Materialvitenskapelig laboratoriearbeid som bestemmer en defekt i et metall. Metodeutvikling om temaet: Praktisk arbeid «Å studere typene krystallgitter og deres innflytelse på strukturen og egenskapene til metaller og deres legeringer

Avskrift

1 Utdannings- og vitenskapsdepartementet i den russiske føderasjonsstaten utdanningsinstitusjon Høyere profesjonell utdanning Nizhny Novgorod State Technical University oppkalt etter. R.E. Alekseeva V.K. Sorokin, G.N. Gavrilov, S.V. Kostromin LABORATORIUM OG PRAKTISK ARBEID I MATERIALVITENSKAP

2 UDC (075.8) BBK Sorokin V.K., Gavrilov G.N., Kostromin S.V. Laboratorie- og praktisk arbeid i materialvitenskap: lærebok. godtgjørelse; redigert av V.K. Sorokina. NSTU im. R.E. Alekseeva. Nizhny Novgorod, s. JSBN Laboratoriearbeid om studiet av materialers struktur, spørsmål om varmebehandling og materialers egenskaper presenteres. Det gis praktisk arbeid med analyse av fasetransformasjoner i to-komponent legeringer, valg av stål og varmebehandling av maskindeler, komposittmaterialer. Nizhny Novgorod State Technical University oppkalt etter. R.E. Alekseeva Sorokin V.K., Gavrilov G.N., Kostromin S.V., 2011

3 LABORATORIEARBEID 3 VARMEBEHANDLINGSFORHOLDENS PÅVIRKNING PÅ STÅLS EGENSKAPER Hensikt med arbeidet: Å studere innflytelsen av temperatur-tids oppvarmingsforhold og kjølemodi under varmebehandling på stålets egenskaper. 1. KORT INFORMASJON FRA TEORI Metallprodukter fra metallurgiske virksomheter kommer til maskinbyggende anlegg vanligvis i form av forskjellige valsede produkter, smiing og i støpt tilstand. De brukes til å lage emner til maskindeler, som blir utsatt for foreløpig varmebehandling. Etterfølgende mekanisk bearbeiding ved kutting. deler av en gitt geometrisk form og størrelse oppnås. Disse delene gjennomgår deretter forsterkende varmebehandling og sendes for komplekse maskiner for å montere individuelle deler av maskinen, og fra monteringsenheter selve bilen er satt sammen. Ordning for prosessering og produksjon av volumetriske maskindeler ved maskinbyggende anlegg (spaker, veivaksler og motorens koblingsstenger intern forbrenning, gir osv.) fra deformerbare metallmaterialer vist i fig. 8. Som du kan se, under produksjonsprosessen av maskindeler, utføres varmebehandling to ganger. Varmebehandling er prosessen med å bearbeide produkter fra tekniske materialer ved termisk påvirkning (oppvarming og kjøling) for å endre deres struktur og egenskaper i en gitt retning. Varmebehandling brukes som endelig for å oppnå de spesifiserte mekaniske, fysiske og operasjonelle egenskapene til maskindeler, samt mellomliggende (foreløpig) for å forbedre teknologiske egenskaper (bearbeidbarhet med skjæreverktøy, bearbeidbarhet ved trykk, etc.). Hovedtypene for foreløpig varmebehandling av arbeidsstykker laget av konstruksjonsstål i maskinteknikk er normalisering eller full gløding. For å utføre dem oppvarmes arbeidsstykkene i tilfelle av strukturelle hypoeutektoide stål over fasetransformasjonstemperaturen t AC3 til C og en austenittstruktur oppnås. Etter en viss eksponering ved oppvarmingstemperaturen utføres avkjøling i luft (normaliseringsgløding) eller sammen med en ovn (fullgløding), og oppnår en struktur av ferritt og perlitt. Foreløpig varmebehandling reduserer hardheten til stål og forbedrer bearbeidbarheten. Indeksen for bearbeidbarhet under skjæring tas vanligvis til å være den numeriske verdien av skjærehastigheten når du dreier med høyhastighets stålkuttere på dreiebenk, som tilsvarer en verktøylevetid på 60 minutter (tiden mellom to omslipinger av verktøyets skjærekant).

4 METALLURGISK ANLÆG Langvalsede produkter MASKINBYGGINGSANLEGG Produksjon av emner av maskindeler ved trykkbearbeiding (varmstempling etc.) Klargjøring av deler Forberedende varmebehandling av emner Mekanisk bearbeiding ved skjæring på metallskjæremaskiner Maskindeler Herding varmebehandling av deler Etterbehandling bearbeidingsoperasjoner (hvis nødvendig) Montering av maskinen Maskin (produkt ) Ris. 8. Typisk forstørret skjema for prosessering og produksjon av tredimensjonale maskindeler ved et maskinbyggende anlegg Når karboninnholdet i strukturelt karbon og lavlegert stål er mindre enn 0,5 %, utføres vanligvis normal gløding for arbeidsstykker, og for stål med mer enn 0,5 % karbon utføres full gløding. Typisk sluttvarmebehandling av maskindeler og verktøy består av to operasjoner: 1 - herding med dannelse av en martensittstruktur (AM) fra austenitt ved avkjølingsstadiet ved høy hastighet (for karbonstål i vann og andre medier); 2 - herding av herdet stål med oppvarming til en temperatur som ikke er høyere enn fasetransformasjonstemperaturen Ac 1. Bruken av varmebehandling endrer de mekaniske egenskapene til stål betydelig. Ordninger for hovedtyper av varmebehandling for strukturelle hypoeutektoide stål er presentert i fig. 9. Data om de mekaniske egenskapene til strukturelt middels karbon (forbedre) stål av forskjellige kjemiske sammensetninger etter bråkjøling og høy anløping er gitt i tabell. 9.

5 Stålkvalitet Fig. 9. Varmebehandlingsopplegg for konstruksjonsstål Tabell 9. Mekaniske egenskaper til noen typiske konstruksjonsstål med middels karbon etter herding og høy herding Engrospris x) Kritisk diameter, mm xx) For deler med tverrmål, mm xxx) Mekaniske egenskaper 0,2, V , MPa MPa 45 1, X 1, XN 1, KHN2MA 2, KHNZMFA 2, Merknader: x) Relative enheter: engrosprisen på høykvalitets karbonstål er tatt som 1,0. xx) Diameter på en prøve herdet gjennom for å oppnå en mikrostruktur på 95 % martensitt og 5 % troostitt i midten. xxx) Stål kan brukes til å produsere deler med enda større tverrmål. Det bør tas i betraktning at i dette tilfellet får produktene lavere mekaniske egenskaper sammenlignet med tabellverdiene på grunn av utilstrekkelig herdbarhet over tverrsnittet av deler med stor tverrdiameter. 2. MATERIALE OG TEKNISK STØTTE AV ARBEID Arbeidet bruker elektriske laboratorieovner, automatiske potensiometre for å regulere oppvarmingstemperaturen i ovnen, tanker med vann og olje til kjøling, en slipemaskin (sliper) for rengjøring av prøver fra grader og kalk, hardhetstestere. , tang for lasting av prøver i bake

6 og lossing, prøver av stål av forskjellige kvaliteter, en linjal for å måle dimensjonene til prøver eller en skyvelære. Arbeidet utføres i varmebehandlingslaboratoriet. For å varme opp prøver, elektriske laboratoriekamre eller muffelovner. Et eksempel på en kammerovn er SNOL I/II-M1 X)-ovnen med en effekt på 3 kW. Arbeidskammeret der oppvarming utføres er laget av varmebestandig keramikk. Varmeelementer i form av spiraler er de plassert i utsparinger langs sideveggene, på ildstedet og i ovnens tak. For å beskytte spiralene mot skade og plasseringen av oppvarmede prøver, er det en flat keramisk flis på ovnsgulvet. For å måle temperaturen settes et termoelement inn i arbeidsområdet til ovnen. Arbeidskammeret til ovnen er lukket forfra med et lokk. Maksimal temperatur i arbeidsområdet er 1100 C. Ovnen er utstyrt med et MP-type millivoltmeter For nøyaktig å måle og automatisk opprettholde den innstilte temperaturen, brukes en spesiell enhet - et automatisk elektromekanisk potensiometer av typen KSP4, som et termoelement. kobles til ved hjelp av elektriske ledninger. Instrumentet kan automatisk registrere ovnstemperaturdata på et papirstrimmeldiagram i rektangulære koordinater. Ris. 10. Installasjonsskjema for varmebehandling: 1 ovn; 2 skap med potensiometre; 3 kjølevæskebeholdere. Ved siden av ovnene er det tanker med vann og mineralolje på stativ. Tankene har "kurver" med hull gjennom hvilke prøvene fjernes fra kjølemediet etter fullført avkjøling. Installasjonsskjemaet for varmebehandling er vist i fig. 10. Vurderingen av de mekaniske egenskapene til prøvene utføres i dette arbeidet basert på tallverdien av hardhet. Hardhet er egenskapen til et materiale å utøve

7 motstand mot plastisk deformasjon når den presses under konstant belastning inn i den flate overflaten av en herdet stålkule, diamantkjegle eller pyramidemateriale. Det finnes ulike metoder for å måle hardhet: Brinell-metoden, Rockwell, Vickers osv. 3. UTFØRINGSREKSEKVENS OG BEHANDLING AV EKSPERIMENTELLE DATA. Den praktiske delen av arbeidet utføres i neste bestilling: 1. For en gruppe elever på inntil 3-4 personer angir læreren nummeret på oppgaven som skal utføres. Hver elev skriver oppgaveteksten inn i rapporten sin. 2. I henhold til oppgaven setter læreren en stålkarakter, og dens strukturklasse fastsettes. 3. Type varmebehandling bestemmes i henhold til spesifikasjonene: herding, gløding, herding og herding. 4. Fortsett deretter til tildelingen av varmebehandlingsmoduser: oppvarmingstemperatur, oppvarming og holdetid, kjølemedium. Noen indikatorer for modusen, avhengig av den spesifikke oppgaven, er angitt av læreren. Oppvarmingstemperaturen beregnes ved å bruke formlene gitt i tabellen. 10. Numeriske verdier av temperaturene til fasetransformasjoner Ac 1 og Ac 3 er tatt i henhold til dataene i tabellen. 11. I dette tilfellet beregnes to numeriske temperaturverdier: minimum t min og maksimum t max. Disse temperaturverdiene kjennetegner det optimale oppvarmingstemperaturområdet. Den faktiske temperaturen i ovnen må være i dette området (ikke lavere enn t min). Eksempel. Herding av stål U12 (Ac 1 =730 C): t min = = 800 C; t max = = 830 C. Tabell 10. Varmetemperaturer og kjølemedier under varmebehandling av stål Type varmebehandling av stål Varmetemperatur, 0 C Hypoeutectoid stål (mindre enn 0,8 % C) Gløding t gløding = t Ac3 + + (30) 50 C ) Normalisering t n.o. = t Ac3 + gløding + (50 80 C) Bråkjøling t herding = t Ac3 + + (30 50 C) Herding av herdet stål Eutectoid og hypereutektoid stål (fra 0,7 0,8 til 2,14%) t gløding = t Ac1 + +(30 7 C) t n.o. = t Acm + +(30 50 C) t zak = t Ac1 + +(C) Under Ac 1 (avhengig av spesifiserte egenskaper ved C) Typisk kjølemedium Med ovn I rolig luft Karbonstål i vann, legert i olje For de fleste stål i luft

8 Tabell 11. Temperaturer på kritiske punkter Ac 1, Ac 3, Acm av enkelte stål Grade X 45G2 35KhGSA 60S2 stål Ac 1,0 C Ac 3,0 C Grade U7 U8 U10 U12 ShKh15 9KhS KhVG Kh12M C Steel Acm 100 C Acm. av prøver til en gitt temperatur beregnes ved å bruke følgende empiriske forhold: n = 1,5 D, min, hvor D er diameteren eller tykkelsen til prøven, mm. Holdetid ved gitt temperatur = 0,2 n, min. Total tid fra lasting av prøvene inn i arbeidskammeret til ovnen til deres lossing fra ovnen er summen av oppvarmings- og holdetiden: = n + v Eksempel. Prøvediameteren er 12 mm: n = 1,5 12 = 18 min; c = 0,218 = 3,6 min; = 18,0 + 3,6 = 21,6 min. Kjølemediet under varmebehandling av stål er tilordnet i henhold til tabell 10. Elevene får prøver av stål av en gitt karakter fra en laboratorieassistent og renser dem for grader på en slipemaskin (sliper). Deretter måler laboratorieassistenten hardheten til prøvene før varmebehandling ved hjelp av Rockwell-metoden på HRB-skalaen. Det resulterende hardhetstallet konverteres i henhold til tabellen til HB-skalaen. Hardhetsverdien er registrert i tabellen. Etter dette settes prøvene inn i ovnen ved hjelp av tang under veiledning av en laboratorieassistent. Ovnen kobles først fra det elektriske nettverket. Etter å ha lastet prøvene inn i ovnen, lukkes døren og ovnen kobles til det elektriske nettverket. Etter at oppvarmings- og holdetiden er utløpt, kobles ovnen fra det elektriske nettverket, prøvene losses raskt fra ovnen ved hjelp av tang og legges i spesifisert kjølemedium. Etter at avkjølingen er fullført, poleres prøvene på en slipemaskin (sliper) og laboratorieassistenten måler hardheten avhengig av type varmebehandling på HRC- eller HRB-skalaen. De oppnådde hardhetstallene konverteres i henhold til tabellen til HB-skalaen. Hardhetsverdiene er registrert i tabellen. Tabellskjemaet for registrering av resultatene av varmebehandlingen for hele oppgaven er gitt nedenfor: Varmebehandlingens påvirkning på hardheten til stål Grade Mode Hardhet av stålstål. varmebehandling Type varmebehandling min kjøling - НRB НВ НRB НРС НВ t, 0 С, Miljø opp til temp. etter det (så) Denia

9 I arbeidet utfører flere elever en av de praktiske oppgavene om varmebehandling av stål med gitt karboninnhold. Ved å bruke små prøver av stål i laboratorieforhold simuleres reell varmebehandling av arbeidsstykker, maskindeler og verktøy. Praktiske oppgaver er gitt nedenfor. OPPGAVE 1. Studie av kjølemediets påvirkning (kjølehastighet) på hardheten til stål. Varm, hold og avkjøl fire prøver av karbonstål av en gitt kvalitet: den første prøven i vann (full quenching), den andre i mineralolje (delvis quenching), den tredje i luft (normaliseringsgløding), den fjerde i en ovn ( full gløding). Mål hardheten til prøvene før og etter varmebehandling. Tabell 12. Kjølehastighet i ulike medier Kjølemedium vann oljeluft med ovn Omtrentlig kjølehastighet, grader.05 / s Basert på innhentede data, er det konstruert en graf over stålhardhetens avhengighet av kjølehastigheten. Trekk konklusjoner: etter hvilke typer varmebehandling oppnås maksimal og minimum hardhet av stål; - om påvirkningen av kjølehastighet på hardheten til stål. OPPGAVE 2. Studie av effekten av herding på hardheten til stål med ulikt karboninnhold. For flere prøver av karbonstål av forskjellige kvaliteter utføres bråkjøling. Hardheten til prøvene måles før og etter herding. Basert på dataene som er oppnådd, konstrueres to grafer over hardhetsavhengigheten av karboninnholdet (før bråkjøling for stålkvaliteter U7, U8, U10 og etter bråkjøling for alle stål som er studert). Trekk konklusjoner: -om effekten av herding av én stålkvalitet på hardheten og om påvirkningen av karboninnhold på hardheten til herdet stål. OPPGAVE 3. Studie av virkningen av anløpstemperatur på hardheten til herdet stål. Tre prøver av stål av samme merke blir utsatt for bråkjøling. Mål hardheten til hver prøve før og etter bråkjøling. Temperer de herdede prøvene ved temperaturer: først 200 C, andre C, tredje C. Oppvarming og holdetid 30 minutter. Mål hardheten etter herding. Bruk de oppnådde dataene, konstruer en graf over hardhetens avhengighet av anløpstemperaturen. Trekk konklusjoner: - om effekten av herdet ståls anløpstemperatur på hardheten; -etter herding ved hvilken temperatur oppnås den høyeste og laveste hardheten til stålet som studeres. Basert på dataene som er oppnådd, plottes grafer over avhengighetene av hardheten til NV på variable faktorer på tavlen: karboninnhold i stål; kjølehastigheter under varmebehandling; ferietemperaturer

10 herdede prøver. For å gjøre dette, merker hver elev eksperimentelle punkter i de riktige koordinatene. Deretter formulerer studentene konklusjoner basert på oppgaver, som er nedtegnet i rapporten. Konklusjonene i hver elevs rapport er gitt for alle tre oppgavene. 4. RAPPORTENS INNHOLD Resultatene av det utførte arbeidet presenteres i en rapport, som bør inneholde følgende avsnitt: 1. Formålet med arbeidet. 2. Utstyr, instrumenter og materialer som brukes ved utførelse av arbeidet. 3. Teoretiske prinsipper: konseptet varmebehandling, typiske typer foreløpig og endelig varmebehandling av konstruksjonsstål, varmebehandlingsplaner. 4. Metodikk for arbeid og oppnådde resultater. Varmebehandlingsoppgave, stålkvalitet, type varmebehandling, valg av varmebehandlingsmodus, resultattabell for hele oppgaven. Tre grafer over hardhetens avhengighet av de studerte faktorene for alle oppgaver. 5. Konklusjoner fra arbeidet. På slutten av timen kontrollerer læreren gjennom et muntlig spørsmål assimileringen av kunnskap ved hjelp av selvtestspørsmål. Utfylte rapporter kontrolleres og signeres av lærer. 5. SPØRSMÅL TIL FORBEREDELSE TIL ARBEID OG SELVTEST 1. Konseptet med varmebehandling. 2. Hva er hovedtypene for varmebehandling som brukes i maskinteknikk? 3. Hvilken effekt har full gløding og full herding og herding på de mekaniske egenskapene til konstruksjonsstål? 4. Hvilke ovner brukes til varmebehandling i materialvitenskapslaboratoriet? 5. Til hvilke formål brukes potensiometre? 6. Konseptet med hardhet av materialer. 7. Hvordan bestemmes oppvarmingstemperaturen under bråkjøling og gløding? 8. Hvilket kjølemedium brukes ved normaliseringsgløding? ANBEFALT LESING Hoved: Fetisov, G.P. Materialvitenskap og metallteknologi: lærebok. for maskiningeniørstudenter. spesialist. universiteter / G.P. Fetisov, M.G. Karpman, V.M. Matyushin; redigert av G.P. Fetisova. 3. utgave, rev. og tillegg M.: Høyere. skole, s. Tillegg: Arzamasov, B.N. Materialvitenskap: lærebok. for universiteter / B.N. Arzamasov og andre; under generelt utg. B.N. Arzamasova, G.G. Mukhina. 7. utgave, stereotypi. M.: Forlaget til MSTU im. N.E. Bauman, s.

Føderalt byrå av utdanning Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering Forestry Engineering Institute Påvirkningen av oppvarmingstemperatur under bråkjøling og herding på stålets mekaniske egenskaper

Federal Agency for Education Arkhangelsk State Technical University Varmebehandling av karbonstål. Retningslinjer for utførelse av laboratoriearbeid innen materialvitenskap

UDDANNELSES- OG VITENSKAPSMINISTERIET I DEN RUSSISKE FØDERASJONEN Føderale stafor høyere profesjonsutdanning "Kurgan" State University» Avdeling

Testoppgaver Spenninger som oppstår under prosessen med rask oppvarming, som et resultat av ujevn utvidelse av overflaten og indre lag, kalles 1) intern rest 2) strukturell 3) termisk

Forelesning 19 http://www.supermetalloved.narod.ru Verktøystål 1. Stål for skjæreverktøy 2. Karbonverktøystål (GOST 1435). 3. Legerte verktøystål 4. Høyhastighets

Federal Agency for Education Ural State Technical University UPI M.A. Filippov, V.R. Baraz STRUKTUR- OG INSTRUMENTSTÅL Pedagogisk elektronisk tekstutgave Utarbeidet

UDDANNELSESDEPARTEMENTET FOR DEN RUSSISKE FØDERASJON Taganrog State Radio Engineering University Department of Mechanics ABSTRAKT En av de vanligste egenskapene som bestemmer kvaliteten

Http://cryoteh.ru/process/ Kryogen behandling av metaller Kryogen prosessering av metaller er prosessen med å behandle metallemner og ferdige metallprodukter ved ultralave temperaturer (nedenfor

GENERELT OG PROFESJONELL UDDANNELSE VED RF MOSKVA STATE TEKNISKE UNIVERSITET OPPNETT ETTER N. E. BAUMAN G. G. MUKHIN, A. A. ZYABREV, M. S. PAVLOV, R. S. FAKHURTDINOV UNDERVISNINGSHÅNDBOK på

LABORATORIEARBEID 2 VALG AV TEMPERATURREGIMET FOR OPPVARMING AV STÅLSTEKNINGER FØR TRYKKBEHANDLING Hensikt med arbeidet: kjennskap til de grunnleggende metodene for valg av oppvarmingsmodus for varmbehandling av emner

Utdanningsdepartementet i den russiske føderasjonen Tver State Technical University Institutt for metallteknologi og materialvitenskap MATERIALVITENSKAP Testoppgaver for fjernstudenter

Departementet for generell og profesjonell utdanning i den russiske føderasjonen Ivanovo State Textile Academy Department of Metal Technology and Mechanical Engineering MATERIALVITENSKAP OG VARMEBEHANDLING

UNDERVISNINGSDEPARTEMENTET I RYAZAN REGIONEN OGBPOU "RYAZAN RAILWAY COLLEGE" KREATIVT PROSJEKT "Jeg vet det, og nå kan du også vite det" Selvstendig arbeid av studenter i materialvitenskap

MATERIALSCIENCE UDC 620.178.3 KONTAKTSLITAT AV VERKTØYSTÅL X12M, 9HS OG U8A I. N. STEPANKIN, E. P. POZDNYAKOV Utdanningsinstitusjon "Gomel State Technical University

FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION "ORENBURG STATE AGRICULTURAL UNIVERSITY" Institutt for "Machine Repair" ARBEIDSPROGRAM FOR PRAKSIS

334 Proceedings fra Nizhny Novgorod State Technical University oppkalt etter. R.E. Alekseeva 5(107) UDC 621.9 V.V. Bespalov TEKNOLOGISK KVALITETSSIKRING AV MASKINER Nizhny Novgorod State Technical

LANDBRUKSMINISTERIET I DEN RUSSISKE FØDERASJON Federal State Budgetary Education Institute of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University"

Utdannings- og vitenskapsdepartementet i den russiske føderasjonen Syktyvkar Forestry Institute (filial) av Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "St. Petersburg

UDC 669.14.08 Studie av materialer for maling av komplekser for næringsmiddelforedling Utstyr Dr.. tech. Sciences Vologzhanina S.A. Ph.D. tech. Sciences Igolkin A.F. Zhuchkov D.V. [e-postbeskyttet] St. Petersburg National

Moderne konstruksjonsmaterialer Forelesning 2. Stål Introduksjon For tiden er stål, på grunn av slike egenskaper som hardhet, styrke, etc. det viktigste materialet, mye brukt i maskinteknikk,

UDC 669.187.56.002.2 LEGERING AV TITANIUM MED OKSYGEN UNDER KAMMERS ELEKTROSLAG-OMMELTING AV TITANSVAMP S. N. Ratiev, O. A. Ryabtseva, F. L. Leokha Donetsk National Technical University Dozhena University

Midtveiskontroll 3 i form av testing i TCM-disiplinen (RK3) 1. Hvilken type trykkbehandling er mest rasjonell for å få frem arbeidsstykket vist i figuren? Materiale: stål 10 Program: 10 stk

Utdannings- og vitenskapsdepartementet i den russiske føderasjonen Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Komsomolsk-on-Amur State Technical

Federal Agency for Education Syktyvkar Forestry Institute, en gren av den statlige utdanningsinstitusjonen for høyere profesjonell utdanning "St. Petersburg State Forestry Institute"

UDDANNELSES- OG VITENSKAPSMINISTERIET TIL DEN RUSSISKE FORBUNDSSTATS BUDGETTÆRENDE UDDANNINGSINSTITUTION FOR HØYERE PROFESJONELL UDDANNELSE "VOLGOGRAD STATE TECHNICAL UNIVERSITY" KAMYSHINSKY TECHNOLOGICAL

18/12/4/2 timer. 18/-/4/2 timer. 44 timer FEDERAL AGENCY FOR EDUCATION STATE EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION "TYUMEN STATE OIL AND GAS UNIVERSITY"

SMIING AV KARBON OG LEGERINGSTÅL, PRODUKTET VED SMIING PÅ PRESSER TILLATER OG TOLERANSER GOST 7062-90 USSR STATSKOMITÉ FOR PRODUKTKVALITETSSTYRING OG STANDARDER Moskva UDC 669.14

3 Ministry of Education and Science of the Russian Federation Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Ural State gruveuniversitet» V.S. Balin, M.L. Khazin MATERIALSCIENCE Pedagogisk og metodisk manual for selvstendig arbeid

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education MOSKVA STATE MECHANICAL ENGINEERING UNIVERSITY (MAMI) STATSKEMA FOR JERN-KARBONSYSTEMET

UDC 621,78; 621.179.2 A. L. Lisovsky, Ph.D. tech. Sciences, førsteamanuensis, I. V. Pletenev LASERHARDING AV STAMPINGSVERKTØY Det gis informasjon om muligheten for å bruke laserherding for å redusere mekanisk

Institutt for utdanning og vitenskap i Kemerovo-regionen, statlig budsjettutdanningsinstitusjon for videregående yrkesutdanning "Anzhero-Sudzhensky Polytechnic College" V.V. Bobrovsky

UDC 621.002.3-419; 620.22-419 MEKANISKE OG ANTIFRIKSJONS-EGENSKAPER TIL Fe-Cu-Pb-Sn-Zn-LEGERINGER FÅET VED KONTAKTLEGERING * Yu. S. Avramov, A. N. Kravchenkov, I. A. Kravchenkova, A. D. Shlyapin

Testspørsmål for faget "Materialvitenskap" Spørsmål 1 Materialvitenskap er vitenskapen om... 1. strukturen, egenskapene, metodene for testing og forbedring av materialer 2. alle bygnings- og konstruksjonsmaterialer

KALDSMIINGSSTÅL KALDSMIINGSVERKTØY STÅL KALDSMIINGSSTÅL Uerstattelig slitesterkt stål K353 er et universelt verktøystål for kaldt arbeid

UDC 669:621.03.539.(031) Ph.D. Ershov V.M. (Donetsk State Technical University, Alchevsk, Ukraina) FASESAMMENSETNING AV EN STÅLFLATE ETTER ELEKTROSPARK-LEGERING I ET VÆSENDE MEDIUM Resultatene av røntgenfaseanalyse presenteres

UDC 621.9 BBK 34.5 Ch-77 Metallbearbeidingsmaskiner, skjære- og måleverktøy: arbeidsprogram for pedagogisk praksis / Chikhranov A.V. Dimitrovgrad: Teknologisk institutt-avdeling av Federal State Educational Institute of Higher Professional Education "Ulyanovsk

VIAM/1980-198248 Kinetikk av fasetransformasjoner i stål og grått støpejern i forhold til induksjonslodding S.V. Lashko doktor i tekniske vitenskaper B.P. Peregudin desember 1980 All-russisk institutt luftfart

Når enheten er slått på, roteres arbeidsstykket, klemt fast i fremre og bakre chuck. Samtidig får delen en strekkkraft P p, og den bearbeides med fast kutter

BESKRIVENDE GEOMETRI ENGINEERING GRAPHICS UTDANNINGSLITTERATUR Hoved Vinokurova G.F., Stepanov B.L. Teknisk grafikk: Opplæring (del 2). Tomsk: Forlag. TPU, 2000. 124 s.: ill. Chekmarev A.A. Engineering

Federal Agency for Education Statlig utdanningsinstitusjon for høyere profesjonsutdanning Ivanovo State University of Chemical Technology M A T E R I A L O V E

KULTURDEPARTEMENTET I DEN RUSSISKE FEDERASJONEN FEDERAL STATE EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION "ST. PETERSBURG STATE UNIVERSITY OF CINEMA AND TELEVISION"

Forelesning 18 http://www.supermetalloved.narod.ru Strukturelt stål. Klassifisering av konstruksjonsstål. 1. Klassifisering av konstruksjonsstål 2. Karbonstål. 3. Sementerbare og herdbare stål

BÖHLER VERKTØYSTÅL FOR INJEKSJONSSTØPTEFORM PRODUKSJON 2 FOR DE HØYESTE STANDARDER Som verdens viktigste produsent av verktøystål, fokuserer BÖHLER på Spesiell oppmerksomhet

Utdanningsdepartementet i den russiske føderasjonen Russisk kjemisk-teknologisk universitet oppkalt etter. D. I. Mendeleeva GRUNNLEGGENDE FOR MATERIALVITENSKAP Krystallstruktur, fasediagrammer, merking av materialer.

Regional statlig budsjettutdanningsinstitusjon for videregående yrkesutdanning "Irkutsk Aviation College" GODKJENT av direktør for den statlige budsjettmessige utdanningsinstitusjonen for videregående profesjonsutdanning "IAT" V.G. Semenov Sett med metodiske

Federal Agency for Education Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering BESTEMMELSE AV KORNSTØRRELSE PÅ POLYKRYSTALER Retningslinjer for laboratoriearbeid Utarbeidet av D.V.

MATERIALVITENSKAP Retningslinjer og tester for deltidsstudenter INNLEDNING Forbedring av produksjon, produksjon av moderne ulike maskinbyggende strukturer, spesielle

Produksjonsteknologi for smidde stempler seniorforsker, Ph.D. Basyuk T.S., Buzinov V.G., førsteamanuensis. Ph.D. Posedko V.N., prof., Ph.D. Fedorenko I.N., førsteamanuensis Shibaev O.V. Moskva statlige tekniske universitet

INTERNASJONAL STANDARD STÅL BØYDE STÅLPROFILER LUKKET SVEISET FIRKANTIG OG REKTANGULÆR FOR BYGNINGSSTRUKTURER 1 Anvendelsesområde Tekniske spesifikasjoner Stål bøyd

Kontrollobjekt. Ultralydundersøkelse av en rørledningsseksjon Studieobjektet er en rørledningsseksjon med en veggtykkelse på 16 mm og en diameter på 219 mm (Figur 1). Rørmateriale stål 09G2S.

Utdannings- og vitenskapsdepartementet i den russiske føderasjonen Kaluga-grenen av den føderale statlige budsjettinstitusjonen for høyere utdanning "Moskva State Technical University"

Utdanningsdepartementet i den russiske føderasjonen NIZHNY NOVGOROD STATE TECHNICAL UNIVERSITY Institutt for "Metalvitenskap, termisk og plastisk behandling av metaller" Metoder for å studere fasetransformasjoner

LANDBRUKS- OG MATDEPARTEMENTET I REPUBLIKKEN HVITERUSSLAND HVITERUSSLAND HVITERUSSISK STATE LANDBRUGSAKADEMY avdelingen

KUNNSKAPSDEPARTEMENTET AV RF KEMEROVSK TEKNOLOGISK INSTITUT FOR NÆRINGSMIDDELINDUSTRI «GODKJENT» Leder av metodologisk kommisjon ved Det mekaniske fakultet K.I. Savinova 2002 PROGRAM OG METODOLOGISK

UDC 521.74.94:669.35:539.24 Nye støpte materialer V. V. Khristenko, L. G. Omelko, M. A. Rudenko Fysisk-teknologisk institutt for metaller og legeringer ved National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev OPTIMALISERING AV SAMMENSETNING AV MONOTLEDENDE SAMMENSETNING

UDC 536,75 EKSPERIMENTELL FORSKNING AV FAST KJØLEMIDLER V.V. Kirillov, A.G. Ryabukhin Eksperimentelle data ble oppnådd på nedbrytningshastigheten av noen faste reagenser ved forskjellige temperaturer,

System reguleringsdokumenter Statens brannvesen ved det russiske innenriksdepartementet BRANNSIKKERHETSSTANDARDER ELEKTRISK INSTALLASJON Brannsikkerhetskrav Testmetoder NPB 246-97 EDITION

TILSTANDSDIAGRAM FOR "JERNSEMENTITT". STRUKTURER AV KARBONSTÅL OG STØPEJERN Retningslinjer for laboratoriearbeid i faget "Materialvitenskap" 1 Utdannings- og vitenskapsdepartementet i Den russiske føderasjonen Statens utdanningsinstitusjon for høyere profesjonsutdanning

MATERIALVITENSKAP, Metodiske instrukser for utførelse av laboratoriearbeid. B.A.Potekhin, A.V.Shustov, N.S.Cheremnykh, V.G.Cheremnykh LA B O R A T O R ARBEID 1 MIKROSTRUKTURELL ANALYSE AV LAB T

Metallurgi og varmebehandling av metaller. 1965. - 6. S. 22-25. VANN-LUFTKJØLING UNDER HERDNING D. V. BUDRIN, V. M. KONDRATOV Ural Polytechnic Institute Kjølekapasitet for vann-luft

VIAM/2002-203528 Høyfast korrosjonsbestandig stål av austenittisk-martensittisk klasse N.M. Voznesenskaya E.N. Kablov A.F. Petrakov A.B. Shalkevich februar 2002 All-Russian Institute of Aviation Materials

Akselutforming 8. SKJELDESIGN 8.1. Strukturelle elementer De oppnådde dimensjonene til akselen på det foreløpige designstadiet bør avklares ved å koordinere dem med delene installert på akselen (giret

1. Skruedreiebenk 16K20. spindelrotasjon. Tegne blokkdiagram maskin ved bruk av blyskrue. 2. Utfør en designanalyse ved hjelp av vedlagte tegning. 3. Hva er formingsmetodene?

Federal Agency for Education Statlig utdanningsinstitusjon for høyere profesjonsutdanning "Omsk State Technical University" V. S. Kushner, A. S. Vereshchaka, A. G.

Gruppe B62 INTERNASJONAL STANDARD BARERØR Tekniske spesifikasjoner GOST 800 78 Lagerrør. Tekniske krav OKP 13 1400, 13 4200 Dato for introduksjon 01/01/81 Tilstede

UDC 53.084.823 Om spørsmålet om å optimalisere den kjemiske sammensetningen av aluminiumsblokker (rondeller) for produksjon av stiv emballasje Rumyantseva I.A. Student, 2. år, Institutt for prosessteknologi og utstyr

Ministry of Education and Science of the Russian Federation Northern (Arctic) Federal University oppkalt etter M.V. Lomonosov Institutt for energi og transport Mikrostruktur av stål og støpejern i likevekt

LABORATORIEARBEID 3 MANUELL BUESVEISING Formålet med arbeidet: kjennskap til essensen av prosessen, utstyr, trekk ved dannelsen av en sveiset skjøt under ulike moduser sveising Kort teoretisk

1. semester

1. «Analyse av krystallstrukturen til metaller og legeringer» (nr. 1, verksted 2). 2 z.

2. «Prøving av materialer for hardhet» (nr. 10, verksted 2). 1 z.

3. «Strekkprøving av prøver» (nr. 11, verksted 2; eller «Mekaniske egenskaper av konstruksjonsmaterialer», egen fil). 2 z.

4. «Bestemmelse av slagfasthet for et materiale» (nr. 12, verksted 2). 1 z.

5. «Fraktografisk analyse av ødeleggelse av metalliske materialer» (nr. 9, verksted 2). 1 z.

6. "Påvirkningen av kald plastisk deformasjon og rekrystalliseringstemperatur på strukturen og egenskapene til metaller" (nr. 4, verksted 1). 2 z.

7. «Termisk analyse av legeringer» (nr. 1, verksted 1). Del 1 - konstruere et tilstandsdiagram av sink-tinnsystemet termisk metode. Del 2 – analyse av tilstandsdiagrammer av binære legeringer: utfør en individuell oppgave i henhold til punkt 5 i "Rapportinnhold". 2 z.

8. "Makroskopisk analyse (makroanalyse) av strukturen til metalliske materialer" (nr. 2, verksted 2). 1 z.

9. «Mikroskopisk analyse (mikroanalyse) av strukturen til metalliske materialer» (nr. 3, verksted 2). 1 z.

2. semester

1 (10). "Mikroskopisk analyse av metaller og legeringer. Struktur av karbonstål" (nr. 2, verksted 1) eller lignende arbeid nr. 7 "Studie av strukturen til karbonstål i likevektstilstand ved mikroanalyse", verksted 2). Praktisk del: studentene ser på strukturene til fire jern-karbon-legeringer på et MIM-7-mikroskop: teknisk jern, hypoeutectoid, eutectoid og hypereutectoid legeringer. De lager skjematiske skisser, merker de strukturelle komponentene, gir et eksempel på en stålkvalitet, og for en hypoeutektoid legering beregner de karboninnholdet ved hjelp av formelen. 1 z. + t. 2 (11). "Jern-karbon fasediagram. Struktur, egenskaper og anvendelse av støpejern" nr. 3 fra verksted 1) eller lignende arbeid nr. 8 "Undersøkelse av strukturen til karbonstøpejern ved mikroanalyse" fra verksted 2). Praktisk del: studentene ser på strukturene til tre støpejern på et MIM-7 mikroskop: grått støpejern med finlamellgrafitt på perlittbase, høyfast støpejern på ferritt-perlittbase og hypoeutektisk hvitt støpejern. Dessverre ikke lenger. De lager også skisser og skriver navn på støpejern og strukturelle komponenter. 1 z. + t. 3 (12). "Kjølingshastighetens innflytelse på hardheten til karbonstål" nr. 20 fra verksted 2). Praktisk del: fire prøver laget av U8 stål. Den ene utsettes for utglødning, den andre normaliseres, den tredje slukkes i olje, den fjerde slukkes i vann. Hardheten måles og en graf over hardhet mot kjølehastighet er plottet. Kjølehastighetsverdiene er hentet fra tabellen i laboratoriearbeidet. 2 z.

4 (13). «Herding av karbonstål» nr. 5 fra verksted 1). Praktisk del: tre prøver fra stål 20, 45, U9 bråkjøles i vann, en prøve fra stål 45 bråkjøles i olje. Hardhet måles før (HRB) og etter (HRC) herding. Ved hjelp av omregningstabellen bestemmes hardheten i HB-enheter. Basert på resultatene er det konstruert to grafer: HB=f(%C) og HRC=f(Vcool). 2 z. + t.

5 (14). «Herdingsstål» nr. 6 fra verksted 1) eller lignende arbeid nr. 18 «Herding av karbonstål» fra verksted 2). Praktisk del: ifølge verkstedet 1) utføre lav (200ºС), middels (400ºС) og høy (600ºС) herding av herdede prøver fra stål 45 og lav anløping (200ºС) av en herdet prøve fra U9 stål. Hardhet måles. Bygg en graf HRC=f(Tref.). I følge verksted 2 utføres lav, middels og høy anløping av herdede prøver fra U8 stål. 2 z. + t.

6 (15). «Gløding og normalisering av stål» nr. 7 fra verksted 1). Praktisk del: to prøver laget av stål 45. Den ene er utsatt for isotermisk gløding, og den andre er utsatt for normalisering. 2 z. + t.

7 (16). «Kjemisk-termisk behandling av stål» nr. 8 fra verksted 1. 1 z.

8 (17). «Legeringselementers påvirkning på stålets herdbarhet, bestemt av endeherdingsmetoden» nr. 21 fra verksted 2. 2 z.

9 (18). "Klassifisering, merking og bruk av konstruksjonsmaterialer." Praktisk del: elevene får et kort med fem stempler på og skriver hvert enkelt i detalj. 1 z.

Laboratoriearbeid nr. 1

Laboratoriearbeid for emnet "Materialvitenskap"

1. semester

1. «Analyse av krystallstrukturen til metaller og legeringer» (nr. 1, verksted 2). 2 z.

2. «Prøving av materialer for hardhet» (nr. 10, verksted 2). 1 z.

3. «Strekkprøving av prøver» (nr. 11, verksted 2; eller «Mekaniske egenskaper av konstruksjonsmaterialer», egen fil). 2 z.

4. «Bestemmelse av slagfasthet for et materiale» (nr. 12, verksted 2). 1 z.

5. «Fraktografisk analyse av ødeleggelse av metalliske materialer» (nr. 9, verksted 2). 1 z.

6. "Påvirkningen av kald plastisk deformasjon og rekrystalliseringstemperatur på strukturen og egenskapene til metaller" (nr. 4, verksted 1). 2 z.

7. «Termisk analyse av legeringer» (nr. 1, verksted 1). Del 1 - konstruere et tilstandsdiagram av "sink-tinn"-systemet ved bruk av den termiske metoden. Del 2 – analyse av tilstandsdiagrammer av binære legeringer: utfør en individuell oppgave i henhold til punkt 5 i "Rapportinnhold". 2 z.

8. "Makroskopisk analyse (makroanalyse) av strukturen til metalliske materialer" (nr. 2, verksted 2). 1 z.

9. «Mikroskopisk analyse (mikroanalyse) av strukturen til metalliske materialer» (nr. 3, verksted 2). 1 z.

1. semester

2 (11). "Jern-karbon fasediagram. Struktur, egenskaper og anvendelse av støpejern" nr. 3 fra verksted 1) eller lignende arbeid nr. 8 "Undersøkelse av strukturen til karbonstøpejern ved mikroanalyse" fra verksted 2). Praktisk del: elevene ser på strukturene til tre støpejern ved hjelp av et MIM-7 mikroskop: grått støpejern med finlamellgrafitt på perlittbase, høyfast støpejern på ferritt-perlittbase og hypoeutektisk hvitt støpejern. Dessverre ikke lenger. De lager også skisser og skriver navn på støpejern og strukturelle komponenter. 1 z. + t.

3 (12). "Kjølingshastighetens innflytelse på hardheten til karbonstål" nr. 20 fra verksted 2). Praktisk del: fire prøver laget av U8 stål. Den ene utsettes for utglødning, den andre normaliseres, den tredje slukkes i olje, den fjerde slukkes i vann. Hardheten måles og en graf over hardhet mot kjølehastighet er plottet. Kjølehastighetsverdiene er hentet fra tabellen i laboratoriearbeidet. 2 z.

5 (14). «Herdingsstål» nr. 6 fra verksted 1) eller lignende arbeid nr. 18 «Herding av karbonstål» fra verksted 2). Praktisk del: ifølge verkstedet 1) utføre lav (200ºС), middels (400ºС) og høy (600ºС) herding av herdede prøver fra stål 45 og lav anløping (200ºС) av en herdet prøve fra U9-stål. Hardhet måles. Bygg en graf HRC=f(Tref.). I følge verksted 2 utføres lav, middels og høy anløping av herdede prøver fra U8 stål. 2 z. + t.

6 (15). «Gløding og normalisering av stål» nr. 7 fra verksted 1). Praktisk del: to prøver laget av stål 45. Den ene utsettes for isotermisk gløding, og den andre utsettes for normalisering. 2 z. + t.

7 (16). «Kjemisk-termisk behandling av stål» nr. 8 fra verksted 1. 1 z.

8 (17). «Legeringselementers påvirkning på stålets herdbarhet, bestemt av endeherdingsmetoden» nr. 21 fra verksted 2. 2 z.

9 (18). "Klassifisering, merking og bruk av konstruksjonsmaterialer." Praktisk del: elevene får et kort med fem stempler på og skriver hvert enkelt i detalj. 1 z.

Laboratoriearbeid nr. 1

ANALYSE AV KRYSTALLSTRUKTUR

METALLER OG LEGERINGER

Målet med arbeidet:

Gjør deg kjent med typene krystallgitter av metaller og legeringer, defekter i krystallstrukturen og typer faste løsninger.

Enheter, materialer og verktøy

Modeller av hovedtyper av krystallgitter av metaller og faste løsninger.

Kort teoretisk informasjon

Atomisk krystallstruktur av metaller. Metaller kl normale forhold har en krystallinsk struktur, særpreg som er et visst gjensidig periodisk arrangement av atomer, som strekker seg over vilkårlig store avstander. Dette arrangementet av atomer kalles vanligvis langdistanseorden. Dermed forstås atomkrystallstrukturen som det gjensidige arrangementet av atomer (ioner) som eksisterer i en ekte krystall. For å beskrive den atom-krystallinske strukturen brukes begrepet et romlig eller krystallgitter. Krystallgitteret til et metall er et imaginært romlig rutenett, ved nodene som atomer (ioner) befinner seg mellom, mellom hvilke frie elektroner beveger seg. De elektrostatiske tiltrekningskreftene mellom ioner og elektroner balanserer frastøtende krefter mellom ioner. Dermed er posisjonene til atomene slik at minimumsenergien for interaksjon mellom dem er sikret, og følgelig stabiliteten til hele aggregatet.

Minimumsvolumet til en krystall, som gir en ide om atomstrukturen til metallet i hele volumet, kalles enhetskrystallcelle. Rene metaller har en av følgende typer krystallgitter: kroppssentrert (bcc), ansiktssentrert (fcc) og sekskantet tettpakket (hcp) (fig. 1).

For eksempel har a-jern, litium, vanadium, wolfram, molybden, krom, tantal et bcc-gitter; FCC gitter - aluminium, g-jern, kobber, gull, nikkel, platina, bly, sølv. HCP-gitter har magnesium, sink, beryllium, kadmium, kobolt, a-titan.

Koordinatretninger (krystallografiske akser). I et system av krystallografiske akser kan formen til en enhetscelle i et romlig gitter beskrives ved hjelp av tre koordinatvinkler a, b og g mellom de krystallografiske aksene og tre gitterparametere a, b, c.

Elementære celler av kubiske gitter av bcc (fig. 1a) og fcc (fig. 1b) er karakterisert ved likhet av vinkler a = b = g = 90° og likhet av gitterparametere a = b = c. hcp-gitteret (fig. 1c) er karakterisert ved vinklene a = b = 90° og g = 120° og likheten mellom to gitterparametere a = b c.

Krystallografiske symboler brukes til å beskrive atomplan og retninger i en krystall. For å bestemme symbolene til fly, bruk metoden for å indikere et plan med segmenter. For å gjøre dette, velg et koordinatsystem på en slik måte at koordinataksene I, II, III er parallelle med de tre kryssende kantene til krystallen (fig. 2). Som regel er den første krystallografiske aksen rettet mot observatøren, den andre er horisontal, og den tredje er orientert oppover. Planet A 1 B 1 C 1 avskjærer segmenter på koordinataksene lik størrelse med gitterparametrene OA 1 = a, OB 1 = b, OS 1 = c. Planet A 1 B 1 C 1 kalles enhet. Gitterparametrene a, b, c er tatt som aksiale enheter.

For å bestemme de krystallografiske indeksene til A 2 B 2 C 2-planet, er det nødvendig:

Finn parametrene til et gitt plan, dvs. segmenter i aksiale enheter avskåret av et gitt plan på koordinataksene;

Skriv ned forholdet mellom tre brøker, hvis tellere er parametrene til enhetsplanet A 1 B 1 C 1, og nevnerne er parametrene til det gitte planet A 2 B 2 C 2, dvs. 1/OA 2: 1/OB 2: 1/OS 2;

Reduser det resulterende forholdet til forholdet mellom tre heltall med primtall, det vil si reduser brøkene til en felles nevner, reduser om mulig med en felles faktor og forkast nevneren.

De resulterende tre heltall og koprimtall, betegnet h, k, l, kalles atomplanindekser. Settet med indekser kalles atomplansymbolet, som vanligvis er omsluttet i parentes og skrevet (hkl). Hvis flyet skjærer koordinataksene i det negative kvartalet, plasseres et "-"-tegn over indeksen. Hvis planet som vurderes er parallelt med en av de krystallografiske aksene, er indeksen som tilsvarer denne aksen lik null. Figur 3 viser eksempler på indekseringsplan i en Bravais kubikkenhetscelle.

Tegnene skal leses numerisk, for eksempel (100) som 1, 0, 0. Tegn parallelle plan matche opp. Derfor beskriver flysymbolet en uendelig stor familie av parallelle atomplan som er strukturelt ekvivalente. Atomplan av samme familie er plassert fra hverandre i lik interplanar avstand d.

Atomplan av forskjellige familier er kanskje ikke parallelle, men identiske i arrangementet av atomer og den interplanare avstanden d. Slike fly er kombinert og betegnet med symbolet (hkl). Således, i kubiske krystaller, inkluderer ett sett familier av fly, hvis indekser bare er forskjellige i tegn og plassering i symbolet. For eksempel inkluderer settet med atomplan (100) seks familier: (100), (͞100), (010), (0͞10), (001), (00͞1).

Symbolet for den krystallografiske retningen bestemmes ved hjelp av tre relativt primtall (indekser) u, v, w, som er proporsjonale med koordinatene til radiusvektoren R som forbinder origo (initial node) med den nærmeste noden til krystallgitteret i en gitt retning. Abonnementer er satt i hakeparentes og skrevet . Hvis retningen ikke går gjennom opprinnelsen (startnoden), må du mentalt flytte den parallelt med seg selv eller flytte opprinnelsen og koordinere aksene slik at retningen går gjennom opprinnelsen.

Figur 4 viser eksempler på å angi krystallografiske retninger i en kubisk krystall.

La oss plassere opprinnelsen til koordinatene ved punktet O. Pek så for eksempel Med har koordinatene 0, 0, 1; retningssymbol OS– . Den leses separat - "retning null - null - en." Punktum e har koordinater ½; ½; 1; retningssymbol Åh– . For å definere et retningssymbol aw, mentalt flytte den parallelt med seg selv til poenget O; deretter koordinatene til punktet V– ͡͞1, 1, 0; retningssymbolet er [͞110]. Når retningen snus, endres fortegnene til indeksene til det motsatte, for eksempel, og (se figur 1.5). Parallelle retninger har de samme symbolene og er kombinert til familier. Familier med identiske, men ikke-parallelle retninger danner en samling, som er utpekt , for eksempel i et sett med retninger<100>inkluderer familier med veibeskrivelser, [͞100], , , , .

I sekskantede krystaller brukes hovedsakelig et fireakset koordinatsystem for å indikere plan. Eksempler på indekseringsplan i en sekskantet krystall er vist i figur 5.

Den fjerde koordinataksen OU ligger i horisontalplanet og er plassert langs halveringslinjen mellom de negative halvaksene (-OX) og (-OY). Flysymbolet består av fire indekser og er skrevet (hkil). Tre av dem (h, k og l) beregnes ut fra de gjensidige verdiene til segmentene avskåret av flyet som vurderes på tre krystallografiske akser (OX), (OY), (OZ) og den fjerde indeksen Jeg beregnet ved forholdet:

h + k + i =0 (1)

For eksempel, hvis h =1; k =1, l = 0, så ved å bruke relasjon (1), kan du finne den fjerde indeksen: i = -(h + k) = -(1 +1) = -2. Plansymbolet er skrevet som (11͞20). Dette er planet nærmest oss i figur 6. Den fjerde indeksen i brukes når det er nødvendig å angi identiske plan, og brukes ikke ved beregning av interplanare avstander, vinkler mellom plan og retninger. Derfor, i stedet for å skrive hele planetsymbolet, for eksempel (11͞20), bruker de noen ganger (11.0), dvs. I stedet for indeksen i, sett en prikk. Familier og sett med identiske plan er definert på samme måte som familier og sett i kubiske krystaller.

Både triaksiale og tetraaksiale symboler brukes til å beskrive krystallografiske retninger i sekskantede krystaller. Triaksiale symboler bestemmes av koordinatene til en gitt radiusvektor (som i kubiske krystaller).

Det er et forhold mellom fireakse retningsindekser:

r 1 + r 2 + r 3 = 0 (2)

For å gå over fra treaksesymboler til fireaksesymboler brukes følgende relasjoner:

r1 = 2u-v; r 2 = 2v – u; r3 = -u – v; r 4 = 3w (3)

Eksempler på å angi krystallografiske retninger i en sekskantet krystall er vist i figur 6.

I tillegg til de geometriske egenskapene til en krystall, brukes i fysisk materialvitenskap følgende begreper: antall atomer per celle n i, koordinasjonsnummer (CN) og fyllfaktor η.

Antall atomer per celle ni forstås som antall atomvolumer per Bravais-enhetscelle. La oss ta volumet til ett atom som ett. Tenk for eksempel på en kroppssentrert celle, som er dannet av 9 atomer, hvorav 8 er plassert ved hjørnene av kuben, og 1 i midten av kuben. Hvert atom ved et toppunkt tilhører samtidig åtte naboceller, derfor eier en celle 1/8 av hvert av de 8 atomene: 1/8. 8 = 1; atomet i midten av kuben tilhører helt og holdent cellen. Dermed er en kroppssentrert celle dannet av to atomvolumer, det vil si at det er to atomer per celle.

Koordinasjonstallet (CN) er antallet atomer som befinner seg på lik og korteste avstand fra et gitt atom. Jo høyere koordinasjonsnummer, desto større er atompakningstettheten. Således, i et kroppssentrert kubisk gitter, er CN = 8; i ansiktssentrerte og sekskantede gitter, CN = 12.

Fyllingsfaktoren η er prosentforholdet mellom volumet V a okkupert av atomer i en celle og volumet til hele cellen Vi:

η = (V a /V i) ∙ 100 % (4)

Koordinasjonsnummeret (CN) og fyllingsfaktoren η karakteriserer pakkingstettheten til atomer i enhetscellen til en metallkrystall. Den tetteste pakkingen av atomer realiseres i ansiktssentrerte og sekskantede Bravais-celler.

Defekter i krystallstruktur . En ekte krystall skiller seg fra en ideell i nærvær av defekter i krystallstrukturen, som har en innflytelse, ofte avgjørende, på de makroskopiske egenskapene til krystallinske legemer. Basert på geometriske egenskaper er defekter delt inn i tre grupper:

Punkt (nulldimensjonalt);

Lineær (endimensjonal);

Overflate (todimensjonal).

Punktfeil har dimensjoner i alle retninger fra én til fire atomdiametre. De er delt inn i indre og urenhet.

Iboende punktdefekter inkluderer: ledige stillinger som dannes når et atom (ion) fjernes fra sin normale posisjon på et sted i krystallgitteret, og interstitielle atomer - atomer av basismetallet som ligger i mellomrommene i krystallgitteret. Urenheter inkluderer atomer av andre (eller andre) grunnstoffer oppløst i hovedgitteret i henhold til prinsippet om substitusjon eller innsetting.

Figur 7 viser ledige plasser, et iboende interstitielt atom og substitusjonelle og interstitielle urenhetsatomer i en todimensjonal krystallmodell.

Det vanligste er ledige stillinger. To mekanismer for forekomsten av ledige stillinger er kjent: Schottky-mekanismen - når et atom dukker opp på den ytre overflaten eller overflaten av en pore eller sprekk inne i en krystall under påvirkning av termiske svingninger, og Frenkel-mekanismen - når et par "eier interstitielt atom - ledighet” dannes inne i krystallgitteret under deformasjon, bestråling av metaller med ioniserende midler stråling: raske elektroner, γ-stråler. I ekte krystaller dannes det stadig ledige stillinger og forsvinner under påvirkning av termiske svingninger. Aktiveringsenergien for dannelsen av en ledig stilling er omtrent 1 eV, og den for et interstitielt atom er fra 3 til 10 eV.

Med økende temperatur øker likevektskonsentrasjonen av punktdefekter i krystallen. Under plastisk deformasjon, bestråling og herding øker antallet punktdefekter kraftig, noe som fører til forstyrrelser likevektskonsentrasjon i flere størrelsesordener.

Substitusjonelle urenhetsatomer migrerer på samme måte som hovedatomer - i henhold til ledighetsmekanismen. Interstitielle urenhetsatomer er små i størrelse og kan derfor, i motsetning til store iboende interstitielle atomer, migrere gjennom hulrommene mellom atomene i krystallgitteret.

Punktdefekter har stor innflytelse på mekanismen og kinetikken til kryp, langsiktig ødeleggelse, dannelse av diffusjonsporøsitet, avkarbonisering, grafitisering og andre prosesser forbundet med overføring av atomer i volumet av et stoff, så vel som på fysiske egenskaper: elektrisk motstand, tetthet.

Lineære defekter liten (flere atomdiametre) i to retninger og har en stor utstrekning, sammenlignbar med lengden på krystallen, i den tredje. Lineære defekter inkluderer dislokasjoner, kjeder av ledige stillinger og interstitielle atomer.

Dislokasjoner er delt inn i to hovedtyper: kant og skrue.

En kantdislokasjon kan tenkes hvis du mentalt delvis deler en perfekt krystall vertikalt, for eksempel med et kubisk primitivt gitter, og setter inn i det et ekstra kort atomlag kalt et ekstraplan. Et ekstraplan kan også oppnås ved å forskyve en del av krystallen i forhold til en annen. Ekstraplanet, som fungerer som en kile, bøyer gitteret rundt sin nedre kant inne i krystallen (fig. 8).

Området med ufullkommenhet rundt kanten av ekstraplanet kalles en kantdislokasjon. Sterke forvrengninger av krystallgitteret er inneholdt, som det var, inne i et "rør" med en diameter på to til ti atomare diametre, hvis akse er kanten av ekstraplanet. Langs den ekstraplane linjen er ufullkommenhetene av makroskopisk natur, men i de to andre retningene (langs diameteren til "røret") er de veldig små. Hvis ekstraplanet er plassert i den øvre delen av krystallen, kalles dislokasjonen knyttet til den positiv og er betegnet (┴); hvis ekstraplanet er plassert i den nedre delen, kalles dislokasjonen negativ og betegnes (┬).

Under påvirkning av en eksternt påført spenning kan en kantdislokasjon bevege seg ved å gli langs visse krystallografiske plan og retninger. Overveiende gliding skjer langs tettpakkede plan. Kombinasjonen av glideplanet og glideretningen kalles glidesystemet. Hver type krystallgitter er preget av sine egne glidesystemer. Således, i krystaller med et flatesentrert kubisk gitter, er dette planene til aggregatet (111) og retningene til aggregatet<110>(Cu, Al, Ni), med et kroppssentrert kubisk gitter – (110) (α-Fe, Mo, Nb), (211) (Ta,W, α-Fe), (321) (Cr, α- Fe) og<111>, med sekskantet tettpakket – (0001),<11͞20>(Zn, Mg, Be), (1͞100), (10͞11),<11͞20>(Ti), (11͞22),<1͞213>(Ti). Spenningen som kreves for skjærkraft kalles kritisk skjærspenning eller skjærspenning. I hvert øyeblikk deltar dessuten bare en liten gruppe atomer i forskyvningen på begge sider av glideplanet. Figur 9 viser et diagram over glidningen av en kantdislokasjon gjennom en krystall.

Det siste stadiet av glidning er fremveksten av en kantdislokasjon (ekstraplan) på krystalloverflaten. I dette tilfellet forskyves den øvre delen av krystallen i forhold til den nedre en etter en interatomisk avstand i skiftets retning. Slik bevegelse er en elementær handling av plastisk deformasjon. Sliding er en konservativ bevegelse som ikke er assosiert med overføring av materiemasse. Retningen og størrelsen på skiftet ved bevegelse av en kantdislokasjon er preget av Burgers-vektoren b og dens kraft, henholdsvis. Bevegelsesretningen til kantdislokasjonen er parallell med Burgers-vektoren.

I tillegg til glidning kan en kantdislokasjon bevege seg ved kryp, som skjer ved diffusjon og er en termisk aktivert prosess. Positiv krypning oppstår når en kjede av atomer fra kanten av ekstraplanet beveger seg til tilstøtende ledige plasser eller mellomrom, dvs. ekstraplanet forkortes med én interatomisk avstand og kantdislokasjonen går inn i det øvre glideplanet parallelt med det første. Negativ kryp oppstår når kanten av ekstraplanet fullføres av en atomrad på grunn av tillegg av interstitielle eller naboatomer, og kantdislokasjonen beveger seg til det nedre glideplanet. Crawling er en ikke-konservativ bevegelse, dvs. skjer ved masseoverføring. Hastigheten av gjennomgang avhenger av både temperatur og konsentrasjonen av punktdefekter.

En skrueforskyvning, som en kantforskyvning, kan opprettes ved bruk av skjær. La oss forestille oss en krystall i form av en stabel med horisontale parallelle atomplan. La oss mentalt foreta et ikke-gjennomgående kutt i krystallen (fig. 10a) og flytte for eksempel høyre side ned (langs ABCD-planet) med én interplanar avstand (fig. 10b).

En skrueforskyvning er delt inn i høyrehendte (fig. 10b), når forskyvningslinjen ved bevegelse fra øvre plan til nedre plan må forbigås med klokken, og venstrehendt når man beveger seg fra øvre plan til nedre plan. dislokasjonslinjen må omgås mot klokken (hvis i forhold til ABCD-planet flyttes ned på venstre side av krystallen). Skruens dislokasjonslinje er alltid parallell med Burgers-vektoren (fig. 11).

En skrueforskyvning, i motsetning til en kantdislokasjon, er ikke assosiert med et spesifikt skjærplan, derfor kan den bevege seg ved å gli i et hvilket som helst krystallografisk plan som inneholder en dislokasjonslinje og en skjærvektor (fig. 12). Bevegelsesretningen til en skruedislokasjon er alltid vinkelrett på Burgers-vektoren. Som et resultat av glidningen av både kant- og skruedislokasjoner, dannes et trinn på overflaten av krystallen med en høyde som er lik Burgers-vektoren b(Fig. 12).

Dislokasjoner er tilstede i alle krystaller. Således, i udeformerte metaller, er dislokasjonstettheten 10 6 -10 8 cm -2; i homeopolare krystaller – 10 4 cm -2. Ved en ytre spenning lik den kritiske skjærspenningen τ cr = 10 -5 G, hvor G er elastisitetsmodulen til materialet, begynner dislokasjonene å bevege seg, dvs. plastisk deformasjon begynner. Under plastisk deformasjon øker dislokasjonstettheten. For eksempel, i deformerte metaller er dislokasjonstettheten 10 10 –10 12 cm -2; i homeopolare krystaller opp til 10 8 cm -2. Ulike typer barrierer (andre fase partikler, punktdefekter, korngrenser, etc.) tjener som hindringer for bevegelige dislokasjoner. I tillegg, når antallet dislokasjoner øker, begynner de å samle seg, blir viklet inn i baller og forstyrrer andre bevegelige dislokasjoner. Når graden av deformasjon øker, øker τ cr, dvs. for å fortsette deformasjonsprosessen, kreves en økning i ytre spenning, som til en viss grad bestemmer styrkingen av materialet.

Overflatefeil. Overflatefeil inkluderer korngrenser (underkorn) (fig. 13). Overflatedefekter er todimensjonale, det vil si at de har makroskopiske dimensjoner i to retninger og atomdimensjoner i tredje retning. Grenser kalles lavvinkel hvis feilorienteringen av krystallgitteret til nabokorn ikke overstiger 10°, og høyvinkel (høyvinkel) hvis feilorienteringen er større.

Lavvinkelgrenser kan dannes av systemer med både kant- og skrueforskyvninger med forskjellige orienteringer og med forskjellige Burgers-vektorer. Lavvinkelgrenser oppstår under veksten av krystaller fra en smelte, under plastisk deformasjon osv. Dislokasjoner av en lavvinkelgrense tiltrekker seg punktdefekter på grunn av elastisk interaksjon med dem. Migrering av en lavvinkelgrense skjer kun ved diffusjon. Derfor hemmer punktdefekter konsentrert i kantsonen ved flere interatomære avstander denne prosessen og stabiliserer underkonstruksjonen.

Høyvinkelgrenser ble oppdaget mye tidligere enn lavvinkelgrenser og er den "eldste" typen defekter i krystallstrukturen. Det antas at høyvinkelgrensen er et lag 2-3 atomdiametre tykt, der atomene opptar noen mellomposisjoner i forhold til de riktige posisjonene til gitterstedene til nabokorn. Denne posisjonen til atomene gir minimal potensiell energi i grenselaget, og er derfor ganske stabil.

Naturen og oppførselen til både lavvinklede og høyvinklede grenser under kraft og temperatur påvirker materialets mekaniske egenskaper.

Trening

1. Et plan i en kubisk krystall skjærer av segmenter lik a på koordinataksene; 2c; Med. Bestem de krystallografiske indeksene til planet (hkl).

2. Konstruer et romlig bilde av plan (ved å bruke eksemplet med en kube) som har krystallografiske indekser (110); (111); (112); (321); (1͞10); (͞111); (͞1͞1͞1).

3. Definer symbolet for retningen som går gjennom punktene (0, in/3, s/3).

4. Konstruer et romlig bilde av følgende retninger i kuben; ; ; [100]; ; ; ; ; ; ; [͞111]; ; ; [͞1͞11]; [͞111]; ; [͞1͞1͞1]; ; .

5. Regn ut antall atomer i en celle og koordinasjonstallet for bcc og fcc og hcp gitter.

Kontrollspørsmål

1. Hvor mange typer Bravais-enhetsceller er kjent i dag? Hvilke av dem er mest karakteristiske for metaller?

2. Hva er krystallografiske symboler? Beskriv skjemaet for å bestemme atomplansymbolet i en krystall.

3. Hvilke typer punktdefekter finnes i krystaller? Over hvilke avstander strekker forvrengningen forårsaket av en punktdefekt seg?

4. Hvordan endres konsentrasjonen av ledige stillinger med økende temperatur?

5. Hvorfor kalles dislokasjoner lineære defekter?

6. På hvilket grunnlag deles dislokasjoner i kant og skrue?

7. Hva er Burgers-vektoren? Hva er kraften til Burgers-vektoren?

8. Hva er retningen til Burgers-vektoren i forhold til kanten og skruedislokasjonslinjen?

9. Hva er overflatefeil?

10. Hvilke fysiske egenskaper til krystallinske faststoffer påvirkes av defekter i krystallstrukturen?

Laboratoriearbeid nr. 2

Federal State Budgetary Educational Institute of Higher Education

"Volga State University of Water Transport"

PERM GREEN

E.A . Sazonova

MATERIALVITENSKAP

SAMLING AV PRAKTISKE OG LABORATORIEARBEIDER

26.02.06 "Drift av skipselektrisk utstyr og automasjonsutstyr"

23.02.01 "Organisering av transport og ledelse innen transport" (etter type)

PERMIAN

2016

Introduksjon

Metodiske anbefalinger for utførelse av laboratorie- og praktisk arbeid i den akademiske disiplinen "Materialvitenskap" er beregnet på studenter ved videregående yrkesutdanning i spesialiteten 26.02.06 "Drift av skipselektrisk utstyr og automasjonsutstyr"

Denne metodiske håndboken gir instruksjoner for å utføre praktisk og laboratoriearbeid med emnene i disiplinen, angir emner og innhold i laboratorie- og praktisk arbeid, kontrollformer for hvert emne og anbefalt litteratur.

Som et resultat av å mestre denne akademiske disiplinen, skal studenten kunne:

˗ utføre mekaniske tester av materialprøver;

˗ bruke fysiske og kjemiske metoder for å studere metaller;

˗ bruke referansetabeller for å bestemme egenskapene til materialer;

˗ velg materiell til profesjonelle aktiviteter.

Som et resultat av å mestre denne akademiske disiplinen, bør studenten vite:

˗ grunnleggende egenskaper og klassifisering av materialer som brukes i profesjonell virksomhet;

˗ navn, merking, egenskaper til materialet som behandles;

˗ regler for bruk av smøremidler og kjølematerialer;

˗ grunnleggende informasjon om metaller og legeringer;

˗ grunnleggende informasjon om ikke-metallisk, pakning,

Tetnings- og elektriske materialer, stål, deres klassifisering.

Laboratorie- og praktisk arbeid vil tillate deg å utvikle praktiske arbeidsferdigheter og faglig kompetanse. De er inkludert i strukturen for å studere den akademiske disiplinen "Material Science", etter å ha studert emnet: 1.1. "Grunnleggende informasjon om metaller og legeringer", 1.2 "Jern-karbonlegeringer", 1.3 "Ikke-jernholdige metaller og legeringer".

Laboratorie og praktisk arbeid utgjør en del av den akademiske disiplinen og vurderes etter kriteriene presentert nedenfor:

Karakteren "5" gis til en student hvis:

˗ emnet for arbeidet tilsvarer det gitte, studenten demonstrerer systematisk og fullstendig kunnskap og ferdigheter om dette spørsmålet;

˗ arbeidet er utformet i samsvar med lærerens anbefalinger;

˗ mengden arbeid tilsvarer den angitte;

˗ arbeidet ble fullført nøyaktig innenfor tidsrammen angitt av læreren.

Karakteren "4" gis til en student hvis:

˗ emnet for arbeidet tilsvarer det gitte, studenten gjør mindre unøyaktigheter eller noen feil i denne saken;

˗ arbeidet er utformet med unøyaktigheter i design;

˗ mengden arbeid tilsvarer spesifisert eller litt mindre;

˗ arbeidet ble levert til den tid som er angitt av læreren, eller senere, men ikke mer enn 1-2 dager.

Karakteren "3" gis til en student hvis:

˗ verkets emne tilsvarer det gitte, men verket mangler vesentlige elementer i verkets innhold eller emnet er presentert ulogisk, hovedinnholdet i problemstillingen er ikke tydelig presentert;

˗ arbeidet var forberedt med feil i design;

˗ mengden arbeid er betydelig mindre enn spesifisert;

˗ arbeid ble levert 5-6 dager for sent.

Karakteren "2" gis til en student hvis:

˗ hovedtemaet for arbeidet er ikke avslørt;

˗ arbeidet er ikke utformet i samsvar med lærerens krav;

˗ mengden arbeid samsvarer ikke med det som ble spesifisert;

˗ arbeidet ble levert mer enn 7 dager for sent.

Laboratorie- og praktisk arbeid har en viss struktur i innholdet, vi foreslår at du vurderer det: fremdriften av arbeidet er gitt i begynnelsen av hvert praktiske og laboratoriearbeid; når de utfører praktisk arbeid, fullfører studentene oppgaven som er angitt på slutten av arbeidet (punkt "Oppgave for studenter"); Når du utfører laboratoriearbeid, utarbeides en rapport om gjennomføringen, innholdet i rapporten er angitt på slutten av laboratoriearbeidet (punkt "Rapportens innhold").

Når du utfører laboratoriearbeid og praktisk arbeid, følger studentene visse regler, vurder dem nedenfor: laboratoriearbeid og praktisk arbeid utføres i timene; endelig registrering av laboratorie- og praktisk arbeid hjemme er tillatt; bruk av tilleggslitteratur er tillatt når du utfører laboratoriearbeid og praktisk arbeid; Før du utfører laboratoriearbeid og praktisk arbeid, er det nødvendig å studere de grunnleggende teoretiske prinsippene om problemet under vurdering.

Praktisk arbeid nr. 1

"Fysiske egenskaper av metaller og metoder for deres studier"

Målet med arbeidet : studere de fysiske egenskapene til metaller, metoder for deres bestemmelse.

Framgang:

Teoretisk del

Fysiske egenskaper inkluderer: tetthet, smeltepunkt (smeltepunkt), termisk ledningsevne, termisk ekspansjon.

Tetthet er mengden stoff i en volumenhet. Dette er en av de de viktigste egenskapene metaller og legeringer. Basert på deres tetthet er metaller delt inn i følgende grupper:lungene (tetthet ikke mer enn 5 g/cm 3 ) - magnesium, aluminium, titan, etc.;tung - (tetthet fra 5 til 10 g/cm 3 ) - jern, nikkel, kobber, sink, tinn, etc. (dette er den mest omfattende gruppen);veldig tung (tetthet mer enn 10 g/cm 3 ) - molybden, wolfram, gull, bly, etc. Tabell 1 viser tetthetsverdiene til metaller.

Tabell 1

Tetthet av metaller

Smeltepunktet er temperaturen der et metall endres fra en krystallinsk (fast) tilstand til en flytende tilstand med absorpsjon av varme.

Smeltepunktene til metaller varierer fra -39 °C (kvikksølv) til 3410 °C (wolfram). De fleste metaller (unntatt alkalier) har et høyt smeltepunkt, men noen "normale" metaller, som tinn og bly, kan smeltes på en vanlig elektrisk eller gasskomfyr.

Avhengig av smeltepunktet er metallet delt inn i følgende grupper:smeltbar (smeltepunktet overstiger ikke 600 o C) - sink, tinn, bly, vismut, etc.;middels smelting (fra 600 o Fra til 1600 o C) - disse inkluderer nesten halvparten av metallene, inkludert magnesium, aluminium, jern, nikkel, kobber, gull;ildfast (mer enn 1600 o C) - wolfram, molybden, titan, krom, etc. Når tilsetningsstoffer introduseres i metallet, synker smeltepunktet som regel.

tabell 2

Smelte- og kokepunkter for metaller

Termisk ledningsevne er et metalls evne til å lede varme med en eller annen hastighet når det varmes opp.

Elektrisk ledningsevne er et metalls evne til å lede elektrisk strøm.

Termisk ekspansjon er et metalls evne til å øke volumet når det varmes opp.

Den glatte overflaten av metaller reflekterer en stor prosentandel av lys, et fenomen som kalles metallisk glans. Men når de er i pulverform, mister de fleste metaller sin glans; aluminium og magnesium beholder imidlertid glansen selv i pulver. Aluminium, sølv og palladium reflekterer lyset best; speil er laget av disse metallene. Rhodium brukes noen ganger til å lage speil, til tross for den ekstremt høye prisen: på grunn av dens mye større hardhet og kjemisk motstand enn sølv eller til og med palladium, kan rhodiumlaget være mye tynnere enn sølvet.

Forskningsmetoder innen materialvitenskap

De viktigste forskningsmetodene innen metallurgi og materialvitenskap er: brudd, makrostruktur, mikrostruktur, elektronmikroskopi, røntgenforskningsmetoder. Vurder funksjonene deres mer detaljert.

1. Kink er den enkleste og rimelig måte vurdering av metallers indre struktur. Metoden for å vurdere brudd, til tross for dens tilsynelatende grovhet ved vurdering av kvaliteten på et materiale, brukes ganske mye i ulike grener av produksjon og vitenskapelig forskning. Bruddvurdering kan i mange tilfeller prege kvaliteten på materialet.

Bruddet kan være krystallinsk eller amorft. Amorft brudd er karakteristisk for materialer som ikke har en krystallinsk struktur, som glass, kolofonium og glassaktig slagg.

Metalllegeringer, inkludert stål, støpejern, aluminium, magnesiumlegeringer, sink og dets legeringer produserer granulært, krystallinsk brudd.

Hver side av et krystallinsk brudd er et spaltningsplan av et individuelt korn. Derfor viser bruddet oss kornstørrelsen på metallet. Ved å studere brudd på stål kan man se at kornstørrelsen kan variere innenfor svært vide grenser: fra noen få centimeter i støpt, sakte avkjølt stål til tusendels millimeter i riktig smidd og herdet stål. Avhengig av kornstørrelsen kan bruddet være grovkrystallinsk eller finkrystallinsk. Vanligvis tilsvarer et fint krystallinsk brudd en metalllegering av høyere kvalitet.

Hvis bruddet i prøven som studeres oppstår med tidligere plastisk deformasjon, deformeres kornene i bruddplanet, og bruddet reflekterer ikke lenger metallets indre krystallinske struktur; i dette tilfellet kalles bruddet fibrøst. Ofte i en prøve, avhengig av graden av dens duktilitet, kan det være fibrøse og krystallinske områder i bruddet. Ofte vurderes kvaliteten på metallet ved forholdet mellom bruddarealet som okkuperes av de krystallinske områdene under gitte testbetingelser.

Et sprøtt krystallinsk brudd kan oppstå når brudd oppstår langs korngrenser eller langs glideplan som krysser korn. I det første tilfellet kalles bruddet intergranulært, i det andre transgranulært. Noen ganger, spesielt med veldig fine korn, er det vanskelig å fastslå arten av bruddet. I dette tilfellet undersøkes bruddet ved hjelp av et forstørrelsesglass eller kikkertmikroskop.

Nylig har grenen av metallurgi utviklet seg i fraktografisk studie av brudd på metallografiske og elektronmikroskoper. Samtidig finner man nye fordeler i den gamle metoden for forskning innen metallurgi - bruddforskning, ved å anvende konseptene fraktale dimensjoner på slik forskning.

2. Makrostruktur er neste metode for å studere metaller. Makrostrukturell forskning består i å studere tverrsnittsplanet til et produkt eller prøve i langsgående, tverrgående eller andre retninger etter etsing, uten bruk av forstørrelsesapparater eller bruk av forstørrelsesglass. Fordelen med makrostrukturell forskning er det faktum at ved bruk av denne metoden er det mulig å studere strukturen til en hel støping eller støpeblokk, smiing, stempling osv. direkte. Ved hjelp av denne forskningsmetoden kan du oppdage interne metalldefekter: bobler, hulrom, sprekker, slagginneslutninger, undersøke krystallstrukturen til støpegodset, studere heterogeniteten til krystalliseringen av barren og dens kjemiske heterogenitet (likvasjon).

Ved å bruke svovelutskrifter av makroseksjoner på fotografisk papir i henhold til Bauman, bestemmes den ujevne fordelingen av svovel over tverrsnittet av blokkene. Denne forskningsmetoden er av stor betydning når man undersøker smidde eller utstansede arbeidsstykker for å bestemme riktig retning av fibrene i metallet.

3. Mikrostruktur - en av hovedmetodene innen metallvitenskap er studiet av mikrostrukturen til metall ved hjelp av metallografiske og elektronmikroskoper.

Denne metoden lar deg studere mikrostrukturen til metallobjekter med høye forstørrelser: fra 50 til 2000 ganger på et optisk metallografisk mikroskop og fra 2 til 200 tusen ganger på et elektronmikroskop. Mikrostrukturen studeres på polerte seksjoner. Ved å bruke uetsede seksjoner studeres tilstedeværelsen av ikke-metalliske inneslutninger, som oksider, sulfider, små slagginneslutninger og andre inneslutninger som skiller seg sterkt fra grunnmetallets natur.

Mikrostrukturen til metaller og legeringer studeres ved hjelp av etsede seksjoner. Etsing utføres vanligvis med svake syrer, alkalier eller andre løsninger, avhengig av arten av metallet i seksjonen. Effekten av etsning er at den løser opp forskjellige strukturelle komponenter på forskjellige måter, og farger dem i forskjellige toner eller farger. Korngrenser som avviker fra basisløsningen har en etsbarhet som vanligvis er forskjellig fra basen og skiller seg ut på det tynne snittet i form av mørke eller lyse linjer.

Polyedrene av korn som er synlige under et mikroskop er tverrsnitt av korn etter overflaten av en polert seksjon. Siden dette tverrsnittet er tilfeldig og kan finne sted i forskjellige avstander fra sentrum av hvert enkelt korn, samsvarer ikke forskjellen i størrelsene på polyedrene med de faktiske forskjellene i kornstørrelsene. Den nærmeste verdien til den faktiske kornstørrelsen er den største korn.

Ved etsing av en prøve bestående av homogene krystallinske korn, for eksempel rent metall, en homogen fast løsning, etc., etses overflatene til forskjellige korn ofte forskjellig.

Dette fenomenet forklares av det faktum at korn med forskjellig krystallografisk orientering vises på overflaten av den polerte seksjonen, som et resultat av at graden av syrevirkning på disse kornene er forskjellig. Noen korn ser skinnende ut, andre er kraftig etset og mørkere. Denne mørkningen skyldes dannelsen av forskjellige etsningsmønstre som reflekterer lysstrålene annerledes. Når det gjelder legeringer, danner individuelle strukturelle komponenter et mikrorelieff på overflaten av den polerte seksjonen, som har områder med forskjellige helninger av individuelle overflater.

Normalt lokaliserte områder reflekterer den største mengden lys og er de letteste. Andre områder er mørkere. Ofte er kontrasten i bildet av kornstrukturen ikke assosiert med strukturen til overflaten av kornene, men med relieffet ved korngrensene. I tillegg kan forskjellige nyanser av strukturelle komponenter være et resultat av dannelsen av filmer dannet under interaksjonen av etsemidlet med de strukturelle komponentene.

Ved hjelp av metallografisk forskning er det mulig å foreta en kvalitativ identifikasjon av de strukturelle komponentene i legeringer og en kvantitativ studie av mikrostrukturene til metaller og legeringer, for det første ved sammenligning med kjente studerte mikrokomponenter av strukturer og for det andre ved spesielle metoder for kvantitativ metallografi.

Kornstørrelsen bestemmes. Metoden for visuell vurdering, som består i det faktum at den aktuelle mikrostrukturen vurderes tilnærmet ved poeng av standardskalaer i henhold til GOST 5639-68, GOST 5640-68. I henhold til de tilsvarende tabellene, for hvert punkt bestemmes arealet av ett korn og antall korn per 1 mm 2 og 1 mm 3 .

Metoden for å beregne antall korn per overflateenhet av en polert seksjon ved å bruke de riktige formlene. Hvis S er området som antall korn n telles på, og M er mikroskopforstørrelsen, så er gjennomsnittlig kornstørrelse i seksjonen av den polerte overflaten

Bestemmelse av fasesammensetning. Fasesammensetningen til en legering vurderes ofte med øye eller ved å sammenligne strukturen med standard skalaer.

En tilnærmet metode for kvantitativ bestemmelse av fasesammensetningen kan utføres ved å bruke sekantmetoden ved å beregne lengden av segmenter okkupert av forskjellige strukturelle komponenter. Forholdet mellom disse segmentene tilsvarer det volumetriske innholdet til de enkelte komponentene.

Punktmetode A.A. Glagoleva. Denne metoden utføres ved å estimere antall punkter (skjæringspunkter for mikroskopets okulargitter) som faller på overflaten av hver strukturell komponent. I tillegg produserer metoden for kvantitativ metallografi: bestemmelse av størrelsen på grensesnittet mellom faser og korn; bestemmelse av antall partikler i et volum; bestemmelse av kornorientering i polykrystallinske prøver.

4. Elektronmikroskopi. Elektronmikroskopet har nylig funnet stor betydning i metallografisk forskning. Han har utvilsomt en stor fremtid. Hvis oppløsningen til et optisk mikroskop når 0,00015 mm = 1500 A, når oppløsningen til elektronmikroskoper 5-10 A, dvs. flere hundre ganger mer enn optisk.

Et elektronmikroskop brukes til å studere tynne filmer (replikaer) tatt fra overflaten av en polert seksjon eller for å direkte studere tynne metallfilmer oppnådd ved å tynne en massiv prøve.

Det største behovet for bruk av elektronmikroskopi er å studere prosesser knyttet til frigjøring av overflødige faser, for eksempel dekomponering av overmettede faste løsninger under termisk eller belastningsaldring.

5. Røntgenforskningsmetoder. En av de viktigste metodene for å etablere den krystallografiske strukturen til ulike metaller og legeringer er røntgendiffraksjonsanalyse. Denne forskningsmetoden gjør det mulig å bestemme arten av det relative arrangementet av atomer i krystallinske legemer, dvs. løse et problem som er utilgjengelig for enten et konvensjonelt mikroskop eller et elektronmikroskop.

Grunnlaget for røntgendiffraksjonsanalyse er samspillet mellom røntgenstråler og atomene i kroppen som studeres som ligger i deres vei, takket være at sistnevnte blir, så å si, nye kilder til røntgenstråler, som er sentrene for deres spredning.

Spredningen av stråler av atomer kan sammenlignes med refleksjon av disse strålene fra atomplanene til en krystall i henhold til lovene for geometrisk optikk.

Røntgenstråler reflekteres ikke bare fra fly som ligger på overflaten, men også fra dype. Ved å reflektere fra flere likt orienterte plan forsterkes den reflekterte strålen. Hvert plan av krystallgitteret produserer sin egen stråle av reflekterte bølger. Etter å ha mottatt en viss veksling av reflekterte røntgenstråler ved visse vinkler, beregnes den interplanare avstanden, krystallografiske indekser til de reflekterende planene, og til slutt formen og dimensjonene til krystallgitteret.

Praktisk del

Innhold i rapporten.

1. Rapporten skal angi tittel og formål med arbeidet.

2. Liste de grunnleggende fysiske egenskapene til metaller (med definisjoner).

3. Registrer tabell 1-2 i notatboken. Trekk konklusjoner fra tabellene.

4. Fyll ut tabellen: «Grunnleggende forskningsmetoder i materialvitenskap».

Røntgen

forskningsmetoder

Praktisk arbeid nr. 2

Emne: "Å studere tilstandsdiagrammer"

Målet med arbeidet: gjøre elevene kjent med hovedtypene av tilstandsdiagrammer, deres hovedlinjer, poeng og deres betydning.

Framgang:

1. Studer den teoretiske delen.

Teoretisk del

Tilstandsdiagrammet representerer grafisk bilde tilstanden til enhver legering av systemet som studeres avhengig av konsentrasjon og temperatur (se fig. 1)

Fig.1 Tilstandsdiagram

Tilstandsdiagrammer viser stabile tilstander, dvs. sier at det under gitte forhold har et minimum av fri energi, og derfor kalles det også et likevektsdiagram, siden det viser hvilke likevektsfaser som eksisterer under gitte forhold.

Konstruksjonen av fasediagrammer utføres oftest ved hjelp av termisk analyse. Som et resultat oppnås en serie av kjølekurver, der infleksjonspunkter og temperaturstopp observeres ved fasetransformasjonstemperaturer.

Temperaturer som tilsvarer fasetransformasjoner kalles kritiske punkter. Noen kritiske punkter har navn, for eksempel kalles punktene som tilsvarer begynnelsen av krystalliseringen likviduspunkter, og slutten av krystalliseringen kalles soliduspunkter.

Ved hjelp av kjølekurvene konstrueres et sammensetningsdiagram i koordinater: abscisseaksen er konsentrasjonen av komponenter, og ordinataksen er temperatur. Konsentrasjonsskalaen viser innholdet av komponent B. Hovedlinjene er likvidus (1) og solidus linjer (2), samt linjene som tilsvarer fasetransformasjoner i fast tilstand (3, 4).

Fra fasediagrammet kan man bestemme temperaturene på fasetransformasjoner, endringer i fasesammensetning, tilnærmet, egenskapene til legeringen, og hvilke typer prosessering som kan brukes til legeringen.

Nedenfor er de forskjellige typene tilstandsdiagrammer:

Fig.2. Fasediagram av legeringer med ubegrenset løselighet

komponenter i fast tilstand (a); typiske kjølekurver

legeringer (b)

Analyse av det resulterende diagrammet (fig. 2).

1. Antall komponenter: K = 2 (komponentene A og B).

2. Antall faser: f = 2 (flytende fase L, faste oppløsningskrystaller)

3. Hovedlinjer i diagrammet:

acb – likviduslinje, over denne linjen er legeringene i flytende tilstand;

adb er soliduslinjen; under denne linjen er legeringene i fast tilstand.

Fig.3. Tilstandsdiagram av legeringer uten løselighet av komponenter i fast tilstand (a) og kjølekurver for legeringer (b)

Analyse av tilstandsdiagrammet (fig. 3).

1. Antall komponenter: K = 2(komponentene A og B);

2. Antall faser: f = 3(krystaller av komponent A, krystaller av komponent B, flytende fase).

3. Hovedlinjer i diagrammet:

soliduslinjen ecf, parallelt med konsentrasjonsaksen, tenderer mot aksene til komponentene, men når dem ikke;

Ris. 4. Tilstandsdiagram over legeringer med begrenset løselighet av komponenter i fast tilstand (a) og kjølekurver for typiske legeringer (b)

Analyse av tilstandsdiagrammet (fig. 4).

1. Antall komponenter: K = 2 (komponentene A og B);

2. Antall faser: f = 3 (flytende fase og krystaller av faste løsninger (løsning av komponent B i komponent A) og (løsning av komponent A i komponent B));

3. Hovedlinjer i diagrammet:

likviduslinjen acb består av to grener som konvergerer i ett punkt;

solidus line adcfb, består av tre seksjoner;

dm – linje for maksimal konsentrasjon av komponent B i komponent A;

fn er linjen for maksimal konsentrasjon av komponent A i komponent B.

Praktisk del

Oppgave til studenter:

1. Skriv ned tittelen på jobben og formålet.

2. Skriv ned hva et tilstandsdiagram er.

Svar på spørsmålene:

1. Hvordan er et tilstandsdiagram bygget opp?

2. Hva kan bestemmes ut fra et tilstandsdiagram?

3. Hva heter hovedpunktene i diagrammet?

4. Hva er angitt på diagrammet langs x-aksen? Y-aksen?

5. Hva kalles hovedlinjene i diagrammet?

Tilordning etter alternativer:

Elevene svarer på de samme spørsmålene, men bildene de skal svare på er forskjellige. Alternativ 1 gir svar etter figur 2, alternativ 2 gir svar etter figur 3, alternativ 3 gir svar etter figur 4. Tegningen skal registreres i en notatbok.

1. Hva heter diagrammet?

2. Nevn hvor mange komponenter som er involvert i dannelsen av legeringen?

3. Hvilke bokstaver angir hovedlinjene i diagrammet?

Praktisk arbeid nr. 3

Emne: "Studie av støpejern"

Målet med arbeidet: gjøre studentene kjent med merkingene og anvendelsesområdet for støpejern; utvikle evnen til å tyde støpejernskvaliteter.

Framgang:

Teoretisk del

Støpejern skiller seg fra stål: i sammensetning - et høyere innhold av karbon og urenheter; når det gjelder teknologiske egenskaper - høyere støpeegenskaper, lav evne til plastisk deformasjon, nesten ikke brukt i sveisede strukturer.

Avhengig av tilstanden til karbon i støpejern, skilles de ut: hvitt støpejern - karbon i bundet tilstand i form av sementitt, i et brudd har det hvit farge og metallisk glans; grått støpejern - alt eller det meste av karbonet er i fri tilstand i form av grafitt, og ikke mer enn 0,8 % av karbonet er i bundet tilstand. På grunn av den store mengden grafitt har bruddet grå farge; halvparten av karbonet er i fri tilstand i form av grafitt, men minst 2 % av karbonet er i form av sementitt. Lite brukt i teknologi.

Avhengig av grafittformen og dannelsesforholdene, skilles følgende grupper av støpejern ut: grå - med lamellær grafitt; høy styrke - med sfærisk grafitt; formbar - med flak grafitt.

Grafittinneslutninger kan betraktes som en tilsvarende form for hulrom i strukturen til støpejern. I nærheten av slike defekter, under lasting, er spenninger konsentrert, jo større verdi, jo skarpere er defekten. Det følger at plateformede grafittinneslutninger myker metallet maksimalt. Flakformen er mer gunstig, mens den sfæriske formen til grafitt er optimal. Plastisitet avhenger av form på samme måte. Tilstedeværelsen av grafitt reduserer motstanden mest dramatisk under strenge belastningsmetoder: støt; mellomrom Kompresjonsmotstanden avtar lite.

Grått støpejern

Grått støpejern er mye brukt i maskinteknikk, da det er enkelt å bearbeide og har gode egenskaper. Avhengig av styrken er grått støpejern delt inn i 10 karakterer (GOST 1412).

Grå støpejern, med lav strekkfasthet, har ganske høy trykkfasthet. Strukturen til metallbasen avhenger av mengden karbon og silisium.

Gitt den lave motstanden til støpegods i grått støpejern mot strekk- og støtbelastninger, bør dette materialet brukes til deler som er utsatt for trykk- eller bøyebelastninger. I maskinverktøybygging er disse grunnleggende kroppsdeler, braketter, tannhjul, guider; i bilindustrien - sylinderblokker, stempelringer, kamaksler, clutchskiver. Støpegods av grått støpejern brukes også i elektroteknikk og til fremstilling av forbruksvarer.

Merking av grått støpejern: angitt med indeksen SCh (grå støpejern) og et tall som viser verdien av strekkfastheten multiplisert med 10 -1 .

For eksempel: SCh 10 – grått støpejern, strekkfasthet 100 MPa.

Formbart jern

Gode egenskaper for støpegods er sikret hvis grafitiseringsprosessen ikke finner sted under prosessen med krystallisering og avkjøling av støpegodset i formen. For å forhindre grafitisering må støpejern ha redusert karbon- og silisiuminnhold.

Det er 7 kvaliteter av formbart støpejern: tre med ferritisk (CN 30 - 6) og fire med perlittisk (CN 65 - 3) base (GOST 1215).

Når det gjelder mekaniske og teknologiske egenskaper, inntar formbart støpejern en mellomposisjon mellom grått støpejern og stål. Ulempen med formbart støpejern sammenlignet med høyfast støpejern er den begrensede veggtykkelsen for støping og behovet for gløding.

Støpegods av duktilt jern brukes til deler som opererer under støt- og vibrasjonsbelastninger.

Girkassehus, nav, kroker, braketter, klemmer, koblinger og flenser er laget av ferritisk støpejern.

Perlelitt støpejern, preget av høy styrke og tilstrekkelig duktilitet, brukes til å lage drivakselgafler, lenker og ruller av transportørkjeder og bremseklosser.

Merking av smidbart støpejern: angitt med indeksen KCH (smidbart støpejern) og tall. Det første tallet tilsvarer strekkfastheten multiplisert med 10 -1 , er det andre tallet den relative forlengelsen.

For eksempel: KCh 30-6 – formbart støpejern, strekkfasthet 300 MPa, relativ forlengelse 6 %.

Duktilt jern

Disse støpejernene er hentet fra grått støpejern som et resultat av modifikasjon med magnesium eller cerium. Sammenlignet med grå støpejern er de mekaniske egenskapene økte, dette er forårsaket av mangel på ujevnheter i spenningsfordelingen på grunn av den sfæriske formen til grafitt.

Disse støpejernene har høy fluiditet, lineær krymping er omtrent 1%. Støpespenninger i støpegods er noe høyere enn for grått støpejern. På grunn av den høye elastisitetsmodulen er bearbeidbarheten ganske høy. De har tilfredsstillende sveisbarhet.

Høyfast støpejern brukes til å lage tynnveggede støpegods (stempelringer), smihammere, senger og rammer til presser og valseverk, former, verktøyholdere og frontplater.

Støpeveivaksler som veier opptil 2,3 tonn, i stedet for smidde stålaksler, har høyere syklisk seighet, er ufølsomme for ytre spenningskonsentratorer, har bedre anti-friksjonsegenskaper og er mye billigere.

Merking av duktilt støpejern: angitt med indeksen HF (duktilt støpejern) og et tall som viser strekkfasthetsverdien multiplisert med 10 -1 .

For eksempel: HF 50 – høyfast støpejern med en strekkfasthet på 500 MPa.

Praktisk del

Oppgave til studenter:

1. Skriv ned navnet på verket og formålet.

2. Beskriv produksjonen av råjern.

3.Fyll ut tabellen:

3.Høy styrke

støpejern

Praktisk arbeid nr. 4

Emne: "Studie av karbon- og legeringskonstruksjonsstål"

Målet med arbeidet:

Framgang:

1.Gjør deg kjent med den teoretiske delen.

2. Fullfør oppgavene i den praktiske delen.

Teoretisk del

Stål er en legering av jern og karbon, som inneholder karbon i en mengde på 0 -2,14%. Stål er de vanligste materialene. De har gode teknologiske egenskaper. Produktene oppnås som et resultat av trykk- og skjærebehandling.

Kvalitet, avhengig av innholdet av skadelige urenheter: svovel og fosfor, er stål delt inn i stål:

˗ Vanlig kvalitet, innhold opptil 0,06 % svovel og opptil 0,07 % fosfor.

˗ Høy kvalitet - opptil 0,035 % svovel og fosfor hver for seg.

˗ Høy kvalitet - opptil 0,025 % svovel og fosfor.

˗ Spesielt høy kvalitet, opptil 0,025 % fosfor og opptil 0,015 % svovel.

Deoksidering er prosessen med å fjerne oksygen fra stål, det vil si, i henhold til graden av dets deoksidering, er det: rolige stål, dvs. fullstendig deoksidert; slike stål er betegnet med bokstavene "sp" på slutten av karakteren (noen ganger er bokstavene utelatt); kokende stål - lett deoksidert; er merket med bokstavene "kp"; semi-stille stål, opptar en mellomposisjon mellom de to foregående; er betegnet med bokstavene "ps".

Vanlig kvalitetsstål er også delt inn etter forsyninger i 3 grupper: gruppe A-stål leveres til forbrukere basert på mekaniske egenskaper (slikt stål kan ha høyt svovel- eller fosforinnhold); stålgruppe B - etter kjemisk sammensetning; Gruppe B stål – med garanterte mekaniske egenskaper og kjemisk sammensetning.

Konstruksjonsstål er beregnet for produksjon av strukturer, maskindeler og enheter.

I Russland og CIS-landene (Ukraina, Kasakhstan, Hviterussland, etc.), har det blitt tatt i bruk et alfanumerisk system for å angi stål- og legeringskvaliteter, utviklet tidlig i USSR, der bokstaver ifølge GOST konvensjonelt indikerer navnene av elementer og metoder for stålsmelting, og tall angir innholdselementene. Til dags dato har ikke internasjonale standardiseringsorganisasjoner utviklet et enhetlig stålmerkingssystem.

Merking av strukturelle karbonstål

vanlig kvalitet

˗ Utpekt i henhold til GOST 380-94 med bokstavene "St" og et konvensjonelt merkenummer (fra 0 til 6) avhengig av kjemisk sammensetning og mekaniske egenskaper.

˗ Jo høyere karboninnhold og styrkeegenskapene til stålet, desto høyere antall.

˗ Bokstaven "G" etter merkenummeret indikerer et høyt manganinnhold i stålet.

˗ Stålgruppen er angitt før karakteren, og gruppe "A" er ikke inkludert i betegnelsen på stålkvaliteten.

˗ For å indikere stålkategorien, er nummeret som tilsvarer kategorien lagt til merkebetegnelsen på slutten. Den første kategorien er vanligvis ikke angitt.

For eksempel:

˗ St1kp2 - karbonstål av ordinær kvalitet, kokende, klasse nr. 1, andre kategori, levert til forbrukere basert på mekaniske egenskaper (gruppe A);

˗ VSt5G - karbonstål av ordinær kvalitet med høyt manganinnhold, rolig, grad nr. 5, første kategori med garanterte mekaniske egenskaper og kjemisk sammensetning (gruppe B);

˗ VSt0 - karbonstål av ordinær kvalitet, klasse nummer 0, gruppe B, første kategori (stålkvalitetene St0 og Bst0 er ikke atskilt etter grad av deoksidasjon).

Merking av strukturelt stål av karbonkvalitet

˗ I samsvar med GOST 1050-88 er disse stålene merket med tosifrede tall som viser gjennomsnittlig karboninnhold i hundredeler av en prosent: 05; 08; 10; 25; 40, 45 osv.

˗ For bløtt stål legges det ikke til bokstaver på slutten av navnene.

For eksempel, 08kp, 10ps, 15, 18kp, 20, etc.

˗ Bokstaven G i stålkvaliteten indikerer et høyt manganinnhold.

For eksempel: 14G, 18G, etc.

˗ Den vanligste gruppen for produksjon av maskindeler (aksler, aksler, foringer, gir osv.)

For eksempel:

˗ 10 – strukturelt karbonstål av høy kvalitet, med et karboninnhold på ca. 0,1 %, stillegående

˗ 45 – strukturelt karbonstål av høy kvalitet, med et karboninnhold på ca. 0,45 %, stillegående

˗ 18 kp – strukturelt karbonstål av høy kvalitet med et karboninnhold på ca. 0,18 %, kokende

˗ 14G – strukturelt karbonstål av høy kvalitet med et karboninnhold på ca. 0,14 %, rolig, med høyt manganinnhold.

Merking av legerte konstruksjonsstål

˗ I samsvar med GOST 4543-71 består navnene på slike stål av tall og bokstaver.

˗ De første sifrene i merket indikerer det gjennomsnittlige karboninnholdet i stål i hundredeler av en prosent.

˗ Bokstaver angir de viktigste legeringselementene som er inkludert i stålet.

˗ Tallene etter hver bokstav indikerer omtrentlig prosentandel av det tilsvarende elementet, avrundet til nærmeste hele tall for et legeringselementinnhold på opptil 1,5 %, tallet etter den tilsvarende bokstaven er ikke angitt.

˗ Bokstaven A på slutten av merket indikerer at stålet er av høy kvalitet (med lavt svovel- og fosforinnhold)

˗ N – nikkel, X – krom, K – kobolt, M – molybden, B – wolfram, T – titan, D – kobber, G – mangan, C – silisium.

For eksempel:

˗ 12Х2Н4А – strukturelt legert stål, høy kvalitet, med et karboninnhold på ca. 0,12%, krom ca. 2%, nikkel ca. 4%

˗ 40ХН – strukturelt legert stål, med et karboninnhold på ca. 0,4 %, krom og nikkel opptil 1,5 %

Merking av andre grupper av konstruksjonsstål

Fjærstål.

˗ Det viktigste kjennetegnet ved disse stålene er at karboninnholdet i dem skal være omtrent 0,8 % (i dette tilfellet vises elastiske egenskaper i stålene)

˗ Fjærer og fjærer er laget av karbon (65,70,75,80) og legert (65S2, 50KhGS, 60S2KhFA, 55KhGR) konstruksjonsstål

˗ Disse stålene er legert med elementer som øker elastisitetsgrensen - silisium, mangan, krom, wolfram, vanadium, bor

For eksempel: 60C2 - strukturelt karbonfjærfjærstål med et karboninnhold på ca. 0,65%, silisium ca. 2%.

Kulelager stål

˗ GOST 801-78 er merket med bokstavene "ШХ", hvoretter krominnholdet er angitt i tideler av en prosent.

˗ For stål som er utsatt for elektroslaggomsmelting, er bokstaven Ш også lagt til på slutten av navnene deres atskilt med en strek.

For eksempel: ShKh15, ShKh20SG, ShKh4-Sh.

˗ De brukes til å lage deler til lagre, og de brukes også til å lage deler som opererer under høy belastning.

For eksempel: ШХ15 – strukturelt kulelagerstål med et karboninnhold på 1 %, krom 1,5 %

Automatiske stål

˗ GOST 1414-75 begynner med bokstaven A (automatisk).

˗ Hvis stålet er legert med bly, begynner navnet med bokstavene AC.

˗ For å reflektere innholdet av andre elementer i stål, brukes de samme reglene som for legerte konstruksjonsstål. For eksempel: A20, A40G, AS14, AS38HGM

For eksempel: AC40 - automatisk konstruksjonsstål, med et karboninnhold på 0,4%, bly 0,15-0,3% (ikke angitt i karakteren)

Praktisk del

Oppgave til studenter:

2. Skriv ned hovedegenskapene ved merking av alle grupper av konstruksjonsstål (vanlig kvalitetsstål av høy kvalitet, legert konstruksjonsstål, fjærstål, kulelagerstål, automatisk stål), med eksempler.

Tilordning etter alternativer:

Dechiffrer stålkvalitetene og skriv ned anvendelsesområdet for en bestemt kvalitet (dvs. hva den er beregnet på å produsere)

Praktisk arbeid nr. 5

Emne: "Studie av karbon og legert verktøystål"

Målet med arbeidet: gjøre studentene kjent med merkingen og anvendelsesområdet for konstruksjonsstål; utvikle evnen til å tyde merkingene til konstruksjonsstål.

Framgang:

1.Gjør deg kjent med den teoretiske delen.

2. Fullfør den praktiske delen.

Teoretisk del

Stål er en legering av jern og karbon, som inneholder 0-2,14 % karbon.

Stål er de vanligste materialene. De har gode teknologiske egenskaper. Produktene oppnås som et resultat av trykk- og skjærebehandling.

Fordelen er muligheten til å oppnå ønsket sett med egenskaper ved å endre sammensetningen og typen behandling.

Avhengig av formålet er stål delt inn i 3 grupper: strukturelt stål, verktøy og spesialstål.

Kvalitet, avhengig av innholdet av skadelige urenheter: svovel og fosfor, er stål delt inn i: stål av vanlig kvalitet, innhold opptil 0,06% svovel og opptil 0,07% fosfor; høy kvalitet - opptil 0,035% svovel og fosfor hver for seg; høy kvalitet - opptil 0,025% svovel og fosfor; spesielt høy kvalitet, opptil 0,025 % fosfor og opptil 0,015 % svovel.

Verktøystål er beregnet for produksjon ulike instrumenter, når det gjelder manuell behandling, og for mekanisk.

Tilstedeværelsen av et bredt spekter av stål og legeringer produsert i forskjellige land har nødvendiggjort deres identifikasjon, men til dags dato er det ikke noe enhetlig system for merking av stål og legeringer, noe som skaper visse vanskeligheter for metallhandelen.

Merking av karbonverktøystål

˗ Disse stålene, i samsvar med GOST 1435-90, er delt inn i høy kvalitet og høy kvalitet.

˗ Høykvalitetsstål er betegnet med bokstaven U (karbon) og et tall som indikerer det gjennomsnittlige karboninnholdet i stålet, i tideler av en prosent.

For eksempel: U7, U8, U9, U10. U7 – karbonverktøystål med et karboninnhold på ca. 0,7 %

˗ Bokstaven A er lagt til betegnelsene på stål av høy kvalitet (U8A, U12A, etc.). I tillegg kan betegnelsene på både høykvalitets og høykvalitets karbonverktøystål inneholde bokstaven G, noe som indikerer økt innhold av mangan i stålet.

For eksempel: U8G, U8GA. U8A – karbonverktøystål med et karboninnhold på ca. 0,8 %, høy kvalitet.

˗ Lag verktøy for håndarbeid (meisel, punch, riper, etc.), mekanisk arbeid ved lave hastigheter (øvelser).

Merking av legert verktøystål

˗ Reglene for utpeking av verktøylegert stål i henhold til GOST 5950-73 er i utgangspunktet de samme som for strukturelt legert stål.

Forskjellen ligger kun i tallene som indikerer massefraksjonen av karbon i stålet.

˗ Prosentandelen karbon er også angitt i begynnelsen av stålnavnet, i tideler av en prosent, og ikke i hundredeler, som for strukturelt legert stål.

˗ Hvis karboninnholdet i verktøylegert stål er omtrent 1,0 %, er det tilsvarende tallet vanligvis ikke angitt i begynnelsen av navnet.

La oss gi eksempler: stål 4Х2В5МФ, ХВГ, ХВЧ.

˗ 9Х5ВФ – legert verktøystål, med et karboninnhold på ca. 0,9 %, krom ca. 5 %, vanadium og wolfram opptil 1 %

Merking av høylegering (høyhastighet)

verktøystål

˗ Angitt med bokstaven "P", tallet etter det indikerer prosentandelen av wolfram i det: I motsetning til legert stål, indikerer ikke navnene på høyhastighetsstål prosentandelen av krom, fordi det er omtrent 4 % i alt stål og karbon (det er proporsjonalt med vanadiuminnholdet).

˗ Bokstaven F, som indikerer tilstedeværelsen av vanadium, angis bare hvis vanadiuminnholdet er mer enn 2,5 %.

For eksempel: R6M5, R18, R6 M5F3.

˗ Vanligvis er høyytelsesverktøy laget av disse stålene: bor, kuttere osv. (for å redusere kostnadene, bare den fungerende delen)

For eksempel: R6M5K2 - høyhastighetsstål, med et karboninnhold på ca. 1%, wolfram ca. 6%, krom ca. 4%, vanadium opptil 2,5%, molybden ca. 5%, kobolt ca. 2%.

Praktisk del

Oppgave til studenter:

1. Skriv ned navnet på verket og formålet.

2. Skriv ned de grunnleggende prinsippene for merking av alle grupper av verktøystål (karbon, legert, høylegert)

Tilordning etter alternativer:

1. Dechiffrer stålkvalitetene og skriv ned anvendelsesområdet for en bestemt kvalitet (dvs. hva den er beregnet på å produsere).

Praktisk arbeid nr. 6

Emne: "Studie av kobberbaserte legeringer: messing, bronse"

Målet med arbeidet: gjøre studentene kjent med merkingen og anvendelsesområdet for ikke-jernholdige metaller - kobber og legeringer basert på det: messing og bronse; utvikle evnen til å tyde markeringene av messing og bronse.

Anbefalinger til studenter:

Framgang:

1.Gjør deg kjent med den teoretiske delen.

2. Fullfør den praktiske delen.

Teoretisk del

Messing

Messing kan inneholde opptil 45 % sink. Økning av sinkinnholdet til 45 % fører til en økning i strekkfasthet til 450 MPa. Maksimal duktilitet oppstår ved et sinkinnhold på ca. 37 %.

I henhold til fremgangsmåten for å produsere produkter skilles det mellom smidd og støpt messing.

Smidd messing er merket med bokstaven L, etterfulgt av et tall som indikerer prosentandelen av kobberinnholdet, for eksempel inneholder L62-messing 62 % kobber og 38 % sink. Hvis det i tillegg til kobber og sink er andre elementer, settes de første bokstavene deres (O - tinn, C - bly, F - jern, F - fosfor, Mts - mangan, A - aluminium, C - sink).

Mengden av disse elementene er indikert med de tilsvarende tallene etter tallet som indikerer kobberinnholdet, for eksempel inneholder LAZh60-1-1-legeringen 60% kobber, 1% aluminium, 1% jern og 38% sink.

Messing har god korrosjonsbestandighet, som kan økes ytterligere ved å tilsette tinn. Messing LO70-1 er motstandsdyktig mot korrosjon i sjøvann og kalles "marin messing". Tilsetning av nikkel og jern øker den mekaniske styrken til 550 MPa.

Støpt messing er også merket med bokstaven L. Etter bokstavbetegnelsen til hovedlegeringselementet (sink) og hver påfølgende, plasseres et tall som indikerer dets gjennomsnittlige innhold i legeringen. For eksempel inneholder messing LTs23A6Zh3Mts2 23 % sink, 6 % aluminium, 3 % jern, 2 % mangan. LTs16K4 av messing har den beste flyten. Støpte messinger inkluderer messing av typene LS, LK, LA, LAZH, LAZHMts. Støpemessing er ikke utsatt for segregering, har konsentrert krymping, og støpegods oppnås med høy tetthet.

Messing er et godt materiale for strukturer som opererer ved minusgrader.

Bronse

Legeringer av kobber med andre grunnstoffer enn sink kalles bronse. Bronse er delt inn i smidde og støpte bronse.

Ved merking av deformerbare bronser plasseres bokstavene Br først, deretter bokstaver som indikerer hvilke elementer, annet enn kobber, som inngår i legeringen. Etter bokstavene er det tall som viser innholdet av legeringskomponenter. For eksempel betyr merket BrOF10-1 at bronse inneholder 10 % tinn, 1 % fosfor, og resten er kobber.

Merkingen av støpte bronse begynner også med bokstavene Br, deretter er bokstavbetegnelsene til legeringselementene angitt og et tall er plassert som indikerer dets gjennomsnittlige innhold i legeringen. For eksempel inneholder BrO3Ts12S5 bronse 3 % tinn, 12 % sink, 5 % bly, og resten er kobber.

Tinnbronser Når kobber smeltes sammen med tinn, dannes det faste løsninger. Disse legeringene er svært utsatt for segregering på grunn av det brede temperaturområdet for krystallisering. Takket være segregering er legeringer med tinninnhold over 5 % gunstige for deler som glidelager: den myke fasen gir god innkjøring, harde partikler skaper slitestyrke. Derfor er tinnbronse gode anti-friksjonsmaterialer.

Tinnbronser har lav volumetrisk krymping (ca. 0,8%), derfor brukes de i kunstnerisk støping. Tilstedeværelsen av fosfor sikrer god flyt. Tinnbronse er delt inn i smidde og støpte bronse.

I deformerbare bronser bør tinninnholdet ikke overstige 6 % for å sikre nødvendig duktilitet, BrOF6,5-0,15. Avhengig av sammensetningen utmerker deformerbare bronse seg ved høye mekaniske, anti-korrosjon, anti-friksjon og elastiske egenskaper, og brukes i ulike bransjer. Stenger, rør, tape og tråd er laget av disse legeringene.

Praktisk del

Oppgave til studenter:

1. Skriv ned tittelen og formålet med arbeidet.

2. Fyll ut tabellen:

Navn

legering, det

definisjon

Grunnleggende

egenskaper

legering

Eksempel

markeringer

Dekoding

frimerker

Region

applikasjoner

Praktisk arbeid nr. 7

Emne: "Studie av aluminiumslegeringer"

Målet med arbeidet: gjøre studentene kjent med merkingen og anvendelsesområdet for ikke-jernholdige metaller - aluminium og legeringer basert på det; studere funksjonene ved bruken av aluminiumslegeringer avhengig av deres sammensetning.

Anbefalinger til studenter: Før du begynner på den praktiske delen av oppgaven, les nøye de teoretiske bestemmelsene, samt forelesningene i arbeidsboken din om dette emnet.

Framgang:

1.Gjør deg kjent med den teoretiske delen.

2. Fullfør den praktiske delen.

Teoretisk del

Prinsippet for merking av aluminiumslegeringer. I begynnelsen er typen legering angitt: D - legeringer av duralumin-typen; A - teknisk aluminium; AK - formbare aluminiumslegeringer; B - høyfaste legeringer; AL - støpelegeringer.

Følgende er referansenummeret til legeringen. Det konvensjonelle tallet etterfølges av en betegnelse som karakteriserer legeringens tilstand: M - myk (glødet); T - varmebehandlet (herding pluss aldring); N - hardtarbeidet; P – halvherdet.

I henhold til deres teknologiske egenskaper er legeringer delt inn i tre grupper: deformerbare legeringer som ikke kan styrkes ved varmebehandling; smidd legeringer styrket ved varmebehandling; støpelegeringer. Sintrede aluminiumslegeringer (SAS) og sintrede aluminiumspulverlegeringer (SAP) produseres ved bruk av pulvermetallurgimetoder.

Smidde støpelegeringer som ikke kan styrkes ved varmebehandling.

Styrken til aluminium kan økes ved legering. Mangan eller magnesium introduseres i legeringer som ikke kan styrkes ved varmebehandling. Atomene til disse elementene øker styrken betydelig, og reduserer duktiliteten. Legeringer er utpekt: med mangan - AMts, med magnesium - AMg; Etter betegnelsen av et element indikeres innholdet (AMg3).

Magnesium virker kun som en herder, mangan styrker og øker korrosjonsbestandigheten. Styrken til legeringer øker bare som et resultat av kald deformasjon. Jo større grad av deformasjon, jo mer betydelig øker styrken og duktiliteten avtar. Avhengig av herdegraden skilles kaldbearbeidede og halvbearbeidede legeringer (AMg3P).

Disse legeringene brukes til fremstilling av forskjellige sveisede beholdere for drivstoff, salpetersyre og andre syrer, lette og middels belastede strukturer. Deformerbare legeringer, styrket av varmebehandling.

Slike legeringer inkluderer duralumin (komplekse legeringer av aluminium - kobber - magnesium eller aluminium - kobber - magnesium - sink-systemer). De har redusert korrosjonsbestandighet, for å øke hvilket mangan som introduseres. Duraluminer er vanligvis herdet ved en temperatur på 500 O C og naturlig aldring, som innledes med en inkubasjonsperiode på to til tre timer. Maksimal styrke oppnås etter 4,5 dager. Duralumin er mye brukt i fly, bil og konstruksjon.

Høyfaste aldringslegeringer er legeringer som inneholder sink i tillegg til kobber og magnesium. Legeringer V95, V96 har en strekkfasthet på ca. 650 MPa. Hovedforbrukeren er flyindustrien (skin, stringers, spars).

Smiing av aluminiumslegeringer AK, AK8 brukes til fremstilling av smijern. Smiing produseres ved en temperatur på 380-450°C O C, utsatt for herding ved en temperatur på 500-560 O C og aldring ved 150-165 O C i 6 timer.

Nikkel, jern og titan blir i tillegg introdusert i sammensetningen av aluminiumslegeringer, noe som øker rekrystalliseringstemperaturen og varmebestandigheten til 300 O MED.

De produserer stempler, blader og skiver til aksialkompressorer og turbojetmotorer.

Støpelegeringer

Støpte legeringer inkluderer legeringer av aluminium-silisiumsystemet (silumins), som inneholder 10-13% silisium. Et tilsetningsstoff til siluminer av magnesium og kobber fremmer effekten av herding av støpte legeringer under aldring. Titan og zirkonium maler kornet. Mangan øker anti-korrosjonsegenskaper. Nikkel og jern øker varmebestandigheten.

Støpelegeringer er merket fra AL2 til AL20. Siluminer er mye brukt til fremstilling av støpte deler til enheter og andre middels og lett belastede deler, inkludert tynnveggede støpegods med komplekse former.

Praktisk del

Oppgave til studenter:

1. Skriv ned tittelen og formålet med arbeidet.

2. Fyll ut tabellen:

Navn

legering, det

definisjon

Grunnleggende

egenskaper

legering

Eksempel

markeringer

Dekoding

frimerker

Region

applikasjoner

Laboratoriearbeid nr. 1

Emne: "Mekaniske egenskaper til metaller og metoder for å studere dem (hardhet)"

Målet med arbeidet:

Framgang:

1. Gjør deg kjent med de teoretiske prinsippene.

2.Fullfør lærerens oppgave.

3.Lag rapport i henhold til oppgaven.

Teoretisk del

Hardhet er evnen til et materiale til å motstå penetrering av et annet legeme inn i det. Ved testing for hardhet må legemet som føres inn i materialet og kalles en indenter være hardere, ha en viss størrelse og form, og må ikke få gjenværende deformasjon. Hardhetstester kan være statiske eller dynamiske. Den første typen inkluderer tester etter innrykkmetoden, den andre - inntrykksmetoden. I tillegg er det en metode for å bestemme hardhet ved å skrape - sklerometri.

Basert på hardheten til et metall, kan du få en ide om nivået på dets egenskaper. For eksempel, jo høyere hardhet, bestemt av trykket på spissen, jo lavere er metallets duktilitet, og omvendt.

Hardhetstester ved bruk av innrykkmetoden består i å presse en innrykk (diamant, herdet stål, hard legering) inn i prøven under påvirkning av en belastning, i form av en kule, kjegle eller pyramide. Etter fjerning av belastningen forblir det et avtrykk på prøven, ved å måle størrelsen på denne (diameter, dybde eller diagonal) og sammenligne den med dimensjonene til indenteren og størrelsen på belastningen, kan man bedømme hardheten til metallet.

Hardhet bestemmes ved hjelp av spesielle enheter - hardhetstestere. Oftest bestemmes hardheten av metodene Brinell (GOST 9012-59) og Rockwell (GOST 9013-59).

Det er generelle krav til prøveforberedelse og testing ved bruk av disse metodene:

1. Overflaten på prøven skal være ren og fri for defekter.

2. Prøver må ha en viss tykkelse. Etter å ha mottatt utskriften, skal det ikke være tegn til deformasjon på baksiden av prøven.

3. Prøven skal ligge stivt og stabilt på bordet.

4. Lasten må virke vinkelrett på overflaten av prøven.

Bestemmelse av Brinell-hardhet

Brinell-hardheten til metallet bestemmes ved å presse en herdet stålkule (fig. 1) med en diameter på 10 inn i prøven; 5 eller 2,5 mm og uttrykkes ved hardhetstallet HB, oppnådd ved å dele den påførte belastningen P i N eller kgf (1H = 0,1 kgf) med overflatearealet til avtrykket dannet på prøven F i mm

Brinell hardhetsnummer HB uttrykt ved forholdet mellom påført belastningFtil torgetSsfærisk overflate av avtrykket (hullet) på den målte overflaten.

HB = , (Mpa),

Hvor

S– området av den sfæriske overflaten av trykket, mm 2 (uttrykt gjennomDOgd);

D– kulediameter, mm;

d– avtrykksdiameter, mm;

LaststørrelseF, kulediameterDog eksponeringsvarigheten under belastning τ velges i henhold til tabell 1.

Figur 1. Skjema for hardhetsmåling ved bruk av Brinell-metoden.

a) Skjema for å presse ballen inn i testmetallet

FD– kulediameter,d otp – avtrykksdiameter;

b) Måling av trykkets diameter med et forstørrelsesglass (i figurend= 4,2 mm).

Tabell 1.

Valg av kulediameter, last og lastholdetid avhengig av

på hardheten og tykkelsen på prøven

mer enn 6

6…3

mindre enn 3

29430 (3000)

7355 (750)

1840 (187,5)

Mindre enn 1400

mer enn 6

6…3

mindre enn 3

9800 (1000)

2450 (750)

613 (62,5)

Ikke-jernholdige metaller og legeringer (kobber, messing, bronse, magnesiumlegeringer, etc.)

350-1300

mer enn 6

6…3

mindre enn 3

9800 (1000)

2450 (750)

613 (62,5)

Ikke-jernholdige metaller (aluminium, lagerlegeringer, etc.)

80-350

mer enn 6

6…3

mindre enn 3

2,5

2450 (250)

613 (62,5)

153,2 (15,6)

Figur 2 viser et diagram av en spakanordning. Prøven plasseres på objektbordet 4. Ved å rotere svinghjulet 3 løfter skrue 2 prøven til den kommer i kontakt med kulen 5 og deretter til fjæren 7, satt på spindelen 6, er fullstendig komprimert en foreløpig belastning på kulen lik 1 kN (100 kgf), som sikrer en stabil posisjon av prøven under lasting. Etter dette slås den elektriske motoren 13 på og gjennom snekkegiret til girkassen 12, koblingsstangen 11 og systemet av spaker 8,9 plassert i hardhetstesterhuset 1 med vekter 10 skaper en gitt full belastning på kulen . Et sfærisk avtrykk oppnås på testprøven. Etter lossing av enheten fjernes prøven og diameteren på fordypningen bestemmes med et spesielt forstørrelsesglass. Den beregnede diameteren til utskriften tas som det aritmetiske gjennomsnittet av målinger i to innbyrdes vinkelrette retninger.

Figur 2. Diagram over Brinell-enheten

Ved å bruke formelen ovenfor, ved å bruke den målte diameteren til fordypningen, beregnes hardhetstallet HB. Hardhetstallet avhengig av diameteren til det resulterende trykket kan også finnes i tabeller (se tabellen over hardhetstall).

Ved måling av hardhet med en kule med en diameter på D = 10,0 mm under en belastning F = 29430 N (3000 kgf), med en holdetid på τ = 10 s, skrives hardhetstallet som følger:HB2335 MPa eller i henhold til den gamle betegnelsen НВ 238 (i kgf/mm 2 )

Når du måler Brinell-hardhet, husk følgende:

Det er mulig å teste materialer med en hardhet på ikke mer enn HB 4500 MPa, siden med en høyere hardhet av prøven oppstår uakseptabel deformasjon av selve ballen;

For å unngå stansing, må prøvens minste tykkelse være minst ti ganger dybden av fordypningen;

Avstanden mellom midten av to tilstøtende utskrifter må være minst fire utskriftsdiametre;

Avstanden fra midten av trykket til sideflaten på prøven må være minst 2,5d.

Rockwell hardhetsbestemmelse

I henhold til Rockwell-metoden bestemmes hardheten til metaller ved å presse en herdet stålkule med en diameter på 1,588 mm eller en diamantkjegle med en spissvinkel på 120 inn i testprøven. O under påvirkning av to sekvensielt påførte laster: foreløpig P0 = 10 kgf og total P, lik summen av de foreløpige P0- og hoved-P1-lastene (fig. 3).

Rockwell hardhet tallHRmålt i konvensjonelle dimensjonsløse enheter og bestemt av formlene:

HR c = – ved pressing av diamantkjeglen

HR V = – ved pressing av en stålkule,

hvor 100– antall inndelinger av den svarte skalaen C, 130 - antall inndelinger av den røde skalaen B på indikatorskiven som måler dybden av innrykk;

h 0 – dybden på innrykk av en diamantkjegle eller kule under påvirkning av forspenning. Mm

h– dybde av innrykk av en diamantkjegle eller kule under påvirkning av en total belastning, mm

0,002 – skaladelingsverdi for indikatorskiven (bevegelse av diamantkjeglen ved måling av hardhet med 0,002 mm tilsvarer å flytte indikatornålen med én divisjon), mm

Type spiss og belastningsverdi velges i henhold til tabell 2, avhengig av hardheten og tykkelsen på prøven. .

Rockwell hardhet tall (HR) er et mål på dybden av innrykk av innrykk og uttrykkes i konvensjonelle enheter. Enheten for hardhet antas å være en dimensjonsløs verdi som tilsvarer en aksial forskyvning på 0,002 mm. Rockwell-hardhetstallet indikeres direkte med pilen på C- eller B-skalaen til indikatoren etter automatisk fjerning av hovedlasten. Hardheten til det samme metallet, bestemt ved forskjellige metoder, uttrykkes ved forskjellige hardhetsenheter.

For eksempel,HB 2070, HR c 18 ellerHR V 95.

Figur 3. Rockwell-hardhetsmåleskjema

tabell 2

HR I

stål ball

981 (100)

0,7

25…100

på skala B

fra 2000 til 7000 (herdet stål)

MED

HR MED

Diamantkjegle

1471 (150)

0,7

20…67

på en C-skala

Fra 4000 til 9000 (deler utsatt for karburering eller nitrering, harde legeringer, etc.)

HR EN

Diamantkjegle

588 (60)

0,4

70…85

på skala B

Rockwell-metoden er preget av enkelhet og høy produktivitet, sikrer bevaring av en overflate av høy kvalitet etter testing, og tillater testing av metaller og legeringer med både lav og høy hardhet. Denne metoden anbefales ikke for legeringer med en heterogen struktur (grått støpejern, formbart og høyfast støpejern, antifriksjonslagerlegeringer, etc.).

Praktisk del

Innhold i rapporten.

Angi tittelen på verket og formålet.

Svar på spørsmålene:

1. Hva kalles hardhet?

2. Hva er essensen i definisjonen av hardhet?

3. Hvilke 2 metoder for å bestemme hardhet kjenner du til? Hva er forskjellen deres?

4. Hvordan bør en prøve forberedes for testing?

5. Hvordan forklare mangelen på en universell metode for å bestemme hardhet?

6. Hvorfor bestemmes hardhet oftest blant de mange mekaniske egenskapene til materialer?

7. Noter i notatboken skjemaet for å bestemme hardhet i henhold til Brinell og Rockwell.

Laboratoriearbeid nr. 2

Emne: "Mekaniske egenskaper til metaller og metoder for å studere dem (styrke, elastisitet)"

Målet med arbeidet: studere de mekaniske egenskapene til metaller, metoder for å studere dem.

Framgang:

1. Gjør deg kjent med de teoretiske prinsippene.

2.Fullfør lærerens oppgave.

3.Lag rapport i henhold til oppgaven.

Teoretisk del

De viktigste mekaniske egenskapene er styrke, elastisitet, viskositet, hardhet. Når han kjenner til de mekaniske egenskapene, velger designeren med rimelighet passende materiale som sikrer påliteligheten og holdbarheten til strukturer med minimal vekt.

Mekaniske egenskaper bestemmer oppførselen til et materiale under deformasjon og ødeleggelse under ytre belastninger. Avhengig av belastningsforholdene, kan mekaniske egenskaper bestemmes av:

1. Statisk belastning - belastningen på prøven øker sakte og jevnt.

2. Dynamisk belastning - lasten øker ved høy hastighet og har slagkarakter.

3. Gjentatt variabel eller syklisk belastning - lasten under testen endres mange ganger i størrelse eller i størrelse og retning.

For å oppnå sammenlignbare resultater, er prøver og metoder for mekanisk testing regulert av GOST-er. I en statisk strekktest: GOST 1497 oppnås styrke- og duktilitetsegenskaper.

Styrke er et materiales evne til å motstå deformasjon og ødeleggelse.

Plastisitet er et materiales evne til å endre størrelse og form under påvirkning av ytre krefter; et mål på plastisitet - mengden gjenværende deformasjon.

Enheten som bestemmer styrke og duktilitet er en strekktestmaskin som registrerer et strekkdiagram (se fig. 4), som uttrykker forholdet mellom forlengelsen av prøven og den påførte belastningen.

Ris. 4. Spenningsdiagram: a – absolutt, b – relativ.

Seksjon oa i diagrammet tilsvarer den elastiske deformasjonen av materialet når Hookes lov overholdes. Spenningen som tilsvarer den elastiske begrensende deformasjonen ved punkt a kalles proporsjonalitetsgrensen.

Grensen for proporsjonalitet er den maksimale spenningen som Hookes lov er gyldig til.

Ved spenninger over proporsjonalitetsgrensen oppstår jevn plastisk deformasjon (forlengelse eller innsnevring av tverrsnittet).

Punkt b er den elastiske grensen - den maksimale spenningen før som ingen gjenværende deformasjon oppstår i prøven.

Område cd er flytearealet; det tilsvarer flytegrensen - dette er spenningen der en økning i deformasjon oppstår i prøven uten en økning i belastningen (materialet "flyter").

Mange kvaliteter av stål og ikke-jernholdige metaller har ikke et klart definert flytegrense, så det er etablert en betinget flytegrense for dem. Den betingede flytegrensen er en spenning som tilsvarer en gjenværende deformasjon lik 0,2 % av prøvens opprinnelige lengde (legert stål, bronse, duralumin og andre materialer).

Punkt B tilsvarer den endelige styrken (en lokal tynning vises på prøven - en hals; dannelsen av tynning er karakteristisk for plastmaterialer).

Strekkfasthet er den maksimale spenningen som en prøve kan tåle før oppløsning (midlertidig strekkfasthet).

Utover punkt B synker lasten (på grunn av nakkeforlengelse) og feil oppstår ved punkt K.

Praktisk del.

Innhold i rapporten.

1. Angi tittelen på verket og formålet.

2. Hvilke mekaniske egenskaper kjenner du til? Hvilke metoder brukes for å bestemme de mekaniske egenskapene til materialer?

3. Skriv ned definisjonen av begrepene styrke og duktilitet. Med hvilke metoder bestemmes de? Hva er navnet på enheten som bestemmer disse egenskapene? Hvordan bestemmes egenskaper?

4. Registrer det absolutte spenningsdiagrammet for plastmaterialet.

5. Etter diagrammet angir du navnene på alle punkter og deler av diagrammet.

6. Hvilken grense er hovedkarakteristikken når man velger et materiale for fremstilling av ethvert produkt? Begrunn svaret ditt.

7. Hvilke materialer er mer pålitelige, sprø eller formbare? Begrunn svaret ditt.

Bibliografi

Hoved:

Adaskin A.M., Zuev V.M. Materialvitenskap (metallbearbeiding). – M.: JIC “Academy”, 2009 – 240 s.

Adaskin A.M., Zuev V.M. Materialvitenskap og materialteknologi. – M.: FORUM, 2010 – 336 s.

Chumachenko Yu.T. Materialvitenskap og rørleggerarbeid (NPO og SPO). – Rostov n/d.: Phoenix, 2013 – 395 s.

Ytterligere:

Zhukovets I.I. Mekanisk testing av metaller. – M.: Videregående skole, 1986. – 199 s.

Lakhtin Yu.M. Grunnleggende om materialvitenskap. – M.: Metallurgi, 1988.

Lakhtin Yu.M., Leontyeva V.P. Materialvitenskap. – M.: Maskinteknikk, 1990.

Elektroniske ressurser:

1. Tidsskrift "Materials Science". (Elektronisk ressurs) – tilgangsskjema http://www.nait.ru/journals/index.php?p_journal_id=2.

2. Materialvitenskap: pedagogisk ressurs, tilgangsskjema http:// www.supermetalloved/narod.ru.

3. Stålmerke. (Elektronisk ressurs) – tilgangsskjema www.splav.kharkov.com.

4. Federal Center for Information and Educational Resources. (Elektronisk ressurs) – tilgangsskjema www.fcior.ru.

Spørsmål til eksamen for 2. år ved Fakultet for IM
Spørsmål til eksamen for 1. års studenter ved IM

Laboratoriearbeid

Laboratorietidsskrifter for kurset "Materialvitenskap"

(Elevene må ha med seg en trykt versjon av laboratorie-notatbokene sine under laboratoriearbeid)

Laboratoriearbeid for emnet "Materialvitenskap"

Laboratoriearbeid på emnet "Materialvitenskap"

Grunnleggende pedagogisk og pedagogisk litteratur om disipliner som undervises ved instituttet

Syklus materialvitenskap

1. Bogodukhov S.I., Kozik E.S. Materialvitenskap. Lærebok for universiteter. – M.: Mashinostroenie, 2015. – 504 s.
2. Solntsev Yu.P., Pryakhin E.I. Materialvitenskap. Lærebok for universiteter. – SPb.: KHIMIZDAT, 2007. – 784 s.
3. Arzamasov V.B., Cherepahin A.A. Materialvitenskap. Lærebok. – M.: Eksamen, 2009. – 352 s.: ill.
4. Oskin V.A., Baikalova V.N., Karpenkov V.F. Workshop om materialvitenskap og teknologi for strukturelle materialer: Lærebok for universiteter (redigert av Oskin V.A., Baikalova V.N.). – M.: KolosS, 2007. – 318 s.: ill.
5. Materialvitenskap og metallteknologi: lærebok for universiteter / G.P. Fetisov og andre - 6. utg., legg til. – M.: Videregående skole, 2008. – 878 s.
6. Materialvitenskap og metallteknologi: en lærebok for universiteter i maskintekniske spesialiteter / G.P. Fetisov, M.G. Karpman et al. - M.: Higher School, 2009. - 637 s.
7. Medvedeva M.L., Prygaev A.K. Notatbok om materialvitenskap. Verktøysett– M.: Publiseringssenter ved det russiske statsuniversitetet for olje og gass oppkalt etter. DEM. Gubkina, 2010, 90 s.
8. Efimenko L.A., Elagina O.Yu., Prygaev A.K., Vyshemirsky E.M., Kapustin O.E., Muradov A.V. Lovende og tradisjonelle rørstål for bygging av gass- og oljerørledninger. Monografi. – M.: Logos, 2011, 336 s.
9. Prygaev A.K., Kurakin I.B., Vasiliev A.A., Krivosheev Yu.V. Begrunnelse for valg av konstruksjonsmaterialer og utvikling av deres varmebehandlingsmoduser for produksjon av maskindeler og utstyr for olje- og gassindustrien. Metodeveiledning for kursarbeid i faget "Materials Science" - M.: Russian State University of Oil and Gas oppkalt etter I.M. Gubkina, 2015
10. Fektistov G.P., Karpman M.G., Miatyukhin V.M. og andre materialvitenskap og materialteknologi. – M.: Videregående skole, 2000.
11. Gulyaev A.P. Materialvitenskap. – M.: Metallurgi, 1986.
12. Efimenko L.A., Prygaev A.K., Elagina O.Yu. Metallurgi og varmebehandling av sveisede skjøter. Opplæringen. – M.: Logos, 2007. - 455 s.: ill.
13. Metodiske manualer for laboratoriearbeid på kurset "Materialvitenskap", del 1 og del 2, - M.: Russian State University of Oil and Gas, 2000.
14. Trofimova G.A. Metodiske manualer for laboratoriearbeid "Konstruksjon og analyse av en termomekanisk kurve for amorfe polymerer" og "Bestemmelse av de mekaniske egenskapene til plast og gummi". – M.: Russian State University of Oil and Gas oppkalt etter I.M. Gubkina, 1999

Syklus Korrosjon og utstyrsbeskyttelse NGP

1. Semenova I.V., Florianovich G.M., Khoroshilov A.V. Korrosjon og korrosjonsbeskyttelse. – M: Fizmatlit, 2010. – 416 s.
2. Medvedeva M.L. Korrosjon og beskyttelse av utstyr under olje- og gassbehandling. Opplæringen. M.: Federal State Unitary Enterprise Publishing House "Oil and Gas" Russian State University of Oil and Gas oppkalt etter. I.M.Gubkina, 2005. – 312 s.: ill.
3. Medvedeva M.L., Muradov A.V., Prygaev A.K. Korrosjon og beskyttelse av hovedrørledninger og tanker: En lærebok for olje- og gassuniversiteter. – M.: Publiseringssenter ved det russiske statsuniversitetet for olje og gass oppkalt etter I.M. Gubkina, 2013. – 250 s.
4. Sorokin G.M., Efremov A.P., Saakiyan L.S. Korrosjonsmekanisk slitasje av stål og legeringer. -M.: Olje og gass, 2002.

Syklus Tribologi

1. Sorokin G.M., Malyshev V.N., Kurakin I.B. Tribologi av stål og legeringer: Lærebok for universiteter. – M.: Russian State University of Oil and Gas oppkalt etter I.M. Gubkina, 2013. – 383 s.: ill.
2. Sorokin G.M., Kurakin I.B. Systemanalyse og komplekse kriterier for styrken til stål. – M.: Nedra Publishing House LLC, 2011. – 101 s.
3. Sorokin G.M. Tribologi av stål og legeringer. M.: Nedra, 2000.
4. Vinogradov V.N., Sorokin G.M. Mekanisk slitasje av stål og legeringer: Lærebok for universiteter. – M.: Nedra, 1996. – 364 s.: ill.
5. Vinogradov V.N., Sorokin G.M. Slitestyrke av stål og legeringer: Lærebok for universiteter. – M.: Olje og gass, 1994. – 417 s.: ill. 246.