Порядок действий при испытании образца на твёрдость вдавливанием стального шарика с применением механического пресса МИ-40У
1) На рабочем столе компьютера кликнуть дважды на рисунок с изображением шестерни.
2) В открывшемся файле кликнуть на адрес «Порт». Далее кликать, не пропуская ни одного пункта с адресом.
3) «Открыть».
4) «СОМ 1»
5) «ОК»
6) «Установить связь»
7) «Образец установлен»
8) «Вводные данные» (заполнить в графах на мониторе каждую строку размеров образца)
9) «Сжатие»
10) «Ок»
11) «График»
12) «Сетка 0,1»
13) «Предельное – 40» – ввести предельное значение вдавливающей нагрузки.
14) «Скорость 10 мм/мин»
15) Кликнуть на стрелку, указывающую вниз.
16) Зафиксировать на мониторе значение разрушающей силы по графику.
17) В момент остановки движения вниз траверсы пресса выключить пресс большой красной кнопкой на прессе или мониторе.
18) Кликнуть на стрелку, указывающую вверх, и через пять секунд остановить пресс красной кнопкой на прессе или на мониторе.
19) Убрать с пресса образец.
3.9 Практическое занятие №2:
Семинар «Виды и марки сталей и чугунов»
(2 часа)
На семинаре обсуждаются следующие вопросы.
1 Что такое «сталь»?
2 Классификация сталей по назначению.
3 Классификация сталей по химическому составу.
4 Классификация сталей по содержанию углерода.
5 Классификация сталей по качеству.
6 Марки конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества.
7 Марки конструкционных углеродистых качественных сталей.
8 Обозначения и свойства конструкционных легированных сталей.
9 Марки конструкционных низколегированных сталей.
10 Марки конструкционных среднелегированных сталей.
11 Марки инструментальных углеродистых сталей.
|
|
12 Марки инструментальных низколегированных сталей.
13 Марки инструментальных высоколегированных сталей.
14 Марки и свойства атмосферокоррозионностойких сталей.
15 Марки и свойства коррозионностойких сталей.
16 Марки и свойства т епло- и жаростойких сталей.
17 Марки и свойства износостойких сталей.
18 Что такое «чугун»?
19 Классификации чугунов по цвету, назначению.
20 Классификация чугунов по прочности, по химическому составу.
21 Марки серых чугунов.
22 Марки высокопрочных чугунов.
23 Марки ковких чугунов.
24 Марки и свойства легированных чугунов.
Ход обсуждения: преподаватель задаёт студентам вопрос: желающие отвечают. Если нет желающих, преподаватель спрашивает по списку. Для зачёта по семинару необходимо ответить на два вопроса не менее.
Сплавы магния
Чистый магний (Mg) обладает наименьшими плотностью 1740 кг / м3 и температурой плавления 651°С среди лёгких металлических конструкционных материалов и хорошо поглощает вибрацию, что позволяет широко использовать его сплавы в автомобиле-, судо-, самолёто- и ракетостроении. Магний сплавляют с алюминием (Al), цинком (Zn) и марганцем (Mn) и некоторыми редкими металлами, что повышает его прочность, пластичность, коррозионную стойкость и свариваемость, жаропрочность. Сплавы магния хорошо обрабатываются резанием, свариваются в среде аргона, немагнитны.
По технологии изготовления заготовок из сплавов магния, последние делят на деформируемые и литейные.
Деформируемые сплавы магния применяют для изготовления деталей, соединяемых методом сварки плавлением и испытывающих нагрузки при повышенных температурах в агрессивных средах при необходимости невысокой плотности (малого веса): детали корпусов ракет, бензобаков, масло- и бензонасосов и т. п.
|
|
Марки: МА1, МА2 до МА19.
Буквы обозначают: «МА» – магниевый сплав деформируемый, число – условный номер.
Прочность на растяжение и сжатие 200...400 МПа.
Литейные сплавы магния применяют для изготовления деталей, испытывающих нагрузки в агрессивных средах при необходимости невысокой плотности (малого веса): детали двигателей, масло- и бензоаппаратуры, насосов для агрессивных жидкостей и т. п.
Марки: МЛ2, МЛ3 и так далее до МЛ19, МЦИ.
Буквы обозначают: «МЛ» – магниевый сплав литейный, число – условный номер.
Прочность на растяжение 130...300, на сжатие 280...390 МПа.
Сплав МЦИ – предназначен для деталей, работающих при нагрузках с вибрациями, в десятки раз превышающими предельные значения вибраций для других марок магниевых сплавов, используемых в качестве конструкционных.
Дуралюмины
Чистый алюминий (Al) обладает невысокими плотностью 2720 кг / м3 и температурой плавления 658 °С среди лёгких металлических конструкционных материалов, но имеет высокую коррозионную стойкость вследствие образования на поверхности деталей химически инертной пленки оксида алюминия (Al2O3), что позволяет широко использовать его сплавы в автомобиле-, судо-, самолёто- и ракетостроении.
Дуралюмины являются деформируемыми сплавами алюминия и, имея высокую пластичность, хорошо куются, штампуются, прессуются и т. п. и применяются дляизготовления деталей, соединяемых методом контактной сварки и в среде аргона (инертного газа), испытывающих нагрузки при температурах 200...250 °С (жаропрочные сплавы), в агрессивных средах, а также при необходимости малого веса конструкции: оконные рамы, переносные лестницы, заклёпки, детали конструкций самолётов, кузова автомобилей, детали бензобаков, масло- и бензонасосов и т. п.
|
|
Марки: Д1, Д16... Д19, ВД17, ВД65, В95.
Буквы обозначают: «Д» – дуралюмин (деформируемый сплав), «В» – высокопрочный; число – условный номер.
Прочность на растяжение и сжатие 300...490 МПа.
Высокопрочный сплав В95 имеет временное сопротивление разрыву 
= 660 МПа, что на уровне сталей средней прочности, и используется для ответственных нагруженных деталей самолётов, например, лонжеронов, тяг и т. п. Однако, высокопрочные сплавы не являются теплопрочными.
Механические свойства дуралюминов повышаются термической обработкой: нагрев до 500 °С, закалка в воду и естественное или искусственное старение (выдержка при температуре 165...195 °С от 8 до 17 часов) для снятия внутренних напряжений.
На основе дуралюминов разработаны и применяются по назначению коррозионностойкие алюминиевые (А) сплавы АМц и АМг6, не упрочняемые термообработкой; а также упрочняемые термообработкой жаропрочные ковочные (К) сплавы АК-1 и АК4-1, Д20 и Д21; сплавы с высоким модулем упругости 1420, АК-6, АК-8 и деформируемые (Д) сплавы повышенной пластичности АД31 и АД33.
Силумины
Конструкционные литейные алюминиевые сплавы называются силумины из-за легирующей добавки кремния (Si – силициум), который придает им хорошие литейные свойства: высокая жидкотекучесть, малые усадка и пористость, что позволяет изготавливать из них литьём заготовки для деталей небольшого веса и сложной формы, малопластичны, то есть появляется такое отрицательное свойство как хрупкость. Некоторые марки силуминов имеют невысокую плотность 2500 кг / м3 и, вследствие этого, относительно высокую удельную прочность, а оба эти свойства важны для деталей транспортных машин, испытывающих нагрузки. Удовлетворительно обрабатываются резанием и свариваются контактной сваркой. Некоторые сплавы (АЛ4, АЛ24, АЛ32) хорошо свариваются в среде аргона или гелия.
Марки: АЛ2; АЛ3 и до АЛ34.
Буквы обозначают: «А» – алюминий, «Л» – литейный сплав; число – условный номер.
Прочность на растяжение и сжатие 160...400 МПа.
Силумины по назначению классифицируются на три группы со специальными свойствами:
1) обладающие повышенной герметичностью – АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ32, АЛ34;
2) жаропрочные (до 250 °С) – АЛ3, АЛ5, АЛ19, АЛ33;
3) коррозионностойкие – АЛ8, АЛ22, АЛ24, АЛ27.
Механические свойства силуминов повышаются термической обработкой: нагрев до 450...535 °С, закалка в воду и искусственное старение (выдержка при температуре 150...200 °С от 3 до 15 часов) для снятия внутренних напряжений.
Применение: согласно назначению для ответственных деталей двигателей внутреннего сгорания (блоки цилиндров, головки блоков, поршни), корпусов механизмов и приборов, работающих в сложных условиях эксплуатации: повышенные нагрузки, пониженные и повышенные температуры, агрессивная окружающая среда.
Сплавы титана
Чистый титан (Ti) относится к металлам с невысокой плотностью 4500 кг / м3, но является тугоплавким, так как имеет температуру плавления 1668 °С, имеет высокую прочность и удельную прочность, а также коррозионную стойкость вследствие образования на поверхности деталей из титановых сплавов химически инертной пленки оксида титана (TiО2), хладоустойчив, хорошо сваривается в среде инертных газов и контактной сваркой, плохо обрабатывается резанием, имеет низкую антифрикционность, нежаропрочен. Но сплавы титана (легирующие элементы Al, Cr, Mo и др.) выборочно имеют заданные свойства, необходимые для эксплуатации изготовленных из них деталей: высокую прочность и удельную прочность, пластичность, жаропрочность и хладоустойчивость (от минус 253 до плюс 500 °С).
Марки: ВТ1, (ВТ1Л) и так далее до ВТ14, (ВТ14Л), ВТ20, ВТ22.
Буквы обозначают: «В» – высокой чистоты, «Т» – титан, «Л» – литейный сплав; число – условный номер.
Прочность на растяжение и сжатие 320...350 МПа.
Сплавы титана классифицируются по следующим категориям:
по технологии изготовления заготовок для деталей – деформируемые (марки: ВТ1, ВТ3, ВТ5, ВТ6, ВТ8, ВТ9, ВТ14, ВТ16, ВТ22) и литейные (марки ВТ1Л, ВТ3-1Л, ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ9Л, ВТ14Л);
по прочности – малой прочности (ВТ1 – до 700 МПа), среднепрочные (ВТ3, ВТ5 – 750...1000 МПа) и высокой прочности (ВТ6 и так далее – более 1000 МПа);
по возможности упрочнения термической обработкой –неупрочняемые (ВТ1, ВТ5, ВТ20, а также литейные сплавы) и упрочняемые (остальные марки).
Процесс упрочнения сплавов титана термической обработкой заключается в следующем: нагрев до 900 °С, закалка в воду и искусственное старение (выдержка при температуре 500 °С от 1 до 16 часов) для снятия внутренних напряжений.
Прочность на растяжение и сжатие 1000...1360 МПа.
Литейные сплавы отличаются от деформируемых иным количеством тех же легирующих элементов и имеют несколько меньшую прочность.
Однако, и те и другие сплавы титана обладают рядом полезных свойств, в перечне которых:
физическое – невысокая плотность;
химическое – высокая коррозионная стойкость;
механическое – прочность на уровне значений прочности высоколегированных сталей, высокая удельная прочность;
технологические – ковкость, обрабатываемость резанием, возможность литья,
эксплуатационное – хладностойкость, жаропрочность.
Всё это позволяет широко использовать сплавы титана в самолёто- и ракетостроении, судостроительной, а также химической промышленности.
Латуни
Латуни относятся к сплавам меди.
Чистая медь (Cu) обладает высокими плотностью 8940 кг / м3 и температурой плавления 1083 °С, имеет высокие тепло- и электропроводность, пластичность, свариваемость и паяемость, удовлетворительную коррозионную стойкость, низкую прочность, сложность обработки резанием. Используется в электротехнической промышленности.
Латуни являются сплавами меди и цинка (до 45% Zn) с добавками других металлов в меньших количествах. Более прочны, тверды и лучше обрабатываются резанием, чем медь, имеют высокие антифрикционность и коррозионную стойкость в пресной и морской воде. Классифицируются по технологическим свойствам на деформируемые и литейные.
Деформируемые имеют высокую пластичность, хорошо куются, штампуются, прессуются и т. п., и применяются для изготовления деталей водопроводной, химической и холодильной аппаратуры, в автомобиле- и судостроении, например, трубки для агрессивных жидкостей.
Марки: Л90; ЛАЖ60-1-1; ЛО62-1; ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5.
Буква обозначает: «Л» – латунь; первое число – содержание меди в процентах, последующие буквы и числа – первая буква названия и содержание в процентах легирующих элементов, которое пишется через дефис. Основной легирующий элемент – цинк в марках деформируемых латуней не обозначается, его процентное содержание рассчитывается как разность между числом 100 и суммарным процентным содержанием меди и легирующих элементов. Буква «К» в марках цветных сплавов обозначает кремний (Si).
Прочность на растяжение и сжатие разных марок деформируемых латуней – от 250 до 1000 МПа. Прочность свыше 400 МПа у высокопрочных латуней повышают термической обработкой: нагрев до 750 °С, закалка в масло, выдержка 30 минут и искусственное старение (выдержка при температуре 350 °С в течение 4 часов). Перед деформацией деформируемые латуни отжигают при температуре 350...650 °С в течение 3...4 часов.
Литейные латуни, обладая такими же свойствами, как и деформируемые, имеют хорошую жидкотекучесть вследствие максимального содержания цинка и повышенного – других легирующих элементов, поэтому применяются для изготовления литьём сложных объёмных по конфигурации деталей, работающих в агрессивных газовых, водных и химических средах, например, корпусы вентилей для агрессивных жидкостей.
Марки: ЛЦ16К4; ЛЦ40АЖ; ЛЦ40С; ЛЦ40Мц3Ж.
В отличие от маркировки деформируемых латуней, у литейных обозначается первая буква и указывается процентное содержание цинка. причём число стоит сразу же за обозначением элемента.
Прочность на растяжение и сжатие разных марок литейных латуней – от 245 до 635 МПа.
Бронзы
Бронзы относятся к сплавам меди.
Чистая медь (Cu) обладает высокими плотностью 8940 кг / м3 и температурой плавления 1083 °С, имеет высокие тепло- и электропроводность, пластичность, свариваемость и паяемость, удовлетворительную коррозионную стойкость, низкую прочность, сложность обработки резанием. Используется в электротехнической промышленности для изготовления токопроводящих элементов.
Бронзы являются сплавами меди, в которых цинк (Zn) не является лидирующим по своему содержанию среди других компонентов-металлов, а все они находятся в сплаве в небольших количествах. Более прочны, тверды и лучше обрабатываются резанием, чем медь и латунь, имеют более высокие антифрикционность и коррозионную стойкость в пресной и морской воде. Классифицируются по технологическим свойствам на деформируемые и литейные.
Деформируемые бронзы имеют высокую пластичность, хорошо куются, штампуются, прессуются и т. п., и применяются для изготовления деталей машин, подшипников скольжения, зубчатых колёс, трубок контрольно-измерительных приборов, например, манометров, токоведущих пружин.
Марки: БрОФ8-0,3; БрОЦС4-4-4; БрАЖ9-4; БрБ2.
Буквы обозначают: «Бр» – бронза; последующие буквы – это первые буквы названий на русском языке легирующих элементов, последующие числа, которые пишутся через дефис – содержание в процентах легирующих элементов по очерёдности их написания. Процентное содержание меди рассчитывается как разность между числом 100 и суммарным процентным содержанием легирующих элементов. Буква «С» в марках цветных сплавов обозначает свинец, «Ф» - фосфор, «Б» - бериллий.
Прочность на растяжение и сжатие разных марок деформируемых бронз – от 250 до 690 МПа. Термообработка различных марок деформируемых бронз также различна. Прочность большинства марок повышается до 350...450 МПа отжигом 550...650 °С с выдержкой при этой температуре 2 часа. Для марки БрБ2 – закалка 800 °С в воду с последующим искусственным старением 300 °С в течение 2 часов обеспечивает 1300 МПа. Для марки БрА5 – закалка 900 °С в воду с последующим отпуском 450 °С в течение 2 часов обеспечивает 550 МПа. Обе эти марки применяются для изготовления пружин, мембран, упругих деталей, работающих в морской воде.
Литейные бронзы,обладая такими же свойствами, как и деформируемые, имеют удовлетворительную жидкотекучесть, но незначительную объёмную усадку, поэтому применяются для изготовления литьём сложных объёмных по конфигурации антифрикционных деталей, работающих в агрессивных газовых, водных и химических средах.
Прочность на растяжение и сжатие разных марок литейных бронз – от 150 до 600 МПа. Термообработка различных марок литейных бронз не включает закалку. Прочность большинства марок повышается до 450...600 МПа отжигом 550 °С с выдержкой при этой температуре 1,5 часа.
Марки: БрО10Ц2; БрС6Н2,5; БрА10Ж3Мц2.
В отличие от маркировки деформируемых бронз, у литейных обозначается буква и сразу же за обозначением указывается процентное содержание легирующего элемента.