Методические указания по выполнению практических занятий

по учебной дисциплине «Материаловедение»

Профессия: 230203 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»

Сибай

2017

Одобрены

Цикловой (методической) комиссией специальных дисциплин №1

Составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине

«материаловедение»

Председатель: Е.Р.Хисматуллина

Автор: Ж.Р.Тажетдинова

Рецензенты: Е.Р.Хисматулина

Заместитель директора по УМР

Н.А.Юсубалиева

Методические рекомендации составлены с учетом Положения порядка проведения

государственной итоговой аттестации по образовательным программам среднего

профессионального образования.

Оглавление

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методические указания (рекомендации) предназначены для профессии, среднего

профессионального образования 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного

транспорта для выполнения обучающимися практических занятий по дисциплине

Материаловедение.

Цель данных методических указаний – направление и оказание помощи обучающимся при

выполнении практических занятий по дисциплине Материаловедение.

Знания физических, механических, технологических, экологических и эстетических

характеристик различных видов конструкционных материалов имеет очень важное значение для

качественной профессиональной подготовки специалистов.

Цель практических занятий по дисциплине:



обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных теоретических знаний

по конкретным темам;



формирование умений применять полученные знания на практике, реализация единства

интеллектуальной и практической деятельности;



развитие общих и профессиональных компетенций;



развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических,

проектировочных, конструктивных и др.;



выработка при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств,

как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.

Содержание методических указаний (рекомендаций) ориентировано на формирование общих и

профессиональных компетенций:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость будущей профессии, проявлять к ней

устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения,

определенных руководителем.

ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и

коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.

ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения

профессиональных задач.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной

деятельности.

5.2.1. Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта.

ПК 1.1. Диагностировать автомобиль, его агрегаты и системы.

ПК 1.2. Выполнять работы по различным видам технического обслуживания.

ПК 1.3. Разбирать, собирать узлы и агрегаты автомобиля и устранять неисправности.

ПК 1.4. Оформлять отчетную документацию по техническому обслуживанию.

ПК 2.2. Выполнять работы по транспортировке грузов и перевозке пассажиров.

ПК 2.3. Осуществлять техническое обслуживание транспортных средств в пути следования.

ПК 2.4. Устранять мелкие неисправности, возникающие во время эксплуатации транспортных

средств.

ПК 3.1. Производить заправку горючими и смазочными материалами транспортных средств на

заправочных станциях.

ПК 3.2. Проводить технический осмотр и ремонт оборудования заправочных станций.

В результате выполнения практических занятий по дисциплине студент должен

уметь:

выбирать материалы для профессиональной деятельности;

определять основные свойства материалов по маркам

знать:

основные свойства, классификацию, характеристики применяемых в профессиональной

деятельности материалов;

физические и химические свойства горючих и смазочных материалов

Количество часов на практические занятия устанавливается учебным планом, а перечень –

рабочей программой учебной дисциплины.

Методические указания содержат краткий теоретический материал по темам практических

занятий, инструкции, вопросы для самоконтроля и перечень информационных источников.

Критерии оценивания

Оценка «5» выставляется студенту, если: ˗ тематика работы соответствует заданной, студент

показывает системные и полные знания и умения по данному вопросу; ˗ работа оформлена в

соответствии с рекомендациями преподавателя; ˗ объем работы соответствует заданному; ˗

работа выполнена точно в сроки, указанные преподавателем.

Оценка «4» выставляется студенту, если: ˗ тематика работы соответствует заданной, студент

допускает небольшие неточности или некоторые ошибки в данном вопросе; ˗ работа оформлена с

неточностями в оформлении; ˗ объем работы соответствует заданному или чуть меньше; ˗ работа

сдана в сроки, указанные преподавателем, или позже, но не более, чем на 1-2 дня.6

Оценка «3» выставляется студенту, если: ˗ тематика работы соответствует заданной, но в работе

отсутствуют значительные элементы по содержанию работы или тематика изложена нелогично,

не четко представлено основное содержание вопроса; ˗ работа оформлена с ошибками в

оформлении; ˗ объем работы значительно меньше заданного; ˗ работа сдана с опозданием в

сроках на 5-6 дней.

Оценка «2» выставляется студенту, если: ˗ не раскрыта основная тема работы; ˗ работа

оформлена не в соответствии с требованиями преподавателя; ˗ объем работы не соответствует

заданному; ˗ работа сдана с опозданием в сроках больше 7 дней

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Практическое занятие №1

Методика выполнения технологических испытаний металлов и сплавов

Цели занятия:

- формирование знаний об основных свойствах, классификации, характеристиках применяемых в

профессиональной деятельности материалов

Пояснения к работе

В процессе эксплуатации металлические изделия подвергаются различным видам нагрузок:

статическим, динамическим, переменным, растягивающим, сжимающим, изгибающим,

скручивающим, срезывающим, сосредоточенным, распределенным, сплошным и др.

Под влиянием внешних нагрузок и различных внутренних физико-механических процессов в

металле между частицами возникают внутренние силы (силы упругости), которые оказывают

сопротивление деформации.

Значения внутренних сил упругости измеряются напряжениями.

Последние зависят от значений приложенных к изделию усилий.

Прочность детали будет обеспечена в том случае, когда действительные напряжения будут

меньше или равны допускаемым.

Задание

Задание

1. Прочитайте краткие теоретические сведения.

2. Ознакомьтесь с заданным вариантом задания.

№ варианта

Деталь автомобиля

Назначение поршня

Условия работы

1 Вариант

поршень

передача силы давления газов на коленчатый вал двигателя;

• предотвращение утечек газов в картер и ограничение чрезмерного проникновения смазочного

масла из картера в камеру сгорания;

• обеспечение смазки стенок цилиндра

Большие (до 16 т) ударные нагрузки на днище при сгорании топлива;

• Высокие (до 16 м/с) скорости скольжения относительно стенок цилиндра;

• Высокие (до 350-400 град) температура в центре днища поршня;

• Химическое воздействие агрессивных веществ (сера)

2 Вариант

коленчатый вал

• воспринимает усилия от шатунов и передает их на силовую передачу автомобиля;

• приводит в движение вспомогательные механизмы двигателя: распределительный механизм,

водяной и масляный насосы, вентилятор, генератор и пр

• испытывает большие нагрузки

• подвергается скручиванию, изгибу и механическому изнашиванию.

• испытывает воздействие центробежных сил и нагрузки от крутильных колебаний

• испытывает силы давления газов и инерционных движущихся масс.

Все эти нагрузки и силы, действующие, на коленчатый вал приводят к проявлению дефектов и

возникновению изнашивания: абразивное изнашивание, схватывание и коррозионно-

механическое изнашивание, усталостный износ.

3 Вариант

Цилиндр

Осуществляются все тепловые процессы, связанные с преобразованием тепловой энергии

топлива в механическую работу;

• Служит направляющими для поршня при его перемещениях между крайними положениями

Большие переменные давления (до 16 т) в над-поршневой полости.

• Высокая (до1500—2500°С) температура внутренних стенок цилиндров, соприкосновение с

пламенем и горячими газами,

• Высокая скорость скольжения (12-15 м/сек) поршневого комплекта по стенкам цилиндра,

недостаток смазки,

• Химическое воздействие агрессивных веществ (сера);

4 Вариант

пружина

амортизация масс автомобиля,

• обеспечение стабильного клиренса (сглаживание кочек и неровностей)

• ограничение перемещений и кренов кузова из-за трансфера веса при разгоне, торможении и под

действием боковых нагрузок

• высокие нагрузки в течение длительного времени,

• тяжелые условия динамического нагружения

• действие многократно-переменных нагрузок

• химическое и атмосферное воздействие

3. Перечертите таблицу № 1на чистый лист бумаги.

Наименование детали

Условия работы

Требуемые конструкционные свойства

Требуемые эксплуатационные свойства

Требуемые технологические

свойства

4. В соответствии с заданным вариантом заполните столбцы 1-5

таблицы № 1.

5. Письменно ответьте на контрольные вопросы.

5.1.Перечислите не менее трех физических свойств металлов и дайте им краткие определения.

5.2.Перечислите не менее трех механических свойств металлов и дайте им краткие определения.

5.3.Что называется коррозией металла?

Содержание отчета.

1. Дату проведения практической работы

2. Название практической работы.

4. Заполненную таблицу № 1

5.Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Какой материал называется металлом? Каковы его отличительные свойства?

2. Что называется элементарной кристаллической ячейкой? Основные типы кристаллических

ячеек.

3. Какие превращения металлов называются полиморфными? Каково практическое значение

полиморфизма?

4. Назовите наиболее распространенные дефекты металлов.

5. Каковы основные механические свойства металлов?

6. Что называется степенью переохлаждения металлов? Какое практическое значение она

имеет?

Литература

1.

Ю.Т.Чумаченко, Г.В.Чумаченко Материаловедение. Гл.3 стр 20

Практическое занятие №2

Методы измерения параметров и свойств металлов и сплавов.

Цели занятия:

- формирование знаний об основных свойствах, классификации, характеристиках применяемых в

профессиональной деятельности материалов

Пояснения к работе

Свойства конструкционных материалов. Различают физические, химические, механические,

технологические и эксплуатационные свойства конструкционных материалов.

К физическим свойствам относятся плотность, температура плавления, коэффициент теплового

расширения, тепло - и электропроводность, магнитная проницаемость и др.

Химические свойства определяются химической активностью материала, его способностью к

химическому взаимодействию с газовыми и жидкими средами, со шлаками и расплавленными

металлами и т. д. К числу основных химических свойств относятся: растворимость в жидких

средах; коррозионная стойкость (определяемая скоростью потери или увеличения массы) на

воздухе, в растворах солей, кислот и щелочей; жаростойкость - сопротивление окислению при

высоких температурах.

Основными показателями механических свойств являются: прочность, пластичность, вязкость,

твердость, выносливость

Задание

Проанализировав таблицу свойств сплавов, указать в отчете материалы с максимальными и

минимальными величинами прочности, удельного веса, удельной прочности, энергозатрат на

производство и стоимости.

Таблица 1.Свойства технических металлов.

Название металла

Удельный вес(плотность) г\см3

Температура плавления 0 С

Твердость по Бринеллю

Предел прочности(временное сопротивление) кг\мм2

Относительное удлинение %

Относительное сужение поперечного сечения %

Алюминий

Вольфрам

Железо

Кобальт

Магний

Марганец

Медь

Никель

Олово

Свинец

Хром

Цинк

2,7

19,3

7,87

8,9

1,74

7,44

8,84

8,9

7,3

11,34

7,14

7,14

658

3370

1530

1490

651

1242

1083

1452

232

327

1550

419

20-37

160

50

125

25

20

35

60

5-10

4-6

108

30-42

8-11

110

25-33

70

17-20

Хрупкий

22

40-50

2-4

1,8

Хрупкий

11,3-15

40

—

21-55

3

15

Хрупкий

60

40

40

50

Хрупкий

5-20

85

—

68-55

—

20

Хрупкий

75

70

74

100

Хрупкий

—

Содержание отчета

Содержание отчета.

1. Дату проведения практической работы

2. Название практической работы.

4. Заполненную таблицу № 1

5.Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1.

Какие показатели механических свойств материалов, характеризующие их прочность,

определяются при испытании образцов на растяжение?

2.

Какие показатели механических свойств материалов, характеризующие их пластичность,

определяются при испытании образцов на растяжение?

3.

Какие показатели механических свойств материалов, можно определить по диаграмме,

полученной при испытании образцов на растяжение?

4.

Какие показатели характеризуют ударную вязкость материала, при каких испытаниях они

определяются?

5.

Каковы признаки усталостной поломки детали при осмотре места излома?

Литература

1.

Ю.Т.Чумаченко, Г.В.Чумаченко Материаловедение. Гл.3 стр 20

Практическое занятие №3

Технологическая схема процессов получения железоуглеродистых сплавов.

Цели занятия:

- формирование знаний об основных свойствах, классификации, характеристиках применяемых в

профессиональной деятельности материалов

Пояснения к работе

Чугунами называются железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода более 2,14 %. В

состав чугунов всегда входят кремний (0,5…3 %) и марганец (0,5…1,5 %).

Чугуны являются исключительно литейными сплавами. Они не подвергаются никакому

пластическому деформированию. Чугунные отливки составляют более 80 % всего фасонного

литья.

По структуре и свойствам чугуны подразделяются на белые серые, высокопрочные и ковкие.

Устройство доменной печи

1. Горячее дутьё

2. Зона плавления (заплечики и

горн

)

3. Зона восстановления FeO (распар)

4. Зона восстановления Fe

2

O

3

(

шахта

)

5. Зона предварительного нагрева (

колошник

)

6. Загрузка железорудных материалов,

известняка

и

кокса

7.

Доменный газ

8. Столб железорудных материалов, известняка и кокса

9. Выпуск

шлака

10. Выпуск жидкого

чугуна

11. Сбор отходящих газов

Задание

1.

По заданным схемам опишите процессы, протекающие в печи при производстве чугуна

2.

Ответьте на контрольные вопросы

2.

1.

Какие современные способы плавки чугуна вам известны?

2.

Какие компоненты входят в состав чугуна?

Содержание отчета.

1. Дату проведения практической работы

2. Название практической работы.

2.

Описание технологических процессов производства чугуна.

3.

Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Дайте характеристику основных компонентов диаграммы железо – цементит.

2. Какие фазы образуют компоненты сплавов системы железо – цементит? Дайте их

характеристику.

3. Какой сплав системы железо – цементит называется эвтектическим?

4. Какие сплавы называются чугунами? Классификация и свойства чугунов.

Литература

1.

Ю.Т.Чумаченко, Г.В.Чумаченко Материаловедение. Раздел 3Гл.1 стр 157

Практическое занятие № 4

Производство стали.

Цели занятия:

- формирование знаний об основных свойствах, классификации, характеристиках применяемых в

профессиональной деятельности материалов

Пояснения к работе

Сталь (польск. stal, от нем. Stahl) – деформирующийся (ковкий) сплав железа с углеродом (до

2,14 %) и другими элементами.

Стали, как наиболее широко используемые материалы, представлены в современной технике

значительным числом марок (составов), исчисляемых тысячами, причем оно постоянно

увеличивается в соответствии с возникающими новыми разнообразными требованиями многих

отраслей промышленности. В связи с этим характеризовать стали по одному какому-либо

признаку, одинаковому для всех марок, сложно. Наиболее рациональным подходом при решении

этой задачи является распределение сплавов по свойствам, наиболее характерным для отдельных

групп, с классификацией по следующим основным признакам:

– химическому составу;

– структуре;

– степени раскисления;

– качеству;

– назначению.

Схема 1 Схема 2

Схема 3

Задание

1.

Используя диаграмму и схемы процесса производства стали, опишите технологический

процесс производства стали этими способами. Дайте названия этим способам. Сделайте

выводы эффективности этих методов

2.

Дайте наименования позициям, обозначенным на схеме 4. Объясните процессы

производства, изображенные на схеме 4

Схема 4

Содержание отчета.

1. Дату проведения практической работы.

2. Название практической работы.

3. Описание технологических процессов производства стали, с выводами

4. Описание процессов производства на схеме 4

Контрольные вопросы

1.

Что называется сталью?

2.

Какой сплав системы железо – цементит называется эвтектоидным?

3.

По каким признакам классифицируются стали?

4.

Как маркируются углеродистые стали?

5.

Какие компоненты называются легирующими? Как они влияют на свойства сталей?

6.

Как маркируются легированные стали?

Литература

2.

Ю.Т.Чумаченко, Г.В.Чумаченко Материаловедение. Раздел 3 Гл.1 стр 166

Практическое занятие №5

Выбор марки чугуна для конкретного изделия в зависимости от условий эксплуатации.

Цели занятия:

- формирование знаний об основных свойствах, классификации, характеристиках применяемых в

профессиональной деятельности материалов;

- формирование умения выбирать материалы для профессиональной деятельности;

- определять основные свойства материалов по маркам

Пояснения к работе

Металлы и сплавы по химическому составу делятся на цветные (медь, алюминий, свинец,

бронза, латунь и др.) и черные (железо, сталь, чугун). В чистом виде металлы используются

редко, а в основном - в виде сплавов.

Чугун и сталь это сплавы железа с углеродом, в которых неизбежно наличие примесей других

химических элементов:

Сталь: Fe + С ( < 2 % ) + примеси (относительно немного);

Чугун: Fe + С ( > 2 % )+ примеси (больше, чем у стали).

Что общего и в чем различия между этими сплавами?

Основа одна — железо. Главное отличие заключается в том, что чугун имеет повышенное

содержание углерода (свыше 2 % в чугунах и до 2 % в сталях) Граница между этими сплавами

проходит по содержанию углерода в сплаве .Так же больше во многих чугунах марганца, серы,

фосфора и кремния.

Стали чаще всего более твердые, прочные и износостойкие. Чугуны же более хрупкие, но

обладают хорошими литейными свойствами. Сталь является производной от чугуна, т.к.

производство её в основном двух стадийное: из железных руд сначала получают чугун, далее

из чугуна и стального лома получают сталь.

Классификация углеродистых сталей по назначению

Группа А (поставляется по механическим свойствам) включает семь марок – Ст0, Ст1, Ст2, Ст3,

Ст4, Ст5, Ст6.

Группа Б (поставляется по химическому составу) имеет также семь марок – БСт0, БСт1, БСт2,

БСт3, БСт4, БСт5, БСт6.

Группа В (поставляется как по механическим свойствам, так и по химическому составу)

включает только пять марок – ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Задание

1 Вариант

Прочитайте краткие теоретические сведения.

3.2. Перечертите таблицу № 1 на лист отчета.

Таблица № 1

№ варианта

Марка чугуна

Расшифровка марки чугуна

Наименование деталей

автомобиля изготовленных из заданных марок чугунов.

1 Вариант

1 СЧ-15

2 АЧК-1

3 ЧНХМДШ

4 ЧГ6С3Ш

5 КЧ80-1.5

2 Вариант

1 ВЧ -35

2 АЧВ-2

3 ЧХ3Т

4 СЧ-25

5 ЧЮ6С5

3 Вариант

1 КЧ 33-8

2 АЧС-6

3 ЧНХМД

4 ЧХ16М2

5 СЧ-30

4 Вариант

1 КЧ45-7

2 АЧВ-2

3 ЧС5

4 ЧЮ7Х2

5 СЧ35

5 Вариант

1 СЧ 25

2 АЧС-3

3 ЧНМШ

4 ЧС5Ш

5 КЧ35-10

6 Вариант

1 ВЧ 100

2 АЧК-2

3 ЧГ8Д3

4 ЧГ6С3Ш

5 СЧ-20

Перепишите из таблиц №1, №2 столбец варианта, заданного преподавателем (4 позиции).

В соответствующей графе позиции таблицы № 1 расшифруйте условные буквенные и цифровые

обозначения заданных марок чугунов (сталей)

Укажите два наименования деталей автомобиля, изготовленных из заданных марок чугунов

(Наименование изделий, изготовленных из заданных марок стали).

Письменно ответьте на контрольные вопросы.

Как классифицируются чугуны по форме графитных включений?

Как влияют примеси (кремний, марганец, сера и фосфор) на свойства серых чугунов?

Как влияют легирующие элементы на механические, физические и химические свойства

чугунов?

2 Вариант

№ варианта

Марка стали

Расшифровка марки стали

Наименование изделий, изготовленных из заданных марок стали

1 Вариант

40, 20Х, 30ХГСА, 50Г, Г13,

2 Вариант

ШХ15, 18Х2Н4ВА, 5ХНМ, Х18Н9Т, Н18К8М5Т.

3 Вариант

У10, 9ХС, ХВГ, Р18, Р18Ф2,

4 Вариант

Р9К10, Р9М4К8, Х12, 6ХВ2С, Х12М

5 Вариант

ШХ9, 2X17H2, 12ХН3А,

Содержание отчета.

Отчёт должен содержать:

4.1. Дату проведения практической работы

4.2.Название практической работы.

4.4. Заполненную таблицу № 1 (2)

4.3. Ответы на контрольные вопросы

3 Вариант

Цели занятия:

- формирование умения «читать» марки сталей и чугунов, по справочнику определять назначение

сплава, выбирать сплавы по их назначению.

Задания.

1.

Распределить стали по химическому составу, назначению и качеству в соответствии с их

классификацией по предложенной схеме

Стали

Ст4,ВСт3, 08, 05Х2Н4, Р6М5, У13, 45, Ст0, У8А, ХВГ, 5ХВГ, 40ХС, 30ХНМА, У7,У12А

Углеродистая

Легированная

Конструкционная

Инструментальная

Конструкционная

Инструментальная

Обыкновенного качества

Качественная

Качественная

Высококачественная

Качественная

Высококачественная

2.

Расшифровать марки железоуглеродистых сплавов

Вариант

Марка сплава

Вариант

Марка сплава

1

08кп, СЧ10, 5ХМГ

14

У12А, 20Х17Н2, ВЧ70

2

БСт6кп, ХВГ, ВЧ35

15

60, 4Х5МФС, КЧ45-7

3

15, 9ХФ, КЧ 30-6

16

ВСт2пс, 5ХНМ, СЧ35

4

08пс, 9ХС, СЧ15

17

У10А, 12Х13, ВЧ60

5

40,9ХВГ, ВЧ40

18

85, 5ХГМ, КЧ50-5

6

65, 9Х5ВФ, КЧ 33-8

19

Ст4пс, Х12Ф1, СЧ10

7

Ст3кп, 6ХВФ, СЧ20

20

У10, 08Х17Т, ВЧ80

8

У13А, 06ХН2МДТ, ВЧ45

21

25, 6ХС, КЧ55-4

9

БСт5пс, Х12ВМФ, КЧ35-10

22

ВСт3кп,6ХВ2С, СЧ15

10

У10А, 08Х18Н10, СЧ25

23

45,Х12, ВЧ100

11

ВСт3Гсп, 4ХС, ВЧ50

24

У8Г, 08Х18Н10Т, КЧ60-3

12

У7, 09Х15Н8Ю, КЧ37-12

25

БСт2пс, Х12ВМФ, СЧ20

13

20, 6ХВ2С, СЧ30

26

10пс, 5Х3МФС, ВЧ35

3.

Определить применение приведенных в задании 2 сплавов.

4.

Подобрать марку стали для изготовления:

Режущих инструментов при обработке улучшенных легированных и нержавеющих сталей

Варианты с 1 по 13

Черновых и получистовых инструментов при обработке высокопрочных, нержавеющих сталей и

жаропрочных сталей и сплавов

Варианты с 14 по 26

5.Расшифровать марку сплава, подобранную в п.4

Сделать вывод по проделанной работе

Контрольные вопросы

1.

Почему белые чугуны не используют в качестве конструкционных материалов?

2.

От каких структурных факторов зависят механические свойства серых чугунов?

3.

Назовите различные виды серых чугунов. На чем основана эта классификация? Какова

маркировка этих сплавов?

4.

Опишите структуру наиболее прочного (теоретически) из всех разновидностей серых

чугунов.

5.

На чем основана классификация углеродистых сталей по назначению? Приведите

несколько марок сталей различного назначения, укажите содержание в них углерода.

Литература

1.

Ю.Т.Чумаченко, Г.В.Чумаченко Материаловедение. Раздел 3 Гл.2,3

Практическое занятие № 6

Выбор марки углеродистой стали в зависимости от эксплуатации деталей машин.

Цели занятия:

- формирование знаний об основных свойствах, классификации, характеристиках применяемых в

профессиональной деятельности материалов;

- формирование умения выбирать материалы для профессиональной деятельности;

- определять основные свойства материалов по маркам

Пояснения к работе

Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится в количестве 0-2,14%.

Стали являются наиболее распространенными материалами. Обладают хорошими

технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.

Достоинством является возможность, получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид

обработки. В зависимости от назначения стали делятся на 3 группы: конструкционные,

инструментальные и стали специального назначения. Качество в зависимости от содержания

вредных примесей: серы и фосфора стали подразделяют на: ˗ Стали обыкновенного качества,

содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора. ˗ Качественные - до 0,035% серы и фосфора

каждого отдельно. ˗ Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора. ˗

Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

Конструкционные стали предназначены для изготовления конструкций, деталей машин и

приборов. Наличие широкого сортамента выпускаемых сталей и сплавов, изготавливаемых в

различных странах, обусловило необходимость их идентификации, однако до настоящего

времени не существует единой системы маркировки сталей и сплавов, что создает определенные

трудности для металлоторговли.

Маркировка конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества ˗ Обозначают по

ГОСТ 380-94 буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического

состава и механических свойств. ˗ Чем выше содержание углерода и прочностные свойства

стали, тем больше её номер

.

Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. ˗ Перед

маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится. ˗

Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий

категории, первую категорию обычно не указывают

.

Например:

˗ Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории,

поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);

˗ ВСт5Г - углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца,

спокойная, № марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и

химическим составом (группа В);

˗ ВСт0 - углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории

(стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют)

Задание

1. Запишите название работы, ее цель.

2. Запишите основные признаки маркировки всех групп конструкционных сталей

(обыкновенного качества, качественных сталей, легированных конструкционных сталей,

рессорно-пружинных сталей, шарикоподшипниковых сталей, автоматных сталей), с примерами.

Задание по вариантам:

1.

Расшифруйте марки сталей и запишите область применения конкретной марки (т.е. для

изготовления чего она предназначена)

Задание для 1 варианта

Задание для 2 варианта

1

Ст0

Ст3

2

БСт3Гпс

ВСт3пс

3

08

10

4

40

45

5

18Х2Н4МА

12ХН3А

6

30ХГСА

38ХМЮА

7

70

85

8

55С2А

60С2Х2

9

50ХФА

55С2

10

ШХ4-Ш

ШХ20

11

А40

А11

2.

Ответьте на контрольные вопросы

а) Требования, предъявляемые к сталям для режущего инструмента. б) Приведите примеры

углеродистых и легированных сталей, используемых для режущего инструмента. Укажите их

состав,

режим

термической

обработки,

структуру

и

свойства.

в)

Укажите

и

расшифруйте

основные марки быстрорежущей стали. г) В чем сущность явления красностойкости и каким

образом

можно

повысить

красностойкость

инструмента?

д)

Какова

термическая

обработка

быстрорежущей стали? е) Как подразделяются штамповые стали? Требования, предъявляемые к

штамповым

сталям

для

деформирования

металла

в

холодном

состоянии

и

к

сталям

для

деформирования металла в горячем состоянии. ж) Какие стали применяются для штампов

холодной штамповки? Укажите их состав, термическую обработку, структуру и свойства. з)

Какие

стали

применяются

для

пресс-форм

литья

под

давлением?

и)

Какие

требования

предъявляются к сталям для измерительного инструмента? Укажите марки стали, их состав,

термическую обработку, структуру и свойства. к) Что представляют собой твердые сплавы?

Каковы

их

свойства

и

преимущества?

л)

Укажите

марки

твердых

сплавов,

их

состав

и

назначение.

Контрольные вопросы

1. Как классифицируются конструкционные стали по технологии термической обработки? 2.

Приведите примеры марок стали, используемых в различных условиях работы.

3. Чем объясняется назначение процесса улучшения для конструкционной стали? 4. Как влияет

степень легирования на механические свойства улучшаемой стали? 5. Чем определяется выбор

марки улучшаемой стали для изделий различного назначения? Приведите примеры марок стали,

используемых в различных условиях работы. 6. Приведите примеры марок стали для рессор и

пружин,

работающих

в

различных

условиях.

7.

Какие

вы

знаете

износостойкие

стали?

8.

Приведите примеры марок высокопрочной стали, укажите режим обработки.

Литература

1.

Ю.Т.Чумаченко, Г.В.Чумаченко Материаловедение. Раздел 3 Гл.2-3

Практическое занятие №7

Выбор марки легированной стали в зависимости от эксплуатации деталей.

Цели занятия:

- формирование знаний об основных свойствах, классификации, характеристиках применяемых в

профессиональной деятельности материалов;

- формирование умения выбирать материалы для профессиональной деятельности;

- формирование умения определять основные свойства материалов по маркам

Задание

1.

Внимательно изучите теоретический курс

2.

Составить сравнительный анализ свойств чугуна и стали

Физико-химические свойства

Отличия:

содержание углерода – в стали до 2%, в чугуне – более 2% ;

технологическая свариваемость – Чугун относится к материалам, обладающим плохой

технологической свариваемостью, в отличие от стали. Основные трудности при сварке

обусловлены высокой склонностью его к отбеливанию, т.е. появлению участков с выделениями

цементита, а также образованию трещин в шве и околошовной зоне;

температура плавления – Чугун имеет низкую по сравнению со сталью температуру плавления

(1200-1250оС) и быстро переходит из жидкого состояния в твёрдое. Это вызывает образование

пор в шве, поскольку интенсивное выделение газов из сварочной ванны продолжается и на

стадии кристаллизации;

влияние фосфора – В стали растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает и уплотняет его

кристаллическую решетку. При этом увеличиваются пределы прочности и текучести сплава, но

уменьшаются

его

пластичность

и

вязкость.

Фосфор

значительно

повышает

порог

хладноломкости

стали

и

увеличивает

склонность

сплава

к

ликвации.

Фосфор

повышает

жидкотекучесть и износостойкость, но ухудшает обрабатываемость чугуна.

Сходства:

Механические свойства

Специфические свойства стали

Специфические свойства чугуна

3.

Составьте описание процесса кристаллизации железоуглеродистого сплава с содержанием

углерода 0.4%(сталь)

Рассмотрите процессы, происходящие при охлаждении в сплаве, содержащем 0.4% С.

t

1

–_______________________________________________________

t

2

–________________________________________________________

t

3

–________________________________________________________

t

4

–____________________________________________________________

t

5

–_____________________________________________________________

t

6

–______________________________________________________________

t

7

–_______________________________________________________________

При температурах ниже t

7

– изменений практически не происходит.

Вывод:

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. В чем сущность производства стали из чугуна? Какие существуют разновидности процессов

получения стали? Дайте их сравнительную характеристику.

1. Попробуйте начертить по памяти диаграмму состояния Fe-Fe

3

C (без левого верхнего угла) и

указать характерные критические температуры и концентрации углерода, соответствующие

различным группам сплавов. 2. Охарактеризуйте фазы, присутствующие в углеродистых сталях и

белых чугунах. Каковы механические свойства этих фаз? 3. Какова причина наличия двух

твердых растворов углерода в железе? 4. Укажите фазы в двухфазных областях диаграммы. 5.

Какое превращение формирует окончательную структуру углеродистых сталей? 6. Каковы

концентрационные интервалы (по содержанию С) и структуры эвтектоидной, до – и

заэвтектоидных сталей? 7. Какова основная структурная составляющая углеродистых сталей в

равновесном состоянии; что она собой представляет?

Литература

1.

Адаскин А.М. Материаловедение (металлообработка): учеб. Пособие / А.М. Адаскин,

В.М. Зуев.- 6-е изд.стер.- М.: Изд. Центр «Академия», 2009.- 288с.

Практическое занятие № 8

Технологическая схема получения сплавов на основе цветных металлов.

Цели занятия:

- формирование знаний об основных свойствах, классификации, характеристиках применяемых в

профессиональной деятельности материалов;

- формирование умения выбирать материалы для профессиональной деятельности;

- определять основные свойства материалов по маркам

Пояснения к работе

Более 95 % изготовляемой в мире металлопродукции производится из железа и сплавов на его

основе, которые относятся к группе черных. Все остальные металлы и сплавы называются

цветными.

По физическим и химическим свойствам, характеру залегания в земной коре последние можно

подразделить на следующие группы:

– л е г к и е – алюминий, магний, титан, бериллий, литий, натрий, калий, кальций, рубидий,

цезий, стронций, барий;

– т я ж е л ы е – медь, никель, кобальт, свинец, олово, цинк, кадмий, сурьма, висмут, ртуть;

– б л а г о р о д н ы е – золото, серебро, платина и платиноиды (рутений, родий, палладий, осмий,

иридий);

– с о с о б ы м и с в о й с т в а м и – тугоплавкие (вольфрам, молибден, ниобий, тантал, рений,

ванадий, хром, цирконий, гафний); рассеянные (галлий, индий, таллий); редкоземельные

(скандий, иттрий, лантан и все лантаноиды); радиоактивные (технеций, франций, родий,

полоний, актиний, торий, протактиний, уран и все трансурановые элементы).

Металлы, которые производятся и используются в ограниченном количестве, называются

редкими.

Задание

1.

Из перечисленных ниже марок оловянных бронз укажите сначала литейные, а затем

деформируемые бронзы: БрОЦ4-3, БрОЦС4-4-4, БрО10, БрОЦСН3-7-5- 1, БрОФ10-1,

БрОФ4-0,25, БрОЦС5-5-5, БрОФ6,5-0,4. Для ответа необходимо учитывать влияние олова

на механические свойства оловянных бронз, а также руководствоваться данными таблиц 1

и 2. Укажите их химический состав.

2.

Какой химический состав имеют следующие материалы: БрАЖ9-4, БрКМц3-1, БрБ2,

БрМц5, БрС30, Л96, ЛС80-3, ЛЖМц59-1-1, ЛА77-2.

3.

Из перечисленных марок металлических материалов выберите марки антифрикционных

сплавов: БрС30, АК4, ШХ6, У7, Б83, Р!8, БН, БСт5, БрОЦС5-5-5, АСЧ- 1, Б16, ШХ15, БК,

БСт6, БТ, Т15К6, ВТ14.

4.

Какие из указанных марок литейных алюминиевых сплавов наиболее пригодны для

производства отливок и почему: АЛ7, АЛ2, АЛ4, АЛ8, АЛ23, АЛ9, АЛ19?

5.

Каков химический состав и назначение следующих марок латуней: Л68, ЛС59-1Л, ЛКС80-

3-3, ЛАЖ60-1-1?

6.

Ответить на контрольные вопросы: - опишите основные свойства меди; - какие примеси

меди значительно снижают пластичность и электропроводность? - как влияет кислород,

висмут, сера на структуру и свойства меди? - опишите влияние цинка на свойства латуней;

- опишите влияние легирующих элементов на свойства бронз;

Таблица 1 – Бронзы оловянные литейные

марка

Вид литья

Механические свойства

Примерное назначение

b

Мн/м

2

δ, %

НВ

БрОЦСН3-7-5-1

в кокиль

в землю

210

180

5

8

60

60

арматура, работающая в морской и пресной воде, маслах, антифрикционные детали

БрОЦСН3-12-5

в кокиль

в землю

210

180

5

8

60

60

арматура, работающая в пресной воде и парах под давлением до 25 кг/см

2

(может быть

использована для антифрикционных деталей)

БрОЦС5-5-5

в кокиль

в землю

180

150

4

6

60

60

антифрикционные детали

БрОЦС4-4-17

в кокиль

в землю

150

5

60

антифрикционные детали

БрОЦС3,5-7-5

в кокиль

в землю

180

150

4

6

60

60

антифрикционные детали

Таблица 2 Бронзы оловянные деформируемые

марка

Вид литья

Механические свойства

Примерное назначение

b

, Мн/м

2

δ, %

НВ

БрОЦС4-4-4

Мягкий

310

310

62

Ленты и полосы для прокладок во втулках и подшипниках

Мягкий

360

360

75

Ленты, полосы, проволока для пружин, пруки, подшипниковые детали

Мягкий

Твердый

350

700

60

7,5