Методичка №1 по которой делать официально

алмазногоиндентора имеющего форму правильной четырёхгранной пирамиды с двугранным углом, равным 136° при вершине. Число твёрдости по Виккерсу (HV) – отношение нагрузки на индентор к площади пирамидной поверхности отпечатка. Вдавливающая нагрузка (50,100,200,300,500,1000 Н) выбирается в зависимости от твёрдости и толщины испытываемого образца или изделия. Твёрдость по Виккерса метода определяют твердомерами, позволяющими проводить испытания в стационарных условиях и измерять каждую из двух диагоналей отпечатка с погрешностью до 1 мкм. ГОСТ 9030-75.

Контрольные вопросы по самостоятельной работе
для подготовки к дисциплинарному модулю
1.	Что такое плотность материала, в каких единицах измеряется?
2.	Что такое плавкость, чем она характеризуется?
3.	Чем характеризуется тепловое					расширение и какую играет роль в
технике?										АГНИ
4.	Является ли теплопроводность металлов и сплавов положительной или
отрицательной характеристикой?									ка
5.
	Чем характеризуются химические свойства ме аллов и сплавов?
6.									е
	Напишите ряд активности и объясните, какте практическое значение он
имеет?								о
7.
	Что такое напряжение материала и, в как х единицах оно измеряется?
8.							и
	Что такое деформация и, какие ее виды вы знаете?
9.						л
	Что такое прочность материала и чем она характеризуется?
10.					б
		Какими методами определяется прочность металлов и сплавов?
11.		Объясните диаграмму растяженияи .
12.		Какие важнейшие показателиб				свойств материала определяют при
					ая
испытаниях на растяжение?
13.		Что понимают под упругим удлинением и остаточной деформацией?
14.					нн
		Что такое пластич ость материала и как материалы подразделяются по
этому признаку?
15.				ро
		Что так е твердость и каковы методы ее определения?
16.		Чем отличаются прочность и твердость материала?
17.			т
		Назовите основные технологические свойства.
	к
18.		Ка ие стали хорошо свариваются и от чего это зависит?
е
19.		В чем проявляется изнашивание и, каким образом оно связано с силой
и коэффициентом трения?
20.		В чем состоит различие упругой и пластической деформации?
Э
л21.		Что такое усталость, чем она характеризуется и от чего зависит?

11

Альметьевский государственный нефтяной институт Кафедра технологии нефтегазового машиностроения

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 3

«Ознакомление с методикой определения твердости

по методам Бринелля, Роквелла»

АГНИ

Цель работы :____________________________________________________

Материал и методика проведения работы:

Исследование производится на коллекции

микрошлифов на микротвердомереРоквелла

ка

Задание:_________________________________________________________

Результаты эксперимента заносят в таблицу 1.

е

По результатам делают выводы.

о

и

т

л

Таблица 1.

№

Марка стали

НRB

НRC

HВ

Примечание

б

1

10

б

-

2

45

и

-

3

У8

-

4

Р18

ая

-

нн

Выводы:_________________________________________________________

к

ро

Работутвыполнил________________________ группа__________________

е

л

Э

Работу принял___________________________________________________

12

ТЕОРИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Лабораторная работа №4

Определение критических температур для углеродистых сталей марки45,20 методом пробных закалок.

Защита предыдущей работы. Подготовка к тестированию .

Целью лабораторной работы является получение практических навыков проведения термической обработки углеродистой стали марки 45,20 и определять критические точки Ас1 и Ас3 методом пробных закалок.

Изучить влияния нагрева под закалку, скорости охлаждения при
термической обработки стали, температуры отпуска на структуруАГНИи твердость
стали.					е
Оборудование и приборы:				т		ка
1. Печь СНОЛ и закалочный бак с водой.				о
2.Коллекция готовых микрошлифов образц в стали 45,20 охлаждённых в
воде с различных температур.			л
3. Твердомеры Бринелля и Роквелла, микроскопыи .
		б
Выполнение работы:	и
	б				печи до следующих
1.Нагрев образцов стали производится в

температур:650,700,720,740,760.780,800,820,60,880°С.

2.Для полного прогрева образцов даётся жка при заданной температуре в

течение 10-15 минут.
нн
3.От каждой темпер туры в воде по одному образцу. При охлаждении
образцы необходимо э ергичноая	двигать в воде для устранения «паровой»
рубашки, которая резко снижает скорость охлаждения образцов.
ро	зачищаются с обеих сторон(торцов) на
4.Охлаждённые образцы

наждачном к уге и шлифовальной бумаге. 5.Производитсят измерение твёрдости образцов:

-образцык , нагревавшиеся до низких температур (650,700,720°С), изм еряются на твердомере Бринелля; л- образцы, нагревавшиеся до более высоких температур (740-880°С),

Эизмеряются на твердомере Роквелла.

6.Производится изучение микроструктуры образцов, охлаждённых в воде после нагрева до вышеуказанных температур.

7.Результаты измерения твёрдости и исследования микроструктуры записать в таблицу по форме №1.

8. Изучить влияние различных видов термической обработки на её механические свойства. Сделать вывод.

13

Порядок оформления и содержание отчёта

1.Название работы.

2.Цель работы.

3.Необходимо определить содержание углерода: С= %,зарисовать

структуру стали до термической обработки, определить твёрдость стали до

термической обработки по Роквеллу и определить критические точки Ас1 =0Cи 0C по диаграмме железоцементит. Дать описание процессам,с3.

протекающие в углеродистой стали при непрерывном охлаждении аустенита и
											АГНИ
при нагреве мартенсита (выполняется студентом в порядке подготовки к
лабораторной работе).
	4.Определить твёрдость исходной стали (20,40,45) и занести в протокол
термической обработки стали.
	Контрольные вопросы по самостоятельной работе
	для подготовки к дисциплинарному модулю									ка
	1.	Какова сущность химико-термической обработки сталей?
	2.								е
		Чем отличается химико-термическая обработка от термической?
	3.	Что понимают под цементацией?					о
	4.	С какой целью производят цементацию?						т
	5.					и		?
		Какие стали могут подвергаться цементац
	6.	С какой целью			л
				проводится азот рование и, какова область его
применения?				б
	7.	Какая разница между цианированием и нитроцементацией?
	8.	Какие процессы называются силицированием, алитированием,
оксидированием?				и
	9.	Какие преимущества имеетбповерхностная закалка?
10.				ая
	Какие стали пригодны для поверхностной закалки?
11.	Какие способы поверхностной закалки вам известны?
12.			нн
	В чем заключается закалка ТВЧ?
13.	В чем сущность лазер ой закалки?
14.			ро
	В чем сущность термической обработки стали?
15.	Перечислите виды термической обработки материалов и их назначение.
16.		т
	Какие физико - механические свойства стали могут быть изменены путем
		к
термичес ой обработки?
17.	е
	Ка ие связи существуют между составом стали, температурой ее нагрева и
охлажд ния при операциях термообработки?
18.	Какие цели достигаются отжигом стали?
Э

19.лКакую сталь при отжиге надо охлаждать медленнее - углеродистую или легированную - и почему?

20. Каковы основные разновидности процесса отжига и их назначение? 21. В чем заключается процесс нормализации?

21. Какая разница между отжигом и нормализацией?

22.С какой целью производят закалку?

23.Как зависит температура нагрева стали при закалке от содержания в ней углерода?

14

24.Какие жидкости применяют для закалки?

25.Какова разница между закаливаемостью и прокаливаемостью?

26.Какие дефекты образуются при отжиге и нормализации сталей? 28. Какие дефекты могут получиться при закалке?

27.Для чего применяется отпуск?

28.Какие изменения происходят в структуре стали при отпуске

29.Какие стали считаются улучшенными и, каковы их достоинства?

		Литература: (1-3).																	АГНИ
						Альметьевский государственный нефтяной институт
						Кафедра технологии нефтегазового машиностроения
										ОТЧЕТ							ка
								По лабораторной работе № 4
			«Термическая обработка углеродистых сталей и ми роструктура стали
															е
						после различных видов термической обработки»
													о
		Цель работы_________________________________________т
												и
		Задание:_________________________________________________________
											л
										б									Таблица №1
		Но				Темпера			Время		Твердость								Описание
	мер				тура		выдержки												микроструктуры
	образца				нагрева,t, 0C		и
							при нагреве,				HRС					НВ
							мин.		б
		1.				650			30
		2.				700			30
								ая
		3.				720		30
		4.				740			30
						нн
		5.				760			30
		6.			т				30
						760
		7.	к			ро780			30
		е				800			30
		8.
	л					820			30
		9.
Э		10.				860			30
		11.				880			30

Выводы:_________________________________________________________

Работу выполнил_________________________ группа_______________

Работу принял____________________________________________________

15

Приложение 1.

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПО МЕТОДУ БРИНЕЛЛЯ

Назначение

Прибор типа ТШ-2М предназначен для измерения твердости металлов и

сплавов по методу Бринелля в соответствии с ГОСТом 9012-59 при температуре 20±100°С.

Указания мер безопасности

3апpещается работать на приборе лицам, незнакомым с техническим

АГНИ

описанием и инструкцией по эксплуатации.
Прибор заземлите и	периодически проверяйте. Во избежание
					ка
выкрашивания призм и поломки рычага не увеличивайте н грузку, указанную в
техническом описании.
При настройке и регулировании внутри прибора отключите его от сети.
Грузы на подвеске располагайте пазами о носиеельно друг друга под
углом 90°.				т
По окончании работы отключите пр бороот сети, при этом вилку с
питающим проводом выньте из розетки.			и
Подготовка к работе		л
	б
Прибор предназначен для измерен я твердости изделий с цилиндрической
	и
и плоской поверхностями. Шероховатость испытываемой поверхности должна
быть не ниже 6-го класса по ГОСТуб2789-59.
Допускается проводить	испытания изделий с меньшей чистотой

поверхности, но при этомаяследует учитывать погрешности при измерении из-за нечеткого изображения отпечатка.

Обработка испытываемой поверхности изделия не должна изменять

твердости испытываемого металла (наклеп или отпуск от неправильной
обработки).		нн
	Поверхность образца должна быть сухой и чистой: краску, гальванические
покрытия, окалинуро, обезуглероженные или цементированные слои удалите,
	т
если основной целью не является испытание данного слоя.
	к
	Испытываемую поверхность изделия устанавливайте перпендикулярно оси
	е
наконечника.
лТолщина испытываемого изделия должна быть не менее десятикратной
глубины отпечатка.
Э	Для определения твердости тонких листов из одного материала

накладывайте их друг на друга до тех пор, пока не образуется слой достаточной толщины, при этом листы должны плотно прилегать друг к другу.

При испытании катаного материала рекомендуется делать отпечатки перпендикулярно направлению проката.

16

Цилиндрические изделия испытывайте на v-образных столах (призматических). Перед проведением испытания в зависимости от марки изделия выберите величину испытательной нагрузки и соответствующую шариковую оправку.

Для ориентировки при выборе нагрузки пользуйтесь данными приведенной ниже таблицы.

Выбрав по таблице нагрузку и, соответствующий диаметр шарика, установите на подвеску 14 набор грузов, учитывая, что рычажная система с подвеской создает нагрузку 187,5 кгс.

Материал

Интервал

Толщина

Диаметр

Нагруз

Выдержка

чисел

испытывае

шарика,

ка,

под

твёрдости

мого

мм

кгс

нагрузкой,

по

образца,

сек

Бринеллю

мм

АГНИ

Черные металлы

140-450

от 6 до 3

10

3000

от 4 до 2

5

750

10

менее 2

2,5

ка

187,5

е

Черные металлы

140

более 6

10

1000

10

от 6 до 3

т

250

5

о

Цветные металлы и

130

от 6 до 3

10

3000

30

сплавы (медь, латунь,

от 4 дои2

5

750

бронза, магниевые сплавы

менее 2

2,5

187,5

и т.д.)

л

б

Цветные металлы и

35-130

от 9 до 3

10

1000

30

сплавы (медь, латунь,

иот 6 до 3

5

250

бронза, магниевые сплавы

б

и т.д.)

Цветные металлы и

8-35

более 6

10

250

60

сплавы (алюминий,

ая

подшипниковые сплавы и

т.д.)

нн

Для получения на приборе различных нагрузок установите на подвеску

грузы с аким расчетом, чтобы сумма намаркированного условного веса их и
			ро
подвес и тсоставила бы величину требуемой нагрузки.
		к
	Во втулке шпинделя закрепите винтом 28 выбранную оправку с шариком.
Поджимайтее			образец маховиком 35 к шарику до тех пор, пока не
почувствуется, что пружина 25 предварительной нагрузки сжата до
л
соприкосновения шпинделя с втулкой.
Э	Вращение маховика прекратите, опустите до образца ограничитель 29 и

законтрите гайкой.

Необходимую выдержку под нагрузкой получайте на приборе следующим образом: шкалу 4, градуированную по твердости и нагрузкам, установите ориентировочно на требуемую твердость и нагрузку под углом 80° от вертикальной оси сверху влево. Чашку 5 с делениями времени выдержки 10; 30;

17

60 секпоставьте соответствующей риской заданной выдержки против риски твердости. После выверки времени по секундомеру шкалу 4 откорректируйте корректировочными рисками по чашке 5 (поворотом по часовой стрелке время уменьшают, поворотом против часовой стрелки - увеличивают). Цена деления корректировочных рисок - одна секунда. Настройка шкалы 4 остается постоянной для любой твердости и времени выдержки в пределах данной нагрузки.

При смене нагрузок шкалу 4 настройте в том же порядке. Периодически 1-2

АГНИ

раза в год смазывайте червячные пары редуктора универсальной смазкой УС-2 (Л).

Порядок работы

Твердость металлов методом Бринелля измеряйте в соответствии с

требованиями, изложенными в ГОСТе 9012-59.

Для проведения испытания положите образец на стол 31 и I вращением

ка

маховика 35 поджимайте к шарику до тех пор, пока он не коснется

ограничителя 29.

е

Центр

шарика при -

этом должен

находиться от края образца

на

т

расстоянии не менее 2,5 диаметра, а от центра соседн го отпечатка - не менее

о

4 диаметров шарика, для металлов с НВ 35 со тве ственно 3 и 6 диаметров.

Испытуемая

поверхность

должна

быть

и

оси

строго перпендикулярна

шпинделя.

л

Нажимая на кнопку 37, включите э ектродвигатель. По окончании

работы электродвигателя отпечаток замерьте микроскопом в двух взаимно

перпендикулярных направлениях

определитеб

среднее арифметическое из

б

двух измерений. Разница измеренийине должна превышать 2%.

Точность измерения диаметров отпечатков при испытании шариками 10

ая

и 5 ммдолжна быть не ниже 0,05 мм, а при испытании шариком диаметра

2,5мм - 0,01 мм. Отпеч тки с точностью 0,01 ммизмеряйте средствами,

нн

имеющимися в распоряже ии потребителя и обеспечивающими указанную

точность.

ро

По измеренн му диаметру отпечатка, известной нагрузке и диаметру

шарика тве д сть НВ определяйте по таблице, помещенной в аттестате,

т

2

прилагаемом к микроскопу, или по таблице ГОСТа 9012-59 с округлением

к

2

результатов до целого числа - для металлов с твердостью выше 100 кгс∕мм ; до

одной десятой - для металлов с твердостью менее 100 кгс∕мм .

л

Примечание.Число твердости по Бринеллю может быть также

вычисеено по формуле:

Э

2Р

НВ =

πD(D −

),

D2 − d 2

где D - диаметр шарика, мм;

P - нагрузка на шарик, кгс;

d - диаметр отпечатка, мм.

Число твердости во всех случаях обозначается НВ, указание размерности кгс∕мм2опускается.

18

В протоколе испытаний должны быть указаны нагрузки, диаметры шариков и продолжительность выдержки. Диаметры полученных отпечатков должны находиться в пределах от 0,2 до 0,6 диаметра шарика, в противном случае испытание недействительно. Если после получения отпечатка боковые стороны образца окажутся деформированными, испытание считается недействительным. В этом случае испытание должно быть произведено шариком меньшего диаметра при соответствующей нагрузке.

Измерение параметров, регулирование и настройка.

АГНИ

Поверка прибора по нагрузкам

Величину

испытательных

нагрузок

поверяйте

образцовым

динамометром на сжатие 3-го разряда (с прибором не поставляется). Поверку

по нагрузкам производите со снятым ограничителем 29, диаметр шарика в

оправке должен быть 10 мм.

ка

При поверке выполните следующее:

1. Опустите подъемный винт и установите на стол динамометр.

е

2. Подведите винт с динамометром до соприкосновения с шариком

оправки и сожмите пружину 25 до приложения предвари

льной нагрузки.

о

3. Включите прибор и отсчитайте показания

тдинамометра. Погрешность

величины испытательной

нагрузки

и

не должна превышать ±1 %. Для

достижения

этой

точности

л

рычага 19 или под

отрегулируйте

дв жок 15

б

переднюю призму (дет. 4-48) положите тарировочные прокладки. Общая

толщина не более 1,5 мм. (Завод прокладки не поставляет).

4. Опустите подъемный винт

снимите динамометр.

Выдержку под

нагрузкой поверяйте секундомероми по продолжительности горения

сигнальной лампы.

ая

б

Допуск на время выдержки:

для 10 сек ± 2 сек

нн

для 30 сек ±4 сек

для 60 сек ± 6 сек

ро

Все виды п верки прибора производите при температуре окружающей

среды 20±100с.

т

к

Повер а на правильность показаний по образцовым мерам твердости

е

Точность показаний прибора устанавливайте при помощи образцовых

мер тв рдости, прилагаемых к прибору. Для этого сделайте следующее:

1. Установите нагрузку 3000 кгсна подвеске 14.

Э

л2. Для

заданной нагрузки выберите

необходимую

выдержку под

нагрузкой, при этом риску на шкале чашки 5, соответствующую заданной выдержке, установите против риски шкалы 4, соответствующей твердости образцовой меры с учетом диаметра шарика (подробно см. раздел «Порядок работы»).

3. Закрепите чашку винтом.

4. На испытательный стол 31 положите образцовую меру твердости, подожмите маховиком 35 до ограничителя 29 (ограничитель должен быть

19

установлен на соответствующий испытательный шарик) и нанесите три отпечатка.

Предварительно один - два накала выполните на каком-либо куске металла подходящей твердости для «обжатия» прибора.

Расстояние от центра отпечатка до края плитки должно быть не менее чем 2,5 диаметра, а расстояние между центрами двух соседних отпечатков не менее 4 диаметров.

Отпечаток замерьте в двух взаимно перпендикулярных направлениях
микроскопом МПБ-2, прилагаемым к прибору.	АГНИ

По таблицам ГОСТа 9012-59 определите показание прибора по твердости и сравните его с показаниями образцовой меры твердости. Погрешность показания прибора определите по отклонению среднего значения твердости, полученной при поверке прибора, от среднего значения

числа твердости образцовой меры.		ка
Текущий контроль показаний прибора производите перед каждой серией
испытаний.		е
			И СПЛАВОВ
ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЁРДОСТИ МЕТАЛЛОВт
		и
	ПО МЕТОДУ РОКВЕЛЛАо
Назначение	и	л
Прибор ТК-2М	настольного тбпа предназначается		для измерения
	б
твердости металлов и сплавов по методу вдавливания алмазного конуса или

стального закаленного шарика под действием заданной нагрузки в течение
определенного времени.	ая
Испытание проводят в соответствии с гостом 9013-59.

Подготовка прибора к работе
При подг т вке прибора к работе необходимо учесть следующие
замечания и треб ваниянн:
1. Прибор п едназначен для испытания изделий высотой не более 200 и
шириной нероболее 260 мм.
Для тобеспечения достоверных результатов	испытания	чистота
к
пов рхности изделия должна быть не ниже 7 по ГОСТу 2789-59,
еДопускается проведение испытания изделий	с меньшей	чистотой

Эповерхностил , но при этом следует, считаться, с погрешностями, которые в отдельных случаях могут существенно исказить результат испытания. На испытуемой и опорной поверхностях не должно быть трещин, грубых следов обработки, царапин, выбоин, а также грязи, смазки или каких-либо покрытий. Следует избегать нагрева испытываемых изделий при механической обработке, так как это ведет к изменению поверхностной твердости материала.

Опорная поверхность изделия должна плотно и устойчиво прилегать к

20