28

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Политехнический институт

Механико-технологический факультет

Кафедра сварка, литье и технология конструкционных материалов

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Лабораторные работы Методические указания

Направление бакалавриата: 270100 "Строительство"

Специальность: 270102 “Промышленное и гражданское строительство”

Специальность: 270105 "Городское строительство и хозяйство"

Специальность: 270106 "Производство строительных материалов,

изделий и конструкций"

Специальность: 270109 "Теплогазоснабжение и вентиляция"

Специальность: 270112 "Водоснабжение-водоотведение"

Направление специалитета: 270200 "Транспортное строительство".

Специальность: 270205 "Автомобильные дороги и аэродромы"

Форма обучения очная

Тула 2010 г.

Разработал: Протопопов Е.А., ассистент,

Протопопов А.А., док. техн. наук, профессор

Маленко П.И., канд. техн. наук, доцент

Рассмотрено на заседании кафедры СЛиТКМ

протокол № __1___ от _31 августа______ 2010 г.

Зав. кафедрой_____________ А. А. Протопопов

Содержание

Лабораторная работа №1 Российская классификация и маркировка сталей и сплавов.	4
Лабораторная работа №2 Международная классификация и маркировка сталей, применяемых в строительстве.	16
Лабораторная работа №3 Материалы для производства металлов и сплавов. Устройство доменной печи.	42
Лабораторная работа №4 Термическая обработка углеродистой стали.	48
Лабораторная работа №5 Ручная дуговая сварка.	55
Лабораторная работа №6 Технология и оборудование для сварки под флюсом.	61
Лабораторная работа №7 Основные типы сварных соединений и их обозначения на машиностроительных чертежах	66

Лабораторная работа №1

Российская классификация и маркировка сталей и сплавов

1. Цель работы

Изучение классификации и российской маркировки сталей, чугунов и сплавов цветных металлов.

2. Теоретические сведения

2.1. Классификация сталей

Сталями называют сплавы железа и углерода, при содержании углерода от 0,02% до 2,14%.

Армко-железо (технически чистое железо) содержит менее 0,02% углерода.

Стали классифицируются по нескольким признакам, в том числе:

- по назначению

- по химическому составу;

- по качеству;

- по степени раскисления;

- по структуре.

По назначению стали подразделяют на конструкционные, инструментальные и стали и сплавы с особыми свойствами – жаропрочные, кислотостойкие, износостойкие, магнитные, пружинные и др.

По химическому составу конструкционные стали делят на углеродистые и легированные. По концентрации углерода те и другие подразделяют на низкоуглеродистые (0,09 – 0,25% С), среднеуглеродистые (0,26 – 0,45 % С) и высокоуглеродистые (0,46 – 0,7 % С).

В инструментальных сталях углерода, как правило, более 0,7 %.

Легированные конструкционные стали условно подразделяют на низколегированные, среднелегированные и высоколегированные стали.

Низколегированная конструкционная сталь - сталь легируемая одним или несколькими элементами, если содержание каждого из них не превышает 2%, а суммарное содержание 5%. В низколегированных сталях выделяют подкласс микролегированных сталей (с содержанием каждого из легирующих элементов порядка 0,1 % или менее 0,1 %)

Среднелегированная конструкционная сталь - сталь легированная одним или несколькими элементами, если содержание каждого из элементов от 2 до 5 %, а суммарное содержание не превышает 10 %.

Высоколегированная конструкционная сталь - сталь содержащая не менее 5 % одного из легирующих элементов, и не менее 10 % суммы легирующих элементов.

По существующей в машиностроении системе обозначений сталями называют, как правило, сплавы с содержанием железа не менее 50 %.

В углеродистых и легированных сталях содержатся различные примеси. Различают примеси постоянные, скрытые и случайные. Постоянные примеси есть у любой стали (кремний, марганец, алюминий, сера, фосфор). Скрытые примеси (кислород, водород, азот). Случайные (хром, никель).

По качеству различают стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные.

Под качеством стали понимают совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Однородность химического состава, строения и свойств стали, а также ее технологичность во многом зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей – серы и фосфора. Стали обыкновенного качества содержат до 0,05% S и 0,04% Р, качественные – не более 0,04% S и 0,035% Р, высококачественные – не более 0,025% S и 0,025% Р, особовысококачественные – не более 0,015% S и 0,025% Р.

По степени раскисления и характеру затвердевания стали подразделяют на кипящие (раскисленные только Mn и практически не содержащие кремния, < 0,05 % Si), полуспокойные (раскисленные Mn и Al; содержание кремния - 0,05 – 0,1 % Si) и спокойные (полностью раскисленные с помощью Mn, Al, Si; содержание кремния - 0,14 – 0,3 % Si).

По структуре стали различают в состоянии поставки. При этом стали поставляются после отжига или после нормализации.

После отжига стали делят на 4 класса:

1. Доэвтектоидные, имеющие избыточный феррит.

2. Эвтектоидные, перлитные.

3. Аустенитные.

4. Ферритные.

Углеродистые стали относятся к классам 1 и 2. Легированным сталям соответствуют все указанные классы.

После нормализации рассматривают следующие основные классы:

- перлитный;

- мартенситный;

- аустенитный;

- ферритный.

В ряде случаев выделяют ряд дополнительных к основным классов: мартенситно-ферритный, аустенитно-ферритный, мартенситно-бейнитный и др.