книги / Материаловедение. Теория легирования

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов»

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ТЕОРИЯ ЛЕГИРОВАНИЯ

Методические указания к практическим работам

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2019

1

Составитель М.Г. Закирова

УДК 669.14.046.516.2(072.8) М34

Рецензент канд. техн. наук, доцент С.А. Белова

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Материаловедение. Теория легирования : метод. указаМ34 ния к практическим работам / сост. М.Г. Закирова. – Пермь :

Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2019. – 41 с.

Приведены некоторые теоретические сведения по курсу «Материаловедение», а также индивидуальные задания для выполнения практических работ.

Предназначены для студентов очной и заочной форм обучения понаправлениюподготовкибакалавров22.03.02 «Металлургия».

УДК 669.14.046.516.2(072.8)

© ПНИПУ, 2019

2

4

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания содержат теоретические сведения и задания для индивидуального выполнения, необходимые для проведения практических занятий для бакалавров по курсу «Материаловедение». В ходе выполнения заданий студенты смогут познакомиться с принципами маркировки сталей по российским и европейским нормам, приобрести навыки работы с нормативной документацией, освоить методику оценки относительной стоимости материала по химическому составу, ознакомиться с особенностями кинетики превращения легированных сталей при нагреве, изучить факторы, влияющие на прокаливаемость и закаливаемость сталей, научиться определять температуру отпуска, удовлетворяющую заданным свойствам, а также вид отпускной хрупкости легированных сталей, изучить основные способы повышения конструкционной прочности сталей. Решение практических задач поможет уверенно чувствовать себя при выполнении выпускной квалификационной работы, а также при работе в условиях, максимально приближенных к существующим на предприятиях машиностроительной отрасли.

Методические указания составлены на основании Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования понаправлениюподготовкибакалавров22.03.02 «Металлургия».

Практические работы предусматривают выполнение каждым студентом самостоятельных расчетов. Это позволяет научиться пользоваться справочной литературой, освоить расчеты, технически грамотно обрабатывать и анализировать полученные результаты, делать выводы и оформлять отчеты по работе.

Каждая из работ должна быть написана, сдана и защищена в установленные преподавателем сроки. Защита предполагает ответы на вопросы, связанные с теоретическимматериаломданнойтемы.

К оформлению практических работ, выполняемых в печатном виде, предъявляются следующие общие требования:

1. Работы выполняются в тетради или на листах формата А4.

5

2.Каждая практическая работа печатается отдельно и имеет свой титульный лист. На титульном листе должны присутствовать название работы, фамилии студента и преподавателя.

3.Текст должен быть набран через одинарный интервал шрифтомTimes New Roman (размер шрифта14) ииметь следующиеполя: верхнее– 25, левое– 25, нижнее – 25, правое– 15 мм.

4.Номер страницы указывается вверху с выравниванием по центру (размер шрифта 12).

Практическая работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ МАРКИРОВКИ СТАЛИ ПО РОССИЙСКИМ И ЕВРОПЕЙСКИМ НОРМАМ

Цель работы: ознакомиться с принципами маркировки сталей по российским и европейским нормам, научиться определять содержание углерода и легирующих элементов по заданной марке стали по российским и европейским нормам.

Выполнить работу в следующем порядке:

1.Получить у преподавателя методические указания «Маркировка сталей и сплавов в России и по европейским нормам».

2.Выполнить все указанные там индивидуальные задания; вариант выбрать согласно порядковому номеру студента в журнале группы (полный пофамильный список группы).

3.Сделать выводы о проделанной работе.

Практическая работа № 2

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГОСТов НА ПОСТАВКУ УГЛЕРОДИСТЫХ И ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ С ЦЕЛЬЮ ПРОВЕДЕНИЯ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА

Цель работы: приобрести навыки работы с нормативной документацией, изучить виды поставки углеродистых и легированных сталей, провести сравнительный анализ углеродистой и легированной стали по заданным параметрам.

6

Выполнить работу в следующем порядке:

1. Получить задание, вариант выбрать согласно порядковому номеру студента в журнале группы (полный пофамильный список группы), варианты приведены в табл. 1.

2.Согласно номеру варианта выбрать марку легированной стали и углеродистой стали с соответствующим содержанием углерода (например: легированная сталь 40Х, углеродистая сталь 40).

3.Получить ГОСТ 4543 «Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия» и ГОСТ 1050–88 «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия».

4.Провести сравнительный анализ сталей по следующим позициям:

а) химический состав; б) структура в отожженном и нормализованном состоянии;

в) технические требования; г) классификация проката по видам обработки; д) область применения.

5.Сделать общие выводы о проделанной работе.

7

Практическая работа № 3

ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЙ

Цель работы: освоить методику оценки относительной стоимости материалов по их химическому составу.

Выполнить работу в следующем порядке:

1.Получить у преподавателя методические указания «Оценка относительной стоимостиматериаловпо их химическому составу».

2.Выполнить все указанные там индивидуальные задания, вариант выбрать согласно порядковому номеру студента в журнале группы (полный пофамильный список группы).

3.Сделать выводы о проделанной работе.

Практическая работа № 4

ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ НАГРЕВЕ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Цель работы: ознакомиться с особенностями кинетики превращения легированных сталей при нагреве, научиться определять, в какой фазе преимущественно будут располагаться легирующие элементы.

Выполнить работу в следующем порядке:

1.Получить задание, вариант выбрать согласно порядковому номеру студента в журнале группы (полный пофамильный список группы). Варианты приведены в табл. 2.

2.Привести температуры критических точек для изучаемых сталей и указать влияние легирующих элементов на положение температур фазовых превращений.

3.Привести график превращений, протекающих при нагреве сталей указанных марок (кинетика превращения). Рассмотреть все превращения, протекающие в легированной и углеродистой стали при нагреве, с учетом температур, указанных в пункте 2.

8

Для легированной стали указать распределение легирующих элементов по фазам, начиная с исходного состояния (до начала нагрева), на всех этапах нагрева до гомогенизации аустенита.

4. Описать влияние легирующих элементов на механизм и кинетику фазовых превращений при нагреве, а также на склонность к росту зерна аустенита.

5. В заключение сделать выводы о значении рассмотренных вопросов для практики термической обработки.

Практическая работа № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКАЛИВАЕМОСТИ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Цель работы: ознакомиться с понятием «закаливаемость», изучить факторы, влияющие на закаливаемость, научиться оценивать закаливаемость легированной и углеродистой стали.

Выполнить работу в следующем порядке:

1. Получить у преподавателя методические указания «Определение прокаливаемости и закаливаемости машиностроительных сталей».

9

2.Решить задачу № 1 (задания 1–5), вариант выбрать согласно порядковому номеру студента в журнале группы (полный пофамильный список группы).

3.Сделать выводы о проделанной работе.

Практическая работа № 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ В СРАВНЕНИИ С УГЛЕРОДИСТОЙ

Цель работы: ознакомиться с понятием «прокаливаемость», изучить факторы, влияющие на прокаливаемость, научиться оценивать прокаливаемость легированной и углеродистой стали.

Выполнить работу в следующем порядке:

1.Получить у преподавателя методические указания «Определение прокаливаемости и закаливаемости машиностроительных сталей».

2.Решить задачу № 2 (все задания), задачу № 3 (все задания), вариант выбрать согласно порядковому номеру студента

вжурнале группы (полный пофамильный список группы).

3.Сделать выводы о проделанной работе.

Практическая работа № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТПУСКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАДАННОГО КОМПЛЕКСА СВОЙСТВ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Цель работы: изучить структуру и свойства сталей после различных температур отпуска; определить интервал температур отпуска, удовлетворяющий заданным характеристикам; назначить режим термической обработки, обеспечивающий механические свойства не ниже заданных.

10