Министерство образования и науки Российской Федерации
Санкт–Петербургский государственный университет сервиса и экономики
ИНСТИТУТ СЕРВИСА АВТОТРАНСПОРТА, КОММУНАЛЬНОЙ И БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ
Кафедра «СЕРВИС ТОРГОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ И БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ»
Курсовая работа по дисциплине:
Материаловедение
Испытание на твёрдость по Бринеллю
Калуга
2009 г.
Содержание
1 Опишите систему понятий, входящих в понятие «марка материала».
2. Сформулируйте принципы обозначения стандартных марок сталей.
3. Дайте расшифровку стандартных марок сталей.
4. Что необходимо понимать под термином «КАЧЕСТВО СТАЛИ»?
5. Приведите основные характеристики механических свойств стали, по которым оцениваются стали конкретного назначения
6. Как и для чего нужно управлять количеством и качеством не металлических включений?
7. На какие свойства стали разного назначения влияет величина зерна?
8. Как управлять величиной зерна?
9. Что подразумевается под оптимальной структурой?
10. Опишите процесс закалки стали.
11. Как управлять типом структуры, образующейся при закалке.
12. Опишите понятия «закаливаемость» и «прокаливаемость».
13. Что такое «полоса прокаливаемости»?.
14. Что такое стали пониженной прокаливаемости?
15. Опишите процесс старения стали.
16. Перечислите требования к автомобильному листу.
17. Как понимать термин хорошая «свариваемость стали»?
18. От чего зависит контактная прочность стали?
19. Назовите уровни прочности канатной стали и опишите технологию упрочнения.
20. Назовите виды коррозионных повреждений нержавеющей стали.
Выбор и материаловедческое обоснование технологий формирования свойств.
21. Выбор и материаловедческое обоснование технологий формирования свойств
Список литературы
1. Опишите систему понятий, входящих в понятие «марка материала»
Материаловедением называют прикладную науку о связи состава, строения и свойств материалов. Решение важнейших технических проблем, связанных с экономией материалов, уменьшением массы машин и приборов, повышением точности, надежности и работоспособности механизмов и приборов во многом зависит от развития материаловедения.
Теоретической основой материаловедения являются соответствующие разделы физики и химии, однако наука о материалах в основном развивается экспериментальным путем.
Напряжение – величина нагрузки, отнесенная к единице площади поперечного сечения испытуемого образца.
Деформация — изменение формы и размеров твердого тела под влиянием приложенных внешних сил. Различают деформации растяжения (сжатия), изгиба, кручения, среза. В действительности материал может подвергаться одному или нескольким видам деформации одновременно.
Прочность – способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок. Оценивается пределом прочности и пределом текучести. Важным показателем прочности материала является также удельная прочность – отношение предела прочности материала к его плотности.
Упругость – способность материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Оценивают пределом пропорциональности и пределом упругости.
Пластичность — способность материала принимать новую форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь при этом. Характеризуется относительным удлинением и относительным сужением.
2. Сформулируйте принципы обозначения стандартных марок легированных сталей по ГОСТ4543 и в иностранных стандартах
Принципы маркировки сталей в России
В России принята буквенно-цифровая система маркировки легированных сталей. Каждая марка стали содержит определенное сочетание букв и цифр. Первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Легирующие элементы обозначаются буквами русского алфавита: Х – хром, Н – никель, В – вольфрам, М – молибден, Ф – ванадий, Т – титан, Ю – алюминий, Д – медь, Г – марганец, С – кремний, К – кобальт, Ц – цирконий, Р – бор, Ц – ниобий. Буква А в середине марки стали показывает содержание азота, а в конце марки – то, что сталь высококачественная. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится.
Маркировка сталей в Германии.
Национальный стандарт Германии DIN (Deutsche Industrienorm) осуществляет маркировку сталей двумя способами.
Первый способ – с помощью цифр, обозначающих номер материала. Первая цифра характеризует способ производства стали. Вторая цифра характеризует особенности обработки стали.
Второй способ – обозначение с помощью букв и цифр. Этот вид предусматривает обозначение сталей по степени легирования и виду термической обработки.
Особенности маркировки сталей в стандартах США.
В соответствии с национальными стандартами ASTM (American Society for Testing and Materials) и SAE (Society Automotive Engineers) в США принята цифровая система маркировки конструкционных сталей, в которую в некоторых случаях добавляют буквы. Большинство сталей, за исключением коррозионностойких и жаростойких, маркируется четырехзначным числом. Первая цифра указывает основной легирующий элемент, вторая — его содержание в процентах, третья и четвертая соответствуют содержанию углерода в сотых долях процента. Первая цифра 1 принята для обозначения углеродистых сталей, в этом случае вторая цифра — 0. Например, сталь по ASTM-SAE марки 1015 соответствует стали марки 15 по российскому стандарту, а 1045 — марке 45.
Первая цифра 2 соответствует сталям легированным Ni, цифра 3 — Ni и Cr; 4 — Mo, Мо и Cr, Mo, Cr и Ni; 5 — Cr; 6 — Cr и V; 7 — Cr и W; 8 — Ni, Cr и Mo; 9 — также Ni, Cr и Mo.
Таким образом сталь марки 5140 по ASTM-SAE соответствует российской стали марки 40Х, а сталь 8625, легированная Ni-Cr-Mo, содержит, %: 0,23–0,28 C; 0,4–0,7 Ni; 0,4–0,6 Cr; 0,15–0,25 Mo; 0,15–0,35 Si; 0,7–0,9 Mn; 0,035 Р; 0,040 S.
Если сталь должна обеспечивать необходимую прокаливаемость, то после цифр ставится буква Н, например 8625Н.
| Россия | США |
| 20Х | 5120, 5120Н |
| 35ХМ | 4135, 4135Н |
| 40ХН2МА | 4340 |
3. Дайте расшифровку стандартных марок сталей по варианту задания, назовите структурный класс и примерное назначение
12ХГДАФ – сталь конструкционная легированная качественная.
Примерное назначение: лист, проволока, трубы, лента, детали работающие при умеренных напряжениях.
38ХНЗВА – сталь конструкционная легированная высококачественная.
Примерное назначение: валы, оси, шестерни и другие крупные особо ответственные детали.
4Х5МФ1С – сталь инструментальная штамповая.
Примерное назначение: пресс-формы для литья под давлением цинковых, алюминиевых и магниевых сплавов, молотовые и прессовые вставки (толщиной или диаметром до 200-250 мм), при горячем деформировании конструкционных сталей, инструмент для высадки заготовок из легированных конструкционных и жаропрочных материалов на горизонтально-ковочных машинах.
10Х13Л – сталь конструкционная легированная качественная, для отливок, коррозионно-стойкая.
Примерное назначение: различные детали, работающие при температуре до 400°С. Сталь коррозионно-стойкая, не стойкая в сернистых газах.
Таблица 1 Химический состав сталей
| Сталь | Химический элемент % | |||||||||||
| C | Cr | Ni | Mo | Mn | Cu | N | V | W | Si | S | P | |
| 12ХГДАФ | 0.12 | 0.80-1.20 | - | - | 0.90-1.20 | 0.80-1.20 | 0.30-0.45 | 0.80-1.10 | - | - | 0.04 | 0.035 |
| 38ХНЗВА | 0.33-0.40 | 0.80-1.20 | 2.75-3.25 | - | - | - | - | - | 0.20-0.30 | - | 0.025 | 0.025 |
| 4Х5МФ1С | 0.37-0.44 | 4.50-5.50 | - | 1.20-1.50 | - | - | - | 0.80-1.10 | - | 0.90-1.20 | 0.030 | 0.030 |
| 10Х13Л | 0.09-0.15 | 12.0-14.0 | 0.6 | - | - | - | - | - | - | - | 0.025 | 0.030 |
4. Что необходимо понимать под термином «КАЧЕСТВО СТАЛИ»?
Качество стали определяется содержанием вредных примесей. Основные вредные примеси - это сера и фосфор. Так же к вредным примесям относятся газы (азот, кислород, водород).
Сера – вредная примесь - попадает в сталь главным образом с исходным сырьём - чугуном. Сера нерастворима в железе, она образует с ним соединение FeS - сульфид железа. при взаимодействием с железом образуется эвтектика ( Fe + FeS ) с температурой плавления 9880 С. Поэтому при нагреве стальных заготовок для пластической деформации выше 9000 С сталь становится хрупкой. При горячей пластической деформации заготовка разрушается. Это явление называется красноломкостью. Одним из способов уменьшения влияния серы является введение марганца. Соединение Mns плавится при 1620°C, эти включения пластичны и не вызывают красноломкости. Содержание серы в сталях допускается не более 0.06%.
Фосфор – попадает в сталь главным образом также с исходным чугуном, используемым также для выплавки стали. До 1.2% фосфор растворяется в феррите, уменьшая его пластичность. Фосфор обладает большой склонностью к ликвации, поэтому даже при незначительном среднем количестве фосфора в отливке всегда могут образоваться участки, богатые фосфором. Расположенный вблизи границ фосфор повышает температуру перехода в хрупкое состояние (хладноломкость). Поэтому фосфор, как и сера, является вредной примесью, содержание его в углеродистой стали допускается до 0.050%.