Введение
Студент должен:
иметь представление:
- о содержании дисциплины;
- о связи с другими дисциплинами;
- о новейших достижениях и перспективах развития в области применения металлов.
Значение и содержании дисциплины “Технологии металлов” и связь её с другими дисциплинами обще профессионального и специального циклов дисциплин. Значение металловедения в решении важнейших технических проблем, снижении материалоёмкости изделия, повышении прочности, надёжности и долговечности систем и сооружения водоснабжения и водоотведения. Новейшие достижения и перспективы развития в области применения металлов и сплавов на их основе.
Методические указания
Приступая к изучению темы, необходимо знать содержание и задачи дисциплины, связь с другими дисциплинами, значение в производстве.
Данная дисциплина относится к общеобразовательным, имеет важное значение в профессиональной подготовке студентов.
Раздел 1
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ
Тема 1.1 Строение и свойства материалов и сплавов на их основе
Студент должен:
знать:
- кристаллическое строение металлов;
- типы кристаллических решёток;
- дефекты кристаллического строения;
- фазовый состав сталей и сплавов;
- методы исследования строения металлов;
уметь:
- различать дефекты строения металлических изделий;
- определять ликвацию компонентов сплава;
Элементы кристаллографии: кристаллическая решётка, анизотропия; влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов; фазовый состав сплавов; диффузия в металлах и сплавах.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо представлять процессы, протекающие при кристаллизации металлов и сплавов на их основе, механизм аллотропических превращений в металлах и сплавах. Студенту необходимо знать влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов, влияние на свойства ликвации компонентов сплава
Вопросы для самопроверки
1. Какое отличие макро - и микроструктуры металла?
2. Какие кристаллические решетки характерны для металлов?
3. Какие Вы знаете дефекты кристаллической решетки?
4. Что такое дислокации и как они влияют на свойства металла?
5. Какие Вы знаете поверхностные несовершенства в поликристалле?
Литература (1 стр. 46-54; 2 стр. 5-12)
Тема 1.2 Диаграммы состояния металлов и сплавов
Студент должен:
знать:
- классификацию сплавов и основные определения;
- диаграммы состояния сплавов;
- понятие о ликвации;
- диаграмму состояния Fe-Fe3C (железо-цементит);
- критические точки диаграммы железо-цементит;
- классификацию железно-углеродистых сталей и сплавов;
уметь:
- исследовать структуру и свойства железно-углеродистых сталей и сплавов.
Понятие о сплавах. Классификация и структура металлов и сплавов. Основные равновесные диаграммы состояния двойных сплавов. Физические и механические свойства сплавов в равновесном состоянии.
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей.
Методические указания
Приступать к изучению диаграммы состояния железо-углерод можно только после того, как разработаны простые (двойные) диаграммы состояния. Повторите также аллотропические превращения железа. Эта диаграмма должна быть хорошо усвоена, так как иначе невозможно понять сущность и различные виды термообработки. Нужно как следует разобрать все превращения, протекающие в железоуглеродистых сплавах при медленном охлаждении и получающиеся при этом структуры, особое внимание обращая на превращения в твердом состоянии.
Нужно знать, что в простых железоуглеродистых сплавах в равновесном состоянии при температуре ниже 727 0 С аустенит существовать не может, он распадается на перлит, равновесные структуры железоуглеродистых сплавов: аустенит, феррит, перлит, цементит, ледебурит.
Вопросы для самопроверки
1. Что такое критический зародыш и от чего зависят его размеры?
2. Как влияет степень переохлаждения на число зародышей и скорость их роста?
3. Как растет дендритный кристалл?
4. Какие структурные зоны можно выделить в металлическом слитке?
5. Что такое полиморфное превращение, и как оно протекает?
Литература (1 стр. 67-75;2 стр. 20-26)
Тема 1.3 Методы испытаний металлических испытаний и сплавов на их основе
Студент должен:
знать:
- методы исследования строения металлов;
- свойства материалов и методы их испытаний;
- особенности пластической деформации;
- диаграмму растяжения металлов;
уметь:
- определять механические свойства материалов по диаграмме растяжения;
- определять свойства материалов;
- выбирать необходимый метод дефектации и испытания металлических изделий.
Пластическая деформация. Диаграмма растяжения металлов. Свойства пластически деформированных металлов.
Разрушающие и неразрушающие методы исследования металлических изделий, механические, технологические испытания.
Методические указания.
При изучении данной темы необходимо понимать процессы, протекающие в деформированном металле. Свойства материалов меняются в зависимости от степени пластической деформации. Необходимо различать процессы изменения структуры материала в случае упругой и пластической деформации. Необходимо представлять назначение известных методов неразрушающих исследований, механических испытаний, технологических исследований, порядок их проведения, и экономическая целесообразность.
Вопросы для самопроверки
1. Что такое концентраторы напряжений?
2. Чем отличается упругая деформация от пластической?
3. Как осуществляется процесс пластической деформации?
4. Что такое наклеп?
5. Какая разница между вязким и хрупким разрушением?
Литература (1 стр. 55-67; 2 стр. 14-20)
Тема 1.4 Термическая обработка металлов и сплавов
Студент должен:
знать:
- основные виды термической обработки материалов и сплавов;
- влияние термической обработки на структуру и свойства материалов и сплавов;
- основное оборудование для термической обработки;
- характерные структуры металлов и сплавов в зависимости от их термической
обработки;
- возможные дефекты при термической обработке;
уметь:
- выбирать, обосновывать и назначать выбранный режим термической обработки;
- выбирать и обосновывать выбор оборудования для термической обработки;
- проводить термическую обработку сталей и сплавов.
Определение и классификация видов термической обработки. Превращения в металлах и сплавах при нагреве и охлаждении. Основное оборудование для термической обработки. Виды термической обработки стали: отжиг, нормализация, закалка, отпуск закалённых сталей. Поверхностная закалка сталей. Дефекты термической обработки и методы их предупреждения и устранения.
Методические указания
При изучении данной темы основное внимание необходимо обратить на превращения в металлах и сплавах, которые протекают при нагреве и охлаждении. Необходимо обратить внимание на отличие превращений, возникающих при проведении отжига первого и второго рода, нормализации при различных видах закалки, низком, среднем, высоком отпусках закаленных сталей. Необходимо понимать причины возникновения дефектов термообработки прогнозировать методы их предупреждения и устранения.
Вопросы для самопроверки
1. Какие фазы образуются в системе железо-цементит и железо-графит?
2. Постройте кривые охлаждения для стали, содержащей 1,2 % С и чугуна с 4,3 % С.
3. Определите фазовый и структурный состав доэвтектоидной и заэвтектоидной стали.?
4. Как влияют углерод, марганец и кремний на механические свойства стали?
5. В чем различие отжига 1 рода от отжига 2 рода?
6. Когда применяют гомогенизацию?
7. Что такое полный отжиг и когда его применяют? В каких случаях применяют изотермический отжиг?
8. Установить температуру нагрева под закалку стали, содержащей 0,45 %С и 1,2 %С.
9. Какие охлаждающие среды применяют для закалки углеродистой и легированной стали?
10. Какие виды отпуска Вы знаете и когда их применяют?
Литература (1 стр. 89-96;2 стр. 73-80)
Тема 1.5 Химико-термическая, высоко температурная и низко температурная механическая обработка металлов и сплавов
Студент должен:
знать:
- основные процессы и стадии химико-термической обработки металлов и сплавов;
- основные фазовые и структурные изменения, происходящие при различных видах химико-термической обработки;
- назначение процессов химико-термической обработки;
- оборудование для проведения химико-термической обработки;
- назначение низко температурной и высоко температурной обработки.
Уметь:
- выбирать вид химико-термической обработки в зависимости от требуемого комплекса свойств;
- выбирать режимы химико-термической обработки уметь выбирать низко температурную и высоко температурную обработку для различных сталей;
- определять структуру и свойства металлов после химико-термической обработки.
Определение и классификация основных видов химико-термической обработки металлов и сплавов. Цементация стали. Азотирование стали. Низко температурная и высоко температурная механическая обработка. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо обратить внимание на процессы, протекающие на поверхности обрабатываемой детали. При изучении процессов химико-термической обработки необходимо обращать внимание на температуру процесса и химический состав сталей (особенно процентное содержание содержание углерода). При изучении цементации, особое внимание необходимо уделить газовой цементации, как наиболее прогрессивному методу; при изучении азотирования необходимо обратить внимание на то, что после этого процесса твердость не снижается при повторных нагревах до ° С; нужно иметь представление о диффузионной металлизации хромом, алюминием, кремнием и бором, понимать принципиальное отличие диффузионного насыщения поверхности металла от гальванических покрытий.
При изучении высокотемпературной механической обработки (ВТМО ) необходимо знать, что этой операции можно подвергать любые стали, а при низкотемпературной (НТМО ) только те у которых переохлажденный аустенит обладает повышенной устойчивостью, т. е. легированные.
Вопросы для самопроверки
1. Как проводят цементацию в твердом карбюрюзаторе? Что принимается за эффективную толщину слоя?
2. Как проводят и какие преимущества газовой цементации?
3. Какой термической обработке подвергают детали после цементации?
4. Зачем проводят цементацию?
5. Чем различаются цементация и нитроцементация?
6. Что такое процесс азотирования и зачем его проводят?
7. Зачем проводят борирование, алитирование и хромирование?
8. Какие преимущества имеет перед обычной закалкой термомеханическая обработка и почему?
9. Почему после поверхностной закалки повышается предел выносливости?
Литература (1 стр. 101-108; 2 стр. 80-83)
Раздел 2
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПРОКЛАДКЕ СЕТЕЙ И ВОЗВЕДЕНИИ СООРУЖЕНИЙ ВОДОСНОБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ
Тема 2.1 Конструкционные материалы их классификация
Студент должен:
знать:
- общие требования, предъявляемые к конструкционным металлическим материалам;
- классификацию конструкционных металлических материалов;
- технические характеристики конструкционных металлических материалов: критерии прочности, надёжности, долговечности, экономической целесообразности и т. д.;
- методы повышения конструктивной прочности;
- маркировку и область применения сталей;
- принцип выбора сталей для конкретных условий работы;
уметь:
- выбирать стали для конкретных условий работы.
Общие требования, предъявляемые к конструкционным металлическим материалам. Методы повышения конструктивной прочности металлических материалов. Классификация конструкционных материалов. Углеродистые стали: обыкновенного качества и качественные стали. Легированные стали.
Методические указания
При изучении данной темы основное внимание необходимо обратить на классификацию конструкционных материалов, область их применения, маркировку согласно ГОСТ, знать все существующие методы повышения прочности металлических материалов, целесообразность их проведения.
Вопросы для самопроверки
1. Запишите марки стали, имеющие следующие составы:1) 0,42 - 0,50 %
С; 0,5 – 0,8 % Mn; 0.8 – 1.0 % Cr; % Ni; 0.2 – 0.3 % Mo; 0.1 – 0.18 % V.
2) 0.14 – 0.20 % C; 1.3 – 1.7 % Cr; 0.08 – 0.14 % Ti и 0.015 – 0.025 % N.
2. Какие углеродистые стали обычного качества можно применять для конструкций деталей машин, подвергаемых сварке или упрочняемых термообработкой?
3. Какие стали относятся к низколегированным? Где их применяют? Какие существуют методы их упрочнения?
4. Каким требованиям должна отвечать сталь для холодной штамповки?
Литература (1 стр. 77 – 81; 2 стр. 83 –92).
Тема 2.2 Чугуны, классификация, маркировка, свойства и область применения
Студент должен:
знать:
- состав и виды чугунов;
- свойства и область применения серых, высокопрочных и ковких чугунов;
- маркировку чугунов применяемых на предприятиях водоснабжения и водоотведения;
- знать технологические свойства чугунов;
- технологию получения железоуглеродистых сплавов.
уметь:
- читать маркировку чугунов;
- выбирать марку чугуна по их технологическим характеристикам.
Серые высоко прочные ковкие чугуны, литейные свойства чугунов. Маркировка чугунов. Фазовый состав чугунов. Получение железоуглеродистых сплавов. Антифрикционные и специальные чугуны. Технологические свойства чугунов
Методические указания
При изучении данной темы необходимо обратить внимание на форму графических включений чугунов и их количество, т. к. от этого зависит прочность различных чугунов. В серых чугунах графит имеет пластинчатую форму, металлическая основа значительно разобщена, поэтому серые чугуны плохо работают на растяжение и легко ломаются при ударах. Ковкие чугуны имеют хлопьевидную форму графитовых включений, такой графит получается при отжиге белых чугунов. В высокопрочных чугунах, модифицированных магнием, графит имеет шарообразную форму, что в меньшей степени понижает вязкость металлической основы чугуна. При изучении маркировки чугунов по ГОСТу необходимо знать, что чугуны маркируются не по содержанию углерода, как стали , а по механическим свойствам.
Вопросы для самопроверки
1. Какая разница между белыми и серыми чугунами?
2. От чего зависит прочность чугунов с графитом?
3. Укажите методы упрочнения серых чугунов.
4. В чем сущность модифицирования чугунов? Для чего оно производится?
5. Какая форма графита обеспечивает наиболее высокие механические свойства чугунов?
Литература (1 стр. 81 – 89; 2 стр. 62 – 66; 3 стр. 328 – 339)
Тема 2.3 Углеродистые стали, классификация, маркировка, свойства и область применения
Студент должен:
знать:
- классификацию углеродистых сталей;
- механические, технологические свойства углеродистых сталей;
- маркировка углеродистых конструкционных и инструментальных сталей;
- свариваемость сталей;
уметь:
- выбирать углеродистые конструкционные и инструментальные стали по их технологическим характеристикам;
- читать марку углеродистых конструкционных и инструментальных сталей;
Конструкционные и инструментальные стали. Влияние углерода и постоянных примесей на технологическое свойство стали. Красноломкость и хладноломкость сталей.
Методические указания
При изучении данной темы основное внимание необходимо обратить на влияние углерода на механические свойства сталей, знать, что избыточное содержание фосфора вызывает хладоломкость стали, а серы – красноломкость, поэтому содержание этих постоянных примесей в сталях обыкновенного качества, качественных, высококачественных, особо высококачественных различно и строго регламентировано.
Вопросы для самопроверки
1. Можно ли кипящую сталь использовать для изготовления конструкций и деталей машин, работающих при температурах от –40 до –50°С?
2. Каким образом влияет на свойства сталей повышенное содержание кремния и марганца?
3. Как маркируются качественные и высококачественные стали?
4. Как маркируются и где применяются углеродистые конструкционные стали?
Литература (1 стр.; 2 стр. 83 – 92 )
Тема 2.4 Легированные стали, классификация, маркировка, свойства и область применения
Студент должен:
знать:
- состав и свойства легированных сталей;
- маркировку легированных сталей;
- область применения и свойства легированных сталей.
уметь:
- читать маркировку легированных сталей;
- выбирать легированные стали по их технологическим характеристикам.
Низколегированные, среднелегированные, высоколегированные стали. Влияние легирующих элементов на механические и технологические свойства сталей. Свариваемость легированных сталей. Область применения легированных сталей.
Методические указания
При изучении данной темы нужно отчетливо себе представлять цель легирования, преимущество легированных сталей перед углеродистыми. Одна из основных целей легирования сталей – увеличение их прокаливаемости. Также необходимо обратить внимание на особенности термообработки легированных сталей, т. к. их необходимо закаливать в масле или расплавленных солях – при этом возникает меньшее коробление и меньшая хрупкость. При изучении нержавеющих сталей нужно обратить внимание на то, что именно хром с содержанием в сталях более 13% обеспечивает сопротивление коррозии. Разбирая окалиностойкие и жаропрочные стали, следует иметь ввиду, что это всегда сложнолегированные стали, которые содержат много легирующих элементов и в большом количестве. Также важно читать маркировку всех существующих легированных сталей согласно ГОСТ.
Вопросы для самопроверки
1. Влияние легирующих элементов на кинетику распада переохлажденного аустенита.
2. Классификация легированных сталей по типу равновесной структуры.
3. Классификация легированных сталей по химическому составу.
4. Классификация легированных сталей по назначению.
Литература (1 стр. ; 2 стр. 86 – 92; 3 стр. 271 – 295; 4 стр. 155 – 172)
Тема 2.5 Сплавы на основе меди: латуни и бронзы
Студент должен:
знать:
- маркировку сплавов на основе меди;
- свойства латуни и бронз;
- область применения сплавов на основе меди.
уметь:
- выбирать сплавы на основе меди, в зависимости от поставленной задачи;
- читать маркировку латуней и бронз.
Латуни и бронзы. Фазовый состав сплавов на основе меди. Технологические и механические свойства сплавов на основе меди. Область применения латуни и бронз.
Методические указания
При изучении латуней особое внимание необходимо обратить в первую очередь на влияние цинка, а затем влияние различных легирующих элементов на свойства латуней. Однофазные латуни можно упрочнить наклепом (нагартовкой). Наклепанные латуни склонны к растрескиванию при пониженных температурах. Поэтому, если детали должны работать при пониженных температурах, после наклепа латуни подвергаются низкотемпературному отжигу при 200 – 250°С. после такого отжига механические свойства практически не меняются, уменьшаются только внутренние напряжения, что предупреждает образование трещин.
При изучении бронз особое внимание необходимо обратить на берилиевую бронзу, которая обладает высокой прочностью и твердостью, как у закаленных конструкционных сталей и высокой стойкостью против коррозии. Также необходимо знать, что берилиевая бронза приобретает прочность и твердость не сразу после закалки, а при последующем отпуске. Необходимо знать маркировку латуней и бронз.
Вопросы для самопроверки
1. Как влияют примеси на электропроводность меди?
2. Как маркируют сплавы на основе меди?
3. Как влияет цинк на механические свойства латуней? Какая латунь обладает наибольшей пластичностью?
4. Назовите марки специальных бронз и расскажите, где их применяют.
Литература (1 стр. 124 – 132; 2 стр. 96 – 105)
Тема 2.6 Сплавы на основе алюминия и титана
Студент должен:
знать:
- сплавы на основе алюминия: свойства, классификацию, маркировку, область применения;
- структуру и свойства титановых сплавов;
- маркировку и свойства промышленных титановых сплавов;
уметь:
- выбирать сплавы на основе алюминия и титана в зависимости от поставленной задачи;
- уметь читать маркировку сплавов на основе алюминия и титана.
Сплавы на основе алюминия: свойства алюминия; общая характеристика и классификация алюминиевых сплавов.
Титан и сплавы на его основе; свойства титана, общая характеристика и классификация титановых сплавов.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо знать, что алюминиевые сплавы делят на две большие группы: деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы в свою очередь делятся на сплавы упрочняемые и неупрочняемые термообработкой. У алюминиевых сплавов твердость и прочность повышается не сразу после закалки, а при последующем старении и в результате распада пересыщенного твердого раствора. Запомните, что в отличие от сплавов на основе железа и меди, маркировка сплавов на основе алюминия не раскрывает их состав. При изучении сплавов на основе титана необходимо знать, что однофазные сплавы упрочняются только обработкой давлением, а двухфазные - термообработкой. они, как и алюминиевые сплавы приобретают прочность не сразу после закалки, а при последующем отпуске. Меняя температуру отпуска, можно в широких пределах изменять и свойства сплава. Необходимо читать маркировку всех существующих сплавов на основе титана.
Вопросы для самопроверки
1. Как влияют легирующие элементы на полиморфизм титана?
2. Назовите основные a - и a+b-сплавы титана, где их применяют?
3. Какие Вы знаете деформируемые термически упрочняемые сплавы алюминия? Опишите термическую обработку этих сплавов. Где их применяют?
4. Какой сплав называют силумином? Какой упрочняющей обработке его подвергают?
Литература (1 стр.127 – 132; 2 стр. 107 – 128)
Тема 2.7 Материалы с особыми технологическими свойствами
Студент должен:
знать:
- количественные и качественные характеристики обрабатываемости резанием;
- классификацию сталей с улучшенной обрабатываемостью резанием;
- понятие о технологической пластичности; свойства, характеризующие технологическую пластичность;
- понятие свариваемости; факторы, влияющие на свариваемость;
- железно-углеродистые сплавы с высокими литейными свойствами;
уметь:
- выбирать материалы для обработки резанием;
- выбирать материалы для сварных соединений;
- выбирать материалы по их технологическим характеристикам.
Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием. Стали с высокой технологической пластичностью и свариваемостью. Железно-углеродистые сплавы с высокими литейными свойствами.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо представлять, каким требованиям должны отвечать стали с улучшенной обрабатываемостью резанием:
- Интенсивность изнашивания режущего инструмента;
- Максимально допустимая скорость резания;
- Чистота поверхности резания;
- Форма стружки и легкость ее отвода.
Повышение обрабатываемости резанием достигается технологическими и металлургическими приемами. к технологическим относятся термообработка и наклеп. Заготовки среднеуглеродистых сталей подвергают нормализации, т. к. она формирует наиболее благоприятную, с точки зрения обрабатываемости, структуру, состоящую из феррита и пластинчатого перлита. Нормализацию проводят с высоких температур нагрева для укрепления зерна, что несколько увеличивает допустимую скорость резания.
Обрабатываемость низкоуглеродистых сталей повышают холодной пластической деформацией, которая, снижая пластичность сталей, способствует получению сыпучей, легкоотделяющейся стружки.
Более эффективны металлургические приемы, предусматривающие введение в конструкционную сталь серы, селена, теллура, кальция, изменяющих состав и количество неметаллических включений; свинца, создающего собственные металлические включения; фосфора, изменяющего свойства металлической основы.
Технологическая пластичность – способность металла подвергаться горячей и холодной пластической деформации.
В горячем (аустенитном) состоянии большинство сталей обладают высокой пластичностью, что позволяет получать фасонный прокат и поковки без дефектов (трещин, разрывов и т. п.), более того, горячей обработкой давлением (в сочетании с последующим отжигом) измельчают микроструктуру, устраняют литейные дефекты и, формируя волокна вдоль контура поковок, создают благоприятно ориентированную макроструктуру.
Микроструктура стали должна состоять из феррита с небольшим количеством перлита. Выделение по границам зерен структурно свободного (третичного) цементита строго ограничивается во избежание разрывов при штамповке.
Для глубокой, сложной и особосложной вытяжки используют малопрочные, высокопластичные стали 05; 08; 10 всех видов раскисления. Их поставляют в виде холоднокатанного листа, подвергнутого рекристаллизационному отжигу при температуре 650 – 690°С.
Кипящая сталь из-за повышенной газонасыщенности склонна к деформационному старению. В связи с этим для холодной штамповки используют сталь, микролегированную ванадием или алюминием.
Свариваемость – способность получения сварного соединения, равнопрочного с металлом. Для образования качественного соединения важно предупредить возникновение в сварном шве дефектов: пор, непроваров и, главным образом, трещин. Свариваемость стали тем выше, чем меньше в ней углерода и легирующих элементов. Углерод расширяет интервал кристаллизации и увеличивает склонность к образованию горячих трещин, которая тем больше, чем дольше металл шва находится в жидком состоянии. Причина холодных трещин – внутренние напряжения, возникающие при структурных превращениях, особенно в результате местной закалки. Сварка высокохромистых и хромоникелевых сталей в связи с неизбежными фазовыми превращениями в металле требует снижения скорости охлаждения, применения защитных атмосфер и последующей термообработки.
Вопросы для самопроверки
1. Какими показателями оценивается обрабатываемость резанием?
2. Как повысить обрабатываемость резанием технологическими и металлургическими приемами?
3. От чего зависит технологическая пластичность сталей? Какие стали применяются для глубокой вытяжки?
4. Как влияет химический состав сталей на их свариваемость?
5. Какими факторами оцениваются литейные свойства сплавов?
Литература (1 стр. 118 – 121; 2 стр. 89 – 96 ; 8 стр. 165 – 175)
Тема 2.8 Инструментальные материалы
Студент должен:
знать:
- основные свойства, которыми должен обладать материал для режущих инструментов;
- условия работы инструментов;
- классификацию инструментальных сталей, марки, состав;
- спеченные твердые сплавы и область их применения;
- сверхтвердые материалы и область их применения;
уметь:
- выбирать материалы в зависимости от предъявляемых требований.
Материал для режущих инструментов: углеродистые стали, низколегированные стали, быстрорежущие стали, спеченные твердые сплавы, сверхтвёрдые материалы, стали для измерительных инструментов.
Методические указания
При рассмотрении данной темы необходимо обратить внимание на теплостойкость инструментальных материалов, т. к. условия работы инструментов зависят от режимов резания и свойств обрабатываемого материала – чем больше скорость резания, сечение снимаемой стружки, а также прочность и вязкость обрабатываемого материала тем выше, температура нагрева режущей кромки. Необходимо знать, что из-за низкой прокаливаемости углеродистые стали пригодны для мелких инструментов или инструментов с незакаленной сердцевиной. низколегированные стали имеют большую прокаливаемость, меньшую деформацию при закалке, поэтому применяются для инструментов сложной формы, длинных стержневых инструментов (сверла, развертки, протяжки), а также инструмент большого поперечного сечения (100 мм). Необходимо знать, что основное свойство быстрорежущих сталей – высокая теплостойкость, которая обеспечивается введением большого количества вольфрама совместно с другими карбидообразующими элементами: молибденом, хромом и ванадием. Спеченные твердые сплавы имеют еще большую теплостойкость, т. к. они состоят из высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама, титана, тантала, соединенных кобальтом. Сверхтвердые материалы применяются для оснащения вставками лезвийных инструментов ( резцы, сверла, торцевые фрезы) , эти материалы применяются для чистовой размерной обработки при высоких скоростях реза и для высокоскоростного шлифования.
Вопросы для самопроверки
1. как маркируют инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали?
2. Какую термическую обработку проходят углеродистые и легированные стали для режущего инструмента? Назовите марки стали для режущего инструмента.
3. К какому структурному классу относятся быстрорежущие стали? Какую термообработку проходят быстрорежущие стали?
4. Какие требования предъявляют к сталям для штампов холодного и горячего деформирования
5. Назовите марки стали для холодного и горячего деформирования и опишите их термическую обработку.
6. Назовите марки стали для валков холодной и горячей прокатки и опишите их термическую обработку.
Литература (1 стр. 121 – 124; 2 стр. 89 – 92)
Тема 2.9 Порошковые и композиционные материалы
Студент должен:
иметь представление:
- о методах получения изделий из порошков;
- об особенностях порошковых материалов;
знать:
- свойства и применение порошковых материалов.
Получение изделий из порошков. Метод порошковой металлургии. Свойства и применение порошковых материалов в промышленности.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо представлять, что для композиционных материалов характерна следующая совокупность признаков:
- состав, форма и распределение компонентов определены заранее;
- материалы состоят из двух компонентов различного химического состава, разделенных границей;
- свойства материала определяется каждым из его компонентов, содержание которых в материале большое;
- материал обладает свойствами, отличными от свойств компонентов, взятых в отдельности;
- материал однороден в макромасштабе и неоднороден в микромасштабе;
- материал не встречается в природе, а является созданием человека;
- армирующие и упрочняющие компоненты равномерно распределены в матрице.
Порошковыми называются материалы, изготавливаемые путем прессования металлических порошков в изделия необходимой формы и размеров и последующего спекания сформованных изделий в вакууме или защитной атмосфере при температуре 0,57 – 0,8 Тпл .
Порошковые сплавы могут выпускаться пористыми для изготовления антифрикционных деталей ( втулки, подшипники), в поры которых принудительно закачивается масло. Спеченные сплавы на основе железа и меди используют для фрикционных изделий в тормозных узлах. Широко применяют порошковые материалы для фильтрующих изделий. В электротехнике и радиотехнике применяют металлокерамические магниты на основе порошков железа, никеля, алюминия.
Вопросы для самопроверки
1. чем отличаются волокнистые композиционные материалы от дисперсионно-упрочненных?
2. Перечислите достоинства и недостатки композиционных материалов. Где применяют композиционные материалы?
3. Какими достоинствами и недостатками обладают порошковые материалы?
4. Какие Вы знаете антифрикционные и фрикционные порошковые сплавы?
5. Можно ли использовать порошковые сплавы для изготовления деталей машин и инструмента?
Литература (1 стр.164 – 165; 5 стр. 298 – 303; 4 стр. 251 – 295)
Тема 2.10 Материалы с высокими упругими свойствами
Студент должен:
знать:
- материалы с высокими упругими свойствами: классификацию, состав, особенности термической обработки, свойства;
уметь:
- подбирать материал с высокими упругими характеристиками (в соответствии с поставленной задачей).
Рессорно-пружинные стали. Пружинные материалы приборостроения.
Методические указания
При рассмотрении данной темы, необходимо обратить внимание на то, что работа рессор, амортизаторов, силовых пружин, мембран, сильфонов, подвесок, и т. п. Состоит в том, что при больших статических, циклических или ударных нагрузках в них не допускается остаточная деформация. Поэтому в условиях кратковременного статического нагружения сопротивление малым пластическим деформациям характеризуется пределом упругости, а при длительном статическом или циклическом нагружении – релаксационной стойкостью. Для достижения в сплаве высокого предела упругости и релаксационной стойкости необходимо создать стабильную дислокационную структуру в которой прочно заблокированы не большинство. Для закрепления дислокаций используют все средства создания эффективных барьеров: легирование, повышение плотности дислокации, выделение дисперсных частиц вторичных фаз.
Вопросы для самопроверки
1. Каким нагрузкам подвержены рессорно-пружинные материалы?
2. Для изготовления каких упругих элементов применяются стали марок:
а) 65; 70; 75; 60Г; 70Г; 75Г.
б) 55С2; 60С2; 70С3А.
в) 60С2ХА; 60С2Н2А.
Литература (4 стр.165 – 166; 8 стр. 201 – 206)
Тема 2.11 Износостойкие материалы
Студент должен:
знать:
- классификацию видов изнашивания материалов;
- материалы, устойчивые к абразивному изнашиванию: свойства, классификация, маркировка и область применения;
- материалы, устойчивые к усталостному виду изнашивания;
- антифрикционные материалы: их классификацию, свойства, применение;
уметь:
- выбирать износостойкие материалы для сооружений водоснабжения и водоотведения.
Материалы с высокой твёрдости поверхности. Антифрикционные материалы: фрикционные материалы.
Методические указания
При изучении данной темы, необходимо знать, что работоспособность материалов в условиях трения зависит от трех групп факторов: внутренних, определяемых свойствами материалов; внешних, характеризующих вид трения (скольжение или качение) и режим работы (скорость относительного перемещения, нагрузка, характер ее приложения, температура); рабочей среды и смазывающего материала. Детали, подвергающиеся изнашиванию подразделяются на две группы: детали, образующие пары трения (подшипники скольжения и качения, зубчатые передачи и т. д.); детали, изнашивание которых вызывает среда ( жидкость, газ, и т. д. ). По способу воздействия при изнашивании виды изнашивания классифицируют: 1) механический способ (абразивное, адгезионное, эрозионное, кавитационное, усталостное изнашивание, фреттинг-процесс). 2) коррозионно-механический (окислительное изнашивание и фреттинг-коррозия). Необходимо помнить, что существуют два основных пути повышения износостойкости материала: 1) увеличение твердости трущейся поверхности 2) снижение прочности адгезионной связи.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
