- •Введення
- •1.2 Матеріали, устаткування і приладдя
- •1.3 Хід роботи
- •1.3.1 Проведення макроаналізу (зняття сірчаних відбитків)
- •1.3.2 Проведення мікроаналізу
- •2.2 Матеріали, устаткування і приладдя
- •2.3 Хід роботи
- •Лабораторна робота 3 мікроструктура чавунів
- •3.1 Короткі теоретичні відомості
- •3.2 Матеріали, устаткування і приладдя
- •3.3 Хід роботи
- •Лабораторна робота 4
- •4.3.1 Вивчення впливу швидкості охолоджування на властивості
- •4.3.2 Вивчення впливу відпуску на властивості загартованої сталі
- •4.3.3 Вивчення мікроструктури термічно обробленої сталі
- •5.2 Матеріали, устаткування і приладдя
- •5.3 Хід роботи
- •6.2 Матеріали, устаткування і приладдя
- •6.3 Хід роботи
- •Дослідження впливу легуючих елементів на величину зерна сталей 40, 40х і 40хн
- •Дослідження впливу легуючих елементів
- •Дослідження впливу легуючих елементів
- •Лабораторна робота 7 вивчення структури і властивостей інструментальних сталей і твердих сплавів
- •7.1 Короткі теоретичні відомості
- •7.2 Матеріали, устаткування і приладдя
- •7.3 Хід роботи
- •Лабораторна робота 8 мікроструктура кольорових металів і сплавів
- •8.1 Короткі теоретичні відомості
- •8.1.1 Алюміній і його сплави
- •8.1.2 Мідь і її сплави
- •8.1.3 Підшипникові сплави на основі олова і свинцю
- •8.2 Матеріали, устаткування і приладдя
- •8.3 Хід роботи
- •Список рекомендованої літератури
- •84313, М. Краматорськ, вул. Шкадінова, 72.
Міністерство освіти і науки України
Донбасівська державна машинобудівна академія
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до лабораторних робіт по дисципліні
«ТЕХНОЛОГІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ
МАТЕРІАЛІВ І МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО»
Частина 2. «Матеріалознавство»
(для студентів механічних спеціальностей)
Затверджено
на засіданні
методичної ради
Протокол № від 2007
Краматорськ 2008
УДК 621.7
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство». Частина 2. «Матеріалознавство» (для студентів механічних спеціальностей) /Уклад. О. М. Мінков. – Краматорськ: ДДМА, 2008. – 28 с.
Приведені короткі теоретичні відомості, порядок виконання роботи, перелік необхідного устаткування, приладів і матеріалів. Дані рекомендації по обробці результатів експерименту і складанню звіту.
Укладач О. М. Мінков, доц., к.т.н.
В ідп. за випуск О. М. Лаптєв, проф., д.т.н.
ЗМІСТ
Введення .................................................................................................. |
4 |
|
Лабораторна робота 1. Макроскопічний і мікроскопічний аналіз металів ………………………………………………………….
|
5 |
|
Лабораторна робота 2. Мікроструктура вуглецевих сталей у рівноважному стані ………………………………………………...
|
8 |
|
Лабораторна робота 3. Мікроструктура чавунів ……………………
|
11 |
|
Лабораторна робота 4. Термічна обробка конструкційних сталей ……………………………………………………………………
|
13 |
|
Лабораторна робота 5. Структура і властивості поверхневих шарів деталей, підданих цементації …………………………………….
|
17 |
|
Лабораторна робота 6. Вивчення мікроструктури і властивостей легованої сталі ………………………………………………………
|
19 |
|
Лабораторна робота 7. Вивчення структури і властивостей інструментальних сталей і твердих сплавів …………………………
|
22 |
|
Лабораторна робота 8. Мікроструктура кольорових металів …….…
|
25 |
|
Список рекомендованої літератури…………………………………… |
27 |
Введення
Метою проведення лабораторних робіт по матеріалознавству є:
- ознайомлення студентів з основними видами приладів і устаткування для проведення структурного аналізу і термічної обробки конструкційних матеріалів;
- придбання студентами навиків проведення найбільш поширених методів дослідження структури металів і видів термічної обробки;
- навчання студентів аналізу одержаних експериментальних даних, представленню їх у вигляді таблиць, графіків і діаграм, складанню звітів по виконаних роботах.
Лабораторні роботи виконуються в аудиторіях кафедри «Металознавство, технологія і термічна обробка металів» підгрупами студентів в кількості не більш 12 чоловік під безпосереднім керівництвом викладача. До виконання лабораторних робіт допускаються студенти, що мають необхідну теоретичну підготовку і короткий конспект методики виконання роботи. Готовність студента до виконання лабораторної роботи встановлюється викладачем шляхом усного опиту і програмованого контролю знання відповідного розділу теоретичного курсу.
При виконанні лабораторних робіт необхідно дотримувати наступні основні правила техніки безпеки:
- дотримуватися обережності при підготовці зразків для структурного аналізу (шліфуванні і травленні) і не допускати попадання розчинів на одяг, відкриті частини тіла;
- завантажувати зразки в термічні печі, а також вивантажувати з них зразки слід тільки при відключених від електричної мережі печах;
- в період безпосереднього виконання термічних операцій у печі дозволяється працювати тільки двом студентам: один з них виконує операцію термічної обробки, а другий відкриває і закриває кришку печі;
- забороняється самовільно включати і вимикати термічні печі, мікроскопи, прилади і інше устаткування лабораторії, а також торкатися прилади і устаткування, що не відноситься до даної лабораторної роботи.
Лабораторна робота 1
МАКРОСКОПІЧНИЙ І МІКРОСКОПІЧНИЙ АНАЛІЗ
МЕТАЛІВ
Мета роботи – вивчити методи макроскопічного і мікроскопічного дослідження металів.
1.1 Короткі теоретичні відомості
Макроскопічне дослідження (макроаналіз) – це вивчення будови металів і сплавів неозброєним оком або за допомогою лупи при збільшенні в тридцять разів. Будова металів, що вивчається за допомогою макроаналізу, називається макроструктурою. Макроаналіз може відбуватися як по вигляду зламу металу, так і на спеціально підготовленій поверхні металевого зразка. Підготовка зразків полягає в шліфуванні поверхні з тим, що подальшим її травленням спеціальними реактивами. Шліфований і протравлений для макроаналізу зразок називається макрошліфом.
Метод дозволяє знайти в металах:
- хімічну неоднорідність, що викликається умовами кристалізації ;
- сплошність металу і порушення її, що викликаються присутністю рихлості, міхурів, тріщин;
- неоднорідність будови, викликану подальшою обробкою тиском;
- структурну або хімічну неоднорідність в деталі, створену термічною, хіміко-термічною або іншою обробкою;
- вид зламу: в'язкий або крихкий.
Мікроскопічний аналіз (мікроаналіз) полягає в дослідженні структури металів за допомогою мікроскопа. Спостережувана структура називається мікроструктурою.
За допомогою мікроаналізу можна визначити:
- фазовий склад і структуру;
- розміри і форму зерен;
- наявність мікроскопічних дефектів і неметалічних включень.
Мікроструктура вивчається за допомогою металографічного мікроскопу, основною системою якого є оптична. Вона. включає об'єктив, окуляр і ряд допоміжних оптичних елементів (дзеркала, призми та ін.).
Об'єктиви дають збільшення від 9 до 95 разів, а окуляри – від 2 до 25 разів. Загальне збільшення, яке дає мікроскоп за допомогою об'єктиву і окуляра, можна прийняти рівним твору збільшення окуляра на збільшення об'єктиву.
Збільшення, з яким виявляються деталі даного предмету, називається максимально корисним і для мікроскопа воно складає 1000.
Вивчення в мікроскопі металу можливе лише при віддзеркаленні світлового проміння від досліджуваної поверхні. Зразок, поверхня якого підготовлена для мікроаналізу, називається мікрошліфом. Його приготування складається з багатократного шліфування і полірування з подальшою дією певних реактивів (травлення).
Вивчення мікроструктури доцільно починати з розгляду мікрошліфа в «нетравленому вигляді», тобто безпосередньо після полірування, промивки і просушування. Під мікроскопом такий шліф має вид світлого круга, на якому виявляються темні ділянки, а іноді жовті або іншого кольору, що є неметалічними включеннями. При розгляді не травленого шліфа також виявляється мікропористість.
При травленні відбувається взаємодія металу поверхні мікрошліфу з хімічно активними розчинами лугів, солей, кислот в спирті. Реактив взаємодіє з різними ділянками поверхні мікрошліфу неоднаково, що приводить до різного ступеню їх травимості. Світловий потік, направлений через об'єктив на мікрошліф, відобразиться від поверхні; при цьому на ділянках стиків зерен виникає значне розсіяння і відображене проміння не потраплять в поле зору, тому по межах зерен виникнуть темні лінії, які відтворюють картину дійсних стиків між зернами (рис. 1).
Рисунок 1 – Схема виявлення меж зерна