Расшифровка марок материалов с особыми физическими свойствами

 

Расшифровать предложенные марки материалов с особыми физическими свойствами: материалы с особыми магнитными свойствами и материалы с особыми электрическими свойствами, указать их название, химический состав, классификации, свойства и применение.

При расшифровке материала с особыми физическими свойствами (магнитными, тепловыми, электрическими) необходимо указать:

 

1. Название сплава.

2. Индивидуальные особенности маркировки (если есть).

3. Химический состав сплава.

4. Физические и служебные свойства

5. Область применения сплава (названия инструментов).

Пример расшифровки марки магнитной стали - 1311.

1. Название сплава – легированная электротехническая сталь ГОСТ 21427-75.

2. Индивидуальные особенности маркировки (если есть) - 1311.

Первая цифра в марке определяет вид проката и структуру: 1 - горячекатанная изотропная.

Вторая – процентное содержание Si: 3 ->1,8- 2,8%.

Третья – потери на гистерезис и тепловые потери при определенном значении B и f: 1 – удельные потери при B = 1,5 Тл и f ≤ 50 Гц (р_1,5/50))/

Четвертая – тип стали и уровень основной нормируемой характеристики: 1 – нормальный.

3. Химический состав сплава. - Si 1,8 – 2,8%. Химический состав не нормируется

4. Физические и служебные свойства

Физические свойства:

T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]

E - Модуль упругости первого рода, [МПа]

a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20^o - T), [1/Град]

l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]

r - Плотность материала, [кг/м³]

C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20^o - T), [Дж/(кг·град)]

R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Магнитные свойства:

Hc - Коэрцитивная сила (не более), [ А/м ]

μ_max - Магнитная проницаемость (не более), [ МГн/м ]

P_1.0/50 - Удельные потери (не более) при магнитной индукции 1.0 Тл и частоте 50 Гц, [ Вт/кг ]

B₁₀₀ - Магнитная индукция Tл (не менее) в магнитных полях при напряженности магнитного поля 100, [ А/м

5. Область применения сплава (названия инструментов) - горячекатаная тонколистовая сталь, предназначенная для магнитных цепей электрических машин

Вариант №1

Э, Э11, 10895 79НМ, 4000НМ, ЕХ3, ЮНД4, М1, МНМц40-1,5, Х15Н60, 33НК, 42НХТЮ

Вариант №2

ЭА, Э12, 20895, 80НХС, 1000НМ, ЕХ5К5, ЮНД8, МТ, МНМц3-12, Х13Ю4, 36Н, Х13Ю4

Вариант №3

ЭАА, Э13, 10864, 76НХД, 1000НМ3, ЕХ, ЮНДК18, ММ, МНМц3-12, 0Х23Ю5, 32НКД

Вариант №4

ЭАА, Э21, 20864, 74НДМ, 1000НН, ЕХ5К5, ЮНДК35Т5Б, АД0ч, ЮНДК24, 0Х23Ю5, 29НК, Х2080

 

Вариант №5

Э, Э22; 10848, 78Н, 400НН, ЕХ9К15М2, ЮНДК35Т5БА

АД000, МНМц40-1,5 Х13Ю4, 33НК, 44НХТЮ

 

Вариант №6

ЭА, Э31, 20848, 5НХС, 300НН, ЕХ, ЮНДК31Т3БА, ММК1, АД00, Х2080, 47НД, 42НХТЮ

 

Вариант №7

ЭАА, Э32, 1311, 88НС, 60НН, ЕХ3, ММК6, АД0, Х15Н60, 36НХ, 47НД

 

Вариант №8

Э, Э41, 1411, 50НХС-ВИ, 100ВЧ, ЕВ6, ММК7, А5Е,Х13Ю4, 29НК, 36НХТЮ

Вариант №9

ЭА, Э42, 1511, 12Ю, 30ВЧ2, ЕХ5К5, ММК11, А7Е,МНМц40-1,5, Х15Н60, 36Н, 42НХТЮ

 

Вариант №10

ЭАА, Э43, 2011, 12ЮК, 10ВТ, ЕХ9К15М2, 6БИ240, 0Х23Ю5, МНМц40-1,5, 44НХТЮ,

 

Вариант №11

Э, Э44, 2111, 50Н, 30ВТ, ЕХ, 28БА190, М1, МНМц40-1,5, Х13Ю4, 32НКД, 44НХТЮ

 

Вариант №12

ЭА, Э45, 2211, 45Н, 56ВТ, ЕХ3, 10КА165, МТ,МНМц3-12, Х2080, 33НК, Н42

 

Вариант №13

Э, Э11, 2311, 33КМС, 100ВТ, ЕВ6, 14КА135, ММ, 0Х23Ю5, 32НКД, 36НХТЮ

 

Вариант №14

ЭА, Э46, 2411, 50НП, 140ВТ, КС37, ЕХ5К5, 30ХК25

Х2080, 36Н, 42НХТЮ

Вариант №15

ЭАА, Э47, 2311, 68НМ, 180ВТ, ЕХ9К15М2, КС37А, АД0ч, Х15Н60, 29НК, 36НХ

 

Вариант №16

Э, Э12, 3411, 37НКДП, 49К2Ф, 1000НН, ЕХ, КСП37, АД000, Х13Ю4, 32НКД, 44НХТЮ

 

Вариант №17

ЭА, Э48, 3416, 68НМП, 65К, ЕХ3, КСП37А, АД00, МНМц40-1,5, 47НД, 42НХТЮ

Вариант №18

ЭАА, Э13, 2111, 34НКМП, 14Ю, ЕХ5К5,52К13Ф, АД0, МНМц3-12, 29НК, 36НХТЮ

 

Вариант №19

Э, Э11, 10895, 80Н2М, 12Ю, ЕХ9К15М2, 30ХК25, М00б, МНМц3-12, 47НД, 36НХ

 

Вариант №20

ЭА, Э22, 20895 18КХ, 4000НМ, ЕХ, 52К13Ф, А5Е, 0Х23Ю5, 33НК, 44НХТЮ

 

Вариант №21

ЭАА, Э31, 10864, 27КХ, 1000НМ, ЕВ6, ПлК78, А7Е, Х2080, 36Н, 42НХТЮ

Вариант №22

Э, Э32, 3411, 49К2Ф, 300НН, ЕХ5К5, ЮНДК18, М1, Х15Н60, 47НД, 36НХ

Вариант №23

ЭА, Э41, 20864, 48КНФ, 60НН, ЕХ9К15М2, ЮНДК35Т5Б, М00б, Х13Ю4, Н35ХМВ, 42НХТЮ

 

Вариант №24

ЭАА, Э42, 10848, 79НМ, 10ВТ, ЕХ5К5, ЮНДК35Т5БА, АД000, МНМц40-1,5, 29НК, 36НХТЮ

 

Вариант №25

Э, Э43, 20848, 80Н2М, 140ВТ, ЕХ, ММК1, А5Е,0Х23Ю5,

36Н, 44НХТЮ

 

Вариант №26

ЭА, Э44, 1311, 77НМД, 56ВТ, ЕХ3, ММК6, А7Е, Х2080, 47НД, 36НХ

Вариант №27

ЭАА, Э45, 2011, 76НХД, 49К2Ф, ЕХ5К5, ММК7, М00б, МНМц3-12, 33НК, 44НХТЮ

Вариант №28

Э, Э46, 1411, 80НЮ, 14Ю, ЕХ9К15М2, ММК11

АД000, 29НК, 42НХТЮ

Вариант №29

ЭА, Э47, 2211, 53Н, 65К, ЕХ, 6БИ240, АД00, МНМц40-1,5, 32НКД, 36НХТЮ

 

Вариант №30

ЭАА, Э48, 2411, 47НКХ, 12Ю, ЕХ3, КС37А, МТ,МНМц3-12, 36Н, 36НХ

Приложение 1

Таблица 1

Определение твердости по Бринеллю

Диаметр отпечатка d 10 (или 2 d 5, или 4 d 2,5)	Число твердости по Бринеллю при нагрузке Р, кгс, равной	Диаметр отпечатка d 10 (или 2 d 5, или 4 d 2,5)	Число твердости по Бринеллю при нагрузке Р, кгс, равной
30 D ^2	10 D ^2	2,5 D ^2	30 D ^2	10 D^2	2,5 D ^2
2,00				4,00		76,3	19,1
2,05				4,05		74,3	18,6
2,10				4,10		72,4	18,1
2,15				4,20		68,8	17,2
2,20				4,25		67,1	16,8
2,25				4,30		65,5	16,4
2,30				4,35		63,8	16,0
2,35				4,40		62,4	15,6
2,40				4,45		60,9	15,2
2,45				4,50		59,5	14,9
2,50				4,55		58,1	14,5
2,55				4,60		56,8	14,2
2,60				4,65		55,5	13,9
2,65				4,70		54,3	13,6
2,70				4,75		53,0	13,3
2,75				4,80		51,9	13,0
2,80				4,85		50,7	12,7
2,85				4,90		49,6	12,4
2,90				4,95		48,6	12,2
2,95		−	−	5,00		47,5	11,9
3,00		−	34,6	5,05		46,5	11,6
3,05		−	33,4	5,10		45,5	11,4
3,10			32,3	5,15		44,6	11,2
3,15			31,3	5,20		43,7	10,9
3,20			30,3	5,25		42,8	10,7
3,25			29,3	5,30		41,9	10,5
3,30			28,4	5,35		41,0	10,3
3,35			27,6	5,40		40,2	10,1
3,40			26,7	5,45		39,4	9,86
3,45			25,9	5,50		38,6	9,66
3,50			25,2	5,55		37,9	9,46
3,55		97,7	24,5	5,60		37,1	9,27
3,60		95,0	23,7	5,65		36,4	9,10
3,65		92,3	23,1	5,70		35,7	8,93
3,70		89,7	22,4	5,75		35,0	8,76
3,75		87,2	21,8	5,80		34,3	8,59
3,80		84,9	21,2	5,85		33,7	8,43
3,85		82,6	20,7	5,90	99,2	33,1	8,26
3,90		80,4	20,1	5,95	97,3	32,4	8,11
3,95		78,3	19,6	6,00	95,5	31,8	7,96

Таблица 2

Соотношение значений твердости, определяемых методами Бринелля и Роквелла

Диаметр отпечатка d, мм	При испытании вдавливанием:
стального шарика 10/3000 (на приборе типа Бринелля), НВ	алмазного конуса или стального шарика (на приборе типа Роквелла), при различных нагрузках
150 кгс (конус) HRC	60 кгс (конус) HRA	100 кгс (шарик) HRB
2,20				−
2,25				−
2,30				−
2,35				−
2,40				−
2,45				−
2,50				−
2,55				−
2,60				−
2,65				−
2,70				−
2,75				−
2,80				−
2,85				−
2,90				−
2,95				−
3,00				−
3,05				−
3,10				−
3,15				−
3,20				−
3,25				−
3,30				−
3,35				−
3,40				−
3,45				−
3,50				−
3,55				−
3,60				−
3,65				−
3,70				−
3,75				−
3,80				−
3,85				−
3,90
3,95
4,00
4,05
4,10
4,15
Продолжение табл. 2
4,20
4,25
4,30
4,35
4,40
4,45
4,50
4,55
4,60
4,65
4,70
4,75		−
4,80		−
4,85		−	−
4,90		−	−
4,95		−	−
5,00		−	−
5,05		−	−
5,10		−	−
5,15		−	−
5,20		−	−
5,25		−	−
5,30		−	−
5,35		−	−
5,40		−	−
5,45		−	−
5,50		−	−
5,55		−	−
5,60		−	−
5,65		−	−
5,70		−	−
5,75		−	−

 

Таблица 3

Соотношение значений твердости, определяемых разными методами

HV	HB	HRC	HRA	HV	HB	HRC	HRA
		20,3 21,3 22,2 23,1 24,0 24,8 25,6 26,4 27,1 27,8 28,5 29,2 29,8 31,0 32,2 33,3 34,4 35,5 36,6 37,7 38,8 39,8 40,8 41,8 42,7 43,6 44,5 45,3 46,1 46,9 47,7 48,4	60,7 61,2 61,6 62,0 62,4 62,7 63,1 63,5 63,8 64,2 64,5 64,8 65,2 65,8 66,4 67,0 67,6 68,1 68,7 69,2 69,8 70,3 70,8 71,4 71,8 72,3 72,8 73,3 73,6 74,1 74,5 74,9		− − − − − − − − − − − − − − − − − −	49,8 50,5 51,1 51,7 52,3 53,0 53,6 54,1 54,7 55,2 55,7 56,3 56,8 57,3 57,8 58,3 58,8 59,2 59,7 60,1 61,0 61,8 62,5 63,3 64,0 64,7 65,3 65,9 66,4 67,0 67,5 68,0	75,7 76,1 76,4 76,7 77,0 77,4 77,8 78,0 78,4 78,6 78,9 79,2 79,5 79,8 80,0 80,3 80,6 80,8 81,1 81,3 81,8 82,2 82,6 83,0 83,4 83,8 84,1 84,4 84,7 85,0 85,3 85,6

Приложение 2

Таблица 1

Химический состав (%) и некоторые свойства деформируемых и литейных сплавов на основе алюминия

Сплав	Сu	Si	Mg	Mn	Ni	Fe	Режим термической обработки	НВ	σв, МПа/м^2 (кгс/мм^2)	δ, %	Назначение сплава
АК-4	1,9-2,5	0,5-1,2	1,4-1,8	−	0,8-1,3	0,8-1,3	Закалка 500-520 ºС в воде				Для поршней
АК6	1,8-2,6	0,7-1,2	0,4-0,8	0,4-0,8	≤ 0,1	≤ 0,7	Отпуск 150-175 ºС, 12–15 ч.				Для штамповки фасонных деталей
Д1	3,8-4,8	0,7	0,4-0,8	0,4-0,8	≤ 0,1	≤ 0,7	Закалка 495-515ºС в воде				Листы, трубы, фасонные профили, винты
Д16	3,8-4,9	0,6	1,2-1,8	0,3-0,9	≤ 0,1	≤ 0,5	Естественное старение 8-10 суток				То же
В95	1,4-2,0	–	1.8-2,8	0,2-0,6	Zn ~ 5,0−7,0	Сr ~ 0,1-0,25	Закалка 460-480 ºС, 3 ч., кипящая вода; отпуск 150-120 ºС, 20 ч.				Листы, трубы, фасонные профили, винты
АЛ4	–	8,0-10,5	0,17-0,3	0,25-0,5	–	0,6-1,2	1,0-1,5	4,5-5,5	0,35-0,6		Картеры и блоки цилиндров, корпуса карбюраторов и др., отливки
АЛ5				–	–	0,6-1,5	Закалка 520-530 ºС, 15 ч, кипящая вода; отпуск 225-235 ºС, 5 ч.			1,0	То же

 

Рекомендуемая литература

Основная

1. Материаловедение и технология металлов. Учеб. Для студентов вузов/ Фетисов Г.П. и др. - М. Высшая школа, 2001,- 637 с.

2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. - М. Машиностроение, 1990.-528 с.

3. Тарасов В.В, Малышко С.Б. Лабораторный практикум по материаловедению. Учеб. пособие - Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2003. - 117 с.

4. Кривошеева Г.Б., Тарасов В.В., Герасимов А.П. Материаловедение. Учеб. пособие для орган, самост. работы. Владивосток. ДВГМА. 1999.-110с.

5. Тарасов В.В., Кривошеева Г.Б., Герасимов А.П. Справочник - экзаменатор по материаловедению. Учеб. пособие. Владивосток. ДВГМА. 2000. - 70 с.

Дополнительная и справочная

1. Гуляев А.П. Металловедение. М. Металлургия. 1986, - 541 с.

2. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка. М., Металлургия, 1983.-359 с.

3. Марочник сталей и сплавов. М., Машиностроение. 2001.

 

Лабораторная работа 9

МАКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СПЛАВОВ

1.1. Цель работы. Провести макроанализ шлифов. Для каждого макрошлифа указать технологический процесс его изготовления.

Получить серные отпечатки по методу Бауману. По фотографиям объяснить причины неравномерного распределения серы в металле.

Теоретическое обоснование

Металлографический анализ проводится с целью изучения влияния химического состава и различных видов обработки на структуру металла.

Различают макро- и микроструктуру. Соответственно, металлографический анализ подразделяется на макроанализ и микроанализ.

Макроструктура – это строение металла, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении (до 30 крат).

Микроструктура – это строение металла или сплава, видимое при больших увеличениях (более 50 крат) с помощью микроскопа.

Макроанализ дает представление об общем строении металла и позволяет оценить его качество после различных видов обработки: литья, обработки давлением, сварки, термической и химико-термической обработки.

Макроструктурой называется строение металла или сплава, видимое невооруженным глазом или при небольших увеличениях (~ до 30 раз).

Не выявляя подробностей строения, макроанализ позволяет определить участки металла, требующие дальнейшего микроскопического исследования. Макроанализом можно определить:

1. Нарушения сплошности металла: центральную пористость, свищи, подкорковые пузыри, трещины, непровары и газовые пузыри при сварке;

2. Дендритное строение, размеры и ориентацию зерен в литом состоянии (рис. 1.1);

3. Химическую неоднородность литого металла – ликвацию (исследуется макрошлиф);

4. Волокнистое строение деформированного металла;

5. Вид излома: вязкий, хрупкий, нафталинистый, камневидный и т.д.;

6. Глубину слоя после химико-термической обработки (исследуется излом).

Макроанализ проводят на продольных и поперечных макрошлифах (темплетах) и изломах. Для успешного выполнения макроанализа необходим выбор наиболее характерного для изучаемого изделия сечения или излома. Вырезанные темплеты подвергают механической обработке, химическому травлению и исследованию. Макроскопический анализ проводится тремя способами:

- осмотром поверхности детали или металла;

- изучением изломов (изломом называют поверхность разрушенных
(при эксплуатации или специально)) образцов или деталей;

- изучением специально подготовленных образцов - макрошлифов.

 

Рис.1.1. Схема дендрита по Чернову Д.К.

 

Исследование поверхности детали или заготовки проводят редко, так как этот способ макроанализа малоинформативен. На поверхности можно увидеть трещины или дефект металлургического производства.

Исследование изломов (фрактография) - один из распространенных способов анализа металлов. На изломе можно наблюдать трещины, газовые и усадочные раковины, шлаковые включения, глубину поверхностной термиче­ской обработки: незакаленная зона внешне отличается от закаленной. По строению излома можно сделать вывод о причинах поломки детали, о качестве термической обработки, о хрупком или вязком состоянии металла.

 

Вязкое состояние металла характеризуется матовым волокнистым из­ломом, который образуется в результате предшествующей разрушению зна­чительной пластической деформации (рис 1.2, а).

 

а) вязкий б) хрупкий

Рис. 1.3. Виды изломов

 

Хрупкое состояние металла отличает кристаллический (зернистый) излом, образующийся в результате отрыва одной части от другой по кристаллографической плоскости без предварительной пластической деформации. Хрупкий излом имеет блестящую поверхность (рис 1.3, б).

Хрупкое и вязкое разрушение происходит в результате однократного превышения предела прочности металла (s_в).

Вязкое или хрупкое состояние металлического материала зависит от хи­мического состава, внутреннего строения, действующих напряжений и темпе­ратуры эксплуатации. Вязкое состояние свидетельствует о хороших свойствах материала, а хрупкое - о его ненадежности.

Особое место занимает разрушение металла в результате усталости. Усталостью называют распространенное в практике разрушение металла под действием длительных повторно-переменных напряжений, меньших предела текучести (s_s). Считается, что большая часть разрушений при эксплуатации является следствием усталости металла.

 

Рис. 1.4. Схема усталостного излома:

1 - очаг зарождения трещины;

2 - зона медленного развития трещины;

3 - зона долома.

 

Усталостный излом состоит из трех зон (рис. 1.4 и 1.5):

1. Очаг разрушения - место зарождения разрушения из-за наличия какого-либо концентратора напряжений.

2. Участок распространения или развития усталостной трещины.

3. Зона долома (имеет хрупкий или вязкий излом, характерный для данного материала, разрушенного в результате однократного нагружения).

 

Рис. 1.5. Усталостный излом

 

Наибольшая информация при макроскопическом анализе может быть получена в процессе исследования поверхности макрошлифов. Макрошлиф представляет собой пластину толщиной 15 - 30 мм, которую вырезают в том месте, где нужно исследовать металл. В некоторых случаях макрошлиф готовят из целой детали или её части. С одной стороны пластину (деталь) обрабатывают на станке до получения ровной поверхности, а затем шлифуют наждачной бумагой или абразивным камнем. Для выявления макроструктуры проводят травление, используя концентрированные растворы кислот (холодных или горячих). Время травления 10 - 60 мин.

Анализ макрошлифов дает возможность получить достаточно полное представление о качестве металла. Анализом макрошлифов можно обнаружить:

1. Дефекты литого металла.

2. Дефекты металла после обработки давлением.

3. Дефекты металла после сварки.