Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Лабораторные работы






АВТОТРАНСПОРТНЫЙ И

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Специальность: 190604- «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»

190201- «Автомобиле- и тракторостроение»

190701- «Организация перевозок и управление на автомобильном транспорте»

Дисциплина: материаловедение

ОТЧЕТ

АТЭМК2.ЛР.09.07.001 ПЗ

Студента группы________ ___________________________

Лабораторная работа 1 2 3 4 5
Отметка о выполнении          
Дата          
Подпись преподавателя          

2010

Лабораторная работа № 1

Определение твердости методом Бринелля

Отчет

Цель работы. Ознакомиться с устройством пресса Бринелля и с методикой определения твердости на нем.

Научиться выбирать условия испытания для различных материалов. Определить твердость материала образца. Определить предел прочности стального образца.

Оборудование и материалы:

1. Пресс Бринелля.

2. Отсчетный микроскоп типа МПБ-3.

3. Линейка.

4. Образцы стали, латуни, бронзы, алюминия.

Порядок проведения работы

1. Замерить толщину образцов и определить диаметры шариков, величины нагрузок и время выдержки под нагрузкой.

2. Подготовить поверхности образцов для испытания.

3. Подготовить пресс к испытанию, установив шарик, нагрузку и время, необходимое для испытания.

4. Произвести вдавливание.

5. Измерить с помощью микроскопа МПБ-3 диаметр отпечатка в двух взаимно перпендикулярных направлениях «а-а» и «в-в».

6. Произвести расчеты.

7. Определить твердость НВ по справочной таблице и сравнить с твердостью, определенной расчетом.

Ход работы

Схема испытания

Р - прилагаемая нагрузка, кг;

D - диаметр шарика, мм;

d - диаметр лунки (отпечатка), мм;

t – толщина образца

 

Выбор диаметра шарика наконечника D

D1 =10 мм при толщине образца t> 6мм

D2 =5мм при толщине образца 3мм< t< 6мм

D3 =2, 5мм при толщине образца t< 3мм

Расчет нагрузки в кГ

P=KD2 К -коэффициент материала.

К1 =30 (для черных металлов)

К2 = 10 (для твердых цветных металлов – латуни, бронзы, меди)

Кз=2, 5 (для мягких цветных металлов – алюминия, магния, свинца)

Расчетные формулы:

, следовательно

p=3, 14

Fлунки - площадь отпечатка, мм2;

sв = 0, 37 HB кГ/мм2 для углеродистой и низколегированной стали – предел прочности.

Протокол испытания

Расчеты:

Протокол испытания

Материал образца Толщина образца t, мм Диаметр шарика D, мм Нагрузка P, кГ Диаметр отпечатка (в мм) в направлении измерения Твердость НВ, кГ/мм2 Предел прочности sв, кГ/мм2 Марка материала, ГОСТ
Сечение «а-а» d1 Сечение «в-в» d2 Расчетная Табличная
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
                     

Вывод:

Работу выполнил   Работу проверил: Дата:
студент гр. №______      

Лабораторная работа № 2

Определение твердости методом Роквелла

Отчет

Цель работы. Ознакомиться с устройством пресса Роквеллая и с методикой определения твердости на нем.

Научиться выбирать условия испытания для различных материалов.

Определить твердость закаленной стали и незакаленной стали.

Сравнить методы определения твердости по Бринеллю и Роквеллу.

Оборудование и материалы:

1. Пресс Роквелла.

2. Образец закаленной стали НВ> 230, и образец незакаленной стали НВ> 230.

Порядок проведения работы

1. Ознакомится с устройством и принципом действия пресса Роквелла.

2. Изучить методику определения твердости по методу Роквелла. Выбрать условия испытания.

3. Получить у преподавателя образцы и испытать их методом Роквелла.

4. Результаты испытаний занести в таблицу «Протокол испытания».

5. Сравнить методы испытания твердости по Бринеллю и Роквеллу, сделать выводы.

Ход работы

Схема испытания

Р0 – предварительная нагрузка, равная 10 кГ;

h0 – углубление, соответствующее предварительной нагрузке;

Р1 – основная нагрузка;

Р =Р0 + Р1 – суммарная нагрузка;

h – суммарное (полное) углубление конуса.

Таблица выбора условий испытаний

Примерная твердость по Бринеллю Обозначение шкалы Вид наконечника Нагрузка кГс Обозначение твердости по Роквеллу Допускаемые пределы шкалы
50-230 В Стальной шарик 100 HRB 25-100
230-700 С Алмазный конус 150 HRC 20-67
Свыше 700 А То же 60 HRA Свыше 70

Протокол испытания

№ образца Материал образца Условия испытания Измерения НВ табличное
нагрузка Р, кГ вид наконечника обозначение шкалы первое второе третье среднее значение измерения
                   
                   

Вопросы для самопроверки

1. Что называется твердостью

2. Какие способы определения твердости вы знаете?

3. В чем сущность определения твердости по методу Бринелля?

4. Какова сущность определения твердости по методу Роквелла?

5. Какие преимущества можно отметить в каждом из изученных методов?

6. Какие недостатки можно указать в каждом из методов определения твердости?

Вывод

Работу выполнил   Работу проверил: Дата:
студент гр. №______      

Лабораторная работа № 3

Изучение микроструктуры углеродистой стали в отожженном состоянии

Отчет

Цель работы. научиться проводить микроанализ железа и углеродистых сталей;

Ознакомиться со структурными составляющими этих сплавов;

Научиться определять марку стали по ее микроструктуре.

Оборудование и материалы:

1. Металлографический микроскоп «Метам ЛВ».

2. Набор микрошлифов железа и углеродистой стали.

3. Фотографии микроструктур металлов и сплавов.

4. Диаграмма Fe-Fe3C.

Порядок проведения работы

1. Изучить методические рекомендации к выполнению работы.

2. Получить у преподавателя набор микрошлифов и исследовать их под микроскопом, используя увеличение от 300 до 600 раз;

3. Сравнить изображения наблюдаемых структур с фотографиями;

4. Зарисовать схемы изученных микроструктур в квадратах размером 3х3 см;

5. Указать для каждой изученной структуры ее вид, увеличение, примерное содержание углерода, структурные составляющие, примерную марку стали, предполагаемые свойства данной стали, ее применение.

Методические рекомендации

Работу следует проводить, восстановив в памяти область сталей на диаграмме состояния Fe-Fe3C. Углеродистые стали в отожженном состоянии имеют равновесную структуру, соответствующую диаграмме состояния Fe-Fe3C в ее нижней части (ниже линии PK).

Стали по структуре делятся на три группы: доэвтектоидные (количество углерода до 0, 8%), эвтектоидная сталь (количество углерода 0, 8%) и заэвтектоидные стали (количество углерода от 0, 8 до 2, 14%).

Схематические изображения структуры этих сталей приведены ниже. Помимо структур сталей приведена структура чистого железа (феррит).

В доэвтектоидных сталях по микроструктуре можно определить количество углерода, а, следовательно, и марку стали. Для этого достаточно рассчитать в процентном отношении состав структурных фаз феррита и перлита в изучаемом микрошлифе и составить пропорцию:

100% П – 0, 8% С

а% П – х % С,

где а – относительная площадь (в%), занятая перлитной фазой в изучаемой стали.

Величину а определяют визуально, рассматривая структуру в микроскоп или по фотоснимку.

Искомое содержание углерода х определяется из указанной выше пропорции:

Пример. Визуально установлено, что в стали 60% перлита и 40% феррита. Составляем пропорцию:

100% П – 0, 8% С

60% П – х % С.

отсюда:

Согласно ГОСТ 1050-88 качественную конструкционную углеродистую сталь маркируют согласно количеству углерода номерами (10, 15, 20, 25….45, 50, 55…). Следовательно, в нашем примере ближайшей по содержанию углерода маркой будет сталь 50


Схемы микроструктуры железа и углеродистых сталей с различным содержание углерода

Ход работы

1. Техническое железо- феррит. Количество углерода не более 0, 02%.

 
 


2. Эвтектоидная сталь - перлит.

 
 


3. Доэвтектоидная сталь – феррит + перлит.

 
 


4. Заэвтектоидная сталь –перлит + цементит.

 
 


Вопросы для самопроверки

1. Какие сплавы называются сталями?

2. На какие структурные группы делятся стали при нормальных условиях?

3. Какими структурными составляющими обладает до-, за- и эвтектоидная сталь?

4. Как определить марку эвтектоидной стали по ее микроструктуре?

Вывод

Работу выполнил студент гр. №___   Работу проверил: Дата:
ФИО      

Лабораторная работа № 4

Изучение микроструктуры серых чугунов

Отчет

Цель работы:

Научиться проводить микроанализ серых чугунов;

Ознакомиться со структурными составляющими серых чугунов;

Произвести анализ структуры серых, высокопрочных и ковких чугунов, установить зависимость между структурой и механическими свойствами данных сплавов;

Определить предполагаемые марки чугуна.

Оборудование и материалы:

1. Металлографический микроскоп «Метам ЛВ».

2. Набор микрошлифов серых чугунов.

3. Фотографии микроструктур металлов и сплавов.

4. Диаграмма Fe-Fe3C.

Порядок проведения работы

1. Изучить методические рекомендации к выполнению работы.

2. Получить у преподавателя набор микрошлифов и исследовать их под микроскопом, используя увеличение от 300 до 600 раз;

3. Сравнить изображения наблюдаемых структур с фотографиями;

4. Зарисовать схемы изученных микроструктур в квадратах размером 3х3 см;

5. Указать для каждой изученной структуры ее вид, увеличение, форму графита, структуру металлической основы, оценить приблизительно механические свойства, присвоить марку.

6. Указать применение каждого вида чугуна.

Методические рекомендации

Серый чугун имеет в изломе серый цвет, что объясняется присутствием в его структуре графита. В зависимости от формы графита различают серый чугун обычной прочности (пластинчатая форма графитовых включений), высокопрочный чугун (шаровидная форма графита), ковкий чугун (хлопьевидная форма графита).

Графит в структуре серых чугунов выделяется на фоне металлической основы. Металлическая основа чугунов имеет структуру стали и может быть трех видов: ферритная, ферритно-перлитная и перлитная.

Структура металлической основы в чугунах проявляется после травления микрошлифа, в то время. как форму графитовых включений можно увидеть и на нетравленом шлифе. Формы графита в чугунах до травления представлены на схеме.

Графит пластинчатый Графит шаровидный Графит хлопьевидный


После травления становится ясной структура металлической основы, например: высокопрочный чугун на ферритно-перлитной основе схематически выглядит так:

 
 

П – перлит;

Г – графит;

Ф – феррит.

Ход работы

1. Серый чугун обычной прочности на ферритно-перлитной основе.

 
 


2. Высокопрочный чугун на перлитной основе.

 
 


3. Ковкий чугун на ферритной основе.

 
 


Вопросы для самопроверки

1. Что называется чугуном?

2. Какие чугуны называются серыми?

3. Какая форма графита характерна для структуры серого чугуна обычной прочности?

4. Какими свойствами характеризуются серые чугуны обычной прочности, как маркируются?

6. Какими свойствами характеризуются высокопрочные чугуны, как маркируются?

7. Какими свойствами характеризуются ковкие чугуны, как маркируются?

Вывод

Работу выполнил студент гр. №___   Работу проверил: Дата:
ФИО      

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Определение числа твердости НВ (по ГОСТ 9012-59)

Диаметр отпечатка d10, или 2d5, или 4d2, 5 Число твердости по Бринеллю при нагрузке Р (кГ), равной
30D2 10D2 2, 5D2
       
2, 90 444    
2, 95 429    
3, 00 415 34, 6
3, 05 401 33, 4
3, 10 388 129 32, 3
3, 15 375 125 31, 3
3, 20 363 121 30, 3
3, 25 352 117 29, 3
3, 30 341 114 28, 4
3, 35 331 110 27, 6
3, 40 321 107 26, 7
3, 45 311 104 25, 9
3, 50 302 101 25, 2
3, 55 293 97, 7 24, 5
3, 60 285 95, 0 23, 7
3, 65 277 92, 3 23, 1
3, 70 269 89, 7 22, 4
3, 75 262 87, 2 21, 8
3, 80 255 84, 9 21, 2'
3, 85 248 82, 6 20, 7
3, 90 241 80, 4 20, 1
3, 95 235 78, 3 19, 6
4, 00 229 76, 3 19, 1
4, 05 223 74, 3 18, 6
4, 10 217 72, 4 18, 1
4, 15 212 70, 6 17, 6
4, 20 207 68, 8 17, 2
4, 25 201 67, 1 16, 8
4, 30 197 65, 5 16, 4
4, 35 192 63, 9 16, 0
4, 40 187 62, 4 15, 6
4, 45 183 60, 9 15, 2
4, 50 179 59, 5 14, 9
4, 55 174 58, 1 14, 5
4, 60 170 56, 8 14, 2
4, 65 167 55, 5 13, 9
4, 70 163 54, 3 13, 6
4, 75 159 53, 0 13, 3
4, 80 156 51, 9 13, 0
4, 85 152 50, 7 12, 7
4.90 149 49, 6 12, 4
4, 95 146 48, 6 12, 2
5, 00 143 47, 5 11, 9
5, 05 140 46, 5 11, 6
5, 00 137 45, 5 11.4
5, 15 134 44, 6 11, 2
5.20 131 43.7 10, 9
       
5, 25 128 42.8 10.7
5, 30 126 41.9 10, 5
5, 35 123 41, 0 10, 3
5, 40 121 40, 2 10.1
5, 45 118 39, 4 9, 86
5, 50 116 38, 6 9, 66
5, 55 114 37, 9 9, 46
5, 60 111 37, 1 9, 27
5, 65 109 36, 4 9, 10
5, 70 107 35, 7 8, 93
5, 75 105 35, 0 8, 76
5, 80 103 34, 3 8, 59
5, 85 101 33, 7 8, 43
5, 90 99, 2 33, 1 8, 26
5, 95 97, 3 32, 4 8, 11

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Соотношение Чисел твердости по Бринеллю.по Роквеллу и по Виккерсу

Твердость по Виккерсу Твердость по Бринеллю Dш = 10мм. Р=3000кгс Твердость по Роквеллу  
шкала  
Диаметр отпечатка в мм Число твердости  
С 150 кгс В 100кгс А 60кгс  
             
1224 2, 20 780 72 - 84  
1116 2, 25 745 70 - 83  
1022 2, 30 712 68 - 82  
941 2, 35 682 66 - 81  
868 2, 40 653 64 - 80  
804 2, 45 627 62 - 79  
746 2, 50 601 60 - 78  
694 2, 55 578 58 - 78  
650 2, 60 555 56 - 77  
606 2, 65 534 54 - 76  
587 2, 70 514 52 - 75  
551 2, 75 495 50 - 74  
534 2, 80 477 49 - 74  
502 2, 85 461 48 - 73  
474 2, 90 444 46 - 73.  
460 2, 95 429 45 - 72  
435 3, 00 415 43 - 72  
423 3, 05 401 42 - 71  
401 3, 10 388 41 - 71  
390 3, 15 375 40 - 70  
380 3, 20 363 39 - 70.  
361 3, 25 352 38 - 69  
344 3, 30 341 36 - 68  
334 3, 35 331 35 - 67  
320 3, 40 321 33 - 67  
311 3, 45 311 32- - 66  
303 3, 50 302 31 - 66  
292 3, 55 293 30 - 65  
285 3, 60 285 29 - 65  
278 3, 65 277 28 - 64  
270 3, 70 269 27 - 64  
261 3, 75 262 26 - 63  
255 3, 80 255 25 - 63  
249 3, 85 248 24 - 62  
240 3, 90 241 23 102 62.  
235 3, 95 235' 21 101 61  
228 4, 00 229 ^20 100 61  
222 4, 05 223 19 99 60  
217 4, 10: 217 17 98 60  
213 4, 15 212 15 97 59  
208 4, 20 207 14 95 59  
201 4, 25 201 13 94 58  
197 4, 30 197 12 93 58  
             
192 4, 35 192 11 92 57  
186 4, 40 187 9 91 57  
183 4, 45 183 8 90 56  
178 4, 50 179 7 90 56  
174 4, 55 174 6 89 55  
171 4, 60 170 4 88 55  
166 4, 65 167 3 87 54  
162 4, 70 163 2 86 53  
159 4, 75 159 I 85 53  
155 4, 80 156 0 84 52  
152 4, 85 152 - 83 -  
149 4, 90 149 - 82 -  
148 4, 95 146 - 81 -  
143. 5, 00 143 - 80 -  
140 5, 05 140 - 79 -  
138 5, 10 137 - 78 -  
134 5, 15 134 - 77 -  
131 5.20 131 - 76 -  
129 5, 25 128 - 75 -  
127 5, 30 126 - 74 -  
123 5, 35 123 - 73 -  
121 5, 40 121 - 72 -  
118 5, 45 118 - 71 -  
116 5, 60 116 - 70 -  
115 5, 55 114 - 68 -  
113 5, 60 111 - 67 -  
110 5, 65 110 - 66 -  
109 5, 70 109 - 65 -  
108 5, 75 107 - 64 -  

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ГОСТ 1435-74

Сталь инструментальная углеродистая

Марка стали Твердость термически обработанной стали Твердость образцов после закалки в воде
НВ, не более Диаметр отпечатка, мм, не менее Температура, " С HRC, не менее
У7, У7А У8, У8А У8Г, У8ГА 187 4, 4 800—820 780—800 780—800 62
У9, У9А 192 4, 35 760—780 62
У10, У10А У11, УНА 207 212 4, 2 4, 15 770-800 770-800 62 62
У12, У12А У13, У13А 212 217 4, 15 4, 1 760—790 760—790 63 63

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ГОСТ 17293-85

Высокопрочные чугуны

ГОСТ 1215-79

Ковкий чугун

ГОСТ 1412-85

Серый чугун обычной прочности

Лабораторная работа № 5

Выбор режимов термообработки для деталей машин и инструментов

Отчет

Цель работы:

1. Изучить назначение основных видов термообработки: отжига, закалки, нормализации, отпуска.

2. Выбрать режим термообработки для заданных деталей с учетом условий их эксплуатации.

3. Указать структуру сплава после термообработки и приобретенные свойства.

Оборудование и материалы:

1. Справочник термиста.

2. Диаграмма Fe-Fe3C.

3. ГОСТы на конструкционные и инструментальные материалы с указанием марок и механических характеристик сплавов.

4. Фотографии микроструктур металлов и сплавов.

Порядок проведения работы

1. Изучить методические рекомендации к выполнению работы.

2. Получить у преподавателя задание и выбрать вид и режимы термообработки для указанной детали.

3. Ответ дать в табличной форме, приведенной ниже.

4. Построить участок диаграммы Fe-Fe3C, и обозначить на ней критические точки, соответствующие выбранным режимам термообработки.

Методические рекомендации

Выполнять работу следует, изучив теорию термической обработки стали. В данной работе особое внимание уделяется закалке и отпуску стали, поскольку именно эти два вида термообработки обеспечивают ответственным деталям машин высокую механическую прочность, износоустойчивость и стойкость к ударным нагрузкам.

Закалка углеродистых сталей проводится в целях повышения твердости, прочности, упругости и сопротивления износу. Закалку применяют для режущих и измерительных инструментов, для деталей машин, подвергающихся износу или испытывающих значительные нагрузки (токарные резцы, сверла, коленчатые валы, шатуны и шестерни и др.).

Закалка складывается из следующих этапов:

а) нагревание изделия до температуры закалки;

б) выдержки изделия в течение определенного времени при данной температуре нагрева;

в) охлаждение изделия с высокой скоростью.

Закалка делится на полную и неполную, выбор вида закалки легко сделать, воспользовавшись схемой 1

Закаленная сталь находится в напряженном состоянии и обладает большой хрупкостью, что препятствует нормальной эксплуатации закаленных деталей. Чтобы уменьшить хрупкость, ослабить напряжения, вызванные закалкой и получить требуемые механические свойства, сталь подвергают отпуску. Отпуск осуществляют путем нагрева закаленной стали до температуры, не превышающей 7270С (линия РК на участок диаграмме Fe-Fe3C).

В результате отпуска изменяется структура закаленной стали и, как следствие, ее свойства, повышаются ударная вязкость, предел упругости, пластичность. В зависимости от температуры отпуска может понизиться и твердость, приобретенная закалкой.

Различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий. Выбор вида отпуска и режима его проведения легко сделать, согласно схеме 2. Структуры стали после отпуска определяют согласно схеме 3.

Схема 1. Выбор вида и режима закалки

Схема 2. Выбор вида и режима отпуска

Схема 3. Структуры стали после отпуска

Схема 4. Диапазон оптимальных температур при нагреве стали для закалки


Ход работы

Задание 1: Назначить типовую термообработку с целью обеспечения высокой механической прочности для вала из стали 45 диаметром 50мм.

Задание 2: Назначить типовую термообработку с целью обеспечения высокой твердости для токарного резца из стали У12А (толщина резца 20мм).

Задание 3: Назначить типовую термообработку с целью обеспечения высокой механической прочности и упругости для пружины клапана из стали 55Г. Диаметр пружины 5мм.

Задание выполняется в табличной форме:

Таблица 1

Наименование детали, марка. Кол-во углерода, % Вид Т.О. t0 нагрева, градус Цельсия Время выдержки, мин. Охлаждающая среда
1 2 3 4 5 6
           
           

Вопросы для самопроверки

1. Что называется термической обработкой металлов и сплавов?

2. Какие известны виды термообработки?

3. Что называется режимами термообработки?

4. Как осуществляется выбор режимов, по каким правилам?

5. Какие стали называются доэвтектоидными, эвтектоидными и заэвтектоидными, какова их структура до термообработки?

6. Какие структуры этих же сталей можно получить закалкой?

7. Какие структуры получают отпуском?

Работу выполнил студент гр. №___   Работу проверил: Дата:
ФИО      





© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.