Машиностроительные материалы

Машиностроительные материалы

Министерство образования Российской Федерации

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Институт нефти и газа

Кафедра материаловедения и ТКМ

Контрольная работа

на тему: "Машиностроительные материалы"

по дисциплине "Материаловедение"

Выполнил: студент

группы МОП 98-2

Коротков П.Н.

Проверил: профессор

Денисов Е.В.

г. Тюмень,

2000 г.

Содержание:

| |стр. |

|1. Чугун ВЧ50 ГОСТ 7293-85 |3 |

|1.1. Расшифровка маркировки |3 |

|1.2. Характеристика |3 |

|1.3. Применение |3 |

|2. АС40 ГОСТ 1414-54 |4 |

|2.1. Расшифровка маркировки |4 |

|2.2. Характеристика и применение |4 |

|3. Р12Ф3 ГОСТ 19265-73 |5 |

|3.1. Расшифровка маркировки |5 |

|2.2. Характеристика |5 |

|3.3. Применение |6 |

|4. МА18 ГОСТ 14957-76 |7 |

|4.1. Расшифровка маркировки |7 |

|4.2. Характеристика |7 |

|4.3. Применение |7 |

|5. Основные принятые обозначения |8 |

|6. Список использованной литературы |9 |

1. Чугун ВЧ50 ГОСТ 7293-85

1.1. Расшифровка маркировки

Высокопрочный чугун, предел прочности на растяжение 50 кгс/мм2.

1.2. Характеристика

Высокопрочными называют чугуны с шаровидным графитом, который образуется в

литой структуре в процессе кристаллизации.

Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объеме,

значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит,

и не является активным концентратором напряжений.

Для получения шаровидного графита чугун модифицируют чаще путем обработки

жидкого металла магнием (0,03-0,07 %) или введением 8-10 % магниевых

лигатур с никелем или ферросилицием.

Под действием магния графит в процессе кристаллизации принимает не

пластинчатую, а шаровидную форму. Чугуны с шаровидным графитом имеют более

высокие механические свойства, не уступающие свойствам литой углеродистой

стали, сохраняя при этом хорошие литейные свойства и обрабатываемость

резанием, способность гасить вибрации, высокую износостойкость и т.д.

Чугун ВЧ 50, имеет (=2 % и 180-260 HB. Вязкость разрушения перлитных

чугунов составляет 180-250 Н(мм3/2. Температура плавления tпл(1200(С, (Т=35

кгс/мм2, теплоемкость (при 0(С) 0,129 ккал/кг(град, теплопроводность (при

20(С) 43 ккал/м(ч(град, плотность 7,4 г/см3, удельное сопротивление 0,5

Ом(мм2/м.

Для повышения механических свойств (пластичности и вязкости) и снятия

внутренних напряжений, отливки ЧШГ подвергают термической обработке

(отжигу, нормализации, закалке и отпуску).

1.3. Применение

Отливки из высокопрочного чугуна широко используют в различных отраслях

народного хозяйства; в автостроении и дизелестроении для коленчатых валов,

крышек цилиндров и других деталей; в тяжелом машиностроении - для многих

деталей прокатных станов; в кузнечно-прессовом оборудовании (например, для

шабот-молотов, траверс прессов, прокатных валков); в химической и нефтяной

промышленности - для корпусов насосов, вентилей и т.д.

Высокопрочные чугуны применяют и для изготовления деталей станков, кузнечно-

прессового оборудования, работающих в подшипниках и других узлах трения при

повышенных и высоких давлениях (до 1200 МПа).

2. АС40 ГОСТ 1414-54

2.1. Расшифровка маркировки

Сталь автоматная, легированная свинцом, содержит 0,4 % углерода, 1,0-1,5 %

свинца.

2.2. Характеристика и применение

Обрабатываемость резанием является одной из важных технологических

характеристик стали. Хорошая обрабатываемость резанием повышает

производительность труда и сокращает расход инструмента, что имеет особо

важное значение для массового производства.

Поэтому в промышленности широко применяют автоматные стали, позволяющие

проводить обработку резанием с большой скоростью, увеличить стойкость

инструмента и получить высокое качество обрабатываемой поверхности.

Сера в автоматной стали находится в виде сульфидов марганца MnS, т.е.

вытянутых вдоль прокатки включений, которые способствуют образованию

короткой и ломкой стружки. При повышенном содержании серы уменьшается

трение между стружкой и инструментом из-за смазывающего действия сульфидов

марганца.

Фосфор, повышая твердость, прочность и охрупчивая сталь, способствует

образованию ломкой стружки и получению высокого качества поверхности.

Свинец присутствует в стали в виде дисперсных частиц, улучшает

обрабатываемость резанием инструментом из быстрорежущей стали.

Автоматные стали хорошо обрабатываются, но склонны к красноломкости, т.е. к

хрупкости при горячей механической обработке. Модуль упругости Е=2(105 МПа,

модуль сдвига G=8,1(104 МПа, коэффициент Пуассона (=0,25 (при температуре

20(С). Твердость по Бринелю 170-200 HB, температура плавления 1400-1500(С.

3. Р12Ф3 ГОСТ 19265-73

3.1. Расшифровка маркировки

Быстрорежущая сталь, содержит 12 % вольфрама, 3 % ванадия.

3.2. Характеристика

В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают

высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. способностью сохранять

мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и

износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке

при резании с большой скоростью. Эти стали сохраняют мартенситную структуру

при нагреве до 600-650(С, поэтому применение их позволяет значительно

повысить скорость резания (в 2-4 раза) и стойкость инструментов (в 10-30

раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью.

Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающими их

теплостойкость, являются в первую очередь вольфрам и его химический аналог

- молибден. Сильно повышает теплостойкость (до 645-650 (С) и твердость

после термической обработки (67-70 HRC) кобальт и в меньшей степени

ванадий. Ванадий, образуя очень твердый карбид VC, повышает износостойкость

инструмента, но ухудшает шлифуемость.

Для снижения твердости (250-300), улучшения обработки резанием и подготовки

структуры стали в закалке после ковки быстрорежущую сталь подвергают отжигу

при 800-830(С. Для придания стали теплостойкости инструменты подвергают

закалке и многократному отпуску. Температура закалки стали 1220(С. Во

избежание образования трещин при нагреве до температуры закалки применяют

подогрев инструмента при 800-850(С 10-15 минут или при 1050-1100(С 3-5

минут, а крупного инструмента, кроме того, еще при 550-600(С 15-20 минут.

Для получения более высокой твердости 63 HRC и теплостойкости 59 HRC при

620(С выдержку при нагреве под закалку увеличивают на 25 %. Для уменьшения

деформации инструментов применяют ступенчатую закалку в расплавленных

солях температурой 400-5000 С. Структура быстрорежущей стали после закалки

представляет собой высоколегированный мартенсит, содержащий 0,3-0,4 % С,

избыточные нерастворенные карбиды и остаточный аустенит. Обычно содержание

остаточного аустенита составляет 28-34 %. Остаточный аустенит понижает

режущие свойства стали, и поэтому его присутствие в готовом инструменте

недопустимо.

После закалки следует отпуск при 550-5700 С, вызывающий превращение

остаточного аустенита в мартенсит и дисперсионное твердение в результате

частичного распада мартенсита и выделения дисперсных карбидов. Это

сопровождается увеличением твердости (вторичная твердость). Оптимальный

режим отпуска, обеспечивающий наибольшую твердость и высокие механические

свойства: 3500С 1 час (первый отпуск) и 560-5700С по 1 часу (последующие

два отпуска). Иногда для уменьшения содержания остаточного аустенита

непосредственно после закалки инструмент простой формы из быстрорежущей

стали охлаждают до -800 С. твердость стали после закалки составляет 62-63

HRC, а после отпуска - 63-65 HRC.

Режущие свойства и твердость инструмента, не подвергающегося переточке по

всем граням можно повысить низкотемпературным азотированием при 550-5600С.

продолжительность процесса 10-30 мин. Твердость слоя 1000-1100 HV и толщина

его 0,03-0,05 мм.

3.3. Применение

Сталь Р12Ф3 применяется в фасонных резцах и резцовых головках на автоматах,

в плашках круглых для нарезания твердых металлов, в развертках машинных.

Сталь Р12Ф3 с высоким содержанием ванадия нашла применение в чистовых

инструментах для обработки вязкой аустенитной стали и материалов,

обладающих абразивными свойствами. Эту сталь можно применять для резания

металлов с HB 250-280.

4. МА18 ГОСТ 14957-76

4.1. Расшифровка маркировки

Деформируемый магниевый сплав номер 18.

4.2. Характеристика

Магниевые сплавы обладают малой плотностью (1,76 г/см3. tпл(650(C, (В=200

МПа, (=11,5 %, 30-40 НВ. Теплоемкость 0,233 ккал/кг(град (при 0(C).

Магниевые сплавы, имеющие гексагональную решетку, при низких температурах

малопластичны, так как сдвиг происходит только по плоскостям базиса. При

нагреве до 200-300(C появляются дополнительные плоскости скольжения, и

пластичность возрастает, поэтому обработку давлением ведут при повышенных

температурах. Чем меньше скорость деформации, тем выше технологическая

пластичность магниевых сплавов. Прессование в зависимости от состава сплава

ведут при 300-480(C, а прокатку в интервале температур от 340-440 (начало)

до 225-250(C (конец). Штамповку проводят в интервале температур 480-280(C в

закрытых штампах под прессами. Вследствие текстуры деформации полуфабрикаты

(листы, прутки, профили и др.) из магниевых сплавов обнаруживают сильную

анизотропию механических свойств. Холодная прокатка требует частых

промежуточных рекристаллизационных отжигов.

4.3. Применение

Так как на воздухе магний легко воспламеняется, то его применяют в

пиротехнике и химической промышленности. А благодаря малой плотности,

высокой удельной прочности, хорошему поглощению вибрации сплавы магния

нашли широкое применение в авиационной и ракетной технике.

5. Основные принятые обозначения

|Обозначения |Термины |Размерность |

|(в |Предел прочности при растяжении |кгс/мм2 |

|(т |Предел текучести |кгс/мм2 |

|HB |Твердость по Бринелю |кгс/мм2 |

|HRC |Твердость по Роквеллу |кгс/мм2 |

|HV |Твердость по Виккерсу |кгс/мм2 |

6. Список использованной литературы

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. М.:

Машиностроение, 1982 - 736 с.

2. Ачеркан Н.С. Справочник металлиста: В 3-х т. Т. 2. М.: Машиностроение,

1965 - 678 с.

3. Журавлев В.Н., Николаев О.И. Машиностроительные стали: Справочник, М.:

Машиностроение, 1992 - 480 с.

4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение, М.: Машиностроение, 1990.

– 528 с.