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.