28.02 ТЕСТОВЕ
ЗАВДАННЯ
до уроку 22.
1. Вибрати
з переліку неплавкі електроди:
а) сталеві; б)
вольфрамові; в) чавунні; г) мідні.
2.
Електроди для зварювання вуглецевої конструкційної
сталі позначають літерою:
а) В; б)
У; в) С; г) К.
3. За
умовним позначенням зварювального дроту визначити його діаметр 3Св-08 Г2С1:
а) 2 мм; Б) 0,8
мм; В) 1 мм; Г) 3 мм.
4. Оберіть тип електрода для сталі з межею міцності на розтяг
500МПа:
а) Е50А; Б)
Е46; В) Е46А; Г) Е38.
5. Наведіть
марку високолегованого дроту:
а) 08ХНТ; б) 09Г2С; в)
08Х18Н9Т: г) Св 10Г2С;
6. Наведіть
умовне позначення легуючого елемента алюмінію:
а) А; б)
С; в) Ю; г) Д.
7. Марка електроду
характеризується:
а) складом стрижня та
складом покриття; б) складом стрижня та властивостями
основного металу; в) маркою сталі
виробу та складом покриття; г) інша відповідь.
8. Електроди для зварювання у всіх просторових положеннях
позначають цифрою:
а) 1; б) 2; в)
3; г) 4.
9. Залежно від струму та полярності електроди, призначені для
зварювання на будь – якій полярності позначають цифрою:
а) 1; б)
2; в) 3; г) 0.
10. Найбільш чутливі до зміни
довжини дуги електроди з покриттям:
а) рутиловим; б)
основним; в)
кислим; г) целюлозним.
11. Покриття електроду виконує такі функції:
а) захищає
метал шва від окиснення; б) легує метал шва; в) стабілізує горіння дуги; г) всі відповіді вірні.
https://www.thinglink.com/card/1780281213999645540
25.10.23 До уваги учнів гр № 5Урок 8. Чавун. Види чавунів.Чавун – це залізовуглецевий сплав, в якому вміст вуглецю складає понад 2,14%. У ньому також можуть бути постійні домішки , а іноді й легувальні компоненти. Його механічні властивості залежать від структури і головним чином від форми, в якій знаходиться вуглець, а основними структурними складовими є цементит або графіт і продукти розпаду аустеніту, які в залежності від швидкості охолодження можуть бути мартенситом, трооститом, сорбітом, перлітом і феритом. Введення різних легувальних елементів дозволяє керувати процесом графітизації та по-різному корегувати властивості чавуну Чавун застосовується в ливарному виробництві, а також в якості сировини використовується для виплавки сталі Характеристики сплаву формуються ще на стадії виробництва. Залежно від параметрів протікання евтектичного перетворення чавуни бувають:
- сірими (вуглець у вигляді пластинчастого графіту),
- білими (вуглець у вигляді цементиту),
- ковкими (вуглець у вигляді пластинчастого графіту)
- високоміцним (графіт кулястої форми).
- Крім вуглецю в чавуні присутні: сірка – 0,02-0,2%; кремній – 0,5-3,6%; марганець – 0,2-1,5%; фосфор – 0,04-1,5%.
Залежно від вмісту додаткових добавок чавуни поділяють на нелеговані та леговані. До легованих відносяться сплави, в які для створення специфічних властивостей додані такі елементи, як нікель, хром, мідь, алюміній, титан, ванадій, вольфрам, молібден та ін. В свою чергу леговані чавуни класифікують відповідно до основного легируючого на хромисті, алюмінієві, нікелеві й т.д.Переробний чавун
Цей сплав виплавляється в доменних печах й призначений для подальшого переділу в сталь або виготовлення виливків. Може використовуватися як в рідкому, так і у твердому стані. У передільних чавунах строго контролюється вміст кремнію, марганцю, сірки та фосфору. Основний стандарт, який обумовлює вимоги до даної продукції – ГОСТ 805. Залежно від змісту кремнію і призначення розрізняють наступні види передільних чавунів: переробний чавун для сталеплавильного виробництва марок П1, П2; переробний чавун для ливарного виробництва марок ПЛ1, ПЛ2; переробний фосфористий чавун ПФ1, ПФ2, ПФ3; переробний високоякісний чавун ПВК1, ПВК2, ПВК3.
Сірий чавун
У сірих чавунах вуглець представлений пластинчастим графітом. Знаходиться він у вільному вигляді, завдяки чому злам має характерний сірий колір. Такий сплав порівняно добре піддається механічній обробці, має відносно невисоку міцність та низьку пластичність при розтягуванні. При цьому, завдяки наявності пластинчастого графіту, сірий чавун володіє хорошими антифрикційними та демпфірувальними властивостями, малою чутливістю до концентраторів напруги. Внутрішня структура формується при низьких темпах охолодження. Сірий чавун має хорошу плинність, мало схильний до утворення усадочних дефектів у порівнянні з іншими видами чавуну, тому його широко використовують для виготовлення виливків складної форми з товщиною стінок аж до 500 мм. Маркування визначене ГОСТ 1412 та позначає перелік марок від СЧ 10 до СЧ 35. Букви СЧ – сірий чавун; цифри – відомості про тимчасовий опір при розтягуванні (МПа/10).
Білий чавун
У ньому весь вуглець знаходиться у вигляді цементиту. Структура формується при високій швидкості охолодження. Відмінна особливість такого виду чавуну – білий відлив в місці зламу, а також високі крихкість й твердість (НВ 450-550). Продукт практично не піддається механічній обробці різальним інструментом. Такі сплави використовують для виготовлення литих зносостійких деталей (кулі, що мелють, лопаті шнеків, лопатки дрібнометних турбін, прокатні валки), а також в якості основи при виробництві ковких різновидів чавуну. Зносостійкість чавуну збільшують шляхом легування молібденом, нікелем, марганцем та іншими елементами.
Високоміцний (модифікований) чавун
Особливість цього сплаву, одержуваного шляхом додавання в розплав чавуну чистого магнію (Mg), його з'єднань або інших модифікаторів-сфероідізаторів (церію, ітрію та ін.), в тому, що графіт в такому чавуні має кулясту форму. Кількість модифікуючого компоненту, того ж магнію, становить 0,02-0,08%. Властивості чавуну з кулястим графітом визначає в основному металева основа (на відміну від сірого чавуну з пластинчастими графітними включеннями). Такий високоміцний сплав використовують при виробництві зносостійких деталей відповідального призначення, що витримують великі статичні, циклічні й ударні навантаження в умовах зносу, в тому числі в агресивних середовищах й при високих температурах. ГОСТ 7293 регламентує вимоги до хімічного складу та властивостей сплавів з кулястим графітом для виливків. Відповідно до цього стандарту випускають вироби марок ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80 і ВЧ 100, де «ВЧ» – позначення високоміцного чавуну, а цифра – мінімальне значення тимчасового опору σв ( МПа/10). Так, продукт ВЧ 40 має σв не менше 400 МПа. Високоміцні чавуни бувають на феритній, ферито-перлітній, перлітній основі.
Ковкий чавун та його маркування
Продукт відпалу заготівель білого чавуну, що має у своїй структурі графіт у формі пластівців («вуглець відпалу»). Це надає сплаву високу міцність й підвищену пластичність, однорідність розподілу властивостей, хорошу оброблюваність та практично повну відсутність внутрішніх напружень у виливках. Завдяки цим властивостям ковкий чавун застосування знайшов у виробництві продукції відповідального призначення – деталей та елементів, що працюють при вібраційних та ударних навантаженнях. Залежно від хімічного складу чавуну й режимів відпалу можна отримувати різну основу – феритну, перлітну або ферітоперлітну. Розрізняють також два різновиди ковкого металу – черносердцевий й білосердцевий. Основні параметри такої продукції регламентовані ГОСТ 1215. Містко й точно характеризує ковкий чавун маркування, яке містить не тільки його позначення (КЧ), але й основні механічні властивості – мінімальний тимчасовий опір та відносне подовження Наприклад, буквено-цифровий код КЧ 33-8 позначає, що у ковкого чавуну даної марки мінімальний тимчасовий опір 37 кгс/мм2 (або 323 МПа), а показник відносного подовження – не менше 8%.
Спеціальні чавуни
Існують марки сплавів зі спеціальними характеристиками, які досягаються шляхом легування, застосування спеціальної технології відпалу та охолоджування. До таких чавунів відносяться: жаростійкі; корозійностійкі; художні; антифрикційні й зносостійкі; чавуни з особливими електромагнітними властивостями; феросплави та інші. Технічні умови на леговані спеціальні чавуни регламентують стандарти ДСТУ 8851, ГОСТ 7769, ISO 2892 та інші. У них вказується з чого складається чавун для різних особливих застосувань, якими механічними властивостями він повинен володіти та яким чином необхідно його маркувати.
Недоліки чавуну, як матеріалу
Найбільш слабкими сторонами сплавів вважаються крихкість і схильність до іржавіння навіть при короткочасній взаємодії з водою. До того ж вироби з чавуну відрізняються великою вагою і специфічним набором фізико-механічних характеристик, які потребують особливих умов для їх транспортування, збирання та обслуговування.
ЗАВДАННЯ: Заповнити таблицю:
Вид чавуну
Стан вуглецю
Маркування
Область застосування
Переробний
Білий
Сірий
Ковкий
Високоміцний
ТЕСТОВЕ ЗАВДАНН
з теми «Властивості металів та с
1 Виберіть перелік з правильними групами властивостей металів та інших конструкційних матеріалів:
а) хімічні, фізичні,
технологічні; б) хімічні
, фізичні, механічні, технологічні;
в) хімічні, швидкісні,
механічні, технологічні
2. 2Види корозії металів:
а) ржавіння, окиснення; б) іонізація, окиснення; в) дифузія, ржавіння
3. Корозія металів відбувається внаслідок:
а) хімічної або електрохімічної
взаємодії; б) обробки металів в) фізичної взаємодії
4.
Окиснення металів відбувається внаслідок взаємодії з:
а) водою; б) киснем; в) рідинами і киснем.
5.
До фізичних властивостей металів відносяться:
а) плавлення, щільність, теплопровідність, теплове розширення,
електропровідність;.
б) плавлення, щільність,
міцність, твердість.
в) плавлення, ржавіння, окиснення, електропровідність
6.
Всі метали мають однакове значення
температури плавлення:
а) так; б) ні;
в) інша відповідь.
7.
До механічних властивостей металів
відносяться:
а) твердість, пружність, міцність,
пластичність; б)
твердість, пружність, окиснення, електропровідність; в) твердість, міцність,
пластичність, теплопровідність
8.
Ковкість, плинність, зварюваність,
прокалюванність, обробка різанням відносяться до:
а) механічних властивостей; б) технологічних
властивостей; в)
хімічних властивостей.
9.Самий твердий метал на Землі:
а) хром; б) сталь; в) свинець
10.Найбільш
м'які метали:
а) сталь, срібло,мідь; б) алюміній, срібло мідь; в) золото, вольфрам,
алюміній.
11.
Метал що за звичайних умов має рідку
форму
а) олово; б) ртуть; в); вольфрам
12 Метали які використовуються для покриття сталевих виробів і захисту від ржавіння:
а) олово, золото, срібло, нікель, хром; б) алюміній,
олово, срібло, нікель; в) олово та свинець.
13.
Властивість, що характеризує протидію проникненню в матеріал заготовки чи деталі інших
тіл називається:
а) міцність; б) твердість; в) гнучкість.
14.
Властивість матеріалу заготовки або
деталі не руйнуватися внаслідок навантажень здійснених під час згину, кручення, розтягування називається:
а) твердість; б) міцність; в) пластичність; г) пружність.
15.
Властивість матеріалу заготовки або
деталі відновлювати свою форму після кручення, розтягу, стискання називається:
а) твердість; б) міцність; в) пластичність; г) пружність.
18.10.23 До уваги учнів гр № 5Урок 7 Технологічні властивості металів і сплавів
Технологічні властивості визначають здатність металів отримувати ту чи іншу обробку. До технологічних властивостей металів належать: обробка різанням, ковкість, рідкотекучість, усадка, зварюваність.
Ковкістю (malleable) називається здатність металів, не руйнуючись, приймати потрібну форму під дією зовнішніх сил. Сталь у нагрітому стані має хорошу ковкість.
Рідко текучістю (плинність) (seldom-fluidity) називається здатність розплавлених металів заповнювати ливарні форми. Високу рідкотекучість має сірий чавун, низьку – мідь.
Усадкою (shrinkage) називається здатність розплавлених металів зменшувати свій об’єм при охолодженні. Ця властивість має значення в ливарній справі. Моделі виливків виготовляють з урахуванням усадки, тобто більших розмірів ніж розміри виливка. Крім того, усадка призводить до утворення тріщин у виливках. Найменшу усадку мають сірий чавун, цинкові і алюмінієві сплави.
Обробка різанням – це здатність металів піддаватися дії різальних інструментів. Зважаючи на меншу твердість, деякі кольорові метали легше обробляти різанням, ніж чорні
Зварюваністю називається здатність металів міцно з’єднуватися шляхом розплавлення місця з’єднання. Добре зварюються сталі з низьким вмістом вуглецю. Чавун і сплави кольорових металів зварюються значно складніше
Скласти конспект!
11.10.23 До уваги учнів гр № 5Урок 6
Механічні властивості пов’язані з поняттям про навантаження, деформацію та напруження. Від механічних властивостей металу залежить його поведінка при деформації і руйнуванні під дією зовнішніх сил конструкцій чи деталей. Цим властивостям буде детально розглянуто далі, бо саме їм приділена основна увага в цьому розділі.
Міцність (durability) – це властивість металів, не руйнуючись, чинити опір дії прикладених зовнішніх сил. Міцність металів характеризується умовною величиною – межею міцності. Межею міцності є навантаження , яке прикладене до зразка в момент розриву, віднесене до площі поперечного перерізу зразка:
- cтиснення
- розтяг
- кручення
- зріз
- вигин
Пружність (resilience) - здатність металів змінювати свою форму під дією зовнішніх сил і відновлювати її після припинення дії цих сил; Відношення навантаження, при якому зразок починає мати залишкові подовження, до площини його поперечного перерізу називається межею пружності. Наприклад, межа пружності сталі до 300; міді 25;свинцю 2,5МПа.
Пластичність (plasticity) - здатність металів, не руйнуючись, змінювати під дією зовнішніх сил свою форму, після припинення дії сил. Сталь у значній мірі пластична, а при нагріванні її пластичність зростає. Цю властивість використовують при одержанні виробів шляхом прокату та кування.
Втомлюваність (tiredness) – зміна механічних і фізичних властивостей матеріалів під дією сил, циклічно змінюються під час напружень та деформацій. В умовах дії таких навантажень в працюючих деталях утворюються і розвиваються тріщини, які приводять до повного руйнування деталей. Подібні руйнування небезпечні тим, що можуть проходити під дією напруг значно менших границь міцності і текучості.
Крихкість (fragile) – властивість металу руйнуватись відразу після дії прикладених до нього сил, не показуючи жодних ознак деформації (чавун).
Твердість (hardness) – здатність металу чинити опір вдавленню в нього іншого, більш твердого матеріалу. Чавун і сталь мають високу твердість, свинець – низьку. Для перевірки твердості металів існує три методи випробування, названих за іменами їх винахідників - Бринеля, Роквелла, Віккерса:
- випробування за способом Бринеля полягає в тому, що в поверхню зразка металу, під певним навантаженням, вдавлюють сталеву загартовану кульку діаметром 2,5; 5,0; 10 мм. Після вдавлювання зразка на поверхні лишається відбиток кульки. За допомогою спеціального мікроскопа вимірюється діаметр відбитка, а відтак визначається число твердості НВ: відношення прикладеного до кульки навантаження до площини поверхні відбитка називається числом твердості за Бринелем НВ. Числа твердості за Бринелем НВ для вуглецевої сталі – 1300-2800, міді – 300. свинець – 30-80 МПа,
- випробування зразка за способом Роквела (HR) полягає у тому, що за допомогою преса в поверхню зразка вдавлюють алмазний конус з кутом при вершині 1200. Твердість визначається глибиною вдавлення конуса,
- випробування за способом Віккерса (HV) застосовують для вимірювання твердості на невеликих ділянках термічно оброблених металів. В зразок металу за допомогою пресса вдавлюють правильну чотиригранну алмазну піраміду з кутом при вершині 1360.
Ударна в’язкість – здатність металів не руйнуватись при дії на них ударних навантажень. Ударна в’язкість визначається за допомогою маятникового копра. Зразок стандартної форми встановлюють в опорах і руйнують падаючим з висоти вантажем.
ЗАВДАННЯ:Виконати тест за посиланням:https://naurok.com.ua/test/vlastivosti-metaliv-1372710.html
04.10.23 До уваги учнів гр № 5
Урок 5
Всі ми, так чи інакше, але стикаємося з хімією в нашому повсякденному житті. Наприклад, під час приготування їжі, розчинення кухонної солі у воді є найпростішою хімічною реакцією. Вступають у різноманітні хімічні реакції і метали, а їх здатність реагувати з іншими речовинами це і є їх хімічні властивості.
Серед основних хімічних властивостей або якостей металів можна виділити їх окислюваність та корозійну стійкість. Реагуючи з киснем, метали утворюють плівку, тобто проявляють окислюваність.
Аналогічним чином відбувається і корозія металів – їх повільне руйнування через хімічну або електрохімічноу взаємодії. Здатність металів протистояти корозії називається їх корозійною стійкістю
ЗАВДАННЯ:
Перерахувати хімічні влстивості металів!
Дати визначення жаростійкості!
27.09.23 До уваги учнів гр № 5
19.09.23 До уваги учнів гр № 5Урок 3
ТЕСТОВЕ ЗВДАННЯОбери вірну відповідь:1. До чорних металів відносять:
а) вуглець; б) тітан; в) алюміній; г) залізо.
2. До кольорових сплавів відносять:
а) латунь; б) легована сталь; в) чавун; г) мідь.
3. Які тіла характеризуються хаотичним розташуванням атомів:
а) кристалічні; б) м’які; в) аморфні; г) полікристалічні.
4. Яка з властивостей не є характерною ля кристалічних тіл:
а) закономірне розташування атомів; б) поступова зміна властивостей ;
в) збереження постійної форми; г) поліморфні перетворення.
5. Якого типу кристалічних граток не існує:
а) ОЦК; б) ТЦК; в) ГЦК; г) ГЩП .
6. Які тіла не мають цілком певних (критичних) темпертур плавлення:
а) кристалічні; б) монокристлічні; в) аморфні; г) полікристалічні.
7. Який з типів кристалічних граток має найбільшу кількість атомів:
а) ОЦК; б) ТЦК; в) ГЦК; г) ГЩП .
8. Виберіть з переліку кристалічну речовину:
а) скло; б) смола; в) сіль; г) цукор .
9. Виберіть вірне твердження: компонентам сплаву можуть бути:
а) тільки метали; б) тільки неметали;
в) метали і неметали; г) всі твердження вірні.
10. Сплав заліза з вуглецем:
а) латунь; б) сталь; в) силумін; г) бронза.
11. Сталь відрізняється від чавуну:
а) типом кристалічних граток; б) внутрішньою структурою;
в) вмістом вуглецю; г) всі твердження вірні.
12. Сплав, що використовується в літакобудуванні:
а) латунь; б) сталь; в) силумін; г) дюраль.
Сплав (стоп) — тверда або рідка однорідна речовина, утворена сплавленням (стопленням) кількох металів або металів знеметалами.
Структура і влстивості сплавів значною мірою відрізняються від структури і властивостей елементів, що їх утворюють.
Сплав, одержаний переважно з металів, який має мкталеві властивості, називають металевим сплавом.
У техніці використовують переважно не чисті метали, а сплави, бо чисті метали здебільшого не мають усіх властивостей, необхідних для практичного застосування. Алюміній – легкий, але неміцний метал, який не має достатньої твердості. Щоб підвищити твердість і міцність алюмінію, добувають його сплав з такими металами, як мідь, магній, марганець
Метали у сплавах можуть:
а) розчинятися один в одному, якщо сплавляються близькі за властивостями метали, то у вузлах їхніх кристалічних ґраток містяться атоми різних металів, такий сплав називають твердим розчином; Тверді розчини поділяють на розчини заміщення і розчини втілення.
б) утворювати механічні суміші, якщо сплавляються метали, які відрізняються за хімічними властивостями, то при твердінні утворюється маса, що складається з найдрібніших кристаликів кожного з металів;
в) реагувати один з одним з утворенням хімічних сполук – інтерметалідів. Здатність металів у розплавленому стані не тільки механічно змішуватися, а й утворювати між собою і з атомами неметалів різні сполуки – одна з причин, яка пояснює, чому фізичні властивості сплавів різко відрізняються від фізичних властивостей металів, що утворюють сплав.
Широко застосовуються сплави на основі міді – латуні і бронзи. Латунь містить до 45% цинку (проста латунь). Спеціальні латуні крім міді і цинку містять залізо, алюміній, олово, кремній. З неї виготовляють труби для конденсаторів і радіаторів, деталі механізмів, в суднобудуванні завдяки високій корозійній стійкості. Латунь з високим вмістом міді через свою подібність до золота використовують для ювелірних і декоративних виробів.
Чавун – це сплав заліза, в якому міститься більше 1,7 % Карбону, а також домішки Силіцію, Мангану, Сульфуру, Фосфору. Він твердіший за залізо, крихкий, не піддається куванню і прокатуванню і розбивається внаслідок удару. Розрізняють два види чавуну: сірий і білий. Сталь – це сплав заліза, вміст Карбону в якому від 0,3 до 1,7%
Дюралюміни (від французького слова dur – твердий і aluminium – твердий алюміній). Дюралюміни в своєму складі можуть містити: а) 1,4–13% Cu; б) 0,4–2,8% Mg; в) 0,2–1% Mn; г) 5–7% Zn; д) 0,8–1,8%Fe; е) 0,02–0,35% Ti, іноді 0,5–6% Si. Дюралюміни міцні і легкі, теплопровідні, корозійно стійкі використовують в авіабудуванні для виготовлення деталей турбореактивних двигунів;
Магналії – сплави алюмінію з великим вмістом магнію (5–13%), Mn (0,2–1,6%), Ni (1,75–2,25%), Be (до 0,15%), Ti (до 0,2%), Zr (0,2%) іноді Zn (3,5–4,5%). Магналій відрізняються високою міцністю і стійкістю до корозії в прісній і навіть в морській воді, стійкі до кислот. Застосовують для виготовлення арматури будівельних споруд, деталей холодильних установок, декоративних побутових предметів, в авіа-, судно- і машинобудуванні;
Силуміни – сплави на основі алюмінію з високим вмістом Si. До складу силумінів входять: Si (3–26%), Cu (1–4%), Mg (0,2–1,5%), Mn (0,2–0,9%), Ni (0,8–2%) іноді Zn (2–4%), Cr (0,1–0,4%), Ti (0,05–1,5%) та ін. Силуміни використовують в авіабудуванні, вагонобудуванні, автомобілебудуванні, будівництві сільськогосподарських машин, деталі коліс, корпусів і деталей приладів;4) САП – сплав Al і Al2 O3 (20–22%) володіє підвищеною стійкістю до окиснення, незмінний там, де температура експлуатації перевищує 400°C.
13.09.23 До уваги учнів гр № 5Урок 2. Кристалічні та аморфні тіла
1. На які групи залежно від будови поділяються тверді тіла?
2. Що таке аморфні тіла?
3. Що таке кристалічні тіла?
4. Наведіть приклади аморфних тіл.
5. Наведіть приклади кристалічних тіл.
6. Що таке просторова кристалічна ґратка?
7. Назвіть основні параметри кристалічних ґраток.
8. Які типи кристалічних ґраток характерні для металів?
9. Що таке поліморфізм металів?
10. Анізотропія й ізотропія, що це?
06.09.23 До уваги учнів гр № 5
Урок 1. Класифікація металів і сплавів.
Метали, які застосовують у машинобудуванні, поділяють на чорні і кольорові.
Чорні метали Мають темно-сірий колір, велику густину, високу температуру плавлення, відносно високу твердість. До чорних металів належить залізо і його сплави.
Кольорові метали Мають відтінки кольорів — червоного, жовтого, білого. Кольорові метали поділяють на важкі (мідь, цинк, свинець, олово та ін.) і легкі (магній, алюміній, титан).Для виготовлення деталей машин застосовують переважно металеві сплави, бо чисті метали не завжди відповідають умовам роботи деталей, тому деталі виготовляють в основному із чорних сплавів.
Чорні сплави — це з'єднання заліза з вуглецем. Залежно від кількості вмісту вуглецю чорні сплави поділяють на сталі і чавуни.
Контрольні запитання:
1. Що вивчає матеріалознавство?
2. Які матеріали називають конструкційними?
3. На які групи ділять конструкційні матеріали?
4. Які речовини називають металами?
5. Назвіть характерні властивості чорних металів.
6. Назвіть характерні властивості кольорових металів.
08.09.22 До уваги учнів гр № 3Урок 2. Кристалічні та аморфні тіла
1. На які групи залежно від будови поділяються тверді тіла?
2. Що таке аморфні тіла?
3. Що таке кристалічні тіла?
4. Наведіть приклади аморфних тіл.
5. Наведіть приклади кристалічних тіл.
6. Що таке просторова кристалічна ґратка?
7. Назвіть основні параметри кристалічних ґраток.
8. Які типи кристалічних ґраток характерні для металів?
9. Що таке поліморфізм металів?
10. Анізотропія й ізотропія, що це?
26.01.22 До уваги учнів групи № 1Контрольні запитання до теми "Кольорові метали та їх сплави"
1. В якому стані знаходиться мідь в природі?2. Чому чисту мідь рідко використовують як конструкційний матеріал?3. Яка найцінніша властивість чистої міді?4. Яку марку міді застосовуюуть для сплавів звичайної якості?5. Що називається латунню?6. Що таке бронза?7. Назвіть руди, в яких міститься алюміній алюміній.8. Яке практичне застосування має алюміній?9. Назвіть найпоширеніші сплави алюмінію.10. Де застосовують дюраль?
ПЛАН РЕФЕРАТУ1. Знаходження металу в природі.2.Основні властивості.3. Марки.4.Область застосування.5. Сплави металу.
01.12.21 До уваги учнів групи № 1ВИВЧЕННЯ МІКРОСТРУКТУР ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ У РІВНОВАЖНОМУ СТАНІ
Мета роботи: отримати навички у проведенні мікроаналізу структур вуглецевих сталей, визначення за ними типу сплаву, вміст вуглецю, марки сталі, її властивостей і практичного застосування.
Матеріали та обладнання. Для виконання цієї лабораторної роботи студентам надаються зразки шліфів сталей різного хімічного складу, металографічний мікроскоп, фотографії мікроструктур сталей.
Теоретичні відомості. Мікроструктура вуглецевих сталей в рівноважному стані, отримана після повільного охолодження (відпалу), може бути визначена з діаграми стану “залізо-вуглець”. Сплави, які вміщують вуглецю до 0,02 % називаються технічним залізом. Його структура складається зі світлих зерен фериту з добре помітними темними границями (рис. 6.1, а), на яких виділяється третинний цементит. (Для того, щоб відрізнити ферит від цементиту, шліфи протравлюють реактивом – пікратом натрію, який забарвлює цементит в темний колір і не діє на ферит). Сплави з вмістом вуглецю 0,02…2,14 % називаються сталями. Вони поділяються на доевтектоїдні (0,02…0,8 % С), евтектоїдні (0,8 % С) і заевтектоїдні (0,8…2,14 % С).
Структура доевтектоїдних сталей складається з фериту та перліту (рис. 6.1, б), евтектоїдних – тільки з перліту (рис. 6.1, в), заевтектоїдних – перліту і вторинного цементиту (ЦII), який при повільному охолодженні виділяється по границях зерен перліту і спостерігається під мікроскопом у вигляді сітки білого кольору при травленні шліфа розчином азотної кислоти (рис. 6.1, г).
Рисунок 6.1 –Схема структур залізовуглецевих сплавів: а - технічного заліза; б – доевтектоїдної сталі; в – евтектоїдної сталі; г – заевтектоїдної сталі
Виділення вторинного цементиту по границях зерен перліту є небажаним, оскільки така структура має підвищену твердість і погано оброблюється різанням. Чим більше в сталі вуглецю, тим ширшою є цементитна сітка і менше утворюється перліту.
Таким чином, із збільшенням вмісту вуглецю в сталі змінюється їхня структура і фазовий склад: зменшується частка м’якого фериту, збільшується кількість твердого цементиту і відповідно до цього зростають твердість (НВ), границя міцності (sВ), зменшується пластичність (d) і ударна в’язкість (КС) –рис. 6.2.
Рисунок 6.2 – Вплив вмісту вуглецю на механічні властивості сталі
За структурою сталі, що знаходиться в рівноважному стані, можна приблизно визначити вміст вуглецю, і, таким чином, марку сталі. Для цього на мікроструктурі, що вивчається під мікроскопом, орієнтовно визначають площі, які займають перлітом і феритом. Вміст вуглецю у фериті, як ми знаємо, при кімнатній температурі менше 0,01 % і ним можна знехтувати, тобто прийняти рівним нулю. Вміст вуглецю у перліті – 0,8 %.
Наприклад, при мікроструктурному аналізі визначили, що площа, яку займає ферит, складає 30 %, а перліт – 70 % всієї площі. Тоді кількість вуглецю, що вноситься перлітом, визначається за пропорцією:
100 % перліту — 0,8 %С
70 % перліту — х %
Звідки: х=
.
Такий приблизно вміст вуглецю має вуглецева сталь марки 55.
Визначати марку заевтектоїдної сталі за такою методикою не варто, оскільки навіть приблизно визначити площу, яку займає цементитна сітка, практично неможливо.
Завдання на роботу.
1. Розглянути під мікроскопом зразки сталі і визначити структурні складові.
2. Вказати клас сталі (до-, за- чи евтектоїдна).
3. За структурою визначити вміст вуглецю і вказати марку сталі.
4. Зарисувати схеми мікроструктур.
5. Скласти звіт про роботу, в який включити:
схеми мікроструктур сталі графік залежності механічних властивостей сталі від вмісту вуглецю; механічні властивості розглянутих марок сталей; висновки.Контрольні питання для самопідготовки
1. Які сталі називаються доевтектоїдними, заевтектоїдними?
2. Яка структура доевтектоїдних сталей при їх рівноважному стані?
3. Яка структура заевтектоїдних сталей при їх рівноважному стані?
4. Як можна визначити марку сталі за її структурою?
5. Який вплив вмісту вуглецю і цементиту на механічні властивості сталей (твердість, міцність, ударну в’язкість)?
6. Як досягається рівноважний стан сталі?
7. Що називають “технічним залізом”?
8. Який вміст вуглецю в перліті?
9. Який вміст вуглецю у фериті?
23.11.21 До уваги учнів групи № 1Урок 12 Леговані сталі
Завдння:1. Скласти конспект2.Розшифрувати марку сталі та вказати її застосування 12Х19Н10Т
ТЕСТОВЕ
ЗАВДАННЯ
до уроку 22.
1. Вибрати
з переліку неплавкі електроди:
а) сталеві; б)
вольфрамові; в) чавунні; г) мідні.
2.
Електроди для зварювання вуглецевої конструкційної
сталі позначають літерою:
а) В; б)
У; в) С; г) К.
3. За
умовним позначенням зварювального дроту визначити його діаметр 3Св-08 Г2С1:
а) 2 мм; Б) 0,8
мм; В) 1 мм; Г) 3 мм.
4. Оберіть тип електрода для сталі з межею міцності на розтяг
500МПа:
а) Е50А; Б)
Е46; В) Е46А; Г) Е38.
5. Наведіть
марку високолегованого дроту:
а) 08ХНТ; б) 09Г2С; в)
08Х18Н9Т: г) Св 10Г2С;
6. Наведіть
умовне позначення легуючого елемента алюмінію:
а) А; б)
С; в) Ю; г) Д.
7. Марка електроду
характеризується:
а) складом стрижня та
складом покриття; б) складом стрижня та властивостями
основного металу; в) маркою сталі
виробу та складом покриття; г) інша відповідь.
8. Електроди для зварювання у всіх просторових положеннях
позначають цифрою:
а) 1; б) 2; в)
3; г) 4.
9. Залежно від струму та полярності електроди, призначені для
зварювання на будь – якій полярності позначають цифрою:
а) 1; б)
2; в) 3; г) 0.
10. Найбільш чутливі до зміни довжини дуги електроди з покриттям:
а) рутиловим; б) основним; в) кислим; г) целюлозним.
11. Покриття електроду виконує такі функції:
а) захищає
метал шва від окиснення; б) легує метал шва; в) стабілізує горіння дуги; г) всі відповіді вірні.
- сірими (вуглець у вигляді пластинчастого графіту),
- білими (вуглець у вигляді цементиту),
- ковкими (вуглець у вигляді пластинчастого графіту)
- високоміцним (графіт кулястої форми).
- Крім вуглецю в чавуні присутні: сірка – 0,02-0,2%; кремній – 0,5-3,6%; марганець – 0,2-1,5%; фосфор – 0,04-1,5%.
Переробний чавун
Цей сплав виплавляється в доменних печах й призначений для подальшого переділу в сталь або виготовлення виливків. Може використовуватися як в рідкому, так і у твердому стані. У передільних чавунах строго контролюється вміст кремнію, марганцю, сірки та фосфору. Основний стандарт, який обумовлює вимоги до даної продукції – ГОСТ 805. Залежно від змісту кремнію і призначення розрізняють наступні види передільних чавунів: переробний чавун для сталеплавильного виробництва марок П1, П2; переробний чавун для ливарного виробництва марок ПЛ1, ПЛ2; переробний фосфористий чавун ПФ1, ПФ2, ПФ3; переробний високоякісний чавун ПВК1, ПВК2, ПВК3.
Сірий чавун
У сірих чавунах вуглець представлений пластинчастим графітом. Знаходиться він у вільному вигляді, завдяки чому злам має характерний сірий колір. Такий сплав порівняно добре піддається механічній обробці, має відносно невисоку міцність та низьку пластичність при розтягуванні. При цьому, завдяки наявності пластинчастого графіту, сірий чавун володіє хорошими антифрикційними та демпфірувальними властивостями, малою чутливістю до концентраторів напруги. Внутрішня структура формується при низьких темпах охолодження. Сірий чавун має хорошу плинність, мало схильний до утворення усадочних дефектів у порівнянні з іншими видами чавуну, тому його широко використовують для виготовлення виливків складної форми з товщиною стінок аж до 500 мм. Маркування визначене ГОСТ 1412 та позначає перелік марок від СЧ 10 до СЧ 35. Букви СЧ – сірий чавун; цифри – відомості про тимчасовий опір при розтягуванні (МПа/10).
Білий чавун
У ньому весь вуглець знаходиться у вигляді цементиту. Структура формується при високій швидкості охолодження. Відмінна особливість такого виду чавуну – білий відлив в місці зламу, а також високі крихкість й твердість (НВ 450-550). Продукт практично не піддається механічній обробці різальним інструментом. Такі сплави використовують для виготовлення литих зносостійких деталей (кулі, що мелють, лопаті шнеків, лопатки дрібнометних турбін, прокатні валки), а також в якості основи при виробництві ковких різновидів чавуну. Зносостійкість чавуну збільшують шляхом легування молібденом, нікелем, марганцем та іншими елементами.
Високоміцний (модифікований) чавун
Особливість цього сплаву, одержуваного шляхом додавання в розплав чавуну чистого магнію (Mg), його з'єднань або інших модифікаторів-сфероідізаторів (церію, ітрію та ін.), в тому, що графіт в такому чавуні має кулясту форму. Кількість модифікуючого компоненту, того ж магнію, становить 0,02-0,08%. Властивості чавуну з кулястим графітом визначає в основному металева основа (на відміну від сірого чавуну з пластинчастими графітними включеннями). Такий високоміцний сплав використовують при виробництві зносостійких деталей відповідального призначення, що витримують великі статичні, циклічні й ударні навантаження в умовах зносу, в тому числі в агресивних середовищах й при високих температурах. ГОСТ 7293 регламентує вимоги до хімічного складу та властивостей сплавів з кулястим графітом для виливків. Відповідно до цього стандарту випускають вироби марок ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80 і ВЧ 100, де «ВЧ» – позначення високоміцного чавуну, а цифра – мінімальне значення тимчасового опору σв ( МПа/10). Так, продукт ВЧ 40 має σв не менше 400 МПа. Високоміцні чавуни бувають на феритній, ферито-перлітній, перлітній основі.
Ковкий чавун та його маркування
Продукт відпалу заготівель білого чавуну, що має у своїй структурі графіт у формі пластівців («вуглець відпалу»). Це надає сплаву високу міцність й підвищену пластичність, однорідність розподілу властивостей, хорошу оброблюваність та практично повну відсутність внутрішніх напружень у виливках. Завдяки цим властивостям ковкий чавун застосування знайшов у виробництві продукції відповідального призначення – деталей та елементів, що працюють при вібраційних та ударних навантаженнях. Залежно від хімічного складу чавуну й режимів відпалу можна отримувати різну основу – феритну, перлітну або ферітоперлітну. Розрізняють також два різновиди ковкого металу – черносердцевий й білосердцевий. Основні параметри такої продукції регламентовані ГОСТ 1215. Містко й точно характеризує ковкий чавун маркування, яке містить не тільки його позначення (КЧ), але й основні механічні властивості – мінімальний тимчасовий опір та відносне подовження Наприклад, буквено-цифровий код КЧ 33-8 позначає, що у ковкого чавуну даної марки мінімальний тимчасовий опір 37 кгс/мм2 (або 323 МПа), а показник відносного подовження – не менше 8%.
Спеціальні чавуни
Існують марки сплавів зі спеціальними характеристиками, які досягаються шляхом легування, застосування спеціальної технології відпалу та охолоджування. До таких чавунів відносяться: жаростійкі; корозійностійкі; художні; антифрикційні й зносостійкі; чавуни з особливими електромагнітними властивостями; феросплави та інші. Технічні умови на леговані спеціальні чавуни регламентують стандарти ДСТУ 8851, ГОСТ 7769, ISO 2892 та інші. У них вказується з чого складається чавун для різних особливих застосувань, якими механічними властивостями він повинен володіти та яким чином необхідно його маркувати.
Недоліки чавуну, як матеріалу
Найбільш слабкими сторонами сплавів вважаються крихкість і схильність до іржавіння навіть при короткочасній взаємодії з водою. До того ж вироби з чавуну відрізняються великою вагою і специфічним набором фізико-механічних характеристик, які потребують особливих умов для їх транспортування, збирання та обслуговування.
ЗАВДАННЯ: Заповнити таблицю:
|
Вид чавуну |
Стан вуглецю |
Маркування |
Область застосування |
|
Переробний |
|
|
|
|
Білий |
|
|
|
|
Сірий |
|
|
|
|
Ковкий |
|
|
|
|
Високоміцний |
|
|
|
ТЕСТОВЕ ЗАВДАНН
з теми «Властивості металів та с
1 Виберіть перелік з правильними групами властивостей металів та інших конструкційних матеріалів:
а) хімічні, фізичні, технологічні; б) хімічні , фізичні, механічні, технологічні;
в) хімічні, швидкісні, механічні, технологічні
2. 2Види корозії металів:
а) ржавіння, окиснення; б) іонізація, окиснення; в) дифузія, ржавіння
3. Корозія металів відбувається внаслідок:
а) хімічної або електрохімічної взаємодії; б) обробки металів в) фізичної взаємодії
4.
Окиснення металів відбувається внаслідок взаємодії з:
а) водою; б) киснем; в) рідинами і киснем.
5.
До фізичних властивостей металів відносяться:
а) плавлення, щільність, теплопровідність, теплове розширення, електропровідність;.
б) плавлення, щільність, міцність, твердість. в) плавлення, ржавіння, окиснення, електропровідність
6.
Всі метали мають однакове значення
температури плавлення:
а) так; б) ні; в) інша відповідь.
7.
До механічних властивостей металів
відносяться:
а) твердість, пружність, міцність, пластичність; б) твердість, пружність, окиснення, електропровідність; в) твердість, міцність, пластичність, теплопровідність
8.
Ковкість, плинність, зварюваність,
прокалюванність, обробка різанням відносяться до:
а) механічних властивостей; б) технологічних властивостей; в) хімічних властивостей.
9.Самий твердий метал на Землі:
а) хром; б) сталь; в) свинець
10.Найбільш
м'які метали:
а) сталь, срібло,мідь; б) алюміній, срібло мідь; в) золото, вольфрам, алюміній.
11.
Метал що за звичайних умов має рідку
форму
а) олово; б) ртуть; в); вольфрам
12 Метали які використовуються для покриття сталевих виробів і захисту від ржавіння:
а) олово, золото, срібло, нікель, хром; б) алюміній, олово, срібло, нікель; в) олово та свинець.
13.
Властивість, що характеризує протидію проникненню в матеріал заготовки чи деталі інших
тіл називається:
а) міцність; б) твердість; в) гнучкість.
14.
Властивість матеріалу заготовки або
деталі не руйнуватися внаслідок навантажень здійснених під час згину, кручення, розтягування називається:
а) твердість; б) міцність; в) пластичність; г) пружність.
15.
Властивість матеріалу заготовки або
деталі відновлювати свою форму після кручення, розтягу, стискання називається:
а) твердість; б) міцність; в) пластичність; г) пружність.
Технологічні властивості визначають здатність металів отримувати ту чи іншу обробку. До технологічних властивостей металів належать: обробка різанням, ковкість, рідкотекучість, усадка, зварюваність.
Ковкістю (malleable) називається здатність металів, не руйнуючись, приймати потрібну форму під дією зовнішніх сил. Сталь у нагрітому стані має хорошу ковкість.
Рідко текучістю (плинність) (seldom-fluidity) називається здатність розплавлених металів заповнювати ливарні форми. Високу рідкотекучість має сірий чавун, низьку – мідь.
Усадкою (shrinkage) називається здатність розплавлених металів зменшувати свій об’єм при охолодженні. Ця властивість має значення в ливарній справі. Моделі виливків виготовляють з урахуванням усадки, тобто більших розмірів ніж розміри виливка. Крім того, усадка призводить до утворення тріщин у виливках. Найменшу усадку мають сірий чавун, цинкові і алюмінієві сплави.
Обробка різанням – це здатність металів піддаватися дії різальних інструментів. Зважаючи на меншу твердість, деякі кольорові метали легше обробляти різанням, ніж чорні
Зварюваністю називається здатність металів міцно з’єднуватися шляхом розплавлення місця з’єднання. Добре зварюються сталі з низьким вмістом вуглецю. Чавун і сплави кольорових металів зварюються значно складніше
Скласти конспект!
Механічні властивості пов’язані з поняттям про навантаження, деформацію та напруження. Від механічних властивостей металу залежить його поведінка при деформації і руйнуванні під дією зовнішніх сил конструкцій чи деталей. Цим властивостям буде детально розглянуто далі, бо саме їм приділена основна увага в цьому розділі.
Міцність (durability) – це властивість металів, не руйнуючись, чинити опір дії прикладених зовнішніх сил. Міцність металів характеризується умовною величиною – межею міцності. Межею міцності є навантаження , яке прикладене до зразка в момент розриву, віднесене до площі поперечного перерізу зразка:
- cтиснення
- розтяг
- кручення
- зріз
- вигин
Пружність (resilience) - здатність металів змінювати свою форму під дією зовнішніх сил і відновлювати її після припинення дії цих сил; Відношення навантаження, при якому зразок починає мати залишкові подовження, до площини його поперечного перерізу називається межею пружності. Наприклад, межа пружності сталі до 300; міді 25;свинцю 2,5МПа.
Пластичність (plasticity) - здатність металів, не руйнуючись, змінювати під дією зовнішніх сил свою форму, після припинення дії сил. Сталь у значній мірі пластична, а при нагріванні її пластичність зростає. Цю властивість використовують при одержанні виробів шляхом прокату та кування.
Втомлюваність (tiredness) – зміна механічних і фізичних властивостей матеріалів під дією сил, циклічно змінюються під час напружень та деформацій. В умовах дії таких навантажень в працюючих деталях утворюються і розвиваються тріщини, які приводять до повного руйнування деталей. Подібні руйнування небезпечні тим, що можуть проходити під дією напруг значно менших границь міцності і текучості.
Крихкість (fragile) – властивість металу руйнуватись відразу після дії прикладених до нього сил, не показуючи жодних ознак деформації (чавун).
Твердість (hardness) – здатність металу чинити опір вдавленню в нього іншого, більш твердого матеріалу. Чавун і сталь мають високу твердість, свинець – низьку. Для перевірки твердості металів існує три методи випробування, названих за іменами їх винахідників - Бринеля, Роквелла, Віккерса:
- випробування за способом Бринеля полягає в тому, що в поверхню зразка металу, під певним навантаженням, вдавлюють сталеву загартовану кульку діаметром 2,5; 5,0; 10 мм. Після вдавлювання зразка на поверхні лишається відбиток кульки. За допомогою спеціального мікроскопа вимірюється діаметр відбитка, а відтак визначається число твердості НВ: відношення прикладеного до кульки навантаження до площини поверхні відбитка називається числом твердості за Бринелем НВ. Числа твердості за Бринелем НВ для вуглецевої сталі – 1300-2800, міді – 300. свинець – 30-80 МПа,
- випробування зразка за способом Роквела (HR) полягає у тому, що за допомогою преса в поверхню зразка вдавлюють алмазний конус з кутом при вершині 1200. Твердість визначається глибиною вдавлення конуса,
- випробування за способом Віккерса (HV) застосовують для вимірювання твердості на невеликих ділянках термічно оброблених металів. В зразок металу за допомогою пресса вдавлюють правильну чотиригранну алмазну піраміду з кутом при вершині 1360.
Ударна в’язкість – здатність металів не руйнуватись при дії на них ударних навантажень. Ударна в’язкість визначається за допомогою маятникового копра. Зразок стандартної форми встановлюють в опорах і руйнують падаючим з висоти вантажем.
https://naurok.com.ua/test/vlastivosti-metaliv-1372710.html
04.10.23 До уваги учнів гр № 5
Всі ми, так чи інакше, але стикаємося з хімією в нашому повсякденному житті. Наприклад, під час приготування їжі, розчинення кухонної солі у воді є найпростішою хімічною реакцією. Вступають у різноманітні хімічні реакції і метали, а їх здатність реагувати з іншими речовинами це і є їх хімічні властивості.
Серед основних хімічних властивостей або якостей металів можна виділити їх окислюваність та корозійну стійкість. Реагуючи з киснем, метали утворюють плівку, тобто проявляють окислюваність.
Аналогічним чином відбувається і корозія металів – їх повільне руйнування через хімічну або електрохімічноу взаємодії. Здатність металів протистояти корозії називається їх корозійною стійкістю
ЗАВДАННЯ:
Перерахувати хімічні влстивості металів!
Дати визначення жаростійкості!
Обери вірну відповідь:1. До чорних металів відносять:
а) вуглець; б) тітан; в) алюміній; г) залізо.
2. До кольорових сплавів відносять:
а) латунь; б) легована сталь; в) чавун; г) мідь.
3. Які тіла характеризуються хаотичним розташуванням атомів:
а) кристалічні; б) м’які; в) аморфні; г) полікристалічні.
4. Яка з властивостей не є характерною ля кристалічних тіл:
а) закономірне розташування атомів; б) поступова зміна властивостей ;
в) збереження постійної форми; г) поліморфні перетворення.
5. Якого типу кристалічних граток не існує:
а) ОЦК; б) ТЦК; в) ГЦК; г) ГЩП .
6. Які тіла не мають цілком певних (критичних) темпертур плавлення:
а) кристалічні; б) монокристлічні; в) аморфні; г) полікристалічні.
7. Який з типів кристалічних граток має найбільшу кількість атомів:
а) ОЦК; б) ТЦК; в) ГЦК; г) ГЩП .
8. Виберіть з переліку кристалічну речовину:
а) скло; б) смола; в) сіль; г) цукор .
9. Виберіть вірне твердження: компонентам сплаву можуть бути:
а) тільки метали; б) тільки неметали;
в) метали і неметали; г) всі твердження вірні.
10. Сплав заліза з вуглецем:
а) латунь; б) сталь; в) силумін; г) бронза.
11. Сталь відрізняється від чавуну:
а) типом кристалічних граток; б) внутрішньою структурою;
в) вмістом вуглецю; г) всі твердження вірні.
12. Сплав, що використовується в літакобудуванні:
а) латунь; б) сталь; в) силумін; г) дюраль.
Сплав (стоп) — тверда або рідка однорідна речовина, утворена сплавленням (стопленням) кількох металів або металів знеметалами.
Структура і влстивості сплавів значною мірою відрізняються від структури і властивостей елементів, що їх утворюють.
Сплав, одержаний переважно з металів, який має мкталеві властивості, називають металевим сплавом.
У техніці використовують переважно не чисті метали, а сплави, бо чисті метали здебільшого не мають усіх властивостей, необхідних для практичного застосування. Алюміній – легкий, але неміцний метал, який не має достатньої твердості. Щоб підвищити твердість і міцність алюмінію, добувають його сплав з такими металами, як мідь, магній, марганець
Метали у сплавах можуть:
а) розчинятися один в одному, якщо сплавляються близькі за властивостями метали, то у вузлах їхніх кристалічних ґраток містяться атоми різних металів, такий сплав називають твердим розчином; Тверді розчини поділяють на розчини заміщення і розчини втілення.
б) утворювати механічні суміші, якщо сплавляються метали, які відрізняються за хімічними властивостями, то при твердінні утворюється маса, що складається з найдрібніших кристаликів кожного з металів;
в) реагувати один з одним з утворенням хімічних сполук – інтерметалідів. Здатність металів у розплавленому стані не тільки механічно змішуватися, а й утворювати між собою і з атомами неметалів різні сполуки – одна з причин, яка пояснює, чому фізичні властивості сплавів різко відрізняються від фізичних властивостей металів, що утворюють сплав.
Широко застосовуються сплави на основі міді – латуні і бронзи. Латунь містить до 45% цинку (проста латунь). Спеціальні латуні крім міді і цинку містять залізо, алюміній, олово, кремній. З неї виготовляють труби для конденсаторів і радіаторів, деталі механізмів, в суднобудуванні завдяки високій корозійній стійкості. Латунь з високим вмістом міді через свою подібність до золота використовують для ювелірних і декоративних виробів.
Чавун – це сплав заліза, в якому міститься більше 1,7 % Карбону, а також домішки Силіцію, Мангану, Сульфуру, Фосфору. Він твердіший за залізо, крихкий, не піддається куванню і прокатуванню і розбивається внаслідок удару. Розрізняють два види чавуну: сірий і білий. Сталь – це сплав заліза, вміст Карбону в якому від 0,3 до 1,7%
Дюралюміни (від французького слова dur – твердий і aluminium – твердий алюміній). Дюралюміни в своєму складі можуть містити: а) 1,4–13% Cu; б) 0,4–2,8% Mg; в) 0,2–1% Mn; г) 5–7% Zn; д) 0,8–1,8%Fe; е) 0,02–0,35% Ti, іноді 0,5–6% Si. Дюралюміни міцні і легкі, теплопровідні, корозійно стійкі використовують в авіабудуванні для виготовлення деталей турбореактивних двигунів;
Магналії – сплави алюмінію з великим вмістом магнію (5–13%), Mn (0,2–1,6%), Ni (1,75–2,25%), Be (до 0,15%), Ti (до 0,2%), Zr (0,2%) іноді Zn (3,5–4,5%). Магналій відрізняються високою міцністю і стійкістю до корозії в прісній і навіть в морській воді, стійкі до кислот. Застосовують для виготовлення арматури будівельних споруд, деталей холодильних установок, декоративних побутових предметів, в авіа-, судно- і машинобудуванні;
Силуміни – сплави на основі алюмінію з високим вмістом Si. До складу силумінів входять: Si (3–26%), Cu (1–4%), Mg (0,2–1,5%), Mn (0,2–0,9%), Ni (0,8–2%) іноді Zn (2–4%), Cr (0,1–0,4%), Ti (0,05–1,5%) та ін. Силуміни використовують в авіабудуванні, вагонобудуванні, автомобілебудуванні, будівництві сільськогосподарських машин, деталі коліс, корпусів і деталей приладів;4) САП – сплав Al і Al2 O3 (20–22%) володіє підвищеною стійкістю до окиснення, незмінний там, де температура експлуатації перевищує 400°C.
1. На які групи залежно від будови поділяються тверді тіла?
2. Що таке аморфні тіла?
3. Що таке кристалічні тіла?
4. Наведіть приклади аморфних тіл.
5. Наведіть приклади кристалічних тіл.
6. Що таке просторова кристалічна ґратка?
7. Назвіть основні параметри кристалічних ґраток.
8. Які типи кристалічних ґраток характерні для металів?
9. Що таке поліморфізм металів?
10. Анізотропія й ізотропія, що це?
Метали, які застосовують у машинобудуванні, поділяють на чорні і кольорові.
Чорні метали Мають темно-сірий колір, велику густину, високу температуру плавлення, відносно високу твердість. До чорних металів належить залізо і його сплави.
Кольорові метали Мають відтінки кольорів — червоного, жовтого, білого. Кольорові метали поділяють на важкі (мідь, цинк, свинець, олово та ін.) і легкі (магній, алюміній, титан).Для виготовлення деталей машин застосовують переважно металеві сплави, бо чисті метали не завжди відповідають умовам роботи деталей, тому деталі виготовляють в основному із чорних сплавів.
Чорні сплави — це з'єднання заліза з вуглецем. Залежно від кількості вмісту вуглецю чорні сплави поділяють на сталі і чавуни.
Контрольні запитання:
1. Що вивчає матеріалознавство?
2. Які матеріали називають конструкційними?
3. На які групи ділять конструкційні матеріали?
4. Які речовини називають металами?
5. Назвіть характерні властивості чорних металів.
6. Назвіть характерні властивості кольорових металів.
1. На які групи залежно від будови поділяються тверді тіла?
2. Що таке аморфні тіла?
3. Що таке кристалічні тіла?
4. Наведіть приклади аморфних тіл.
5. Наведіть приклади кристалічних тіл.
6. Що таке просторова кристалічна ґратка?
7. Назвіть основні параметри кристалічних ґраток.
8. Які типи кристалічних ґраток характерні для металів?
9. Що таке поліморфізм металів?
10. Анізотропія й ізотропія, що це?
ВИВЧЕННЯ МІКРОСТРУКТУР ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ У РІВНОВАЖНОМУ СТАНІ
Мета роботи: отримати навички у проведенні мікроаналізу структур вуглецевих сталей, визначення за ними типу сплаву, вміст вуглецю, марки сталі, її властивостей і практичного застосування.
Матеріали та обладнання. Для виконання цієї лабораторної роботи студентам надаються зразки шліфів сталей різного хімічного складу, металографічний мікроскоп, фотографії мікроструктур сталей.
Теоретичні відомості. Мікроструктура вуглецевих сталей в рівноважному стані, отримана після повільного охолодження (відпалу), може бути визначена з діаграми стану “залізо-вуглець”. Сплави, які вміщують вуглецю до 0,02 % називаються технічним залізом. Його структура складається зі світлих зерен фериту з добре помітними темними границями (рис. 6.1, а), на яких виділяється третинний цементит. (Для того, щоб відрізнити ферит від цементиту, шліфи протравлюють реактивом – пікратом натрію, який забарвлює цементит в темний колір і не діє на ферит). Сплави з вмістом вуглецю 0,02…2,14 % називаються сталями. Вони поділяються на доевтектоїдні (0,02…0,8 % С), евтектоїдні (0,8 % С) і заевтектоїдні (0,8…2,14 % С).
Структура доевтектоїдних сталей складається з фериту та перліту (рис. 6.1, б), евтектоїдних – тільки з перліту (рис. 6.1, в), заевтектоїдних – перліту і вторинного цементиту (ЦII), який при повільному охолодженні виділяється по границях зерен перліту і спостерігається під мікроскопом у вигляді сітки білого кольору при травленні шліфа розчином азотної кислоти (рис. 6.1, г).
Рисунок 6.1 –Схема структур залізовуглецевих сплавів: а - технічного заліза; б – доевтектоїдної сталі; в – евтектоїдної сталі; г – заевтектоїдної сталі
Виділення вторинного цементиту по границях зерен перліту є небажаним, оскільки така структура має підвищену твердість і погано оброблюється різанням. Чим більше в сталі вуглецю, тим ширшою є цементитна сітка і менше утворюється перліту.
Таким чином, із збільшенням вмісту вуглецю в сталі змінюється їхня структура і фазовий склад: зменшується частка м’якого фериту, збільшується кількість твердого цементиту і відповідно до цього зростають твердість (НВ), границя міцності (sВ), зменшується пластичність (d) і ударна в’язкість (КС) –рис. 6.2.
Рисунок 6.2 – Вплив вмісту вуглецю на механічні властивості сталі
За структурою сталі, що знаходиться в рівноважному стані, можна приблизно визначити вміст вуглецю, і, таким чином, марку сталі. Для цього на мікроструктурі, що вивчається під мікроскопом, орієнтовно визначають площі, які займають перлітом і феритом. Вміст вуглецю у фериті, як ми знаємо, при кімнатній температурі менше 0,01 % і ним можна знехтувати, тобто прийняти рівним нулю. Вміст вуглецю у перліті – 0,8 %.
Наприклад, при мікроструктурному аналізі визначили, що площа, яку займає ферит, складає 30 %, а перліт – 70 % всієї площі. Тоді кількість вуглецю, що вноситься перлітом, визначається за пропорцією:
100 % перліту — 0,8 %С
70 % перліту — х %
Звідки: х=.
Такий приблизно вміст вуглецю має вуглецева сталь марки 55.
Визначати марку заевтектоїдної сталі за такою методикою не варто, оскільки навіть приблизно визначити площу, яку займає цементитна сітка, практично неможливо.
Завдання на роботу.
1. Розглянути під мікроскопом зразки сталі і визначити структурні складові.
2. Вказати клас сталі (до-, за- чи евтектоїдна).
3. За структурою визначити вміст вуглецю і вказати марку сталі.
4. Зарисувати схеми мікроструктур.
5. Скласти звіт про роботу, в який включити:
Контрольні питання для самопідготовки
1. Які сталі називаються доевтектоїдними, заевтектоїдними?
2. Яка структура доевтектоїдних сталей при їх рівноважному стані?
3. Яка структура заевтектоїдних сталей при їх рівноважному стані?
4. Як можна визначити марку сталі за її структурою?
5. Який вплив вмісту вуглецю і цементиту на механічні властивості сталей (твердість, міцність, ударну в’язкість)?
6. Як досягається рівноважний стан сталі?
7. Що називають “технічним залізом”?
8. Який вміст вуглецю в перліті?
9. Який вміст вуглецю у фериті?
18.11
Шановні учні гр. № 6!
- Відпалювання (відпал). Відпалювання — вид термооброблення, який полягає в нагріванні матеріалу (метал тощо) до температури вище критичної точки, тривалій витримці за цієї температури і подальшому повільному охолодженні. Основними видами відпалювання є гомогенізувальне, графітизувальне, перекристалізаційне, рекристалізаційне, релаксаційне та сфероїдизувальне[1]. Графітизувальне та сфероїдизувальне відпалювання характерне тільки для сталей. Відпалювання підвищує пластичність, зменшує внутрішні напруження, понижує твердість сталей.
- Нормалізація. Нормалізацією називають нагрівання до високої температури, видержування і повільне охолодження на повітрі. Нормалізація доводить сталь до дрібнозернистої та однорідної структури. Твердість і міцність сталі після нормалізації вищі, ніж після відпалу.
- Загартування (гартування). Загартуванням називають нагрівання до високої температури, витримування і швидке охолодження (у воді, мінеральній оливі та інших охолоджувачах). Є такі види загартування: в одному охолоджувачі; перервне; ступінчасте; ізотермічне; поверхневе та ін. Загартування сталей забезпечує підвищення твердості, виникнення внутрішніх напружень і зменшення пластичності. Твердість збільшується у зв'язку з виникненням таких структур: сорбіт, тростит, мартенсит. Практично загартуванню піддаються середньо- і високовуглецеві сталі.
- Відпуск. Відпуском називають нагрівання до температури нижчої за 700° С, витримування та повільне охолодження на повітрі. Розрізняють три види відпуску: низький (нагрівання до температури 200° С; середній (300—500° С); високий (500—700° С). Після відпуску певною мірою зменшується твердість і внутрішні напруження, збільшується пластичність і в'язкість сталей. До цього приводить зміна структур після відпуску. Структура мартенситу сталі переходить відповідно в структуру трооститу і сорбіту. Чим вища температура відпуску, тим менша твердість відпущеної сталі і тим більша її пластичність та в'язкість.
2. Яка мета термічної обробки?
3. Назвати параметри термічної обробки.
4. На які види ділиться термічна обробка?
5. Поясніть різницю між Нормалізацією і Відпалюванням
4. Стали підвищеної оброблюваності (автоматні)
До сталям з підвищеною оброблюваністю або автоматним сталям відносять сталі з високим вмістом сірки і фосфору, а також сталі, спеціально леговані селеном (Se), телуром (Ті) або свинцем (Pb). Зазначені елементи сприяють підвищенню швидкості різання, зменшують зусилля різання і зношуваність інструменту покращують чистоту і розмірну точність обробленої поверхні, полегшують відвід стружки із зони різання і т. д. Ці сталі використовують в масовому виробництві для виготовлення деталей на верстатах-автоматах.
Стали з підвищеним вмістом сірки і фосфору володіють зниженими механічними властивостями і їх використовують для виготовлення малонавантажених деталей (наприклад, металовиробів
Вуглецеві інструментальні сталі характеризуються високою міцністю і твердістю, тому їх використовують для виготовлення різальних, вимірювальних та інших інструментів. Ці сталі містять від 0,7... 1,3 % вуглецю.
Вуглецеві інструментальні сталі за вмістом сірки і фосфору поділяють на якісні (У7 - У13) і високоякісні (У7А - У13А). У позначенні літера «У» означає, що сталь вуглецева; цифри, які стоять після літери «У», показують середній вміст вуглецю в десятих частках відсотка; літера «А» означає, що сталь високоякісна
У7 Означає, що сталь вуглецева інструментальна, якісна, міс 0,7 % вуглецю; марка У13А — сталь вуглецева інструментам високоякісна, містить 1,3 % вуглецю; У8Г — літера «Г» вказує підвищений вміст мангану у сталі
Конструкційна сталь - це сталь, що застосовується для виготовлення різних деталей, механізмів і конструкцій в машинобудуванні та будівництвіі володіє певними механічними, фізичними і хімічними властивостями. Конструкційні сталі підрозділяються на кілька підгруп.
1. Якість конструкційних вуглецевих сталей
Якість конструкційних вуглецевих сталей визначається наявністю в сталі шкідливих домішок фосфору (P) і сірки (S). Фосфор - додає сталі хладноломкость (крихкість). Сірка - найшкідливіша домішка - додає сталі красноломкость. Вміст шкідливих домішок в сталі:
- Звичайної якості - P і S - до 0.05% (маркування Ст).
- Якісна - P і S - до 0.035% (маркування Сталь).
- Високоякісна - P і S - до 0.025% (маркування А в кінці марки).
- Особовисококачественная - Р і S - до 0.015% (маркування Ш в кінці марки).
2. Сталі конструкційні вуглецеві звичайної якості
Широко застосовуються в будівництві та машинобудуванні, як найбільш дешеві, технологічні, що володіють необхідними властивостями при виготовленні конструкцій масового призначення. В основному ці сталі використовують в гарячекатаної стані без додаткової термічної обробки з феритної - перлітною структурою. Залежно від подальшого призначення конструкційні вуглецеві сталі звичайної якості поділяють на три групи: А, Б, В.
2.1. Стали групи А
Поставляються з певними регламентованими механічними властивостями. Їх хімічний склад не регламентується. Ці стали застосовуються в конструкціях, вузли яких не піддаються гарячій обробці - куванні, гарячої штампування, термічній обробці і т. д. У зв'язку з цим механічні властивості гарячекатаної сталі зберігаються.
2.2. Стали групи Б
Поставляються з певним регламентованим хімічним складом, без гарантії механічних властивостей. Ці стали застосовуються у виробах, що піддаються гарячій обробці, технологія якої залежить від їх хімічного складу, а кінцеві механічні властивості визначаються самою обробкою.
2.3. Стали групи В
Поставляються з регламентуються механічними властивостями і хімічним складом. Ці сталі застосовуються для виготовлення зварнихконструкцій. Їх зварюваність визначається хімічним складом, а механічні властивості поза зоною зварювання визначені в стані поставки. Такі стали застосовують для більш відповідальних деталей.
За ступенем розкислення вуглецеві сталі звичайної якості поділяються на спокійні (СП), напівспокійну (ПС), що киплять (КП). Ступінь розкислення визначається вмістом кремнію (Si) в цій сталі. Спокійні - 0.12-0.03% (Si), напівспокійну - 0.05-0.07% (Si), що киплять - менше 0.07% (Si)
- Низьковуглецева (зі вмістом вуглецю не більше 0,25%). Застосовується для виробництва профільного і листового прокату, труб, кузовних деталей, корпусів приладів, пружин і ресор;
- Середньовуглецева (0.25-0.6%). Сфера застосування - елементи металоконструкцій і деталі для експлуатації в звичайних умовах;
- Високовуглецева (понад 0.6% вуглецю). Використовується для виготовлення вимірювальних приладів і високоміцного інструменту
ПТП з професії ЕГЗ , 1,5 р
Навчальний блок
Контрольний блок
Підсумки тематичної атестації
Немає коментарів:
Дописати коментар