- •Лабораторные работы по курсу «Материаловедение»
- •Анализ кристаллического строения
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Испытание материалов на твердость Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Испытание образцов на растяжение Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание 1
- •Порядок выполнения работы 1
- •Задание 2
- •Порядок выполнения работы 2
- •Контрольные вопросы
- •Определение ударной вязкости материала Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание
- •Порядок выполнения работы 1
- •Порядок выполнения работы 2
- •Контрольные вопросы
- •Фрактографический анализ разрушения металлических материалов Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Изломы, полученные при однократных видах нагружения
- •Изломы, полученные при многократных (циклических) видах нагружения.
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Влияние холодной пластической деформации и температуры рекристаллизации на структуру и свойства металлов
- •3.2. Влияние температуры рекристаллизации на структуру и свойства холоднодеформированных металлов
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Термический анализ сплавов
- •3.2. Построение диаграмм состояния
- •3.3. Анализ диаграмм состояния
- •Сущность термического анализа
- •3.6 Определение температур кристаллизации Рb, Sb и сплавов Рb-Sb
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Макроскопический анализ (макроанализ) структуры металлических материалов Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Исследование структуры углеродистых сталей в равновесном состоянии методом микроанализа Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Зависимость механических свойств стали от содержания углерода
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Исследование структуры углеродистых чугунов методом микроанализа Цель работы
- •Приборы, материалы и инструменты
- •Краткие теоретические сведения
- •Влияние скорости охлаждения
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Закалка углеродистых сталей
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы, учебные пособия
- •3. Краткие теоретические сведения
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Отпуск углеродистой стали Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения задания 1
- •Порядок выполнения задания 2
- •Контрольные вопросы
- •Отжиг и инормализация стали
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы, учебные пособия
- •3. Превращение при отжиге
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Химико-термическая обработка стали
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы, учебные пособия
- •3. Химико-термическая обработка стали
- •4. Содержание отчета
- •5. Контрольные вопросы
- •Влияние легирующих элементов на прокаливаемость стали, определенную методом торцевой закалки
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы и инструмент
- •3. Краткие теоретические сведения
- •4. Задание
- •5. Контрольные вопросы
- •Классификация, маркировка и применение конструкционных материалов
- •1. Цель и задачи работы
- •2. Указания к самостоятельной работе
- •3. Классификация материалов
- •4. Способы маркировки металлических материалов
- •5. Углеродистые стали
- •5.1. Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества общего назначения
- •5.2. Качественные конструкционные углеродистые стали для деталей машин
- •5.3. Инструментальные углеродистые стали
- •6. Маркировка легированных сталей
- •7. Особые способы маркировки сталей
- •7.1. Маркировка сталей для отливок
- •7.2. Маркировка автоматных сталей
- •7.3. Стали для подшипников
- •7.4. Маркировка быстрорежущих сталей
- •7.5. Маркировка строительных сталей
- •7.6. Магнитные стали
- •7.7. Стали специальных способов выплавки
- •7.8. Нестандартные легированные стали
- •8. Чугуны
- •9. Порошковые материалы
- •10. Медь и сплавы на основе меди
- •10.1. Латуни
- •10.2. Бронзы
- •11. Алюминий и сплавы на основе алюминия
- •12. Магний и сплавы на основе магния
- •13. Титан и сплавы на основе титана
- •14. Содержание отчета
- •15. Контрольные вопросы
- •Библиографический список
Задание 1
Определить механические характеристики прочности материала по диаграмме «напряжение – деформация».
Определить механические характеристики пластичности материала по результатам измерения размеров образцов до деформирования и после разрушения.
Определить модуль упругости материала по диаграмме «напряжение – деформация».
Порядок выполнения работы 1
1. Получить у преподавателя образец, указать материал и вид термической обработки в протоколе.
2. Измерить размеры поперечного сечения рабочей части: диаметр d0 (для цилиндрического образца) или ширину a0 и толщину b0 (для плоского образца). Измерения следует производить не менее чем в трех местах рабочей части образца (в середине и по краям). Из трех измерений выбрать наименьшие размеры, по которым вычислить площадь поперечного сечения F0. Результаты измерений и расчета занести в протокол № 1 (табл. 1).
3. Отметить на поверхности образца начальную расчетную длину l0, ограничив ее метками с помощью карандаша, чернил или неглубокими рисками (только для пластичных материалов). Занести значение l0 в протокол.
4. Установить образец в захваты испытательной машины, на рабочую часть образца установить экстензометр.
5. Задать значение скорости перемещения подвижной траверсы и записать его в протокол. Включить двигатель машины и растягивать образец до разрыва. Записать диаграмму растяжение «нагрузка (Р) – деформация (е)».
6. После разрыва образца остановить машину, снять экстензометр и вынуть части образца из захватов.
Определение пластических свойств материала.
7. Измерить поперечные размеры образцов в месте разрыва. Для цилиндрического образца измерить минимальный диаметр шейки dк в двух взаимно перпендикулярных направлениях и занести среднее арифметическое значение в протокол. Для плоского образца измерить в месте разрыва наибольшую ширину образца aк и наименьшую толщину в средней части bк (рис. 7) и занести значения размеров в протокол.
8. По измеренным поперечным размерам образца в месте разрыва вычислить площадь сечения в шейке Fк и занести в протокол.
9. Определить величину расчетной длины образца после разрыва lк. Для этого плотно сложить части разрушенного образца по шейке так, чтобы их оси образовали прямую линию. Измерить штангенциркулем расстояние между метками, ограничивающими расчетную длину. Результат измерения занести в протокол № 1 (табл. 7).
10. По результатам измерения образцов до и после испытания определить относительное удлинение (δ) и относительное сужение (Ψ) образцов. Результаты расчета занести в протокол испытания № 2 (табл. 8).
Таблица 7 – Протокол испытаний №1
Материал |
Термическая обработка |
d0 (a0, b0), м |
F0, м2 |
l0, мм |
Vпер., мм/мин. |
Р, Н |
е, % |
dк (aк, bк), м |
Fк, м2 |
lк, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8 – Протокол испытаний №2
Материал |
Термическая обработка |
δ, % |
Ψ, % |
σпц, МПа |
σт (σ0,2), МПа |
σв, МПа |
Е, ГПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение прочностных и упругих свойств материала
Построить диаграмму растяжения «напряжение (σ) – деформация (ε)».
1. Определение величины предела пропорциональности (σпц). Провести прямую OA, совпадающую с прямолинейным участком кривой растяжения (рис. 8). Первоначальным криволинейным участком при этом необходимо пренебречь. Через точку O пересечения прямой OA с осью ε провести ось координат Oσ. Затем на произвольной высоте, но в пределах участка упругости, провести прямую BC, параллельную оси абсцисс. На прямой BC отложить отрезок DE, равный половине отрезка DF. Через точку E и начало координат провести прямую OM. Предел пропорциональности σпц определяется как напряжение, соответствующее точке касания к кривой растяжения прямой HJ, проведенной параллельно прямой OM. Результаты расчета занести в протокол испытания № 2 (табл. 2).
2. Определение предела текучести материала. Если на диаграмме растяжения присутствует площадка текучести (рис. 8), то определяется физический предел текучести σт – наименьшее напряжение на площадке текучести.
При отсутствии площадки текучести (рис. 9) определяют условный предел текучести σ0,2. Для этого из начала координат O по оси деформации откладывается отрезок OE, соответствующий величине деформации 0,2%. Из точки E проводят прямую EP, параллельную OA. Точка пересечения прямой EP с диаграммой соответствует напряжению условного предела текучести. Результаты расчета занести в протокол испытания № 2 (табл. 2).
3. Определить предел прочности σв материала как наибольшее условное напряжение, которое выдерживает образец. Результаты расчета занести в протокол испытания № 2 (табл. 2).
4. Определить модуль Юнга (E = σ/ε) как тангенс угла наклона участка упругости на диаграмме растяжения.
σпц | ||
Рисунок 7 – Сечение плоского образца после растяжения |
Рисунок 8 – Определение величины предела пропорциональности |
Рисунок 9 – Определение величины условного предела текучести |