Темы лабораторных работ
1.Микроанализ. Ознакомление с устройством металлографического микроскопа и методикой изготовления шлифов.
2.Изучение влияния холодной пластической деформации и рекристаллизации на свойства металлов. Определение температуры порога рекристаллизации с помощью ЭВМ.
3.Влияние состава на структуру и свойства сплавов в равновесном состоянии.
4.Изучение структуры и свойств отожжённой стали.
5.Изучение структуры и свойств чугунов.
6.Влияние температуры нагрева и скорости охлаждения при закалке на структуру и свойства углеродистой стали.
7.Влияние температуры нагрева при отпуске закалённой углеродистой стали на её структуру и свойства.
8.Изучение структуры и свойств стали после термической и химико- термической обработки.
9.Определение прокаливаемости стали методом торцевой закалки.
10.Изотермическая и ступенчатая обработка стали (построение диаграммы изотермического превращения аустенита).
11.Изучение структуры легированных сталей (конструкционных, инструментальных и с особыми свойствами).
12.Изучение структуры цветных металлов и сплавов.
13.Термическая обработка дуралюмина.
14.Исследование влияния состава пластмасс на их физико- механические свойства.
15.Влияние температуры нагрева на механические свойства пластмасс.
16.Определение физико-химических свойств резиновых материалов.
17.Изучение свойств органических стекол.
70
Темы практических занятий
Задача 1
Требуется изготовить вал диаметром 50 мм, работающий с большой нагрузкой.
Выберите наиболее рациональную марку стали, расшифруйте её состав, назначьте режим термической обработки, обеспечивающий наилучшее сочетание прочности, пластичности и вязкости по всему сечению вала.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, приведите характеристики механических свойств после термической обработки.
Задача 2
Выберите наиболее рациональную марку стали для изготовления автомобильных рессор средней прочности.
Расшифруйте состав выбранной стали, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий наилучшие эксплуатационные свойства рессор.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, приведите характеристики механических свойств после термической обработки.
Задача 3
Требуется изготовить свёрла диаметром 10, 20 и 40 мм.
Выберите наиболее рациональную марку стали для каждой группы свёрл.
Расшифруйте состав этих сталей, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий высокие режущие свойства инструмента.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, опишите основные свойства после термической обработки.
Укажите максимально допустимые температуры разогрева режущей кромки инструмента, изготовленного из выбранных вами сталей.
Задача 4
В наличии имеются три марки стали: 40, 40Х, 40ХНМА.
Расшифруйте их состав. Выберите наиболее рациональную сталь для изготовления средненагруженного шатуна сечением до 20 мм.
Назначьте и обоснуйте режим термической обработки,
обеспечивающий необходимый комплекс прочности и пластичности по всему сечению детали.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, приведите характеристики механических свойств после термической обработки.
71
Задача 5
Выберите наиболее рациональную марку стали для изготовления шестерён, работающих в условиях износа при повышенных удельных нагрузках.
Расшифруйте состав выбранной стали, назначьте и обоснуйте режим химико-термической и термической обработки, обеспечивающий
необходимое для данного изделия сочетание высокой твёрдости поверхностного слоя и вязкой сердцевины.
Опишите микроструктуру и приведите характеристики механических свойств поверхности и сердцевины шестерни.
Укажите, какого наибольшего размера шестерни можно изготовить из выбранной вами стали.
Задача 6
Предлагаются три марки стали: У10, Р9, Р9М4К8. Расшифруйте их состав.
Выберите из них сталь для изготовления фрез, предназначенных для обработки сплавов повышенной прочности. Объясните причину выбора именно данной стали.
Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий высокие режущие свойства инструмента.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, опишите основные свойства после термической обработки.
Задача 7
Выберите наиболее рациональные марки стали для изготовления валов двигателя разных диаметров: 30, 50 и 100 мм.
Расшифруйте состав выбранных сталей, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий наилучшее сочетание прочности, пластичности и вязкости по всему сечению вала.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, приведите характеристики механических свойств после термической обработки.
Задача 8
Имеются стали различного состава: 60Г, 60С2, 50ХФ, 60С2ХФА. Расшифруйте их состав.
Выберите сталь для изготовления пружин тяжелонагруженных механизмов машин.
Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий наилучшие эксплуатационные свойства пружин.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, приведите характеристики механических свойств после термической обработки.
72
Задача 9
Плашки в процессе обработки твёрдых материалов разогреваются до температур 600...620°С.
Выберите сталь для изготовления плашек, работающих в таких условиях.
Расшифруйте её состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий высокие режущие свойства инструмента.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, опишите основные свойства после термической обработки.
Задача 10
Из предлагаемых сталей различного состава (30, 30Х, 30ХГСА)
требуется выбрать наиболее рациональную для изготовления слабонагруженных деталей типа штифтов.
Расшифруйте состав этих сталей, назовите, какую вы выбрали. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки,
обеспечивающий надежную конструкционную прочность деталей. Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, приведите
характеристики механических свойств после термической обработки. Укажите, какого наибольшего сечения изделия можно изготовить из
выбранной вами стали.
Задача 11
Выберите сталь для изготовления крупногабаритных зубчатых колес автомобиля, работающих в условиях износа при высоких удельных нагрузках.
Расшифруйте состав выбранной стали, назначьте и обоснуйте режим химико-термической и термической обработки, обеспечивающий
необходимое для данного изделия сочетание высокой твёрдости поверхностного слоя и вязкой сердцевины.
Опишите микроструктуру и приведите характеристики механических свойств поверхности и сердцевины зубчатых колес.
Укажите размеры колес, изготовляемых из выбранной вами стали.
Задача 12
Выберите сталь для изготовления протяжки сечением до 100 мм. Расшифруйте состав выбранной марки стали, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий высокие режущие свойства инструмента.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, опишите основные свойства после термической обработки.
Укажите максимально допустимые температуры разогрева режущей кромки инструмента, изготовленного из выбранной вами стали.
73
Задача 13
Выберите сталь для изготовления тяжелонагруженного коленчатого вала диаметром 60 мм.
Расшифруйте состав выбранной марки стали, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий необходимый комплекс прочности и пластичности по всему сечению вала.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, приведите характеристики механических свойств после термической обработки.
Задача 14
Выберите сталь для изготовления пружин часовых механизмов. Расшифруйте состав выбранной стали, назначьте и обоснуйте режим
термической обработки, обеспечивающий наилучшие эксплуатационные свойства пружин.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, приведите
характеристики механических свойств после термической обработки
Задача 15
Имеются три марки стали: У12, 11Х, Р6М5. Расшифруйте состав этих сталей.
Выберите наиболее рациональную из них для изготовления напильников, используемых для обработки мягких материалов.
Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий высокие режущие свойства инструмента.
Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, опишите основные свойства после термической обработки.
Укажите максимально допустимые температуры разогрева инструмента из выбранной вами стали.
74
|
|
|
|
|
УЛУЧШАЕМЫЕ СТАЛИ |
|
|
Таблица 1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Марка |
Условия |
Прока- |
Перечень изделий |
σВ, МПа |
σ0,2, МПа |
δ,% |
KCU, |
HB |
|
гр- |
стали |
нагружения |
ливае- |
|
|
|
|
МДж/м2 |
|
|
пы |
|
|
мость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После окончательной термообработки |
||||||
|
|
|
|
Dкр, мм |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
30, 40, |
Детали, |
8…12 |
Валы гладкие и |
700…800 |
500…700 |
11…15 |
1,0…1,3 |
241…269 |
|
|
45, 50 |
работающие |
|
ступенчатые, |
|
|
|
|
|
|
|
|
при малых |
|
фланцы, штифты, |
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузках |
|
цапфы, валы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
карданные |
|
|
|
|
|
|
2 |
30Х, |
Средненагруже |
15 |
Оси, рычаги, |
850…930 |
700…780 |
11…18 |
0,8…0,9 |
265…270 |
|
|
40Х,40Г, |
нные детали |
20…25 |
коленчатые валы, |
|
|
|
|
|
|
|
40ХН |
|
|
шестерни, болты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шатуна |
|
|
|
|
|
|
3 |
30ХГСА, |
Детали, |
30 |
Валы, детали |
1100…1150 |
850…880 |
10…15 |
1,0…1,2 |
- |
|
|
40ХНМА, |
работающие |
80 |
рулевого |
|
|
|
|
267 |
|
|
30ХН2ВФ, |
при |
100 |
управления, |
|
|
|
|
- |
|
|
18Х2Н4ВА наибольших |
120 |
тяжелона- |
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
удельных |
|
груженные |
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузках |
|
детали |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
редукторов, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
высоконапряжен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ные валы ротора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
турбин, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коленчатые валы |
|
|
|
|
|
75
Таблица 2
ЦЕМЕНТУЕМЫЕ СТАЛИ
|
№ |
Марка |
Условия |
Сечение |
Прока- |
Перечень |
Поверх- |
|
Сердцевина изделия |
|
||
|
гр- |
стали |
нагружения |
детали |
ливае- |
деталей |
ный |
|
|
|
|
|
|
пы |
|
|
|
мость |
|
слой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dкр, |
|
HRC |
σВ, |
σ0,2, |
δ, |
KCU, |
HB |
|
|
|
|
|
мм |
|
|
МПа МПа % МДж/м2 |
|
|||
|
1 |
10 |
Износ при |
Малое |
Менее |
Кулачки, |
60…64 |
Не регламентированы |
95…100 |
|||
|
|
|
малых |
|
10 мм |
штамповый |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
удельных |
|
|
инструмент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузках |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
15Х |
Износ при |
Малое и |
10…15 |
Штамповый |
58…61 |
750- |
650- |
15 |
1,0…1,2 |
100…160 |
|
|
15Г |
повышенны |
среднее |
|
инструмент, |
|
850 |
700 |
|
|
|
|
|
20Х |
х удельных |
|
|
зубчатые колёса, |
|
|
|
|
|
|
|
|
20Г |
нагрузках |
|
|
работающие на |
|
|
|
|
|
|
|
|
15ХФ |
|
|
|
износ без |
|
|
|
|
|
|
|
|
12ХН2 |
|
|
|
динамических |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузок |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
18ХГМ |
Износ при |
Среднее |
15…20 |
Шестерни |
56…61 |
1200- |
100012- 0,8…1,0 250…350 |
|||
|
|
18ХГТ |
высоких |
|
и |
|
|
1300 |
1100 |
15 |
|
|
|
|
12ХН3А |
удельных |
|
более |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузках |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 18Х2Н4ВА |
Износ при |
Большое |
Более |
Зубчатые колёса |
56..61 |
1300- |
110010- 0,7…1,0 320…440 |
||||
|
|
30ХГТ |
высоких |
|
100 |
автомобиля |
|
1600 |
1400 |
14 |
|
|
|
|
|
удельных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузках |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
76
|
|
|
РЕССОРНО-ПРУЖИННЫЕ СТАЛИ |
|
|
Таблица 3 |
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Марка |
Условия |
Примерное |
σВ, МПа |
σ0,2, МПа |
δ, % |
Ψ, % |
HB |
гру- |
стали |
работы |
назначение |
|
|
|
|
|
|
После окончательное термообработки |
|
||||||
пы |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
65, 85, 60Г, |
Стали |
Пружины |
1000…1150 |
800…1000 |
7…10 |
25…35 |
320…420 |
|
70Г |
пониженной |
механизмов и |
|
|
|
|
|
|
|
прочности |
машин |
|
|
|
|
|
2 |
50ХГ |
Стали |
Рессоры |
1300…1600 |
1100…1400 |
5…8 |
20…35 |
360…480 |
|
55ХГР |
средней |
автомашин; |
|
|
|
|
|
|
55С2 |
прочности |
пружины |
|
|
|
|
|
|
60С2 |
|
подвижного |
|
|
|
|
|
|
50ХФА |
|
состава |
|
|
|
|
|
|
50ХГФА |
|
железнодо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
рожного |
|
|
|
|
|
|
|
|
транспорта |
|
|
|
|
|
3 |
70С2ХА |
Стали |
Пружины |
1600…1900 |
1450…1700 |
6…8 |
20…25 |
380…480 |
|
70С3А |
повышенной |
часовых |
|
|
|
|
|
|
60С2ХФА |
прочности |
механизмов и |
|
|
|
|
|
|
|
|
механизмов |
|
|
|
|
|
|
|
|
тяжелонагру- |
|
|
|
|
|
женных
машин
77
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЖУЩИЕ СТАЛИ |
|||
|
|
|
|
|
Марка стали |
Условия работы, tдопуст |
Прокаливаемость |
HRC после |
Примерный перечень изделий |
|
на режущей кромке. |
Dкр, мм |
термообработки |
|
Нетеплостойкие |
|
|
|
|
У8 |
Динамические |
8 |
54…58 |
Деревообрабатывающий |
У10 |
нагрузки; |
10 |
62…63 |
инструмент, зубила, отвёртки, |
У12 |
t = 190…2000С |
10 |
61…65 |
фрезы, свёрла, ручные метчики, |
У13 |
|
61…65 |
напильники для обработки мягких |
|
|
|
|
|
металлов |
Нетеплостойкие |
|
|
|
Ручные напильники, бритвенные |
|
t = 200…2500С |
|
|
|
11Х |
15…20 |
62…65 |
ножи, лезвия, граверный и |
|
ХВСГ |
t = 250…2600С |
90 |
63…64 |
хирургический инструмент, |
9ХС |
|
40…50 |
62…63 |
плашки большого сечения, ручные |
ХВГ |
|
80 |
62…64 |
свёрла, развёртки, плашки для |
|
|
|
|
резания мягкого материала, |
|
|
|
|
протяжки диаметром более 100 мм |
Теплостойкие |
|
|
|
|
(красностойкие) |
t = 615…6200С |
|
|
Метчики машинные, свёрла, резцы, |
P18 |
|
62 |
протяжки диаметром 80…100 мм, |
|
P12 |
|
|
63 |
плашки круглые для нарезания |
P6М5 |
|
|
63 |
твёрдых металлов, долбяки, |
P9 |
|
|
62 |
шаберы, фрезы резьбовые, |
|
|
|
|
развёртки. |
78
|
|
|
|
Продолжение табл. 4 |
|
|
|
|
|
Марка стали |
Условия работы |
Прокаливаемость, |
HRC после |
Примерный перечень изделий |
|
|
Dкр, мм |
термообработки |
|
Теплостойкие |
t = 630…6400С |
|
|
|
Р6М5К5 |
|
65 |
Фрезы для резания |
|
Р9М4К8 |
|
|
67…69 |
труднообрабатываемых |
Р12Ф4К5 |
|
|
65…67 |
сплавов; фрезы и свёрла, |
|
|
|
|
работающие при повышенных |
|
|
|
|
нагрузках |
Твёрдые |
Повышенная скорость |
|
|
Чистовое и получистовое |
сплавы |
|
|
||
Вольфрамовые |
резания; |
|
|
точение; нарезание резьбы, |
ВК2 |
t = 8000С |
|
90 |
обработка серого чугуна, |
|
|
|
цветных металлов, |
|
ВК3 |
|
|
91 |
неметаллических материалов, |
|
|
|
|
резка стекла |
|
|
|
|
Черновое точение, черновая и |
ВК4 |
Высокая |
|
89,5 |
чистовая фрезеровка чугуна, |
ВК6 |
износостойкость; |
|
88,5 |
цветных (в том числе |
|
t = 8000С |
|
|
титановых) сплавов, |
|
|
|
|
жаропрочных материалов |
|
Высокая |
|
|
Волочение труб, обработка |
ВК15 |
сопротивляемость |
|
86 |
труднообрабатываемых |
|
ударам |
|
|
материалов |
Титано- |
Наивысшие |
|
|
|
вольфрамовые |
износостойкость и |
|
92 |
Чистовое точение при |
Т30К4 |
скорость резания |
|
|
непрерывном режиме |
79
|
|
|
|
Продолжение табл. 4 |
|
|
|
|
|
Марка стали |
Условия работы |
Прокаливаемость, |
HRC после |
Примерный перечень изделий |
|
|
Dкр, мм |
ттермообработки |
|
Твердые |
Более низкая |
|
|
|
сплавы |
|
|
|
|
Титано- |
дополнительная |
|
|
|
вольфрамовые |
скорость резания и |
|
|
|
|
износостойкость |
|
|
Чистовое и получистовое точение |
Т15К6 |
|
|
90 |
стали (непрерывный режим) |
|
|
|
|
|
|
Низкая |
|
|
|
Т5К10 |
дополнительная |
|
88,5 |
Чистовое строгание, черновое |
|
скорость резания и |
|
|
фрезерование стали |
|
износостойкость |
|
|
|
|
|
|
|
|
Титано- |
|
|
|
|
тантало- |
Высокая |
|
|
|
вольфрамовые |
сопротивляемость |
|
|
Черновая и чистовая обработка |
|
вибрации и |
|
|
труднообрабатываемых материалов, в |
ТТ10К8 |
выкрашиванию |
|
89 |
том числе жаропрочных сталей и |
ТТ7К12 |
t = 900…10000С |
|
87 |
сплавов. |
ТТ20К9 |
|
|
|
|
80