19,5 | 5,5 | ||||
| Тема 2.1. Конструкционные материалы | 5,5 | 4,5 | 1.5 | 0.5 | ||
| Тема 2.2. Материалы с особыми технологическими свойствами | 5,5 | 4,5 | 0.5 | |||
| Тема 2.3. Износостойкие материалы | 1,5 | 0,5 | 0,5 | 0.5 | ||
| Тема 2.4. Материалы с высокими упругими свойствами | 1,5 | 0,5 | 0,5 | 0.5 | ||
| Тема 2.5. Материалы с малой плотностью | ||||||
| Тема 2.6. Материалы с высокой удельной прочностью | 1,5 | 0,5 | 0.5 | |||
| Тема 2.7. Материалы, устойчивые к воздействию температуры и рабочей среды. | 1,5 | 0,5 | 0.5 | |||
| Тема 2.8. Неметаллические материалы | 1,5 | 0,5 | 0.5 | |||
| Раздел 3. Материалы с особыми физическими свойствами | 7,5 | 2,5 | 0,5 | |||
| Тема 3.1. Материалы с особыми магнитными свойствами | 1,5 | 0,5 | 0.5 | |||
| Тема 3.2. Материалы с особыми тепловыми свойствами | 1,5 | 0,5 | 0.5 | |||
| Тема 3.3.Материалы с особыми электрическими свойствами | 4,5 | 0,5 | 0.5 | |||
| Раздел 4. Инструментальные материалы | 4,5 | 1.5 | 1.5 | |||
| Тема 4.1. Материалы для режущих и измерительных инструментов | ||||||
| Тема 4.2. Стали для инструментов обработки металлов давлением | 1,5 | 0.5 | 0.5 | |||
| Раздел 5. Порошковые и композиционные материалы | 0,5 | |||||
| Тема 5.1.Порошковые материалы | 1,5 | 0,5 | 0.5 | 0.5 | 0,5 | |
| Тема 5.2. Композиционные материалы | 1,5 | 0,5 | 0.5 | 0.5 | ||
| Раздел 6. Основные способы обработки материалов | 10,5 | 3.5 | ||||
| Тема 6.1. Литейное производство | 1,5 | 0.5 | 0.5 | 0,5 | ||
| Тема 6.2. Обработка металлов давлением | 1,5 | 0,5 | 0.5 | 0.5 | 0,5 | |
| Тема 6.3.Обработка металлов резанием | 0,5 | |||||
| Тема 6.4. Процессы формирования разъемных и Неразъемных соединений | 1,5 | 0,5 | 0.5 | 0.5 | ||
| Тема 6.5. Технологические процессы получения заготовок из конструкционных материалов. Формообразование и формоизменения заготовок. | 0,5 | 0.5 | ||||
| Всего по дисциплине |
2. ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Введение
Значение и содержание учебной дисциплины «Материаловедение» и связь ее с другими дисциплинами общепрофессионального и специального циклов дисциплин. Значение материаловедения в решении важнейших технических проблем. Новейшие достижения и перспективы развития в области материаловедения.
Литература: 7, с. 5...6; 4, с. 5...6.
Методические указания
Особое внимание обратите на перспективу развития металлургической и металлообрабатывающей промышленности, экономической эффективности от внедрения новых прогрессивных методов получения и обработки конструкционных материалов, а также улучшения качества и разработку новых конструкционных материалов. Уясните, какое значение имеет увеличение выпуска материалов высокого качества для автоматизации интенсификации производственных процессов.
Вопросы для самоконтроля
1. Значение работ отечественных ученых в создании науки о конструкционных
материалах, их получении и обработке.
2. Значение применения новых прогрессивных методов обработки
конструкционных материалов для улучшения качества деталей, повышения
эксплуатационной надежности и долговечности машин, приборов и аппаратов.
Раздел 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ
Тема 1.1 Строение и свойства материалов
Студент должен:
знать: о дефектах кристаллического строения; о фазовом составе сталей
и сплавов; кристаллическое строение металлов; типы кристаллических решеток; особенности структуры; методы исследования строения металлов; характерные свойства материалов и методы их испытаний;
уметь: определять свойства материалов.
Элементы кристаллографии: кристаллическая решетка, анизотропия; влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов; фазовый состав сплавов; диффузия в металлах и сплавах; жидкие кристаллы; структура полимеров, стекла, керамики, древесины: строение и свойства.
Лабораторные работы №1.
Литература: 3, с. 4...24; 4, с. 7...17, 53...63; 7, с. 46...63; 7, с. 46...63.
Методические указания
Металловедение - это наука, которая является основой для экономически эффективного выбора материала и способов его обработки.
Все свойства материалов зависят от его внутреннего строения. Выбор материала для деталей машин, приборов, аппаратов зависит от его свойств и условий работы детали. Правильно выбранные материалы для деталей и способы их обработки обеспечивают надежность и долговечность работы машин и приборов и уменьшение их себестоимости.
В настоящее время большинство деталей машин, приборов и аппаратов изготовляют из металлов, поэтому изучение этого раздела нужно начать с изучения атомно-кристаллического строения металлов. Разберите какие кристаллические решетки наиболее часто встречаются среди металлов; классификацию свойств конструкционных материалов; механические и технологические свойства; испытание на растяжение, твердость, ударную вязкость, усталость (выносливость). Затем разберите дефекты кристаллического строения.
Выпишите в конспект и запомните, что свойства реальных металлов отличаются от
идеальных, так как: 1) все реальные металлы являются поликристаллами: 2) в кристаллическом строении имеется ряд дефектов (несовершенств). Разберите, какие виды несовершенств бывают в кристаллическом строении, а также на каких свойствах и как это отражается.
Разберите основные физические методы контроля металлов (рентгеновский, спектральный и др.). Обязательно нужно знать достоинства, недостатки и область применения каждого метода. Например, что люминесцентный метод применяется только для определения поверхностных дефектов, при помощи ультразвука можно определить мелкие дефекты, лежащие на большой глубине.
При изучении каждого метода определения свойств металлов в конспект нужно выписывать его достоинства, недостатки и область применения.
Нужно совершенно точно знать обозначения и единицы измерений различных свойств материалов, установленные ГОСТом.
Рассмотрите области применения различных способов определения твердости, их достоинства и недостатки. Зная числа твердости по Бринелю, можно приблизительно определить и прочность материала, так как их единицы одинаковые, ау мягких материалов чем больше твердость, тем больше и прочность. Однако обязательно нужно иметь в виду, что прочность и твердость - это не одно и тоже.
Определение ударной вязкости особенно важно для материалов, которые идут на изготовление деталей, работающих с ударными нагрузками, потому что металлы с одинаковой пластичностью могут иметь разную вязкость. Выпишите в конспект факторы, которые влияют на ударную вязкость, практически не влияя на другие свойства (величина зерна, количество фосфора в стали и др.).
Технологические испытания металлов имеют очень большое практическое значение, так как правильно выбрать метод получения и обработки детали можно только в том случае, если знаешь его технологические свойства. Неправильно выбранный способ получения и обработки деталей приводит к значительному их удорожанию. Кроме того, материалы с плохими технологическими свойствами находят в промышленности ограниченное применение.
Для закрепления теоретического материала по теме проводится лабораторная работа с целью ознакомления с устройством и работой твердомеров ТБП 5013, ТБ 5004, ТК, ТР 5006-02; определения твердости металла вдавливанием стального шарика - НВ; определения твердости металла вдавливанием алмазного конуса НЯС. НЯА и стального шарика НКВ.
Вопросы для самоконтроля
1. Задачи металловедения как науки.
2. Чем объясняется, что свойства реальных кристаллических тел отличаются от
идеальных?
3. Какие кристаллические решетки имеет железо?
4. Объясните схему рентгеновского просвечивания металлов.
5. В чем сущность ультразвуковой дефектоскопии?
6. Укажите область применения люминисцентного метода контроля металлов.
7. Что называется твердостью?
8. Укажите нагрузку и диаметр стального шарика при испытании на твердость по
способу Бринеля для поковки из углеродистой стали, меди, штамповки из алюминиевого сплава.
9. Напишите обозначение твердости по Роквеллу и укажите значение всех букв.
10. Какой способ применяется для определения твердости поверхностных слоев?
11. Какие факторы влияют на величину ударной вязкости?
Тема 1.2. Формирование структуры литых материалов
Студент должен:
знать: сущность процессов кристаллизации металлов и сплавов;
особенности строения слитков; сущность процесса получения монокристаллов; свойства аморфных материалов.
Кристаллизация металлов и сплавов. Форма кристаллов и строение слитков. Получение монокристаллов. Аморфное состояние материалов.
Литература: 3, с. 10...24; 4, с. 11...17; 7, с. 49...53.
Методические указания
Разберите сущность процесса кристаллизации, выпишите в конспект определения критической точки и аллотропического превращения в металлах. Вычертите кривую охлаждения чистого железа, укажите на ней критические точки и запишите, какое превращение происходит в каждой критической точке. Запомните, что называется степенью переохлаждения и как влияет скорость охлаждения на степень переохлаждения, на размер получающихся зерен.
Вопросы для самоконтроля
1. Как происходит кристаллизация чистых металлов?
2. Почему внешняя форма у кристаллов неправильная?
3. Перечислите аллотропические превращения железа.
4. Как определяются критические точки металлов и сплавов?
Тема 1.3 Диаграммы состояния металлов и сплавов
Студент должен:
знать: классификацию сплавов и основные определения; диаграммы
состояния сплавов; понятие о ликвации; диаграмму состояния Fe-Fe3C (железо-цементит), ее критические точки; классификацию железоуглеродистых сталей и ставов.
Понятие о сплавах. Классификация и структура металлов и сплавов. Основные равновесные диаграммы состояния двойных сплавов. Физические и механические свойства сплавов в равновесном состоянии.
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей.
Литература: 1, с. 29...38, 80...91; 2, с. 51...65, 118...131.
Методические указания
Перед тем как приступить к изучению диаграмм состояния, повторите термический анализ, построение кривых нагрева и охлаждения, так как диаграммы строят на основании опытных данных. Критические точки, то есть температуры, при которых происходят превращения в каждом сплаве, соединяют и получают критические линии, каждая точка которых показывает, при какой температуре происходит данное превращение в сплавах данной концентрации. Выпишите в конспект, что называется компонентом, фазой, системой, сплавом, а также, что может быть фазой. Запомните, что сплав- это сложное тело.
Диаграммы состояния показывают состояние сплава данных компонентов при любой концентрации и при любой температуре. Запомните, что диаграммы строят при медленном охлаждении, поэтому структуры на диаграмме соответствуют равновесному состоянию. Разберите критические точки сплавов как температуры фазовых превращений и структуры, образующиеся после каждого превращения. В конспекте нужно указывать структуры в каждой области диаграммы и записывать, что они собой представляют.
Разбирая диаграмму состояния сплавов, компоненты которых в твердом состоянии не растворяются друг в друге (свинец-сурьма, олово-цинк), нужно прежде всего четко разобрать, что собой представляет эвтектика. Она образуется в результате того, что компоненты друг в друге не растворяются, и представляет собой очень тонкую механическую смесь двух фаз. Так как обе фазы кристаллизуются одновременно, при одной и той же температуре, отдельные кристаллы не успевают вырастило значительных размеров и кристаллы обеих фаз представляют настолько мелкую механическую смесь, что их практически разделить нельзя. Поэтому эвтектика обладает специфическими, только ей присущими свойствами, которые резко отличаются от свойств входящих в нее компонентов. Обратите внимание на то, что температура окончательного затвердевания сплавов, образующих эвтектику, от состава сплавов не зависит, и на диаграмме образование эвтектики характеризуется горизонтальной линией. Из правила отрезков (правила рычага) видно, что состав жидкого сплава при температуре окончательного затвердевания всегда одинаковый, значит, и состав эвтектики во всех сплавах один и тот же, количество же эвтектики в разных сплавах разное и также определяется по правилу отрезков. Запомните, какие сплавы называются эвтектическими, до- и заэвтектическими.
Перед изучением диаграммы состояния сплавов, обладающих неограниченной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии, разберите и запишите, какие вещества называются твердым раствором и какие виды твердых растворов могут быть в сплавах. Нужно запомнить, что твердые растворы - это сложные, но однородные вещества, поэтому под микроскопом твердые растворы, подобно чистому металлу, представляют собой одинаковые кристаллические зерна. Обратите внимание на то, что в сплавах, образующих твердые растворы, в отличии от сплавов с эвтектикой температура и начала, и конца затвердевания зависит от состава сплава и все сплавы затвердевают в интервале температур. Поскольку вещества обладают неограниченной растворимостью, то ни в одном сплаве не будет кристаллов свободных компонентов, а все сплавы данной системы будут однофазными, и представлять собой твердый раствор. Разберите явление ликвации внутрикристаллической (дендритной), меры ее предупреждения и устранения.
Подавляющее большинство металлов обладают ограниченной растворимостью в твердом состоянии, причем предел растворения уменьшается с уменьшением температуры (сплавы свинец-олово, медь-серебро, алюминий-соединение CuAl1,).
В этих случаях эвтектика появляется только в тех сплавах, в которых концентрация растворимого компонента выше предела растворения. Разбирая эту диаграмму, особое внимание обратите на процессы, протекающие в твердом состоянии. В сплавах, у которых концентрация растворимого компонента меньше предела растворения, после окончательного затвердевания структура представляет собой однородный твердый раствор. Уже в твердом состоянии в связи с уменьшением предела растворения при понижении температуры из твердого раствора начинает выделяться избыточная фаза. Например, в сплавах свинец-олово, содержащих менее 7% свинца, в сплавах алюминий-медь CuAl2 содержащих менее 5,67% меди при охлаждении ниже кривой растворимости начинает образовываться вторая фаза и при комнатной температуре сплавы получаются двухфазными. Запомните, что процессы кристаллизации из твердого состояния происходят по тем же законам, что и из жидкого, то есть путем зарождения центров кристаллизации и последующего их роста, поэтому для образования второй фазы охлаждение должно быть медленное. Следует иметь в виду, что продукты вторичной кристаллизации всегда мельче, чем первичной. Запишите, что у сплавов, у которых есть превращение в твердом состоянии, можно менять структуру, а значит, и свойства путем нагрева и охлаждения с различной скоростью, то есть путем термической обработки,
Изучая систему сплавов, образующих устойчивое химическое соединение (магний-кальций, цинк-магний), запомните, что можно рассматривать как состоящие из двух самостоятельных диаграмм, у которых вторым компонентом является химическое соединение. Эту диаграмму можно рассматривать в общем виде.
Физические, механические и технологические свойства сплавов зависят от его структуры. Поэтому нужно обязательно разобрать зависимость между диаграммами состояния сплавов и его свойствами, установленную Н. С. Курнаковым и
А. А. Бочваром (диаграммы состав-свойства). Зная эту зависимость, можно на научной основе разрабатывать новые материалы и выбирать способы изготовления изделий из разных сплавов.
Приступать к изучению диаграммы состояния железо-углерод можно только после того, как разработаны простые (двойные) диаграммы состояния. Эта диаграмма должна быть хорошо усвоена, так как иначе невозможно понять сущность и различные виды термической обработки. Нужно как следует разобрать все превращения, протекающие в железоуглеродистых сплавах при медленном охлаждении и получающиеся при этом структуры, особое внимание обращая на превращения в твердом состоянии.
В конспекте вычертите прежде всего диаграмму состояния железо-цементит, укажите структуры во всех областях, разберите и запишите, чем характерны все критические точки и линии диаграммы, их температуры и содержание углерода.
Запомните, что в результате вторичной кристаллизации по линии GS при охлаждении начинается превращение аустенита в феррит в связи с аллотропическим превращением гамма-железа в альфа-железо. Каждая точка линии GS показывает содержание углерода в аустените при данной температуре (согласно правилу отрезков). Критические точки, образующие линию GS, принято обозначать при нагреве Ас3, а при охлаждении Ar3 По линии ES при охлаждении из аустенита начинает выделяться вторичный цементит в связи с уменьшением растворимости углерода в гамма-железе при понижении температуры. Цементит содержит 6,67% углерода, поэтому в остающемся аустените количество углерода уменьшается. Каждая точка линии ES показывает содержание углерода в аустените при данной температуре. Критические точки, образующие линию ES, принято обозначать Аcm. По линии PSK происходит окончательный распад аустенита на перлит во всех сплавах системы. Из аустенита образуется мелкая механическая смесь - эвтектоид, так же как в равновесном состоянии гамма-железо при температуре ниже 727°С существовать не может, а альфа-железо практически углерод не растворяет (точка Р). Критические точки, образующие линию PSK, при нагреве обозначают Ас1, а при охлаждении Ar1 Отметьте в конспекте, что температура, при которой из аустенита начинает выделяться феррит или цементит (линии GS и ES), зависит от состава сплава, а превращение аустенита в перлит происходит во всех сплавах при одной и той же температуре (727°С).
Нужно знать, что в простых железоуглеродистых сплавах в равновесном состоянии при температуре ниже 727°С аустенит существовать не может, он распадается на перлит. Запомните равновесные структуры железоуглеродистых сплавов: аустенит, феррит, перлит, цементит, ледебурит. Запишите в конспекте, что они собой представляют. Запомните разницу между эвтектикой и эвтектоидом: и то и другое - мелкая механическая смесь, но эвтектика - продукт первичной кристаллизации, она получается при одновременной кристаллизации двух или нескольких фаз из жидкого раствора, а эвтектоид - продукт вторичной кристаллизации, он образуется при распаде твердого раствора. И эвтектика, и эвтектоид образуются в том случае, если вещества друг в друге не растворяются в твердом состоянии. Хорошо разберитесь в процессах, протекающих при нагреве и охлаждении сплавов с различной концентрацией углерода. Выберите любой сплав и на диаграмме через точку, соответствующую выбранному сплаву, проведите вертикаль в пределах выбранных температур. Затем укажите, что происходит в каждой критической точке данного сплава. Особое внимание обратите на критические точки, в которых происходит вторичная кристаллизация, и на получающиеся структуры.
Изучая чугунную часть диаграммы, запомните, что ледебурит является характерным признаком белых чугунов. Содержание углерода может быть одинаковым и у белых, и у серых чугунов, отличаются они состоянием углерода. В серых чугунах графит имеет форму пластинок, металлическая основа может быть перлитной или ферритной.
Отвечая на вопросы контрольной работы по диаграмме железо-углерод, вычертите полностью диаграмму и укажите структуры во всех се областях. Проведите вертикаль, отвечающую заданному сплаву, рядом с диаграммой вычертите кривую охлаждения данного сплава, укажите на ней температуры, соответствующие каждой критической точке, и опишите структурные превращения в каждой критической точке. Описывать нужно только те превращения, которые происходят в заданном сплаве.
Вопросы для самоконтроля
1. Объясните принцип построения диаграмм состояния.
2. В каких сплавах образуется эвтектика и что она собой представляет?
3. Нарисуйте кривую охлаждения сплава, содержащего 5% свинца и 95% сурьмы
(или 5% олова и 95% цинка).
4. Что называется твердым раствором? Какие твердые растворы могут быть в
сплавах?
5. Почему в сплавах с ограниченной растворимостью происходят превращения в
твердом состоянии?
6. Пользуясь диаграммой свинец - олово (или медь - серебро, или медь - алюминий),
укажите в каких сплавах можно изменить структуру при комнатной температуре путем изменения скорости охлаждения.
7. Что называется ликвацией? Какие виды ликвации могут быть в сплавах?
8. Какое практическое значение имеют диаграммы состав-свойства?
9. Пользуясь диаграммой железо-цементит, постройте кривую охлаждения сплава,
содержащего 1,3% углерода, и укажите превращения, протекающие в. сплаве при
медленном охлаждении из расплавленного состояния до комнатной температуры.
10. Какая сталь называется эвтектоидной, до - и заэвтектоидной?
11. Пользуясь диаграммой железо - цементит, укажите структуру стали, содержащей 0,5% углерода, при 1000,800 и 650°С.
12. Какая разница между эвтектикой и эвтектоидом? Из каких фаз они состоят в
железоуглеродистых сплавах?
13. Какие структуры называются аустенит, феррит, перлит, цементит и ледебурит?
14. Сколько углерода растворяется в аустените и феррите при 727°С?
15. Какие превращения происходят в белом чугуне, содержащем 3,0% углерода,
при медленном охлаждении от 1500°С до 20°С?
16. Почему в железоуглеродистых сплавах присходят превращения в твердом
состоянии?
Тема 1.4. Формирование структуры деформированных металлов и сплавов
Студент должен:
знать: особенности пластической деформациимоно- и поликристаллов;
диаграмму растяжения металлов; явления возврата и рекристаллизации.
Пластическая деформация моно- и поликристаллов. Диаграмма растяжения металлов,. Пластическая деформация поликристаллических металлов. Деформирование двухфазных сплавов; Свойства пластически деформированных металлов.
Возврат и рекристаллизация.
Литература: 3, с. 24...28: 4, с. 18...24: 7, с.53...63.
Методические указания
При изучении испытания на растяжение вычертите в конспекте диаграммы растяжения для пластичных и хрупких материалов и укажите характерные точки на них. Нужно знать, какие характеристики прочности и пластичности определяются при испытании на растяжение, все формулировки (пределов упругости, пропорциональности, физического и условного пределов текучести, предела прочности). Не путайте площадку текучести и предел текучести. Предел текучести - характеристика прочности материала, а площадка текучести - характеристика пластичности.
Вопросы для самоконтроля
1. Укажите характерные точки на диаграмме растяжения.
2. Какие характеристики пластичности определяются при испытании на
растяжение?
3. Дайте определение понятиям возврат и рекристаллизация.
Тема 1.5 Термическая и химико-термическая обработка металлов и сплавов
Студент должен:
иметь представление:
о перспективах развития термической и химико-термической обработки материалов; о возможных дефектах материалов при термической и химико-термической обработке материалов;
знать: основные виды и процессы термической и химико-термической
обработки материалов и сплавов; влияние термической и химико-термической обработки на структуру и свойства материалов и сплавов; основное оборудование для термической и химико-термической обработки;
уметь: обосновывать выбранный режим термической обработки;
проводить термическую обработку сталей и сплавов.
Определение и классификация видов термической обработки. Превращения в металлах и сплавах при нагреве и охлаждении. Основное оборудование для термической обработки. Виды термической обработки стали: отжиг, нормализация, закалка, отпуск закаленных сталей. Поверхностная закалка сталей. Дефекты термической обработки и методы их предупреждения и устранения. Термомеханическая обработка, виды, сущность, область применения.
Определение и классификация основных видов химико-термической обработки металлов и сплавов. Цементация стали. Азотирование стали. Ионное (плазменное) азотирование и цементация. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами.
Лабораторные работы № 2.
Литература: 3, с, 91... 123; 4, с. 156...227; 7, с. 89... 107.
Методические указания
Современная техника предъявляет всевозрастающие требования к механическим свойствам металлов, которые в значительной степени можно улучшить путем термической и химико - термической обработки. Увеличение прочности деталей во многих случаях позволяет уменьшить их габариты и массу, что дает огромную экономию металла.
Изучение этой темы начните с процессов, протекающих при охлаждении аустенита с различной скоростью. Разберите диаграмму распада аустенита и изотермического распада аустенита при непрерывном охлаждении (С - образные кривые), а также структуры, получающиеся при разной скорости охлаждения аустенита. Запомните, что перлит, сорбит и троостит-это двухфазные структуры, представляющие собой ферритно - цементитную смесь различной степени дисперсности (размельченности), они имеют пластинчатое строение.
При большой скорости охлаждения диффузия углерода не успевает произойти, происходит только аллотропическое превращение железа, поэтому из аустенита получается однофазная структура - мартенсит, который представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в альфа - железе, он имеет игольчатое строение. Запомните, что чем больше скорость охлаждения аустенита, тем тверже получающиеся структуры. Нужно знать, какая температура называется мартенситной точкой. В углеродистых сталях начало мартенситного превращения происходит при температуре около 200°С
Любая термическая обработка состоит из нагрева до заданной температуры, выдержки и охлаждения с заданной скоростью, поэтому термическую обработку обычно выражают графически в координатах температура — время. В зависимости от температуры нагрева и скорости охлаждения различают следующие основные виды термической обработки: отжиг, нормализацию, закалку и отпуск. Нужно знать цель и сущность каждого вида термической обработки, практику его проведения, а главное — какую структуру и свойства приобретает сталь в результате проведения каждого вида термической обработки.
При изучении процесса отжига разберите, в каких случаях какой метод отжига наиболее целесообразно применять, каким сталям дают полный отжиг, а каким неполный. Легированные стали и крупные поковки требуют очень медленного охлаждения, поэтому применение для них изотермического отжига разрешает значительно увеличить производительность.
Отжиг на зернистый перлит целесообразно применять для инструментальных и шарикоподшипниковых сталей, так как зернистые структуры имеют повышенную пластичность, и детали при последующей закалке менее склонны к короблению, меньше опасность появления трещин. Цель отжига - получение максимальной вязкости, пластичности. А так как у разных сталей время устойчивости аустенита разное (см. Сообразные кривые), то и скорость охлаждения при отжиге для разных сталей разная. Она зависит от устойчивости аустенита в области перлитного превращения. Разберите явления перегрева и пережога, разницу между ними, меры предупреждения и способы устранения этих видов брака.
При изучении процесса нормализации прежде всего отметьте разницу между
отжигом и нормализацией в их назначении и способе проведения процесса. При отжиге скорость охлаждения разная для разных сталей, при нормализации же скорость охлаждения для всех сталей одна и та же - на воздухе. Поэтому после нормализации у разных сталей получается разная структура, она зависит от критической скорости закалки. В углеродистой стали структура после нормализации получается практически такая же, как и после отжига, но более мелкая, поэтому прочность нормализованных сталей несколько выше, чем отожженных. В ряде случаев для углеродистых сталей вместо отжига можно производить нормализацию. В легированных сталях в зависимости от критической скорости закалки в структуре может быть сорбит, троостит или мартенсит.
Закалка - один из наиболее важных видов термической обработки. При изучении закалки прежде всего отметьте, как выбирается температура нагрева в зависимости от содержания углерода в стали. Нужно знать, что для доэвтектоидной стали всегда дают полную закалку, так как при неполной закалке остается феррит, который образует мягкие участки, а для заэвтектоидной стали можно давать неполную закалку, так как остающийся цементит твердость не снижает. Нужно знать охлаждающие среды и требования к ним. Следует иметь в виду, что при чрезмерном увеличении скорости охлаждения получаются большие внутренние напряжения, коробления и могут быть трещины. Поэтому, если мартенсит можно получить при охлаждении в масле, не нужно деталь охлаждать в воде. Запишите, что называется прокаливаемостью стали и как на нее влияет критическая скорость закалки. Разберите основные методы закалки, применяемые на практике, и в каких случаях какой метод целесообразно применять. Желательно кривые охлаждения при различных методах закалки нанести на диаграмму изотермического распада аустенита, тогда наглядно видна разница между ними. Изучая ступенчатую и изотермическую закалку, обратите внимание на то, что температура горячей среды, в которой происходит выдержка, может быть одинаковой (вблизи мартенситной точки), но при ступенчатой закалке время выдержки должно быть меньше времени устойчивости аустенита при данной температуре, поэтому окончательная структура - мартенсит, а при изотермической закалке время выдержки должно обеспечить полный распад аустенита на игольчатый троостит. Игольчатый троостит обладает значительно меньшей твердостью, чем мартенсит, поэтому изотермическую закалку нельзя применять для режущего инструмента, но она обеспечивает большую прочность при минимальных внутренних напряжениях, так как отсутствует мартенситное превращение. Ее наиболее целесообразно применять для тех деталей, которые работают с временными мгновенными перегрузками, и во время работы у которых отсутствует пластическая деформация, например для пружин.
В сталях, у которых мартенситная точка лежит ниже 0°С, после закалки может остаться большое количество остаточного аустенита. Для таких сталей, например легированных инструментальных или для постоянных магнитов, для уменьшения количества остаточного аустенита после закалки производят обработку холодом, то есть охлаждение ниже 0°С, разработанную А. П. Гуляевым.
В результате закалки в деталях всегда возникают внутренние напряжения в связи с резким охлаждением и фазовыми превращениями. Для уменьшения напряжений, повышения вязкости, иногда для снижения твердости после закалки всегда следует отпуск. Большей частью отпуск является окончательной термической обработкой, которая определяет конечную структуру, а значит, и свойства деталей. Сделайте график зависимости механических свойств стали в зависимости от температуры отпуска. Нужно хорошо знать температуры при различных видах отпуска, какая получается структура после каждого вида отпуска, и для каких деталей обычно применяется низкий, средний и высокий отпуск. Наилучшим сочетанием между прочностью и вязкостью обладает сорбит отпуска, поэтому термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением стали.
Детали, которые должны иметь твердость только на поверхности, подвергаются поверхностной закалке. В результате поверхностной закалки увеличивается также общая прочность деталей, так как увеличивается предел усталости. Разберите основные методы поверхностной закалки. Основное внимание уделите закалке токами высокой частоты, так как она наиболее легко автоматизируется и дает наилучшие результаты. При изучении поверхностной закалки газовым пламенем нужно иметь в виду, что для крупных деталей это в ряде случаев единственный метод поверхностного упрочнения.
Нужно знать новые прогрессивные методы упрочнения деталей:
термомеханическую, ультразвуковую, термомагнитную обработки. Запишите, что высокотемпературной термомеханической обработке (В'ГМО) можно подвергать любые стали, а низкотемпературной (НТМО) - только те, у которых переохлажденный аустенит обладает повышенной устойчивостью, то есть легированные. Повышение механических свойств в результате ТМО объясняется тем, что при пластической деформации аустенита создается мелкоблочное строение. При закалке измельченный при наклепе аустенит превращается в мартенсит тонкого строения.
При изучении процессов химико-термической обработки нужно обращать внимание на температуру процесса, химический состав стали (особенно на процентное содержание углерода) для данного вида химико-термической обработки и на необходимость термической обработки до и после того или иного вида химико-термической обработки. Каждый вид химико-термической обработки имеет свою область применения, определенные достоинства и недостатки. Рассматривать их нужно именно с этой точки зрения и выписывать это в конспект.
При изучении цементации особое внимание уделите газовой цементации, как наиболее прогрессивному методу, который разрешает наиболее полно осуществить механизацию и автоматизацию процесса. Обязательно заломите, что твердость поверхностного слоя после цементации получается только при последующей закалке, сердцевина при этом остается вязкой, так как стали с малым содержанием углерода практически не калятся.
Достоинства азотирования - твердость не снижается при повторных нагревах до 500-600°С и увеличивается сопротивление коррозии в неэлектролитах. Но азотирование-процесс очень дорогой и непроизводительный, поэтому применять его следует только в тех случаях, когда никакая другая обработка не обеспечивает нужных свойств. Например, для деталей, которые подвергаются истиранию и работают в условиях коррозии, или для деталей, которые подвергаются истиранию и во время работы могут периодически нагреваться до 500-600°С (нельзя путать детали, которые периодически нагреваются во время работы, например штампы для горячей штамповки в момент соприкосновения с заготовкой, с деталями, которые постоянно нагреты во время работы, например лопатки газовых турбин).
При изучении цианирования обратите внимание на свойства цианированного слоя
в зависимости от температуры, при которой производится цианирование, и на область применения низко-, средне- и высокотемпературного цианирования. Высокотемпературное цианирование обычно производится в газовой среде. Этот процесс называется нитроцементацией.
Нужно иметь представление о диффузионной металлизации хромом, алюминием и другими элементами, понимать принципиальное отличие диффузионного насыщения поверхности металлами от гальванических покрытий, а главное - назначение каждого метода обработки.
Для изучения структуры стали после химической и термохимической обработки на лабораторных работах необходимо ознакомиться с металлографическими микроскопами, просмотреть и зарисовать структуры сталей до и после химической и термохимической обработки.
Вопросы для самоконтроля
1. Каково влияние скорости охлаждения на продукты распада аустенита?
2. Какая скорость охлаждения называется критической скоростью закалки?
3. Какая разница между мартенситной и перлитной точкой?
4. Какое практическое значение имеет термическая обработка для уменьшения размеров и массы деталей машин и механизмов и экономии металла?
5. Какая разница между отжигом первого и второго рода?
6. Пользуясь диаграммой железо-цементит, укажите до какой температуры
нагревают сталь, содержащую 0,5% С при отжиге.
7. В чем принципиальное отличие изотермического отжига от обычного и в чем
его преимущества?
8. Чем отличается процесс нормализации от отжига?
9. Как влияет критическая скорость закалки на выбор охлаждающей среды при
закалке?
10. Какая структура получается в стали после ступенчатой и после изотермической
закалки?
11. Зачем после закалки производится отпуск стали?
12. В каких случаях производят поверхностную закалку?
13. Перечислите основные виды химико - термической обработки деталей.
14. При каких условиях работы деталей целесообразно производить азотирование?
15. Какая химико-термическая обработка называется нитроцементацией? В чем ее
преимущества перед цементацией.
16. Перечислите основные виды диффузионной металлизации.
Раздел 2. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Тема 2.1 Конструкционные материалы
Студент должен:
знать: общие требования, предъявляемые к конструкционным
материалам; классификацию конструкционных материалов;
технические характеристики конструкционных материалов;
методы повышения конструктивной прочности; маркировку и
область применения сталей; принцип выбора сталей для
конкретных условий работы.
Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Методы повышения конструктивной прочности материалов и их технические характеристики, критерии прочности, надежности, долговечности, экономической целесообразности и т. д. Классификация конструкционных материалов и их технические характеристики. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей. Углеродистые стали: обыкновенного качества и качественные стали. Легированные стали.
Литература: 7, с. 77... 121; 3, с. 135... 138; 4, с. 51...65, 191... 144.
Методические указания
Разберите маркировку стали по ГОСТ. Выпишите в конспект несколько марок строительной, конструкционной и инструментальной сталей обыкновенного качества, качественной и высококачественной и укажите их состав, свойства и область применения. Нужно знать влияние углерода и основных примесей на свойства углеродистой стали. Запомните, что вредное влияние фосфора проявляется при работе деталей из сталей, сера же главным образом затрудняет горячую обработку давлением, на работу деталей она практически не влияет, так как детали из углеродистых сталей при высоких температурах не работают. Основное внимание обратите на требования, которые предъявляются к конструкционным и инструментальным сталям. Запомните, что в конструкционных сталях содержание углерода не превышает 0,65%, так как при большем содержании углерода детали становятся хрупкими.
В инструментальных сталях, наоборот, содержание углерода должно превышать 0,7 %, так как инструмент в первую очередь должен быть твердым (кроме штампов, деформирующих металл в горячем состоянии).
Добавка к стали небольшого количества (до I - 2%) недорогих легирующих элементов (кремния, марганца, хрома и некоторых других) незначительно удорожает сталь, но позволяет уменьшить размеры, увеличить долговечность и надежность деталей машин и инструмента, так как у легированных сталей повышенная прочность, что в конечном итоге снижает расход металла и дает экономический эффект.
Так как свойства сталей зависят от их внутреннего строения, то изучение этой темы нужно начать с влияния легирующих элементов на структуру и свойства сталей.
Разберите, почему свойства легированных сталей отличаются от свойств углеродистых при одном и том же содержании углерода. Начните с влияния легирующих элементов на положение критических точек и линий диаграммы железо-цементит.
Разберите классификацию легированных сталей по различным признакам и их маркировку. Нужно уметь правильно определить по марке стали ее химический состав и примерное назначение. Выпишите в конспект несколько марок легированных сталей, расшифруйте их состав, укажите назначение.
Изучая конструкционные и инструментальные стали, нужно отчетливо себе представлять цель легирования, преимущества легированных сталей перед углеродистыми. Основная цель легирования конструкционных сталей - увеличение их прокаливаемости. Сталь должна обеспечить прокаливаемость в рабочем сечении детали, то есть в том сечении, на которое действуют нагрузки. Обычно, чем больше действующие нагрузки и, чем больше рабочее сечение детали, тем более легирована сталь.
Основное достоинство легированных инструментальных сталей - возможность их закалки в масле или расплавленных солях, так как при этом возникают меньшие коробления и меньшая хрупкость. Требования к инструментальным сталям и их термическую обработку нужно разбирать, исходя из их применения. Основное требование к сталям, идущим на изготовление режущего и измерительного инструмента и для штампов, деформирующих металл в холодном состоянии, - это твердость и износоустойчивость. Поэтому в таких сталях содержание углерода должно быть порядка 1%. Окончательной термической обработкой является закалка и низкий отпуск, при котором сохраняется твердость (кроме быстрорежущих сталей), для некоторого ударного инструмента дают средний отпуск. В сталях для штампов, деформирующих металл в горячем состоянии, содержание углерода среднее - 0,4-0,6%, так как они должны быть прочными и выдерживать ударные нагрузки при нагреве. В эти стали всегда входят вольфрам и молибден, которые предупреждают возникновение хрупкости при нагреве. Отпуск всегда дается высокий. Температура отпуска выбирается в зависимости от условий работы штампа, она всегда должна быть выше температуры нагрева поверхности штампа во время работы. Режущий инструмент не может работать при большой скорости резания, так как при нагреве.выше 200-250сС резко падает твердость. Сохраняют твердость при нагреве до 500-600°С только быстрорежущие стали. Выпишите в конспект несколько марок низколегированных конструкционных и инструментальных сталей, укажите их состав, свойства, термическую обработку и область применения.
Вопросы для самоконтроля
1. Какое содержание углерода может быть в стали теоретически и практически?
2. Какие основные примеси и в каком количестве входят в углеродистые стали?
3. Какая разница в свойствах при одинаковом содержании углерода между сталью
обыкновенного качества, качественной и высококачественной?
4. Как делится углеродистая сталь по назначению?
5. Почему сера и фосфор считаются вредными примесями?
6. Укажите область применения углеродистой стали в зависимости от содержания
в ней углерода.
7. Как влияют легирующие элементы на прокаливаемость стали?
8. Почему у легированных сталей после закалки остается больше аустенита, чем у
углеродистых сталей, и каше это имеет практическое значение?
9. Сущность явления отпускной хрупкости в легированных сталях.
10. В каких легированных сталях может получиться однофазная структура и почему?
11. Почему детали из легированных сталей могут иметь меньшие размеры?
12. Расшифруйте марки сталей 18ХГТ, 37ХНЗ А, 4Х5В2ФС, укажите их термическую обработку и область применения.
Тема 2.2 Материалы с особыми технологическими свойствами
Студент должен:
знать: количественные и качественные характеристики
обрабатываемости резанием; классификацию сталей с улучшенной обрабатываемостью резанием; свойства, характеризующие технологическую пластичность; факторы, влияющие на свариваемость; железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами; свойства и классификацию меди и медных сплавов;
уметь: выбирать материалы по их технологическим характеристикам.
Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием. Стали с высокой технологической пластичностью и свариваемостью. Железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами. Медные сплавы: общая характеристика и классификация, латуни, бронзы.
Лабораторные работы №3.
Литература; 3, с. 157... 182; 4, с. 378...406; 7, с. 124...132.
Методические указания
При изучении материалов с особыми технологическими свойствами необходимо обратить внимание на характеристики и факторы, влияющие на те или иные технологические свойства. Например, повышенное содержание серы и фосфора в составе автоматных сталей ведет к улучшению обрабатываемости этих сталей на металлорежущих станках.
Чугун широко применяется как конструкционный материал, так как обладает хорошими литейными свойствами, а сложные по конфигурации детали легче и дешевле получать способом литья. Металлорежущие станки, двигатели внутреннего сгорания и многие другие машины на 70-80% состоят из чугуна.
Разбирая механические свойства чугунов с графитом, нужно обращать внимание на форму графитных включений и их количество, так как от этого зависит прочность чугунов.
Изучение медных сплавов начните с латуни. Рассмотрите влияние цинка, а затем
влияние различных примесей на свойства латуней. Нужно знать, что латуни термической обработкой практически не упрочняются. Однофазные латуни можно упрочнить наклепом (нагартовкой). Наклепанные латуни склонны к растрескиванию при пониженных температурах. Поэтому, если детали должны работать при пониженных температурах, после наклепа латуни подвергаются низкотемпературному отжигу при 200-250°С. После такого отжига механические свойства практически не меняются, уменьшаются только внутренние напряжения, что предупреждает образование трещин.
Изучение бронз начните с оловянной бронзы. Прежде всего разберите влияние олова на структуру и свойства бронзы, а затем влияние дополнительных элементов, которые входят в оловянную бронзу (фосфор, свинец и др.). В зависимости от содержания олова и других элементов оловянные бронзы имеют различные свойства и применение, рассмотрите их с этой точки зрения. Затем разберите свойства и применение бронз, не содержащих олова. Особое внимание обратите на берилливую бронзу, которая обладает редким сочетанием свойств: высокая прочность и твердость (они приближаются к твердости и прочности закаленных конструкционных сталей) при хорошей сопротивляемости коррозии. Запомните, что бериллиевая бронза приобретает прочность и твердость не сразу после закалки, а при последующем отпуске.
Нужно обязательно знать маркировку латуней и бронз. Выпишите в конспект несколько марок латуней и бронз, укажите их состав, свойства и область их применения.
На лабораторных работах необходимо просмотреть под микроском и зарисовать структуры легированных сталей: конструкционных; инструментальных; с особыми свойствами.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие факторы влияют на свариваемость сталей?
2. Назовите количественные и качественные характеристики обрабатываемости
резанием.
3. Расшифруйте марки железоуглеродистых сплавов А12, СЧ15. Укажите их свойства и область применения.
4. Какие сплавы называются латунями?
5. В чем недостаток нагартованных латуней?
6. Как маркируются латуни и бронзы по ГОСТ?
7. Как влияет олово на свойства оловянной бронзы?
8. Расшифруйте бронзу БрКМц 3-1. Укажите ее свойства и область применения.
9. Какими свойствами обладает бериллиевая бронза?
Тема 2.3 Износостойкие материалы
Студент должен:
знать: классификацию видов изнашивания материалов; материалы,
устойчивые к абразивному изнашиванию: свойства, классификация, маркировка и область применения; материалы, устойчивые к усталостному виду изнашивания; антифрикционные
материалы: их классификацию, свойства, применение; принципы подбора износостойких материалов для машин и механизмов.
Материалы с высокой твердостью поверхности. Антифрикционные материалы: металлические и неметаллические, комбинированные, минералы.
Литература: 3, с. 177... 182; 4, С.390...406; 7, с. 115... 132.
Методические указания
Обратите внимание на классификацию видов изнашивания и соответственно на выбор материалов в зависимости от видов износа.
Запишите в конспекте, что как правило, стали, содержащие до 0,25% углерода подвергаются цементации или нитроцементации с последующей закалкой и низким отпуском. Их так и называют - цементуемые. Они идут на детали, которые работают с ударными нагрузками и подвергаются истиранию. Детали из сталей, содержащих 0,35-0,50% углерода и подвергающиеся действию больших нагрузок, подвергаются улучшению, то есть закалке и высокому отпуску. Называются они улучшаемые. Если такие детали подвергаются так же истиранию, то дается поверхностное упрочнение (чаще всего закалка токами высокой частоты).
При изучении антифрикционных сплавов сначала разберите требования к ним, а затем обратите внимание на микроструктуру, которая обязательно должна быть неоднородной. У антифрикционных сплавов обязательно должна быть мягкая пластичная основа, чтобы не истирался вал и твердые составляющие, которые служат опорой для вала. Сравните между собой достоинства и недостатки баббитов и антифрикционных бронз.
Вопросы для самоконтроля
1. Приведите химический состав, свойства и область применения сталей марок
15,20Х,38ХНЗМФ.
2. Как маркируются баббиты?
3. Сравните свойства баббитов и бронз, как антифрикционных сплавов.
4. Перечислите неметаллические антифрикционные материалы.
5. Приведите состав основных видов комбинированных антифрикционных материалов.
Тема 2.4. Материалы с высокими упругими свойствами
Студент должен:
знать: материалы с высокими упругими свойствами: классификацию,
состав, особенности термической обработки, свойства.
Рессорно-пружинные стали. Пружинные материалы приборостроения.
Литература: 3, с. 136; 4, с. 141...144; 7, с.110.
Методические указания
К требованиям, предъявляемым к материалам с высокими упругими свойствами, относятся высокий предел упругости и выносливости. Стали, содержащие 0,55-0,65% углерода, идут обычно на изготовление пружин и рессор. Они подвергаются закалке и среднему отпуску или изотермической закалке.
Вопросы для самоконтроля
1. Выберите марки стали для рессоры.
2. Какие виды термической обработки используются для рессорных листов и
пружин?
Тема 2.5 Материалы с малой плотностью
Студент должен:
знать: сплавы на основе алюминия: свойства, классификацию,
маркировку, применение; сплавы на основе магния: свойства,
классификацию, маркировку, применение;
уметь: проводить отбор материалов смолой плотностью, в зависимости от предъявляемых требований.
Сплавы на основе алюминия: свойства алюминия; общая характеристика и классификация алюминиевых сплавов. Сплавы на основе магния: свойства магния: общая характеристика и классификация магниевых сплавов. Особенности алюминиевых и магниевых сплавов.
Лабораторные работы №4.
Литература: 3, с. 162... 180; 4. с.380.,.392; 7, с. 128... 132.
Методические указания
Алюминиевые сплавы делят на две большие группы: деформируемые и литейные. При изучении деформируемых сплавов г
