Контрольная работа по "Технологии"

 

Федеральное агентство по образованию

ВПИ (филиал) ВолгГТУ

Кафедра ВТО

Семестровая работа

по дисциплине «Материаловедение»

 

Вариант 9

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                выполнил студент группы ВТС-231:             

                                                                                                              Новиков Е.А

                                                                                        проверил к.т.н., доцент:                             

                                                                          Семёнов Сергей Всеволодович

 

 

Содержание

Задание 1  Твердость по Виккерсу ………………………………………..3

Задание 2 Описать принцип маркировки сплавов……………………4

Задание 3 Дать полную характеристику стали или сплаву………….6

Задание 4 Найти ответы на вопросы…………………………………..8

Задание 5 ……………………………………………………………….12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 1

Твердость по Виккерсу

Метод измерения твердости металлов и сплавов по Виккерсу регламентирует ГОСТ 2999-75. 

 

Сущность метода заключается во вдавливании в испытуемый материал правильной четырехгранной алмазной пирамиды с углом 136 град. между противоположными гранями. 

 

Твердость по Виккерсу вычисляется путем деления нагрузки Р на площадь поверхности полученного пирамидального отпечатка.

Метод Виккерса порзволяет определять твердось азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов.

Наблюдается хорошее совпадение значений твердости по Виккерсу и Бринеллю в пределах от 100 до 450 НВ.

Твердость по Виккерсу во всех случаях обозначается буквами HV без указания размерности - МПа (кгс/мм.кв.). Основными параметрами при измерении твердости по Виккерсу являются нагрузка Р = 294 Н (30 кгс) и время выдержки 10-15с.

В других случаях после символа HV указывают индексы разделенные наклонной чертой и обозначающие нагрузку и время выдержки, и через тире - число твердости.  

 

Пример : HV 30/20-420,

где HV - твердость по Виккерсу,

30 - нагрузка, кгс,

20 - время выдержки, с,

420 - число твердости.

 

 

 

 

 

 

 

Задание 2

Описать принцип маркировки сплавов, указать их назначение, привести примеры высокопрочных чугунов 

Высокопрочными называют чугуны, в  которых графит имеет шаровидную форму. Их получают модифицированием магнием, который вводят в жидкий чугун  в количестве 0,02-0,08%. Ввиду того, что  модифицирование чугунов чистым магнием сопровождается сильным  пироэффектом, чистый магний заменяют лигатурами (например, сплавом магния и никеля).      

Чугун после модифицирования имеет  следующий химический состав: 3,0-3,6% С; 1,1-2,9% Si; 0,3-0,7% Mn; до 0,02% S и до 0,1% Р. По структуре металлической основы высокопрочный чугун может быть ферритным или перлитным. Ферритный чугун в основном состоит из феррита и шаровидного графита. В нем допускается до 20% перлита. Структура перлитного чугуна: сорбитообразный или пластинчатый перлит и шаровидный графит. В ней допускается до 20% феррита (рис. 1).      

Шаровидный графит - менее сильный  концентратор напряжений, чем пластинчатый графит, и потому меньше снижает  Механические свойства металлической  основы. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и некоторой пластичностью. Маркируют  высокопрочные чугуны по пределу  прочности и относительному удлинению (см. табл. 1).

 

Высокопрочные чугуны применяют в различных отраслях техники, эффективно заменяя сталь во многих изделиях и конструкциях. Из них изготовляют оборудование прокатных станов (прокатные валки массой до 12 т), кузнечно-прессовое оборудование (траверса пресса, шабот ковочного молота), в турбостроении корпус паровой турбины, лопатки направляющего аппарата, в дизеле-, тракторо- и автомобилестроении - коленчатые валы, поршни и многие другие ответственные детали, работающие при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания.      

В некоторых случаях для улучшения  механических свойств применяют  термическую обработку отливок; для повышения прочности - закалку  и отпуск при 500-600° С; для увеличения пластичности - отжиг, способствующий сфероидизации перлита.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 задание

Дать полную характеристику стали или сплаву: химический состав, свойства, термообработка, применение.

18Х2Н4МА

Химический Состав 18Х2Н4МА

Термообработка

Применение

В цементованном и улучшенном состоянии применяется для ответственных деталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, вязкости и износостойкости, а также для деталей, подвергающихся высоким вибрационным и динамическим нагрузкам. Сталь может применяться при температуре от —70 до +450 °С.

 

 

 

Свойства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 4

Найти ответы на вопросы

Как влияют легирующие элементы на диаграмму изотермического  распада аустенита? Дать качественную и количественную характеристику.

Какая термическая  обработка и зачем проводится после цементации и нитроцементации?

1 вопрос

Устойчивость переохлажденного аустенита повышается, а критическая скорость закалки уменьшается только при том условии, если легирующие элементы растворены в аустените. Если легирующие элементы находятся в виде избыточных частиц карбидов, то они не повышают устойчивость аустенита и могут ее уменьшить, так как карбиды служат готовыми зародышами, облегчающими распад аустенита. Карбиды титана, ниобия и ванадия при нормально принятом нагреве под закалку обычно не растворяются в аустените и понижают прокаливаемость. Сильно влияет на прокаливаемость величина зерна аустенита. В углеродистой стали при укрупнении зерна от балла 6 до балла 1 - 2 см. рис. 111) глубина закаленного слоя возрастает в 2 - 3 раза, поэтому увеличение температуры и длительности нагрева повышают прокаливаемость. Легирующие элементы, находящиеся в виде карбидов, не только создают дополнительные центры, способствующие распаду аустенита, но и измельчают его зерно, что также увеличивает критическую скорость закалки и уменьшает прокаливаемость.

 

 

 

 

 

 

 

 

2 вопрос

Причинами старения являются свет, теплота, кислород, озон и другие немеханические факторы.

Зависимость прочности при  межслойном сдвиге (а) и продольном сжатии (б) эпоксидного стеклопластика от пористости (Ку): 1 *=• поры сферические; 2 —¦ поры цилиндрические < 1 2^ словленных различными факторами: составом, структурой, технологией.

В условиях применения графита  при высоких температурах, когда  теплоотдача излучением является решающим фактором теплообмена, большое значение имеет степень черноты поверхности  материала.

Чем больше размеры изделия, тем больше вероятность хрупкого разрушения (масштабный фактор).

Но следует учитывать, что результаты отжига зависят и  от других факторов.

Какие факторы влияют на текстуру рекристаллизации?

При этих испытаниях выявляется влияние на прочность и долговечность  конструкции таких факторов, как  распределение и величина остаточных напряжений, дефектов технологии изготовления и конструирования металлоизделий и т.

В последние годы для оценки металлургического качества металла, закономерностей процесса разрушения, влияния структурных, технологических  и других факторов на разрушение широко применяют методы фрактографии — области знания о строении изломов.

Зависимость отношения 0_j/crB от временного сопротивления ав стали образование и развитие усталостных трещин и снижает aR (мае-штабный фактор).

Степень торможения дислокаций в твердом растворе определяется фактором размерного несоответствия атомов растворителя и растворенного элемента, разностью модулей упругости  и возрастает пропорционально концентрации.

Укажите основные факторы, влияющие на процесс графитнзашш.

Перечислите факторы, влияющие на критическую скорость закалки.

Прокалчваемость даже одной и той же стали может колебаться в значительных пределах в зависимости от изменений химического состава, величины зерна, размера и формы изделия и многих других факторов.

Расчеты сопротивления усталости  этих деталей при стационарном нагружений ведут по пределу выносливости с учетом конструктивных и технологических факторов.

Эта разность характеризуется  коэффициентом снижения предела  выносливости К, отражающим влияние всех факторов на сопротивление усталости: К = о_ь/а_1д.

Величины, входящие в выражение  для коэффициента К, учи--тывают влияние концентраторов напряжений Ко, масштабный фактор (размер поперечного сечения) /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 вопрос

Под цементацией принято понимать процесс высокотемпературного насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Так как углерод в α-фазе практически нерастворим, то процесс цементации осуществляется в интервале температур 930–950 °С — т. е. выше α → γ-превращения. Структура поверхностного слоя цементованного изделия представляет собой структуру заэвтектоидной стали (перлит и цементит вторичный), поэтому для придания стали окончательных — эксплуатационных — свойств после процесса цементации необходимо выполнить режим термической обработки, состоящий в закалке и низком отпуске; температурно-временные параметры режима термической обработки назначаются в зависимости от химического состава стали, ответственности, назначения и геометрических размеров цементованного изделия. Обычно применяется закалка с температуры цементации непосредственно после завершения процесса химико-термической обработки или после подстуживания до 800–850 °С и повторного нагрева выше точки АС3 центральной (нецементованной) части изделия. После закалки следует отпуск при температурах 160–180 °С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 задание

Основу всякого реактопласта составляет химически затвердевающая термореактивная смола – связующее  вещество. Кроме того, в состав реактопластов  входят наполнители, пластификаторы, отвердители, ускорители или замедлители и  растворители. Наполнителями могут  быть порошковые, волокнистые и гибкие листовые материалы. В качестве порошковых наполнителей используют молотый кварц, тальк, графит, древесную муку, целлюлозу. К пластмассам с порошковыми  наполнителями относятся: фенопласты и аминопласты. Из них изготавливают несиловые конструкционные и электроизоляционные детали (рукоятки, детали приборов, кнопки и т. д.), различные вытяжные и формовочные штампы, корпуса сборочных и контрольных приспособлений, литейные модели и другую оснастку.

Фенопласты (бакелиты, феноло-формальдегидные смолы) являются термоупрочняемыми пластмассами. Неупрочненные смолы получают при поликонденсации фенола с формальдегидом. Существует два основных типа феноло-формальдегидных смол: новолаки и резолы.

Аминопласты являются термоупрочняемыми пластмассами. К ним относятся карбамидо-формальдегидные смолы и меламино-формальдегидные смолы.

Неупрочненная смола получается при поликонденсации формальдегида с карбамидом (смола карбамидо-формальдегидная) или меламином (смола меламино-формальдегидная). Эти смолы имеют реактивные группы —СН₂ОН, которые под влиянием нагрева (или кислотных катализаторов) способны к конденсации, в результате которой смолы упрочняются (приобретают пространственную сетчатую структуру).

Волокниты применяют для изготовления деталей с повышенной устойчивостью к ударным нагрузкам, работающих на изгиб и кручение (втулок, шкивов, маховиков и др.).

Асбоволокниты обладают хорошими фрикционными (тормозными) свойствами и теплостойкостью, но по водостойкости и диэлектрической приницаемости уступают пластмассам с порошковым наполнителем.

Полиэстры (полиэстеровые, или полиэфирные смолы) являются полимерами, полученными из полиосновных кислот и полигидроксильных спиртов путем поликонденсации.

Стекловолокниты негорючи, стойки к действию ультрафиолетовых лучей, химически стойки, имеют стабильные размеры. Некоторые марки стекловолокнитов применяются для изготовления силовых электротехнических деталей в машиностроении, а также крупногабаритных изделий простых форм (кузовов автомашин, лодок, корпусов приборов и т. п.). Стекловолокниты имеют высокие физико-механические характеристики и применяются для изготовления деталей высокого класса точности и сложной конфигурации. Стекловолокниты могут работать при температурах от –60 до +200°С, имеют прочность при разрыве 80 – 500 МПа.