Материал: Материаловедение и технология материалов . лабораторный практикум. Орлов А.С., Рубцова Е.Г

УДК 669.01 (075.8) ББК 34.2

О-664

Рецензенты:

кафедра материаловедения и физики металлов Воронежского государственного технического университета; А.Н. Рощупкин, к.т.н., заместитель главного инженера ОАО «Воронежское авиационное самолетостроительное объединение»

Орлов, А.С.

О-664 Материаловедение и технология материалов : лаб. практи-

кум / А.С. Орлов, Е.Г. Рубцова, И.Ю. Зиброва; Воронеж. гос. арх.- строит. ун-т.- Воронеж, 2011. - 108 с.

Рассмотрены микроструктура и свойства сплавов системы железо - углерод, классификация видов, теория и практика термической обработки сталей. Дана классификация и маркировка сталей, чугунов и цветных сплавов, применяемых в строительстве. Описаны основные способы сварки и резки металлов. Изложена методика выполнения лабораторных работ и контрольных заданий. Дан список рекомендуемой учебно-методической и нормативно-технической литературы.

Предназначен для студентов дневной формы обучения направления подготовки дипломированных специалистов по направлению 280100 «Безопасность жизнедеятельности»

Ил. 29. Табл. 30. Библиогр.: 31 назв.

УДК 669.01 (075.8) ББК 34.2

2

Введение

Материаловедение и технология металлов – это наука о строении и свойствах материалов, применяемых в технике, способах их производства и обработки с целью получения деталей с заданными свойствами и конфигурацией.

Цель дисциплины – дать студентам необходимую общеинженерную подготовку, заложить основы знаний, необходимых как при работе на производстве, так и в научно-исследовательских и проектных институтах. Для успешного решения многих практических задач необходимы сведения о современных способах получения и обработки материалов, их свойствах и рациональных областях применения.

Задача дисциплины: формирование у будущих инженеров обобщенной системы знаний об особенностях строения и свойствах металлов и сплавов, их производства и рационального применения, обеспечивающих высокое качество и эксплуатационную надежность строительных конструкций.

Студенты должны знать:

металлографические и измерительные микроскопы;

нагревательные печи, оптические пирометры, электронные потенциометры.

Студенты должны иметь представление:

о процессах кристаллизации металлов и сплавов;

о диаграммах состояния сплавов;

о дефектах строения кристаллов и их влиянии на свойства металлов и сплавов;

о деформационном упрочнении и рекристаллизации;

о закаливаемости, прокаливаемости и др. технологических свойствах;

о теории легирования и принципиальных направлениях создания металлических материалов с особыми физико-механическими свойствами.

о технологиях литейного, сварочного производства, обработки металлов давлением, механической обработки.

Студенты должны уметь:

по техническим условиям на изготовление изделий обоснованно выбирать рациональные материалы и режимы упрочняющих технологий, назначить вид обработки, подобрать тип инструмента и оборудование и выбрать рациональную технологию обработки конструкционных материалов;

по результатам микроскопического и макроскопического анализа определять фазовый, структурный состав сталей, чугунов и цветных сплавов и тенденции изменения их свойств при изменении структуры.

3

Лабораторная работа № 1

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ «ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД (ЦЕМЕНТИТ)»

1.1. Цели работы

Изучение микроструктуры и свойств сплавов в соответствии с диаграммой Fe-С (Fe3C), в том числе: изучение микроструктуры сплавов с различным содержанием углерода в равновесном состоянии; установление взаимосвязи структуры и свойств сталей с диаграммой Fe-С (Fe3C); изучение фазовых и структурных превращений при нагреве и охлаждении сплавов в соответствии с диаграммой Fe-С (Fe3C).

1.2.Оборудование, приборы и материалы

1.Металлографический микроскоп МИМ-7.

2.Твердомеры.

3.Набор микрошлифов сталей и чугунов.

1.3. Теоретические сведения

Диаграмма состояния железо-углерод (цементит) (рис. 1.1) является основой представления о строении наиболее распространенных в технике железоуглеродистых сплавов. Диаграмма строится в координатах температура – массовая доля углерода (цементита).

1.3.1. Компоненты, фазы и структурные составляющие диаграммы железо-углерод (цементит)

Компонентами называют вещества, образующие систему. В данном слу-

чае это железо (Fe) и углерод (С) или цементит (Fe3C).

Фазой называется однородная часть системы, отделенная от других частей системы поверхностью раздела, при переходе через которую свойства и структура меняются скачком. В системе Fe-Fe3C - 4 фазы. Это – жидкий расплав (на диаграмме располагается выше линии ликвидуса ABCD); цементит (вертикаль DFKL); феррит и аустенит – области, примыкающие к вертикали железа.

Структура – это форма, размеры и взаимное расположение фаз в системе. Твердые фазы – феррит, аустенит, цементит – могут встречаться в сплавах в структурно-свободном виде или входить в состав двухфазных структур-

ных составляющих – ледебурита и перлита

4