Задания / РГЗ материаловедение 1 Структура металлов и их сплавов

_{МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ}

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Озерский технологический институт – филиал НИЯУ МИФИ

Кафедра: ТМ и МАХП

Расчётно-графическое задание № 1

По дисциплине «Материаловедение»

Тема: "Структура металлов и их сплавов".

Выполнил студент группы	1ТМ-26Д		Сергеев П. С.
Проверил			Миллер М. А.

Озёрск

2017

Вычертить диаграмму состояния «Fe-Fe₃C». Указать структурно-фазовый состав областей. Построить кривую охлаждения и описать происходящие при медленном охлаждении превращения для сплава, содержащего 1,6 % C. Описать структуру этого сплава при комнатной температуре и указать название такого сплава, его маркировку и применение. Расшифровать маркировки сплавов, указать их применение.

1. Расшифруем марки сплавов и определим их применение.

– 55Г9Н9: Немагнитная сталь. 0,52-0,6% углерода; 8-10% марганца; 8-10% никеля; 0,3-0,8% кремния; до 0,03% серы; до 0,035% фосфора; до 0,3% меди.

Немагнитная сталь является заменителем цветных металлов в электромашиностроении. Применяют в приборах, где ферромагнитные материалы могут повлиять на точность показаний.

– СЧ35: Серый чугун. 2,9-3,0% углерода; 1,2-1,5% кремния; 0,7-1,1% марганца; до 0,12% серы; до 0,2% фосфора. Временное сопротивление при растяжении не менее 350 МПа.

Серый чугун широко применяют в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении для производства отливок, поэтому его называют литейным. Из него изготавливают станины металлорежущих станков, блоки и гильзы автомобильных и тракторных двигателей, поршневые кольца, корпуса и др.

– ВТ14: Титановый деформируемый сплав. 3,5-6,3% алюминия; 0,9-1,9% ванадия; 2,5-3,8% молибдена; 0,3% циркония; 0,15% кремния; 0,25% железа; 0,15% кислорода; 0,015% водорода; 0,05% азота; 0,1% углерода; 0,3% прочих примесей.

Деформируемые титановые сплавы применяют для заготовок и деталей, воспринимающих и несущих при эксплуатации тяжелые нагрузки при высоких и сверхнизких температурах. Практически все деформируемые титановые сплавы могут применятся в качестве литейных материалов.

– ТТ7К12: Титан-тантал-вольфрамовый спечённый сплав. До 12% кобальта; 81% карбида вольфрама; 4% карбида титана; 3% карбида тантала. Предел прочности при изгибе 1 666 МПа; твёрдость HRA не менее 87.

Предназначен для тяжелого чернового точения стальных поковок, штамповок и отливок по корке с раковинами при наличии песка, шлака и различных неметаллических включений, при неравномерном сечении среза и наличии ударов. Всех видов строгания углеродистых и легированных сталей. Сверления отверстий в стали.

– А20: Конструкционная сталь повышенной обрабатываемости резанием. 0,17-0,25% углерода; 0,15-0,35% кремния; 0,7-1,0% марганца; до 0,25% хрома; до 0,25% никеля.

Применяется для изготовления мелких деталей машин и приборов, малонагруженных деталей сложной конфигурации, к которым предъявляются требования высокой точности размеров и качества поверхности, после цементации и цианирования – малонагруженные детали, к которым предъявляются требования износостойкости и повышенного качества поверхности.

– 80НХС: Прецизионный никелевый сплав. До 0,03% углерода; 1,1-1,5% кремния; 0,6-1,1% марганца; до 0,02% серы; до 0,02% фосфора; 2,6-3,0% хрома; 79,0-81,5% никеля; до 0,2% меди; до 0,15% титана; до 0,15% алюминия.

Применяют для сердечников малогабаритных трансформаторов, дросселей и реле, работающих в слабых полях магнитных экранов. В малых толщинах (0,05— 0,02 мм) — для сердечников импульсных трансформаторов, магнитных усилителей и бесконтактных реле, для сердечников магнитных головок.

2. Вычертим диаграмму состояния "Железо-цементит". Построим кривую охлаждения сплава с содержанием С 1,6%.

Ж: С=2+1-1=2 – весь металл находится в жидкой фазе;

Ж→Ж+А: С=2+1-2=1 – начинается кристаллизация аустенита;

Ж+А: С=2+1-2=1 – металл состоит из смеси жидкой фазы и аустенита;

Ж+А →А: С=2+1-1=2 – заканчивается кристаллизация аустенита;

А: С=2+1-1=2 – весь металл находится в форме аустенита;

А →А+Ц(II): С=2+1-2=1 – из аустенита начинает выделяться цементит вторичный;

А+Ц(II): С=2+1-2=1 – металл состоит из смеси аустенита и цементита вторичного;

А+Ц(II) →Ц(II)+П(Ф+Ц): С=2+1-3=0 – аустенит превращается в перлит. В равновесии находятся 3 фазы: аустенит+цементит вторичный+перлит;

Ц(II)+П(Ф+Ц): С=2+1-2=1 – металл состоит из смеси перлита и цементита вторичного.

Сплав железа с 1,6% углерода это заэвтектоидная сталь. Маркируется как Сталь У16; ст.У16; У16; ЭИ336. Применяется для изготовления специальных подшипников скольжения, штампов, коленвалов, шаров и других износостойких деталей. При комнатной температуре его структура – цементит вторичный + перлит.

Цементит (карбид железа) относится к неустойчивым соединениям и при определённых условиях распадается с образованием свободного углерода в виде графита. Цементит имеет ромбическую структуру. Цементит вторичный – выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зёрен аустенита и при охлаждении вокруг зёрен перлита.

Перлит – смесь феррита и цементита. Феррит – Твёрдый раствор внедрения углерода в α-железе с объёмно-центрированной кубической решёткой.

Рисунок 1. Диаграмма состояния "Железо-цементит".

Кривая охлаждения сплава с содержанием C 1,6%.

Список использованных источников:

1. ГОСТ 4543-71 ПРОКАТ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ.

2. ГОСТ 1412-85 ЧУГУН С ПЛАСТИНЧАТЫМ ГРАФИТОМ ДЛЯ ОТЛИВОК.

3. ГОСТ 19807-91 ТИТАН И СПЛАВЫ ТИТАНОВЫЕ ДЕФОРМИРУЕМЫЕ.

4. ГОСТ 3882-74 СПЛАВЫ ТВЕРДЫЕ СПЕЧЕННЫЕ. Марки.

5. ГОСТ 1414-75 ПРОКАТ ИЗ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ ВЫСОКОЙ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ РЕЗАНИЕМ. Технические условия.

6. ГОСТ 10994-74 СПЛАВЫ ПРЕЦИЗИОННЫЕ. Марки.

7. Марочник сталей и сплавов. 2-о изд., доп. и испр./А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский и др. М28 Под общей ред. А.С. Зубченко - М.: Машиностроение, 2003. 784 с.: илл. Колесов С.Н.

8. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для вузов /С.Н. Колесов, И.С. Колесов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2007. — 535 с.: ил.

9. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г. Ф. Косолапое и др.; Пол общ. ред. Б. Н. Арзамасова.—2-е изд., испр. и доп.— М.: Машиностроение, 1986.— 384 с., ил.