Лабораторная работа № 8
«Тренировочные упражнения по выбору материалов
(чугунов и сталей) для конструкций по их назначению
и условиям эксплуатации»
Учебная цель: приобрести опыт деятельности по выбору материалов для конструкций по их назначению и условиям эксплуатации.
Учебные задачи:
Изучить основные положения классификации сплавов: сталей и чугунов.
Научиться расшифровывать марки сплавов: сталей и чугунов.
Научиться выбирать материалы для изготовления конструкций, в зависимости от их назначения и условий эксплуатации.
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС СПО третьего поколения:
Студент должен
уметь:
классифицировать конструкционные материалы;
определять виды конструкционных материалов;
выбирать материалы для конструкций по их назначению и условиям эксплуатации;
знать:
классификацию металлов и сплавов,области их применения:
принципы выбора конструкционных материалов для их применения в производстве.
Обеспеченность занятия (средства обучения):
1. Технические средства обучения:
учебные коллекции сплавов: «Чугун и сталь», 1 и 2 части;
образцы деталей из различных конструкционных материалов;
плакаты об использовании различных материалов для изготовления деталей.
2. Учебно-методическая, справочная литература:
Технические справочники по конструкционным материалам разных лет.
А.М.Адаскин Материаловедение: Учебник – М.: Высшая школа, 2009.
Л.Д. Иванова Сборник методических указаний для студентов по выполнению лабораторных работ. – Самара: ГБОУ СПО «ПГК», 2014.
3. Лекционная тетрадь по материаловедению.
4. Тетрадь в клетку для выполнения лабораторных работ.
5. Калькулятор инженерный.
6. Ручка.
7. Карандаш простой.
8. Линейка.
9. Ластик.
Краткие теоретические и учебно-методические материалы
по теме лабораторной работы
Сталью называется железо - углеродистый сплав с содержанием углерода до 2,14% .
1. Классификация сталей
Существует несколько их классификаций, что упрощает поиск нужной марки стали с учетом её свойств. Наиболее распространена классификация сталей по следующим. признакам:
по химическому составу - на углеродистые и легированные;
по способу производства (выплавки) - на кипящие-кп, полуспокойные-пс и спокойные-сп;
по структуре в отожженном или нормализованном состоянии;
по качеству - на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные (в зависимости от содержания вредных примесей S и P);.
по назначению - на конструкционные, инструментальные и специального назначения.
-
Углеродистые стали, их свойства, маркировка
Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества (ГОСТ 380 -94) изготовляются марок: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6; содержание С% 0,06-0,12; 0,09-0,15; 0,14-0,22; 0,18-0,27; 0,28-0,37; 0,38-0,49. Буква «Ст» обозначает «сталь», цифры – условный номер марки; ГОСТ еще предусматривает сталь с повышенным содержанием Mn (0,8-1,1%) – Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст5Гпс.
Качественные углеродистые конструкционные стали (ГОСТ 1050-88) выплавляют с более высокими требованиями по хим. составу и структуре: содержание S≤0,35%, P≤0,035%, регламентированные макро – и микроструктура. Качественные углеродистые конструкционные стали маркируют цифрами 08, 10, 15…85, которые указывает среднее содержание углерода в сотых долях %. (Стали марок 65, 70, 75, 80, 85, 60Г, 65Г и 70Г из ГОСТ 1050-88 перенесены в ГОСТ 14959-79 «Рессорно-пружинные стали»).
Углеродистые инструментальные стали маркируют У7, 8…У13, где буква «У»- углеродистые инструментальные стали, число показывает содержание углерода в десятых долях %, т.е. сталь У10 содержит 1%C. Эти стали иногда выплавляют высококачественными, тогда добавляется буква «А» - У10А, У13А. Химический состав и механические свойства углеродистых инструментальных сталей регламентируются ГОСТ 1435-90.
Маркировка легированных сталей. Легированные стали маркируют цифрами и буквами. Если в начале марки легированной стали стоит:
двузначное число – то среднее содержание углерода (C ) в сотых долях % (20Х);
однозначное число – то С в десятых долях процента(обычно у инструментальных сталей (9ХС).
нет цифры – С содержится 1…1,5% % (ХВГ).
Буквы справа от цифры означают легирующие элементы:
А –азот К – кобальт Т – титан
Б – ниобий Н – никель Ф – ванадий
В – вольфрам М – молибден Х – хром
Г – марганец П – фосфор Ц – цирконий
Д – медь Р – бор Ч – редкоземельный
Е – селен С – кремний Ю – алюминий
Цифры после букв показывают примерное содержание легирующих элементов в целых процентах, отсутствие цифры означает – не превышает 1…1,5% легирующего элемента. Высококачественные стали обозначаются буквой «А» - в конце марки стали - 30хгса. Особовысококачественная сталь обозначаются буквой «Ш» в конце - 95Х18Ш.
Следует подчеркнуть, что некоторые элементы – V,Ti, Nb, Zr, B, N и др. – нередко присутствуют в сотых долях процента (бор – в тысячных), оказывая при этом существенное влияние на свойство стали. Например, 10Г2Б (содержится 0,02 … 0,05% ниобия), 14Г2АФ (0,015 … 0,025% азота, 0,07 … 0,12% ванадия).
Расшифровать: 12Х2Н4А, 18ХГТ.
Отдельные специальные стали и сплавы имеют особую маркировку из букв, которые ставятся, в основном впереди марки: А – автоматная; Ш – шарикоподшипниковая; Р – быстрорежущая; Е – магнитотвердая; Св – сварочная и т.д.
Автоматные стали (А) - стали с улучшенной обрабатываемостью резанием - выпускаются: сернистые А11, А20, А30, А35, А40Г. Они являются углеродистыми и содержат 0,08-0,30% серы и 0,05-0,15% фосфора. Цифра после буквы А показывает содержание углерода в сотых долях процента; свинцовосодержащие (0,15 – 0,35% свинца) - углеродистые АС14, АС40, АС35Г2, АС45Г2 и легированные АС12ХН, АС20ХГНМ,АС40ХГНМ и др. Цифра после буквы С показывает содержание углерода в сотых долях процента; селеносодержащие (0.04-0,10% селена и 0,06-0,12% серы) А35Е,А40ХЕ и др.
Быстрорежущие стали (Р) - это высоколегированные инструментальные стали, предназ-наченные для изготовления инструментов высокой производительности. Быстрорежущие стали обозначают буквой Р, после которой стоит число, указывающее содержание (в про-центах) вольфрама - основного легирующего элемента. Содержание ванадия ( до 2%) и хрома (до 4%) во всех марках не указывается. Стали, легированные дополнительно молиб-деном, кобальтом или имеющие повышенное количество ванадия, содержат в марке соответственно буквы М, К, Ф и числа, показывающие их содержание в процентах, напри-мер: Р18, Р9, Р9Ф5, Р6М5, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2 и др.
Шарикоподшипниковые стали ( Ш ) – ШХ6, ШХ9, ШХ15СГ содержат до 1% углерода, хром в десятых долях процента и дополнительно легированы марганцем (1,05%) и кремнием( 0,5%).
ЧУГУНЫ
Чугуном называется железо – углеродистый сплав с содержанием углерода от 2,14% до 6,67%.Чугуны являются более дешевым материалом, чем стали. Содержание углерода в них больше 2,14%. Они обладают пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами. Широко применяются серые, высокопрочные и ковкие чугуны.
Серый чугун представляет собой чугун с графитом пластинчатой формы. Его получают при добавлении в расплав кремния. Серые чугуны обозначаются буквами СЧ и цифрами, показывающими предел прочности при растяжении в кгс/мм2: СЧ10. СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35 и др.
Высокопрочный чугун представляет собой чугун с графитом шаровидной формы. Его получают введением в жидкий чугун небольших добавок магния и затем - ферросилиция. Обозначается буквами ВЧ и цифрами, показывающими предел прочности при растяжении в кгс/мм2: ВЧ38, ВЧ42, ВЧ45, ВЧ50, ВЧ60,ВЧ80 и др.
Ковкий чугун представляет собой чугун с графитом хлопьевидной формы. Его получают графитизирующим отжигом отливок из белого чугуна, в процессе которого происходит распад цементита и выделение графита хлопьевидной формы. Обозначается буквами КЧ и цифрами, из которых первые указывают прочность при растяжении в кгс/мм2, а вторые -относительное удлинение в %: КЧ30-6, КЧ35-10, КЧ37-12, КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4 и др.
Вопросы для закрепления теоретического материала
Дать определение стали и чугуна.
По каким признакам классифицируют стали?
Как подразделяются стали по своему химическому составу?
Как подразделяются стали по качеству?
Как маркируются углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества?
Указать маркировку и области применения углеродистых качественных сталей.
Указать маркировку и области применения углеродистых инструментальных сталей.
Как маркируются легированные стали: конструкционные и инструментальные?
Указать отличие легированных инструментальных сталей от быстрорежущих сталей.
Указать свойства и маркировку чугунов.
Задания для лабораторной работы № 8
Задание № 1: Ответьте на вопросы для закрепления теоретического материала.
Задание № 2: Расшифруйте марки сплавов (сталей и чугунов) согласно своему варианту задания, выданного преподавателем (см. варианты заданий).
Задание № 3: Укажите области применения этих марок сплавов с обоснованием.
Задание № 4: Подготовьте отчет (см. образец оформления отчета по л.р.).
Инструкция по выполнению заданий лабораторной работы № 8
Внимательно ознакомьтесь с вопросами для закрепления теоретического материала.
Сформулируйте свой ствет на каждый вопрос и запишите его в тетрадь для лабораторных работ.
Выпишите в тетрадь для лабораторных работ марки сплавов: сталей и чугунов, согласно варианту своего задания, выданного преподавателем (см. варианты заданий).
Укажите области применения этих марок сплавов с обоснованием, используйте для этого конспекты лекций и справочную техническую литературу.
Образец отчета по лабораторной работе № 8
Лабораторная работа № 8
«Тренировочные упражнения по выбору материалов
(чугунов и сталей) для конструкций по их назначению и условиям
эксплуатации»
Учебная цель: приобрести опыт деятельности по выбору материалов для конструкций по их назначению и условиям эксплуатации.
Учебные задачи:
Изучить основные положения классификации сплавов: сталей и чугунов.
Научиться расшифровывать марки сплавов: сталей и чугунов.
Научиться выбирать материалы для изготовления конструкций, в зависимости от их назначения и условий эксплуатации.
Задание № 1: здесь должны быть даны полные, развернутые ответы на все вопросы для закрепления теоретического материала.
Задание № 2: выпишите в тетрадь для лабораторных работ марки сплавов: сталей и чугунов, согласно своему варианту задания.
Задание № 3: укажите области применения этих марок сплавов с обоснованием.
Варианты заданий
Вариант 1
СЧ20; КЧ30-6; Ст0пс; 08; А20; 9ХС; 20Х2Н4А; 10Х14Г14Н4Т; Р6М5Ф2; У10А.
Вариант 2
СЧ35; КЧ33-8; Ст6кп; 10; АС20; ХВГ; 18Х2Н4ВА; 04Х18Н10; Р18К5Ф2; ШХ9.
Вариант 3
СЧ25; КЧ35-10; Ст5Гкп; 20Х; А11; ХВ5; 18Х2Н4МА; 03Н18К9М5Т; Р12; ШХ15СГ.
Вариант 4
14Г2АФ; 20ХН3А; 6ХВ3МФС; У7А; 20кп; 15Х28; Ст1сп; КЧ37-12; АС12ХН; ШХ6.
Вариант 5
Ст2кп; СЧ20; 25пс; КЧ33-8; У8; 7ХГ2ВФ; 50ХГФА; ШХ15СГШ; Р9; АС12ХГНМ.
Вариант 6
КЧ45-6; Ст3пс; СЧ40; 35; У9А; 4Х5МФС; 60С2Н2А; А35ХЕ; 03Х18Н13; Р6М5.
Вариант 7
АС35Г2; Р18; СЧ15; Ст4Гпс; КЧ50-4; 40кп; 40ХГСН3ВА; У13А; 4ХВ2С; Х15Н9Ю.
Вариант 8
ВЧ90; КЧ56-4; Ст1кп; АС20ХГН; 45; У11; 6ХВ2СА; 08Х18Н12Б; Р18К5Ф2; ШХ15СГШ.
Вариант 9
98Х18Ш; 65Г; АС20ХГНМ; ВЧ45; КЧ60-3; Ст6сп; У11А; 9Х5ВФ; 12Х18Н10Т; Р9.
Вариант 10
03Х18Н12: АС38ХГНМ; 8Х4В3М3Ф2; У13; 60сп; Ст5пс; КЧ63-2; ВЧ80; Р6М5; ШХ15; ХВГТ.
Вариант 11
КЧ50-4; Ст2Гпс; 08Х18Н12Б; СЧ20; Р18К5Ф2; А20Е; 65Г; 8Х4В3М3Ф2; У10А; ШХ6.
|
