- •Новосибирск
- •Введение
- •Лабораторная работа № 2. Микроскопический анализ (микроанализ)
- •2.2. Теоретическое обоснование
- •Механическая система микроскопа
- •Последовательность работы на микроскопе
- •Изучение неметаллических включений
- •2.3. Порядок выполнения работы
- •2.4.Содержание отчета:
- •2.5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Травление микрошлифов
- •Лабораторная работа № 3. Определение твердости металлов и сплавов
- •3.1. Цель работы:
- •3.2. Теоретическое обоснование
- •Оборудование и материалы для выполнения работы
- •3.3. Порядок выполнения работы
- •3.4. Содержание отчета
- •3.5. Контрольные вопросы:
- •Литература
- •Лабораторная работа № 6. Диаграмма состояния железо – углерод
- •6.1. Цель работы:
- •6.2 Теоретическое обоснование Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом
- •Диаграмма состояния железо-углерод
- •6.3. Порядок выполнения работы
- •6.4. Содержание работы
- •6.5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 7. Микроструктура углеродистых сталей в равновесном состоянии
- •7.2. Теоретическое обоснование Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей.
- •Классификация углеродистых сталей
- •Углеродистые конструкционные стали
- •Углеродистые стали обыкновенного качества
- •Углеродистые качественные стали
- •Инструментальные углеродистые стали
- •Микроисследование углеродистой стали
- •7.3. Порядок выполнения работы:
- •7.4. Содержание отчета:
- •7.5. Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа № 8. Микроструктура и свойства чугунов
- •8.2. Теоретическое обоснование
- •Белый чугун
- •Серый чугун
- •Высокопрочный чугун
- •Ковкий чугун
- •Легированные чугуны
- •8.3. Порядок выполнения работы
- •8.4. Содержание отчета
- •8.5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 9. Термическая обработка углеродистой стали
- •9.2. Теоретическое обоснование
- •9.3. Порядок выполнения работы Задание
- •Сталь у12 (Сталь у8)
- •9.4. Содержание отчета
- •9.5. Контрольные вопросы
- •10.2. Теоретическое обоснование
- •10.3. Порядок выполнения работы
- •Задание
- •10.5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложение 1
- •Приложение
- •Рекомендуемая литература Основная
- •Дополнительная и справочная
3.4. Содержание отчета
1. Наименование работы и ее цель.
2. Оборудование и материалы, используемые при выполнении работы.
3. Краткое описание методов определения твердости и область их применения.
4. Таблица 3.1. сущность методов испытания для определения свойств металлов и сплавов.
5. Таблицы 3.2 и 3.3 с экспериментальными данными.
6. График зависимости твердости (HВ) от содержания углерода в стали и выводы.
3.5. Контрольные вопросы:
Дайте определение понятия “твёрдость”.
Объясните процесс измерения твёрдости материалов.
Какую роль в процессе измерений играет упругая деформация?
Чем обусловливается появление случайной погрешности в процессе измерений?
Каким образом неровности поверхности материала влияют на показания прибора и почему?
Объясните необходимость предварительной нагрузки в 10 кГ.
Какие методы определения твердости Вы знаете?
Почему у стали обыкновенного качества твердость может быть ниже, чем у пластмассы?
Чем интересен титан как конструкционный материал?
Объясните расхождения в измеренных значениях у одного образца.
Чем отличается определение твердости по Бринеллю и по Роквеллу?
Что будет, если для сглаживания неровностей образца между ним и измерительным столом поместить мягкую прокладку?
Литература
1. Материаловедение: учебник для вузов// Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. 3-е издание – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, 648 С.
Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. М.: Металлургия, 1975, 447 С.
Лабораторная работа № 6. Диаграмма состояния железо – углерод
6.1. Цель работы:
Изучить диаграмму состояния железо-углерод.
Изучить микроструктуры углеродистых сталей в равновесном (отожженном) состоянии. Установить зависимость между структурами и механическими свойствами углеродистых сталей.
Изучить микроструктуры белых, серых, высокопрочных и ковких чугунов. Установить зависимость между составом, условиями получения, структурами и механическими свойствами чугунов.
6.2 Теоретическое обоснование Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом
Железо - металл сероватого цвета. Температура плавления - 1539 °С. Железо имеет две полиморфные модификации α, γ и δ. Модификация α существует при температурах ниже 911 °С. Кристаллическая решетка α-железа - объемно центрированный куб (ОЦК) с периодом решетки 0,28606 нм. Плотность α-железа 7,68 Мг/м3 . Вторая модификация γ-железо (Feγ) существует при температуре 911 - 1392 °С. Кристаллическая решетка - гранецентрированная кубическая (ГЦК) с периодом 0,3645 нм. В интервале 1392 - 1539 °С существует δ-железо с кристаллической решеткой объемно центрированного куба (ОЦК) с периодом решетки 0,293 нм.
Железо - серебристо-белый металл, плотность 7,86 г/см3. Температура плавления 1539 °С. Чистое лабораторное железо содержит не более 10-4 % примесей, технически чистое железо - 0,15 % примесей. Согласно диаграмме фазового равновесия железа, возможны 6 состояний железа: газообразное, четыре конденсированных (жидкое и 3 кристаллические полиморфные модификации) и плазма.
Полиморфизм - свойство вещества или материла изменять свою кристаллическую решетку при изменении температуры, Кристаллические формы α-Fe и γ-Fe существуют при нормальном атмосферном давлении. Появление третьей ε-Fe возможно лишь при действии значительных давлений и повышенных температур.
Углерод - неметаллический элемент II периода IV группы периодической системы, атомный номер 6, плотность 2,5 Мг/м3 , температура плавления 3500 °С, атомный радиус 0,077 нм. В обычных условиях углерод находится в виде модификации графита, но может существовать в виде алмаза (т.е. углерод также обладает полиморфизмом). В обычных условиях углерод находится в виде модификации графита с гексагональной слоистой решеткой. Модификацию углерода в виде алмаза при обычных температурах и давлениях получить невозможно.
В системе железо - углерод различают следующие фазы: жидкий расплав, твердые растворы – .α-феррит, β- феррит и аустенит, а также цементит и графит.
Феррит (Ф) - твердый раствор углерода и других примесей в ОЦК-железе. Атом углерода располагается в решетке феррита в центре грани куба, где помещается сфера радиусом 0,031 нм, а также в дефектах кристаллической решетки. Предельная растворимость углерода в α-феррите 0,02% при температуре 727 оС и менее 0,01% при комнатной температуре, растворимость в δ–феррите - 0,1 %. Под микроскопом феррит выявляется в виде однородных полиэдрических (многогранных) зерен. Твердость и прочность феррита невысоки (σв=250 МПа, НВ =800 МПа).
Аустенит (А) - твердый раствор углерода и других примесей в γ-железе. Предельная растворимость углерода в γ-железе - 2,14 % при температуре 1147оС и 0,8% при 727 оС. Атом углерода располагается в центре куба, в котором может разместиться сфера радиусом 0,051 нм, и в дефектных областях кристалла.
Цементит (Ц) - химическое соединение железа с углеродом - карбид железа Fe3C, содержащий 6,67% С. Цементит имеет сложную ромбическую решетку с плотной упаковкой атомов. Температура плавления цементита точно не определена (около 1260°С). К характерным особенностям цементита относятся высокая твердость (НВ - 8000 МПа) и очень малая пластичность (δ около 0%).
Графит (Гр) имеет гексагональную слоистую кристаллическую решетку.
Межатомные расстояния в слоях небольшие (0,142 нм), расстояние между плоскостями - 0,340 нм. Графит мягок, обладает низкой прочностью.