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

1. Изучить методические рекомендации к выполнению работы.
2. Получить у преподавателя набор микрошлифов и исследовать их под микроскопом, используя увеличение от 300 до 600 раз;
3. Сравнить изображения наблюдаемых структур с фотографиями;
4. Зарисовать схемы изученных микроструктур в квадратах размером 3х3 см;
5. Указать для каждой изученной структуры ее вид, увеличение, форму графита, структуру металлической основы, оценить приблизительно механические свойства, присвоить марку.
6. 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 Г Ф

       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

1. Что называется чугуном?
2. Какие чугуны называются серыми?
3. Какая форма графита характерна для структуры серого чугуна обычной прочности?
4. Какими свойствами характеризуются серые чугуны обычной прочности, как маркируются?
5. Какими свойствами характеризуются высокопрочные чугуны, как маркируются?
6. 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.	t^0 нагрева, градус Цельсия	Время выдержки, мин.	Охлаждающая среда
1	2	3	4	5	6

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/мм^2. Пример: серый чугун СЧ 15 — предел прочности при растяжении 12 кГс/мм^2(120 МПа).
Ковкий	Буквами КЧ. Первое число обозначает временное сопротивление разрыву в кГс/мм^2, второе — относительное удлинение в процентах. Пример: ковкий чугун КЧ 35-10 — предел прочности при растяжении 35 кГс/мм^2(350 МПа), относительное удлинение не менее 10%.
Высокопрочный	Буквами ВЧ. Первое число обозначает временное сопротивление разрыву в кГс/мм^2, второе — относительное удлинение в процентах. Пример: высокопрочный чугун ВЧ 60-2 — предел прочности при растяжении 60 кГс/мм^2(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	6
-	-	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	5
-	-	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	4
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	3
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