- •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
Краткие теоретические сведения
При макроанализе проводят исследование макроструктуры, т. е. строения металла, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении (до 10...30 раз) с помощью лупы.
Макроанализ применяют для выявления в металле трещин, несплошностей: газовых пузырей, усадочной рыхлости, раковин, шлаковых включений, дендритного строения, структурной неоднородности, расположения волокон в поковках и штамповках, ликвации серы и фосфора, качества сварного соединения.
Макроструктура может быть исследована непосредственно на поверхности заготовки или детали, в изломе или на вырезанном образце (темплете) после его шлифования и травления специальным реактивом. Образец для макроанализа вырезают из определенного места в отливке, поковке или детали в зависимости от задачи исследования. Образец (темплет) металла, поверхность которого подготовлена для макроанализа, называется макрошлифом.
Приготовление макрошлифа. Поверхность образца, предназначенную для макроанализа, обрабатывают на фрезерном, строгальном или плоскошлифовальном станке. Для получения более гладкой поверхности образец шлифуют с помощью шлифовальной шкурки на вращающемся круге или вручную. В последнем случае по поверхности образца водят шлифовальной шкуркой, обернутой вокруг деревянного бруска. Шлифование начинают шкуркой с наиболее грубым абразивным зерном, затем постепенно переходят на шлифование шкуркой с более мелким зерном. При переходе с одного номера шкурки на другой направление шлифования меняют на 90°. После шлифования образец протирают и подвергают травлению.
Выявление дефектов, нарушающих сплошность металла. Для выявления в стали трещин, пор, раковин и т. д. проводят глубокое травление отшлифованного образца водным раствором соляной кислоты (50 см3 НС1, 50 см3 воды).
Работу выполняют в следующей последовательности.
1. Отшлифованную поверхность образца протирают салфеткой, смоченной спиртом.
2. В водяную баню, установленную в вытяжном шкафу, помещают фарфоровую ванну, наливают в нее реактив и нагревают до температуры 60-70°С.
3. Образец при помощи щипцов погружают в горячий реактив, выдерживают в нем 10-45 мин, затем вынимают из реактива.
4. Образец промывают водой, затем 10-15% водным раствором азотной кислоты и просушивают.
При глубоком травлении раствором кислоты высокой концентрации происходит растравливание дефектов, нарушающих сплошность металла. Дефекты становятся видимыми невооруженным глазом.
Выявление строения литой стали. Строение литой стали (дендритную структуру) выявляют травлением отшлифованного образца в 15% водном растворе персульфита аммония.
Работу выполняют в следующей последовательности.
1. Отшлифованную поверхность образца протирают салфеткой, смоченной спиртом.
2. В водяную баню помещают фарфоровую ванну, наливают в нее реактив и нагревают до 80-90°С.
3. Образец при помощи щипцов погружают в горячий реактив и выдерживают в нем 5-10 мин, затем вынимают из реактива.
4. Образец промывают водой и просушивают.
Выявление волокнистой структуры. Выявление волокнистости стали производят путем травления отшлифованного образца в реактивах следующего состава:
а) 85 г хлорной меди, 53 г хлористого аммония в 1000 см3 воды.
б) 50 см3 НС1, 50 см3 воды. Травление производят по методике выявления дефектов, нарушающих сплошность металла.
Выявление неоднородности распределения (ликвации) серы. Для выявления в стали ликвации серы применяют метод Баумана, заключающийся в следующем.
1. Макрошлиф протирают салфеткой, смоченной спиртом, и кладут на стол шлифованной поверхностью вверх.
2. Лист глянцевой бромосеребряной фотобумаги вымачивают на свету в течение 5-10 мин в 5 % водном растворе серной кислоты, слегка просушивают для удаления избытка раствора и накладывают эмульсионной стороной на макрошлиф. Приглаживают сверху резиновым валиком, чтобы удалить образовавшиеся пузырьки, и выдерживают на макрошлифе в течение 2-3 мин, затем осторожно снимают.
3. Полученный отпечаток промывают в воде, фиксируют в 25% водном растворе гипосульфита, снова промывают в воде и просушивают.
Полученные на фотобумаге участки коричневого цвета указывают на места, обогащенные серой (скопления сульфидов). Если фотобумага имеет равномерную окраску, то это означает, что сера распределена равномерно.
Появление темных участков в местах, обогащенных серой, объясняется тем, что сначала между серной кислотой, впитанной в фотобумагу, и включениями МnS, в виде которых сера находится в стали, происходит следующая реакция:
МnS + Н2SO4 = МnSO4 + Н2S.
Образующийся сероводород действует на бромистое серебро эмульсионного слоя, и в результате получается сернистое серебро, имеющее темно-коричневый цвет:
2АgВr + Н2S = Ag2S + 2НВr.
Выявление неоднородности распределения (ликвации) фосфора. Ликвацию фосфора в стали выявляют травлением отшлифованного образца в реактиве: 85 г хлорной меди, 53 г хлористого аммония в 1000 см3 воды. С этой целью:
1. Отшлифованную поверхность образца протирают салфеткой, смоченной спиртом.
2. Образец погружают в указанный реактив и выдерживают в нем 1-2 мин. При выдержке образца в реактиве железо растворяется и вытесняет медь, которая осаждается на поверхности образца.
3. После выдержки образец вынимают из реактива: вся поверхность образца должна быть покрыта медью.
4. Струей воды смывают с поверхности слой меди, протирают макрошлиф мокрой салфеткой и просушивают.