Контрольная по Материаловедению. Контрольная работа по дисциплине Материаловедению Проверил " " 2020
 Скачать 36.87 Kb.
|
 Бюджетное профессиональное образовательное учреждение Удмуртской Республики «Воткинский машиностроительный техникум имени В.Г. Садовникова» Теплоснабжение и теплотехническое оборудование КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА По дисциплине: «Материаловедению» Проверил: _______________________ "_____"__________2020 Разработал: студент группы Тз-11 Иванов В.И. "_____"__________2020 2020 Практическая работа 1. Задание 1. Построить диаграмму состояния Fe-Fe3C в масштабе для сплава содержащего определенное количество углерода.
Указать структурные составляющие сплава при заданных температурах. Сплав называется доэвтектической сталью. Его структура при комнатной температуре Феррит+ Перлит Задание 2. Указать принцип маркировки, химический состав, применение сплавов следующих марок. (Расшифровать 5 марок материала. Номер ячейки - 2). 1)Сталь 14Х17Н2 содержит углерода в среднем 0,14%, Х17 - указывает содержание хрома в стали примерно 17%, Н2 - указывает содержание никеля в стали около 2%. Сталь легированная, коррозионно-стойкая, жаропрочная. Нержавеющая сталь 14Х17Н2 применяется для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах и при пониженных температурах в химической, авиационной и других отраслях промышленности. Наибольшей коррозионно-стойкостью обладает после закалки с высоким отпуском. Из нержавеющей стали 14Х17Н2 изготовляют детали и узлы основного оборудования АЭС, рабочие лопатки, диски, валы, втулки, фланцы, крепеж, детали компрессорных машин и другие детали, работающие при температуре до 800°С. 2) Чугун высоколегированный ЧЮ22Ш, для деталей с жаростойкостью в воздушной среде до 1100 град.С; жаростойких в среде, содержащей серу, сернистый газ, окислы ванадия, пары воды; высокая прочность при нормальной и повышенной температурах. ЧЮ22Ш — металлический сплав, основу которого составляет железо (Fe), обязательно в сплаве ЧЮ22Ш присутствуют алюминий, углерод, кремний. 3) БрОФ7-0.2 - Бронза оловянная, обрабатываемая давлением, Прутки, применяемые в различных отраслях проиышленности (для шестерен, зубчатых колес, втулок и прокладок высоконагруженных машин). Наличие элементов олова улучшает литейно-технологичные свойства изделий и позволяет обрабатывать материал при более низкой температуре. Фосфор в свою очередь добавляется для того, чтобы увеличить сопротивление к разрывам и жидкотекучесть. Также в состав БрОФ входит железо, сурьма, алюминий, свинец и кремний. 4) Марка латуни - ЛАЖ60-1-1 Медно-цинковые сплавы (латуни) маркируют буквой Л, буквы А и Ж означают, что латунь легированная алюминием и железом, число 60 - указывает содержание меди в латуни примерно 60%, 1 - указывает содержание алюминия около 1%, следующая 1 - указывает содержание железа около 1%, остальное - цинк. Латунь алюминиевая, обрабатываемая давлением. Применение: трубы, прутки для подшипников скольжения, судостроения и приборостроения 5) Сталь 20кп содержит в среднем 0,2% углерода. Степень раскисления стали - кипящая (обозначают индексом кп). Нелегированная качественная сталь 20кп применяется для изготовления патрубков, штуцеров, вилок, болтов, фланцев, корпусов аппаратов и других деталей, работающих при температуре от -20 до 425°С. Химико-термически обработанная сталь 20кп применяется для изготовления крепежных деталей, осей, пальцев, звездочек, шестерней, фрикционных дисков и других деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины. Сталь склонна к старению Задание 3. Основные виды термообработки: Отжиг. Нормализация. Отжиг – вид термической обработки, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке в течение определенного времени при этой температуре и последующем, обычно медленном, охлаждении до комнатной температуры. Отжиг позволяет улучшить обрабатываемость заготовок давлением и резанием, исправить структуру сварных швов, перегретой при обработке давлением и литье стали, подготовить структуру к последующей термической обработке. В зависимости от температуры нагрева различают полный и неполный отжиг. Полный отжиг производится для доэвтектоидных сталей. Для этого стальную деталь нагревают выше критической точки А3 на 30–50 °С и после прогрева проводят медленное охлаждение. Как правило, детали охлаждают вместе с печью со скоростью 30–100 °С/час. Структура доэвтектоидной стали после отжига состоит из избыточного феррита и перлита. Основные цели полного отжига: устранение пороков структуры, возникших при предыдущей обработке (литье, горячей деформации, сварке, термообработке), крупнозернистости; смягчение стали перед обработкой резанием – получение крупнозернистости для улучшения качества поверхности и большей ломкости стружки низкоуглеродистых сталей; уменьшение напряжений. Неполный отжиг отличается от полного тем, что нагрев производится на 30–50 °С выше критической точки А1 (линия РSК на диаграмме железо–цементит). Эта операция производится как для доэвтектоидных сталей, так и для заэвтектоидных сталей. Охлаждение проводят так же, как и при полном отжиге (вместе с печью). При неполном отжиге не происходит изменение ферритной составляющей структуры в доэвтектоидной стали и цементитной составляющей в заэвтектоидной стали, поэтому полного исправления структуры не происходит. Неполный отжиг доэвтектоидной стали используют для смягчения ее перед обработкой резанием, снятиявнутренних напряжений. Задание 4. Основные виды химико-термической обработки: Азотирование. Цианирование. Азотирование – процесс насыщения поверхностного слоя детали азотом, с целью повышения твёрдости, износоустойчивости, предела усталости и коррозионной стойкости. Азотирование один из самых популярных методов доведения металлических деталей до наилучших показателей сопротивления изнашиванию. Насыщение азотом поверхностные слои имеют высокое сопротивление коррозии. Азотирование стало ключевой операцией, не требующей дальнейшее термообработки, в результате чего, этот процесс стал необходимым для обработки деталей в машиностроении, станкостроение и в других сферах, выдвигающих высокие требования к составным элементам. Цианирование – один из способов улучшения физико-химических свойств металла. Применение метода необходимо, когда нужно повысить прочность, твердость, сопротивляемость коррозии, износоустойчивость поверхностного слоя стали, сделать ее более стойкой к естественному старению. Первоочередная цель цианирования лежит в укреплении поверхностного слоя стали различных деталей, придании ему более высокого предела выносливости, так как этот слой подвержен наибольшим нагрузкам во время эксплуатации механизмов, конструкций. Насыщение поверхностного слоя металла углеродом и азотом принято применять из-за их быстрого проникновения, когда они взаимодействуют одновременно. Методом цианирования можно обрабатывать следующие виды металла: любые нержавеющие стали; сплавы стальные легированные либо те, где нет присутствия легирующих компонентов, стали с концентрацией углерода средних показателей; стали конструкционного назначения, где присутствует мало углерода. Задание 5. Способы получения заготовок: Обработка металлов давлением (ОМД). Обработка металлов давлением (ОМД) – технологический метод производства деталей и заготовок путём пластического деформирования, которое осуществляется силовым воздействием инструмента на исходную заготовку из металла, обладающего необходимой пластичностью. Если при упругих деформациях деформируемое тело полностью восстанавливает исходные форму и размеры после снятия внешних сил, то при пластических деформациях изменение формы и размеров, вызванное действием внешних сил, сохраняется и после прекращения действия этих сил. Один из основных законов пластической деформации, лежащих в основе технологических расчётов, – условия постоянства объёма, которое гласит: объём тела до пластической деформации равен его объёму после деформации Преимущества ОМД по сравнению с обработкой резанием: - уменьшение отходов металла; - повышение производительности; - получение деталей с наилучшими технологическими свойствами (прочностью, жёсткостью, высокой износостойкостью и т.д.) - увеличение диапазона деталей по массе и размерам; - повышение точности размеров полуфабрикатов, получаемых ОМД. Процессы ОМД по назначению подразделяются на два вида: для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения. Основными разновидностями таких процессов являются: прокатка, прессование, волочение. для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближённо формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества. Основными разновидностями таких процессов являются: ковка, штамповка. Задание 6. Композиционные материалы Композиционные материалы (КМ) — это материалы, обладающие следующей совокупностью признаков: состоят из двух или более компонентов, различающихся по своему химическому составу и разделенных выраженной границей; имеют новые свойства, отличающиеся от свойств, составляющих эти материалы компонентов; неоднородны в микромасштабе и однородны в макромасштабе; свойства определяются каждым из компонентов, которые в связи с этим должны содержаться в материале в достаточно большом количестве (больше некоторого критического значения). Компонент, непрерывный во всем объеме КМ, называется матрицей, а прерывистый, разъединенный в объеме композиции элемент (элементы) называется армирующим элементом (наполнителем). Композиционные материалы классифицируют по следующим основным признакам: типу матрицы, виду армирующего элемента, особенностям макростроения и методам получения. Матрица придает изделию из КМ заданную форму и монолитность, обеспечивая передачу и перераспределение нагрузки по объему материала, защищает армирующие элементы от внешних воздействий. Тип матрицы определяет технологические параметры процесса получения композита и его эксплуатационные характеристики (плотность, удельную прочность, рабочую температуру, сопротивление воздействию агрессивных сред и усталостному разрушению). По типу материала матрицы КМ могут быть: полимерные (термопласты, реактопласты, смеси); металлические (в том числе материалы, получаемые методами порошковой металлургии, и сплавы, состоящие из макронеоднородных фаз); неорганические (неорганические полимеры, минералы, углерод, керамика); комбинированные (полиматричные). Армирующие или упрочняющие элементы распределены в матрице равномерно. Они, как правило, обладают высокой прочностью, твердостью, большим модулем упругости и по этим показателям значительно превосходят матрицу. Армирующие элементы вводят в композиционный материал с целью изменения его свойств (увеличения прочности, жесткости и пластичности; изменения плотности, электрических, теплофизических и других характеристик в различных направлениях и отдельных местах изделия). Армирующий или упрочняющий компонент часто называют «наполнителем». Во многих случаях наполнителями называют элементы, применение которых позволяет достичь не более чем 1,5…2-кратного повышения прочности матрицы. Армирующие элементы (арматура) — высокопрочные усы, волокна, ткани, которые при соответствующем содержании в композиции способствуют повышению прочности материала в 2…10 и более раз по сравнению с прочностью матрицы. В композиционном материале могут находиться и наполнители, и армирующие элементы. По геометрии наполнителя (армирующего компонента) КМ подразделяют на три группы: С нульмерными наполнителями, размеры которых в трех измерениях имеют один и тот же порядок. К таким наполнителям относят дисперсные (преимущественно порошковые) наполнители (сажа, песок, мелкодисперсные металлы, фосфаты, стеклянные и кремнеземные микросферы и т. д.). С одномерными наполнителями, один из размеров которых значительно превосходит дна других. Одномерные наполнители — это волокнистые и армирующие элементы. К ним относятся природные коротковолокнистые (асбест), растительные (сизаль, джут), высокомодульные нитевидные (оксид и нитрид алюминия, оксид бериллия, карбид бора, нитрид кремния) кристаллы, а также длинномерные стеклянные, углеродные, базальтовые, борные, керамические, металлические, низко- и высокомодульные органические волокна. С двухмерными наполнителями, размеры которых значительно превосходят третий. К двухмерным наполнителям относят ленточные, тканевые (состоящие из любых видов волокон и их сочетаний), сеточные и другие армирующие элементы. В зависимости от геометрии армирующих элементов и их взаимного расположения КМ бывают изотропными или анизотропными. Изотропные КМ имеют одинаковые свойства во всех направлениях, эти свойства зависят от направления армирующих элементов. К макроскопически изотропным КМ относятся дисперсноупрочненные сплавы, псевдосплавы и хаотично армированные КМ. У анизотропных КМ свойства материала отличаются в разных направлениях и зависят от ориентации волокон. Хаотично армированные КМ упрочняются короткими (дискретными) частицами игольчатой формы (отрезками волокон или нитевидными кристаллами — так называемыми усами), ориентированными в пространстве случайным образом. При этом КМ получаются квазиизотропными, т. е. анизотропными в микрообъемах, но изотропными в объеме всего изделия. По методам получения КМ подразделяются на КМ, полученные жидко- и твердофазными методами, методами осаждения — напыления и комбинированными методами (здесь указаны только главные технологические приемы, обеспечивающие окончательное формирование материала). К жидкофазным методам относятся пропитка (например, пропитка арматуры полимерами или расплавленными металлами), а также направленная кристаллизация сплавов. К твердофазным методам относятся прессование, прокатка, экструзия, ковка, штамповка, уплотнение взрывом и другими динамическими методами, диффузионная сварка, волочение и т. п. Для КМ, полученных твердофазными методами, характерно использование матрицы в виде порошка или тонких листов. Задание 7. Сварка: Сварка дуговая порошковой самозащитной проволокой Сварка порошковой самозащитной проволокой (FCAW-S) – это самый универсальный процесс в отрасли дуговой сварки. Такая проволока самостоятельно выделяет защитный газ, удаляет загрязняющие вещества на стали, образует отвечающее всем нормативным требованиям наплавление и быстрозастывающий шлак. Порошковая проволока, используемая для дуговой сварки – это трубка, где внутренняя часть наполнена металлическим порошком и флюсом. В основу материала входит металлическая лента, обрабатываемая по технологии холодной формовки и заполняемая смесью флюса с порошком. На завершительном этапе производства порошковая проволока растягивается до необходимых параметров. Порошковая проволока, используемая для сварки без газа классифицируется по назначению, способу используемой защиты, технологии сварки порошковой проволокой в разных пространственных положениях и механическим свойствам. Применяется сварка порошковой проволокой в монтаже низколегированной и низкоуглеродистой стали. Также материал может подразделяться по условиям использования (для простой или специальной сварки – под водой, с принудительным выполнением шва, монтажа арматуры и пр.). Самозащитная порошковая проволока представляет собой вывернутый электрод. Сварка самозащитной порошковой проволокой может проводиться в ветреную погоду, при экстремальных температурах или на открытом воздухе. В состав сердечника входят диоксидирующие, шлакообразующие и защитные присадки, что исключает использование флюса и газа. Таким образом, проводится сварка порошковой проволокой без газа. К достоинствам самозащитной проволоки относят следующее: - проведение сварки в разных положениях; - аккуратное перемещение наплавляемого металла благодаря открытой дуге; - проведение жесткого контроля химического состава позволяет получать точный состав шлака; - отсутствует дополнительное устройство для поступления газа и флюса; - специальное покрытие на проволоке устойчиво к высокому давлению от роликов. Дуговая техника сварки порошковыми проволоками применяется часто, так как у нее имеется много достоинств. К примеру, проведение сварочных работ с флюсом может быть осложнено точным направлением электрода в необходимую точку. Также надо контролировать формирование шва. При применении порошковой проволоки в дуговой сварке, можно пользоваться током высокой плотности (200 А/мм2). Это позволяет плавить много металла и способствует повышению производительности (до 10-11 кг/час) при силе тока 400-500 А. При этом получаются материалы, химический состав которых не удается повторить в обычной промышленности. Источники (литература или Интернет-ресурсы) 1. Процесс отжига стали и металла: виды, особенности, технология. https://tokar.guru/metally/stal/process-otzhiga-stali-i-metalla-vidy-osobennosti-tehnologiya.html 2. Азотирование и цементация https://formung.ru/nitridation 3. Сущность цианирования и нитроцементации металлов https://wikimetall.ru/metalloobrabotka/tsianirovanie-stali.htmlhttps://wikimetall.ru/metalloobrabotka/tsianirovanie-stali.html Технологические методы обработки металлов давлением https://extxe.com/5095/tehnologicheskie-metody-obrabotki-metallov-davleniem/Композиционные материалы. https://extxe.com/14772/kompozicionnye-materialy/Порошковая сварка. https://svarkagid.com/poroshkovaja-svarka/ |