Черные металлы

Лабораторная работа№2

Тема: «Строение и свойства металлов, сплавов и неметаллических материало»

по дисциплине «Обработка металлов давлением»

Студента______________________ группы______

(Ф.И.О)

Цель работы:

1.Ознакомление с основными видами металлов и сплавов, их физико-механическими свойствами и областью применения; изучение общей терминологии, принятой действующими стандартами на металлы и сплавы.

2.. Ознакомиться с видиофильмами «Свойства иструктура металла» и «Корозия металлов и способы защиты от неё».

Задание: систематизировать основные физические свойства материалов.

Теоретический материал

Металлы обладают высокими теплопроводностью и электрической проводимостью, ковкостью, блеском и другими свойствами, обусловленными наличием в них кристаллической решетке большого числа свободных электронов.

Обычно металлы применяют в виде сплавов. Металлический сплав представляет собой вещество, обладающее свойствами металлов и получаемое в результате взаимодействия двух или нескольких элементов.

Все металлы и сплавы можно разделить на черные (железо и сплавы на его основе) и цветные (все остальные металлы и сплавы).

Черные металлы

Железо (Fе) блестящий серебристо-белый металл с сероватым оттенком, легко обрабатывается резанием и давлением. Его плотность 7,8 г/см³, температура плавления 1812 К. В чистом виде из-за низкой прочности практически не используется.

Сталь - сплав железа с углеродом (до 2,14%) и другими элементами. Содержание углерода оказывает определенное влияние на свойства стали: с увеличением углерода возрастают, например, твердость, предел прочности сплава, но уменьшаются пластичность и ударная вязкость. Плотность стали 7,7-7,9 г/см^3.

По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (до 1%) и кремний (до 0,4%), а также вредные примеси (серу, фосфор). В состав легированных сталей помимо указанных компонентов, входят легирующие элементы (хром, никель, титан и др.), повышающие качество сплавов.

По назначению различают стали конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими и химическими свойствами. Конструкционные стали (содержание углерода примерно 0,4...0,7%) применяют для изготовления деталей машин, конструкций и сооружений. Эти стали должны обладать высокой прочностью, пластичностью и вязкостью в сочетании с хорошими технологическими свойствами.

Инструментальные стали отличаются довольно высоким содержанием углерода (0,7...2,14%) и обладают высокой твердостью, прочностью, износостойкостью; применяются для изготовления различного инструмента.

По качеству стали классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные.

По способу придания формы и размеров различают сталь литую (стальное фасонное литье), кованую (поковки, свободной ковки и штамповки), катаную (прокат различного профиля: пруток, лента, лист и др.).

Чугун - сплав железа с углеродом (более 2,14%), некоторым количеством марганца, кремния, серы, а иногда другими элементами. Чугун более хрупок, чем сталь, он хуже сваривается, но обладает лучшими литейными свойствами. Поэтому изделия из чугуна получают исключительно литьем. Плотность чугуна 7-8 г/см³.

Но назначению и химическому составу чугуны разделяются на литейные, передельные, ковкие и. специальные.

В отливках из серого чугуна (литейного) углерод находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, сообщающего излому серый цвет. Серый чугун сравнительно мягок, хорошо обрабатывается резанием и обладает отличными литейными свойствами, поэтому из него изготавливается чугунное литье для нужд машиностроения и других отраслей промышленности (корпусные детали, станины, блоки цилиндров и т.п.).

Отливки из белого чугуна (передельного) в изломе блестяще-белого цвета (отсюда и название), чугун хрупок, тверд и трудно обрабатывается резанием, т.к. углерод находится в связанном состоянии в виде карбида железа. Белые чугуны перерабатываются в сталь, поэтому их и называют передельными.

Ковкий чугун получают путем длительного отжига белого чугуна. Он имеет в структуре графит хлопьевидной формы и в связи с этим обладает довольно высокими механическими свойствами, прежде всего пластичностью. Ковкие чугуны используют для изготовления ответственных и тонкостенных отливок (корпусы подшипников, картеры редукторов, звездочки приводных цепей и т.п.).

Для повышения качества чугунных отливок применяют модифицирование чугуне путей добавки незначительных количеств модификаторов. Большое распространение получил так называемые высокопрочный чугун с включениями шаровидного графита (модифицирование серого чугуна магнием или цезием). Предел прочности этого вида чугуна очень высок, основные физические и технологические, качества его также выше, чем у серого. Из высокопрочного чугуна изготавливают как мелкие тонкостенные отливки (поршневые кольца), так и отливки массой более 10 т (шаботы ковочных молотов, рамы прессов и прокатных станов).

Специальные чугуны, называемые также ферросплавами (ферросилиций, ферромарганец, феррохром и др.), отличаются от обычного чугуна повышенным содержанием кремния и марганца, а также хрома, титана, вольфрама и других элементов: Применяются ферросплавы для раскисления и легирования стали.