27.10.2020г.

                             ПРЕДМЕТ  " МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ"

ГРУППА № 306 темы уроков :"Ковкие, легированные чугуны", "Определение химического состава по маркировке".

Изучить материал и составить краткий конспект.

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая основа такого чугуна — феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил своё название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготавливают детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Маркируется ковкий чугун двумя буквами и двумя числами, например КЧ 37-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число — предел прочности на разрыв (в десятках мегапаскалей), второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

ЛЕГИРОВАННЫЙ  ЧУГУН.

Легированные чугуны могут быть белыми, серыми, высокопрочными и ковкими. По назначению легированные чугуны подразделяют на конструкционные и чугуны с особыми химическими и физическими свойствами (нержавеющие, I жаропрочные, жаростойкие, магнитные, немагнитные, с высоким электрическим сопротивлением, антифрикционные и др.). Повышают твердость, прочность и износостойкость чугунов элементы, образующие или твердые растворы с железом, или карбиды. В основном влияние легирующих элементов на эти свойства чугунов объясняется увеличением в их структуре количества перлита и повышением степени его дисперсности. Поэтому наиболее твердыми, прочными и износостойкими являются легированные перлитные чугуны всех видов. Пластичность и вязкость чугунов зависит от формы, размеров и расположения графитных выделений. В серых чугунах при введении легирующих элементов пластичность практически не изменяется в чугунах ковких и высокопрочных пластичность и вязкость повышаются.

Чугун — сплав железа с углеродом (2,14 —4,5 %) и некоторым количеством кремния, марганца и др. Различают серый, высокопрочный, ковкий и легированные чугуны. 
Приведены механические, технологические и эксплуатационные свойства чугунов серых, высокопрочных, легированных, ковких. Изложены режимы термической обработки отливок, а также методы испытания и контроля качества отливок, особенности получения чугунных отливок валков, труб, изложниц.
Для изготовления литых деталей применяют чугуны (серый, модифицированный, высокопрочный, ковкий, легированный), сталь (углеродистую, легированную), медные, магниевые, алюминиевые, цинковые, свинцовые, оловянные и никелевые литейные сплавы, которые хорошо заполняют в расплавленном сосгоянии литейную форму и обладают после затвердевания необходимыми механическими, физическими и химическими свойствами. Марку материала детали указывают в соответствующей графе основной надписи чертежа. Многие литейные сплавы имеют в обозначении марки букву Л, которая характеризует литейные свойства материала и указывает способ изготовления детали. 

             ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПО  МАРКИРОВКЕ.

Довольно распространенным вопросом можно назвать то, как определить марку стали. Выделяют несколько распространенных методов:

1. Первый предусматривает снятие стружки с поверхности, для чего может использоваться зубило. При высокой концентрации углерода она будет короткой и ломкой. Снижение показателя становится причиной повышения пластичности. Однако, точно определить марку подобным методом не получится.
2. Второй метод предусматривает закалку изделия, после чего приходится проводить надпилы. Если до закалки и после материал пилится просто, то в составе небольшое количество углерода. За счет повышения концентрации углерода после обработки поверхность становится слишком твердым.
3. Определение марки стали по искре основывается на визуальном осмотре искр, которые образуются при обработке поверхности точильным кругом. С увеличением размеров искр и их количества повышается показатель твердости, который зависит непосредственно от концентрации углерода. Подобный тест не дает на точный результат, так как от силы нажатия и некоторых других моментов зависят основные характеристики отлетающей стружки. Можно встретить таблицы, по которым проводится расшифровка качеств материала по стружке.

Определить марку можно также по цвету образующихся искр. Для этого были составлены специальные таблицы. В домашних условиях провести тест можно только в случае правильного освещения. Однако, точно идентифицировать материал подобным образом нельзя. Вариант с легирующими элементами идентифицировать можно и по другим эксплуатационным характеристикам, к примеру, устойчивости к воздействию повышенной влажности или сильному магнетизму.

.

Все стали имеют свою маркировку, отражающую в первую очередь их химический состав. В маркировке стали первой цифрой указано содержание углерода в сотых долях процента. Затем следуют буквы русского алфавита, обозначающие наличие легирующего элемента. Если за буквой цифры нет, это означает, что содержание легирующего элемента составляет не более одного процента, а следующие за буквой цифры (цифра) означают содержание его в процентах.

Примеры расшифровки обозначения сталей:

12ХНЗА: содержание углерода – 0,12%, хрома – 1,0%, никеля – 3,0%, высокого качества;
30ХГСА: содержание углерода – 0,30%, хрома, марганца, кремния по одному проценту, буква "А" обозначает высокое качество;
19ХГН: cодержание углерода – 0,19%, хрома, марганца, никеля по одному проценту;
15Х25Т: содержание углерода – 0,15%, хрома – до 25%, титана – до 1%;
08Х21Н6М2Т: содержание углерода – 0,08%, хрома – 21%, никеля – 6%, молибдена – 2%, титана – до 1 процента.
09Х16Н15М3Б: содержание углерода – 0,09%, хрома – 16%, никеля – 15%, молибдена – 3,0%, ниобия – до 1 процента.

В последние годы для улучшения качества стали применяются новые методы ее выплавки, которые находят отражение в обозначениях марок стали:

ГРУППА  №311 тема урока: " Определение твердости металла при помощи твердомера"   

Способ Бринелля

Твердость металла на основе этого принципа измеряется с помощью специального твердомера. К его оправке крепится индентор из алмаза или прочного сплава в форме шарика определенного диаметра. Под заданной нагрузкой шар воздействует на металл в течение установленного времени.

После манипуляций на поверхности материала остается отпечаток индентора. На основе измерения его диаметра и площади выносится результат исследования и металлу присваивается определенный результат. Далее эта информация позволит успешно использовать материал или наоборот, убрать его из производства.

Единственный недостаток такого метода — отсутствие мобильности оборудования для измерения. Исследования можно проводить только на месте. При установке учитывается уровень поверхности пола и другие показатели, которые могу влиять на результат эксперимента.

ГРУППА № 310   темы уроков: "Разметочный  инструмент","Основные способы разметки","Особенности точной разметки". 

Изучить материал, составить краткий конспект.

Разметочный инструмент



Разметочный инструмент

        применяется при разметке (См. Разметка) заготовок для нанесения рисок, углублений, измерений длины, деления отрезков, углов и окружностей и т.д. Один из наиболее часто используемых для нанесения рисок по линейке и угольнику Р. и. — чертилка (см. рис., а), конец которой закалён и заострён. Для нанесения углублений (кернов) на предварительно размеченных линиях с целью сохранения разметки до конца обработки применяют Кернеры (рис., б), головку и остриё которых закаливают, остриё затачивают. Накернивание производят, ударяя лёгким разметочным молотком по головке кернера.Для разметки окружностей и дуг, деления отрезков и различных геометрических построений, а также для переноса размеров с измерительных линеек на заготовку пользуются циркулями (рис., в). Перпендикулярные риски проводят по угольнику. Используют главным образом угольник с пятой, как наиболее устойчивый. Наклонные линии наносят при помощи угломера и малки (рис., г). Для точного деления прямых линий и нанесения центров, разметки окружностей большого диаметра применяют разметочный штангенциркуль. Основной инструмент, используемый при пространственной разметке,— Рейсмас (рис., д). Он служит для нанесения параллельных вертикальных и горизонтальных линий, проверки установки деталей на разметочной плите.

         Для более точной разметки применяют рейсмас с микрометрическим винтом и штангенрейсмас (рис., е), которым можно также производить измерения. Отыскание центров окружностей осуществляют центроискателями различных конструкций (кернер-центроискатель и др.).

         Н. А. Щемелев.

        

        Разметочный инструмент: а — чертилка; б — кернер обыкновенный; в — циркуль; г — малка; д — рейсмас; е — штангенрейсмас.

ОСНОВНЫЕ  СПОСОБЫ   РАЗМЕТКИ.

Существует несколько способов разметки: по чертежу, шаблону, образцу и по месту. Разметка по чертежу является наиболее распространенным способом. Переносить размеры детали с чертежа на заготовку даже в тех случаях, когда она вычерчена в масштабе 1 : 1, не разрешается. Нужно пользоваться цифровыми размерами, указанными на чертеже, и откладывать их при помощи измерительных и разметочных инструментов. На заготовке в первую очередь проводят основные центровые (осевые) риски, определяющие положение базы. За базу может быть принята поверхность, линия, точка, по отношению к которым можно определить положение других поверхностей, линий и точек данной детали. После этого проводят горизонтальные и вертикальные риски, затем Заносят окружности, дуги и наклонные риски. Разметка по шаблону является наиболее простым способом. К ней чаще всего прибегают в тех случаях, когда размечают несколько одинаковых заготовок. Применение шаблонов значительно ускоряет и повышает качество разметки. Разметка по шаблону заключается в наложении шаблона на размечаемую заготовку и очерчивании его контура, форма и размеры которого точно соответствуют чертежу. Разметка по образцу отличается от разметки по шаблону лишь тем, что в этом случае не приходится изготовлять шаблон, так как его заменяет деталь. Этот способ разметки применяют при ремонтных работах, когда размеры снимают непосредственно с износившейся или сломанной детали и переносят на размечаемую заготовку. Affri - Роквелл/ Бринелль/ ВиккерсДешевле европейских конкурентов. Гарантия идеальной точности приложения нагрузки₽ Разметка по месту выполняется в тех случаях, когда по характеру соединений требуется собирать детали на месте. Для этого одну деталь накладывают на другую в таком положении, в каком они должны быть соединены, и размечают, как по шаблону. Использование наиболее совершенных инструментов, приспособлений и шаблонов ускоряет процесс разметки, повышает качество работы и облегчает труд разметчика. При разметке часто приходится выполнять вычисления. Для этой цели обычно пользуются счетно-решающим треугольником (рис. 16), который позволяет быстро определять необходимые элементы прямоугольных треугольников. Пользоваться счетно-решающим треугольником очень просто. Например, требуется определить катеты прямоугольного треугольника, если известно, что гипотенуза его равна 120 мм, а угол между гипотенузой и одним из катетов равен 25°. Процесс решения состоит в следующем. На линейке при помощи ползуна 1 устанавливают заданный размер гипотенузы 120 мм и закрепляют винт 2. Затем устанавливают линейку 3, поворачивая ее относительно винта 4 и нониуса 5 на угол 25° (используя при установке стопорный винт 6). После этого прочитывают результаты решения на шкалах линеек 8 и 7. На шкале линейки 8 искомый размер катета будет равен 50,7 мм (при аналитическом расчете 50,64 мм), а на шкале линейки 7-108,7 мм (при аналитическом расчете 108,72 мм).                            ОСОБЕННОСТИ  ТОЧНОЙ   РАЗМЕТКИ.

Применяют различные способы разметки: по чертежу, шаблону, образцу и по месту. Выбор способа разметки определяется формой заготовки, требуемой точностью и количеством изделий. Точность выполнения разметки в значительной мере влияет на качество обработки. Степень точности разметки колеблется в пределах 0,25 -- 0,5 мм.

Ошибки, допущенные при разметке, приводят к браку.

На машиностроительных и приборостроительных заводах разметку осуществляют рабочие, имеющие квалификацию разметчиков, однако часто эту операцию приходится выполнять слесарю-инструментальщику.

Технические требования. К техническим требованиям разметки относится, прежде всего, качество ее выполнения, от которого во многом зависит точность изготовления деталей.

Разметка должна отвечать следующим основным требованиям: 1) точно соответствовать размерам, указанным на чертеже; 2) разметочные линии (риски) должен быть хорошо видны и не стираться в процессе обработки детали; 3) не портить внешний вид и качество детали, т. е. глубина рисок и керновых углублений должна соответствовать техническим требованиям, предъявляемым к детали. При разметке заготовок необходимо:

1. Тщательно осмотреть заготовку, при обнаружении раковин, пузырей, трещин и т. п. их следует точно измерить и при дальнейшей обработке удалить.

2. Изучить чертеж размечаемой детали, выяснить особенности и размеры детали, ее назначение; мысленно наметить план разметки (установку детали на плите, способ и порядок разметки и т. д.). Особое внимание следует обратить на припуски. Припуск на обработку в зависимости от материала и размеров детали, ее формы, способа установки при обработке берут из соответствующих справочников.

Все размеры заготовки должны быть тщательно рассчитаны, чтобы после обработки на поверхности не осталось дефектов.

3. Определить поверхности (базы) заготовки, от которых следует откладывать размеры в процессе разметки. При плоскостной разметке базами могут служить обработанные кромки заготовки или осевые линии, которые наносят в первую очередь. За базы удобно принимать приливы, бобышки, платикил/

4. Подготовить поверхности к окрашиванию.

                                            28.10.2020г.

Группа № 312 тема урока :" Сведения о производстве стали". Происходит расплавление шихты и нагревается ванна жидкого металла. Температура металла невысокая, энергично окисляется железо, образуется оксид железа и окисляются примеси: марганец, кремний и фосфор.

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Сталь – это железоуглеродистый сплав, который содержит около 1,5% углерода, если его содержание увеличивается, то значительно повышается хрупкость и твердость стали. Основной исходный материал для производства стали - стальной лом и передельный чугун. Содержание примесей и углерода в стали намного ниже, чем в чугуне. Поэтому суть металлургического передела в сталь чугуна – это уменьшение содержания примесей и углерода за счет их избирательного окисления и превращения в газы и шлак в процессе плавки. В первую очередь окисляется железо при взаимодействии кислорода и чугуна в сталеплавильных печах. Вместе с железом окисляются фосфор, кремний, углерод и марганец. Оксид железа, который образуется при высоком температурном режиме, отдает свой кислород в чугуне более активным примесям, при этом окисляя их. Производство стали осуществляется в три стадии.

ПЕРВАЯ СТАДИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ - РАСПЛАВЛЕНИЕ ПОРОДЫ

Происходит расплавление шихты и нагревается ванна жидкого металла. Температура металла невысокая, энергично окисляется железо, образуется оксид железа и окисляются примеси: марганец, кремний и фосфор. Самая важная задача этой стадии производства стали – это удаление фосфора. Для этого нужно проводить плавку в основной печи, где шлак будет содержать оксид кальция (CaO). Фосфорный ангидрид - P2O5 будет образовывать с оксидом железа непрочное соединение (FeO)3 x P2O5. Оксид кальция – как более сильное основание, по сравнению с оксидом железа, и при не очень высоких температурах связывает P2O5 и превращает его в шлак. Для того чтобы удалить фосфор, нужна не очень высокая температура, ванны шлака и металла, достаточное содержание в шлаке FeO. Для того чтобы увеличить в шлаке содержание FeO и ускорить окисление примесей добавляется в печь окалина и железная руда, наводя железистый шлак. Постепенно, по мере удаления из металла в шлак фосфора, содержание в шлаке фосфора повышается. Так что нужно убрать данный шлак с зеркала металла, а затем заменить его новым со свежими добавками оксида кальция.

ВТОРАЯ СТАДИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ - КИПЕНИЕ

Происходит кипение металлической ванны. Начинается постепенно, по мере нагрева до высоких температур. При увеличении температуры интенсивней происходит реакция окисления углерода, протекающая с поглощением теплоты: Для того чтобы окислить углерод вводят в металл небольшое количество окалины, руды или вдувают кислород. При реакции углерода с оксидом железа, пузырьки оксида углерода выводятся из жидкого металла, и происходит "кипение ванны". Во время "кипения" сокращается в металле содержание углерода до требуемого количества, температура выравнивается по объему ванны, немного удаляются неметаллические включения, которые прилипают к всплывающим пузырькам CO и газы, которые проникают в пузырьки CO. Все это ведет к увеличению качества металла. А значит, данная стадия - основная в процессе производства стали. Создаются условия для того чтобы удалить серу. В стали сера находится в форме сульфида - FeS, растворяемого в основном шлаке. Чем будет выше температурный режим, тем больше сульфида железа растворится в шлаке и будет взаимодействовать с оксидом кальция CaO: Соединение, которое образуется – CaS, растворяется в шлаке, но при этом не растворяется в железе, так что сера выводится в шлак.

ТРЕТЬЯ СТАДИЯ ПРОИЗВОДСТВА – РАСКИСЛЕНИЕ СТАЛИ

Происходит восстановление оксида железа, который растворен в жидком металле. Увеличение содержания кислорода в металле при плавке необходимо для осуществления окисления примесей, но в уже готовой стали кислород является вредной примесью, потому что понижает механические свойства стали. Раскисление сталь осуществляется двумя методами: диффузионным и осаждающим. Диффузионное раскисление происходит благодаря раскислению шлака. В измельчённом виде ферросилиций, ферромарганец и алюминий переносят на поверхность шлака. Эти раскислители, восстанавливают оксид железа, и при этом сокращают содержание его в шлаке. А значит, оксид железа, который растворен в стали переходит в этот шлак. Оксиды, которые образуются при таком процессе, остаются в шлаке, а железо, уже в восстановленном виде, переходит в сталь, а в ней уменьшается содержание неметаллических включений и увеличивается ее качество. Осаждающее раскисление происходит благодаря введению в жидкую сталь растворимых раскислителей (ферросилиция, ферромарганца, алюминия), которые содержат элементы, обладающие более высоким сродством к кислороду, в сравнении с железом. В конце концов, после раскисления восстанавливается железо и создаются оксиды: SiO2, MnO, Al2O5, имеющие меньшую плотность,в сравнении со сталью, и выводятся в шлак.