Материаловедение 30 вариант

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский национальный исследовательский Университет

Информационных технологий, механики и оптики

Институт холода и биотехнологий

Кафедра технологии металлов и металловедения

Дисциплина Материаловедение

Контрольная работа

Вариант №30

Выполнил студент

2 курса ЗО

,

2014 год

1. Заданы марки сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов.

1) Дайте расшифровку всех букв и цифр в марке материала.

2) Назовите, к какой группе относится материал (основа, название сплава)

3) Укажите область применения материала.

4) Рассмотрите возможность применения заданного материала в оборудовании пищевых отраслей (при контакте с пищевыми средами).

Марка	Расшифровка	Группа материалов	Область применения	В пищевых отраслях
БСт5	Ст – сталь обыкновенного качества, Б – группы Б, 5 – условный номер стали, по которому определяют хим. состав.	Углеродистая сталь обыкн. Качества. Основа железо.	В строительстве, для неответственных деталей машин; для изделий быта: сковородки, ручки, замки…	Оборудование для рафинации хлопкового масла, для пивоваренной, свеклосахарной и сахарной промышленности, цистерны для перевозки этилового спирта.
60	60 - сталь содержит 0,6% углерода.	Углеродистая сталь качественная. Основа железо.	Для изготовления ответственных деталей машин; деталей, работающих в тяжелых условиях.	Не входит в список разрешенных сталей для непосредственного контакта с пищевыми средами.
АС35ХМ	А – автоматная сталь, С – содержит свинец, 35 – содержание углерода 0,35%, Х – содержит хром (около 1%), М – содержит молибден (около 1 %).	Углеродистая сталь автоматная. Основа железо.	Изготовление деталей на станках-автоматах (винтов, шпилек, болтов, гаек, мелких деталей сложной конфигурации и т.п.).	Не входит в список разрешенных сталей для непосредственного контакта с пищевыми средами.
09Г2С	09 - сталь содержит 0,09% углерода, Г2 - 2% марганца, С - около 1% кремния.	Легированная сталь повышенной прочности. Основа железо.	В строительстве, изготовление газопроводных труб. Применяется без термической обработки.	Изготовление элементов котлов и сосудов: обечайки, крышки, днища, фланцы, работающие под давлением в широком температурном диапазоне.
18Х2Н4МА	18 - сталь содержит 0,18% углерода, Х2 - 2% хрома,Н4 - 4% никеля, М - около 1% молибдена, А -высококачественная.	Легированная сталь цементируемая. Основа железо.	Изготовление деталей машин, подвергающихся цементации; крупных тяжелонагруженных деталей типа зубчатых колес, осей; детали устойчивы к динамическим нагрузкам.	Не входит в список разрешенных сталей для непосредственного контакта с пищевыми средами.
38ХН3МФА	38 - сталь содержит 0,38% углерода, Х - около 1% хрома, Н3 - 3% никеля, М - около 1% молибдена, Ф – 1% ванадия, А - высококачественная сталь.	Легированная сталь улучшаемая. Основа железо.	Изготовление сильно нагруженных деталей машин, работающих при динамических нагрузках. Цель легирования – повышение прокаливаемости.	Не входит в список разрешенных сталей для непосредственного контакта с пищевыми средами.
70СГ	70 - сталь содержит 0,7% углерода, С - около 1% кремния, Г – 1% марганца.	Рессорно-пружинная сталь. Основа железо.	Изготовление рессор и пружин.	Пружины для жировых сепараторов в мясной промышленности, пружинные кольца и шайбы, фрикционные диски, торсионные валы.
ШХ15СГ	Ш - подшипниковая сталь, Х15 - легированная хромом (1,5%), С - содержит около 1% кремния, Г - 1% марганца.	Легированная подшипниковая сталь. Основа железо.	Изготовление шариков диаметром до 30 мм.	Не входит в список разрешенных сталей для непосредственного контакта с пищевыми средами.
12Х17Г9АН4	12 - сталь содержит 0,12% углерода,Х17 - 17% хрома, Г9 - 9% марганца, А -около 1% азота, Н4 - 4% никеля.	Легированная сталь жаростойкая и коррозионностойкая. Основа железо.	Изготовление деталей, работающих в условиях повышенной влажности, температуры.	Не входит в список разрешенных сталей для непосредственного контакта с пищевыми средами.
ВЧ100	ВЧ - высокопрочный чугун, σв≥1000 Н/мм^2 (≈100 кгс/мм^2).	Высокопрочный чугун, перлитный. Основа железо.	Для ответственных деталей, работающих в сложных условиях при динамических нагрузках.	Не входит в список разрешенных сталей для непосредственного контакта с пищевыми средами.
Р9	Р - быстрорежущая сталь, 9 - с содержанием 9% вольфрама.	Быстрорежущая сталь. Основа железо.	Резцы и резцовые головки (фасонные на автоматах, долбежные, строгальные, отрезные); пилы (сегменты к круглым пилам и ножовочные полотна, машинные и ручные для обработки древесины).	Не входит в список разрешенных сталей для непосредственного контакта с пищевыми средами.
М3р	М3 - техническая медь марки МЗ, р - раскисленная.	Медь	Применяют в электротехнике как проводниковый металл.	Чаши варочной аппаратуры.
ЛС59-1	Л – латунь, 59- содержит 59% меди, С - 1% свинца, 40% цинка.	Деформируемая латунь. Основа медь.	Как деформируемый коррозионно-стойкий материал. Листы, трубы, прутки, полосы, детали (гайки, винты, втулки..)	Матрицы для формирования макаронных изделий. Краны лабораторных резервуаров для хранения охлажденного молока. Запорная арматура для вина, виноматериалов и пива.
БрО3Ц12С5	Бр – бронза, О3 - содержит 3% олова, Ц12 - 12% цинка, С5 - 5% свинца, 80% меди.	Литейная бронза. Основа медь.	Фасонное литье. Арматура, ободы, втулки, зубчатые колеса, седла клапанов, червячные колеса.	Не входит в список разрешенных сплавов для непосредственного контакта с пищевыми средами.
АД	АД - алюминий деформируемый	Алюминий деформируемый	Изготовление различных деталей методом обработки давлением, к которым предъявляются повышенные требования к коррозионной стойкости и плотности: различные емкости, заклепки и т.п.	Не входит в список разрешенных сплавов для непосредственного контакта с пищевыми средами.
АК6М2	Сплав на основе алюминий-кремний-медь с содержанием около 6% кремния и 2% меди.	Сплав на основе алюминия. Литейный.	Холодильная и пищевая промышленность для изготовления деталей сложной формы.	Поршни компрессоров, рычаги…
АТ4	Т – сплав на основе титана, А – содержит алюминий, 4 – условный номер сплава.	Сплав на основе титана.	Ракетная, авиационная техника, химическое машиностроение.	Не входит в список разрешенных сплавов для непосредственного контакта с пищевыми средами.
ПОС90	ПОС - припой оловянно-свинцовый, 90 - содержание олова 90%.	Припой оловянно-свинцовый. Основа олово	Для мягкой пайки.	Пайка внутренних швов луженых подойников. Пайка металлических перчаток, применяемых в мясной промышленности.

2. Выбрать материал для указанного в задании изделия.

Кухонный нож

HRC = 48…50

Материал должен иметь высокую износостойкость, не быть хрупким, обладать коррозионной стойкостью

1) Для выбранного материала необходимо указать его марку, химический состав, основные механические свойства: σ_в,σ_0,2, δ, HB (HRC), KCV (KCU), которые имеет данный материал в момент изготовления из него заданного изделия (в состоянии поставки).

2)Если свойства материала в состоянии поставки не соответствуют указанным в задании, готовое изделие следует подвергнуть термической обработке. В этом случае требуется указать виды термической обработки, которые необходимо применить для обеспечения требуемых свойств. При этом указать назначение каждого вида термической обработки.

3)Указать требования выбранного материала. В случае, если возможно использование нескольких материалов, выбрать наиболее предпочтительный.

Выбранный материал – мартенситная хромистая коррозионно-стойкая сталь марки 30Х13. Химический состав: C 0,26 - 0,35 %; Cr 12 - 14%; Si до 0,8%; Mn до 0,8%; Ni до 0,6%; S до 0,025; P до 0,03; Ti до 0,2%; Cu до 0,3%; Fe ≈ 83%. Основные механические свойства в состоянии поставки (поковки): σ_в=735 МПа, σ_0,2=588 Мпа, δ=14%, НВ=48-50, KCU=29 кДж/м². Режим термообработки: закалка 1000-1050 °С, масло. Отпуск 200-300 °С, воздух. После такой термообработки стали имеют структуру отпущенного мартенсита. Из них изготавливают режущий, формовочный, измерительный и хирургический инструмент, пружины, а также предметы домашнего обихода.

Сталь обладает коррозионной стойкостью за счет содержания хрома; обладает высокой износостойкостью (повышенная твердость), не хрупкая.

3. Выбрать материал для упаковки пищевых продуктов

При выполнении задания необходимо ответить на вопросы:

1. Из какого материала (с учетом заданных требований) будет изготовлена упаковка.

2. Указать значения свойств материала.

3. Описать, что из себя будет представлять упаковка/тара (с учетом конструктивных особенностей и требований по герметичности).

4. Рассмотреть способы фасования и упаковывания заданного продукта. Учесть возможность упаковывания с использованием инертных газов, модифицированных атмосфер, с применением вакуумирования.

5. Если используются вспомогательные средства упаковки (крышки, колпачки, пробки и т.п.), необходимо отдельно дать их характеристику.

Крупа, макароны, рис

Высокая гигроскопичность, длительный срок хранения

1. Упаковка будет изготовлена из полипропилена.

2. Основные свойства материала: толщина 30-40 мкм, ароматопроницаемость 48 ч, паропроницаемость 8-10 г/м² за 24 ч, жиропроницаемость 24 ч, коэффициент газопроницаемости N₂ 4,4 (м²/Па∙с)∙10¹⁹, O₂ 23,0 (м²/Па∙с)∙10¹⁹, СО₂ 92,0 (м²/Па∙с)∙10¹⁹.

Полипропиленовая пленка обладает хорошей механической прочностью, жиро- и теплостойкостью (140-160⁰С). Ориентированная пленка обладает стойкостью к проколам, низкой паро- и водопроницаемостью (это свойство особенно важно для упаковки крупы, макарон, риса), масло- и жиростойкостью, но недостаточно технологична (трудно подвергается сварке). Для улучшения технологичности ориентированную полипропиленовую пленку подвергают лакированию специальными адгезионными лаками, позволяющими осуществить герметизацию упаковки методом термической сварки. Полипропиленовые пленки более тонкие по сравнению с целлофановыми и полиэтиленовыми, плотность их меньше, поэтому они экономичней.

3. Упаковка будет представлять из себя объемный пакет прямоугольной формы с тремя швами : сверху, снизу и сзади.

4. Фасование, т.е. упаковывание в потребительскую (мелкую) тару, проводят на автоматах или вручную. Процесс упаковывания включает подачу изделий на упаковочные столы или в бункера, сортировку, магнитную сепарацию, укладку в тару, взвешивание. Герметизация упаковки осуществляется методом термической сварки. Все швы на пакетах и упаковке должны быть прочно склеены. Фасуют крупу в потребительскую тару по одному-три килограмма. Транспортная тара – это фанерные или дощатые ящики, коробки из гофрированного картона, мешки. Крупу, расфасованную в транспортную тару, складывают в ящики или коробки вместительностью не более 15 кг. При этом ящики и мешки должны быть сухими, крепким и не иметь посторонних запахов. При транспортировке грузовыми машинами допускается упаковка фасованной муки и круп группами в бумагу специальных марок, либо в полимерную пищевую пленку. Масса групповой упаковки не должна превышать 15 кг.

5. Вспомогательные средства упаковки не используются.

Список использованной литературы:

1. Солнцев Ю.П., Жавнер В.Л., Вологжанина С.А., Горлач Р.В. Материаловедение пищевых отраслей: Учебник для вузов. – СПб.: 2003. – 526 с.

2. Солнцев Ю.П., Щутов И.А. Маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов на их основе: Методические указания к лабораторной работе №12 по материаловедению для студентов всех специальностей. – СПб: ЛТИХП, 1991. – 34 с.

3. Анисимова М.С. Материалы для упаковки пищевых продуктов: Метод. Пособие к изучению курса «Материаловедение» для студентов специальностей 270300, 270500, 270800, 271100, 060808. – СПб.: СПбГАХПТ, 1997. – 47 с.

4. Ю. П. Келоглу, К. М. Захариевич, М. И. Карташевская. Металлы и сплавы: Справочник. – Кишинев.: 1977. – 265 с.

5. В.Д. Богданов, В.М. Дацун, М.В. Ефимова. Общие принципы переработки сырья и введение в технологии производства продуктов питания: Учебное пособие. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. – 213 с.

6. http://metallicheckiy-portal.ru