- •Материаловедение: практикум
- •Введение
- •1. Рекомедации к Самостоятельному изучению основных разделов дисциплины
- •2. Домашняя работа «анализ двойных диаграмм»
- •5. Диаграмма состояния для сплавов, образующих химические соединения.
- •7. Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями компонентов и эвтектоидным превращением.
- •ДомашнЯя работа «Контрольная работа по материаловедению»
- •4. Методические указания к лабораторным работам
- •4.1. Лабораторная работа №1 Микроскопический анализ металлов
- •1. Содержание работы
- •1.2. Микроанализ
- •1.3. Приготовление микрошлифа
- •1.4. Микроскопы металлографические
- •1.5. Проведение испытаний
- •1.6. Влияние размера зерна поликристаллических материалов на их механические свойства
- •1 − Мелкое зерно (0,04 мм); 2 − крупное зерно (0,09 мм)
- •2. Порядок выполнения работы
- •2.1. Подготовка микроскопа к визуальному наблюдению
- •2.2. Определение цены деления
- •2.3. Определение величины зерна стали
- •3. Контрольные вопросы
- •4. Отчет по лабораторной работе Микроскопический анализ металлов
- •5. Задание для самостоятельной работы студентов
- •4.2. Лабораторная работа №2 «Изучение процесса кристаллизации»
- •1. Содержание работы
- •1.1. Теоретические основы процесса кристаллизации металлов
- •1.2. Кристаллизация солей
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Контрольные вопросы
- •4. Отчет по лабораторной работе Изучение процесса кристаллизации
- •4.3. Лабораторная работа №3
- •1. Содержание работы
- •1.1. Теоретические основы
- •1.2. Построение диаграммы состояния
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Контрольные вопросы
- •4. Отчет по лабораторной работе Построение диаграммы состояния «Свинец – олово» термическим методом
- •5. Задание для самостоятельной работы студентов
- •1. Содержание работы
- •1.1. Фазы и структуры диаграммы «Железо – цементит»
- •1.2. Классификация железоуглеродистых сплавов
- •1.3. Влияние концентрации углерода на свойства железоуглеродистых сплавов
- •1.4. Структура и свойства железоуглеродистых сплавов
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Контрольные вопросы
- •4. Отчет по лабораторной работе Микроструктура железоуглеродистых сплавов в равновесном состоянии
- •5. Задание для самостоятельной работы студентов
- •4.5. Лабораторная работа № 5 Термическая обработка стали
- •1. Содержание работы
- •1.1. Основные виды термической обработки стали и их назначение
- •1.2. Процессы нагрева стали
- •1.3. Процессы охлаждения стали
- •1.4. Превращение аустенита при отжиге
- •1.5. Превращение аустенита при нормализации
- •1.6. Превращение аустенита при закалке
- •1.7. Влияние температуры отпуска на структуру стали
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Контрольные вопросы
- •4. Отчет по лабораторной работе Термическая обработка стали
- •5. Задание для самостоятельной работы студентов
- •4.6. Лабораторная работа № 6
- •1. Содержание работы
- •1.2. Влияние температуры отпуска на превращение мартенсита закалки
- •1.3. Влияние температуры отжига на структуру и свойства стали
- •1.4. Влияние температуры закалки на структуру и свойства стали
- •1.5. Влияние температуры отпуска на структуру и свойства стали
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Контрольные вопросы
- •4. Отчет по лабораторной работе №6
- •Библиографический список
- •ПриложениЯ
- •Задание №10–д
1.5. Проведение испытаний
Для определения средней величины зерна существует несколько методов, среди которых наиболее распространенным является метод площадей. Измерение этим методом величины зерна производится на предложенном для опыта микрошлифе с помощью металлографического микроскопа подсчетом количества зерен по вертикали и горизонтали. Диаметры зерна по вертикали и горизонтали рассчитываются по формуле
, (4.1.3)
где К – количество делений шкалы окуляра-микрометра в данном опыте, N – число зерен, пересекаемых центральной линией шкалы.
Далее определяется средний диаметр зерна:
. (4.1.4)
Затем площадь среднего диаметра зерна:
.
Для удобства классификации зерну в зависимости от его размера присваивается номер в соответствии с ГОСТ 5639–82 (табл. 4.1.1).
Табл. 4.1.1
Характеристики (параметры) структуры стали с разной величиной баллов
Номер зерна (баллы) |
Средняя площадь зерна, мм2 |
Среднее число зерен на площади 1 мм2 шлифа |
Среднее число зерен в 1 мм2 |
Средний диаметр зерна, мм | |
по расчету |
условный | ||||
0 |
0,128 |
8 |
21 |
0,352 |
0,313 |
1 |
0,064 |
16 |
64 |
0,250 |
0,222 |
2 |
0,032 |
32 |
179 |
0,177 |
0,167 |
3 |
0,016 |
64 |
512 |
0,125 |
0,111 |
4 |
0,008 |
128 |
1446 |
0,088 |
0,0788 |
5 |
0,004 |
256 |
4096 |
0,060 |
0,0553 |
6 |
0,002 |
512 |
11417 |
0,041 |
0,0391 |
7 |
0,001 |
1024 |
32768 |
0,031 |
0,0267 |
8 |
0,0005 |
2048 |
92160 |
0,022 |
0,0196 |
9 |
0,00025 |
4096 |
262122 |
0,015 |
0,0138 |
10 |
0,000125 |
8192 |
737280 |
0,012 |
0,0099 |
11 |
0,000062 |
16384 |
2097152 |
0,0079 |
0,0069 |
12 |
0,000031 |
32768 |
5930808 |
0,0056 |
0,0049 |
13 |
0,000016 |
65536 |
16777216 |
0,0039 |
0,0032 |
14 |
0,000008 |
131072 |
47448064 |
0,0027 |
0,0023 |
1.6. Влияние размера зерна поликристаллических материалов на их механические свойства
Механические свойства металлических сплавов в большой степени зависят от величины зерна. Так, зависимость предела текучести σт от размера (диаметра) зерна d описывается отношением
,
где σ0 и k − постоянные величины для данного металла.
Влияние размера зерна d на условный предел текучести σ02 и предел выносливости σ-1 низкоуглеродистой стали показано на рис. 4.1.6а. Практическое значение этой закономерности определяется тем, что чем мельче зерно, тем труднее развивается хрупкая трещина. В то же время мелкое зерно понижает ударную вязкость (КCU) и порог хладноломкости (рис. 4.1.6б).
Зависимость твердости образцов из низкоуглеродистой стали с карбидными частицами различной степени дисперсности представлена на рис. 4.1.7. Характер зависимости показывает, что с увеличением размера частиц твердость значительно уменьшается.
Рис. 4.1.6. Влияние величины зерна d на условный предел текучести σ02, предел
выносливости σ-1 (а) и ударную вязкость KCU (б) низкоуглеродистой стали: