ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“М А Т И” - Р О С С И Й С К И Й Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й

Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т

имени К. Э. Ц И О Л К О В С К О Г О

Кафедра «Материаловедение и технология обработки материалов»

Рабочая Тетрадь

для лабораторных работ по дисциплине

Материаловедение

Рекомендованно методическим советом факультета № 4

С тудент:

Группа:

Преподаватель (Лектор):

Преподаватель (Л/З):

Допуск к зачету/экзамену

Тетрадь должна быть представлена на зачете и экзамене.

М осква - 2009.

Содержание
Лабораторная работа №1	«Макроскопический анализ металлов и сплавов»……….…..	3
Лабораторная работа № 2	«Микроскопический анализ металлов и сплавов»…………...	5
Лабораторная работа №3	«Кристаллизация металлов»…………………………………..	8
Лабораторная работа №4	«Пластическая деформация металлов»……………………….	10
Лабораторная работа №5	«Рекристаллизация металлов»…………………………………	12
Лабораторная работа №6	«Структура двойных сплавов»………………………………...	17
Лабораторная работа №7	«Термическая обработка алюминиевых сплавов»…………..	23
Лабораторная работа №8	«Диаграмма состояния Fe-C (Fe-Fe3C)»……………………....	27
Лабораторная работа №9	«Термическая обработка углеродистых сталей»……………..	32
Лабораторная работа №10	«Изучение структуры термически обработанных углеродистых сталей»…………….……………………………	40
Лабораторная работа №11	«Кинетика роста зерна аустенита»…………………………....	42
Лабораторная работа №12	«Изотермическая обработка стали»…………………………..	44
Лабораторная работа №13	«Классификация легированных сталей»……………………...	49
Лабораторная работа №14	«Термическая обработка легированных сталей»…………….	54
Лабораторная работа №15	«Прокаливаемость легированных сталей»……………………	59
Лабораторная работа №16	«Структура титана и его сплавов»……………………….……	64

Составители: Гвоздева О.Н.

Лабораторная работа №1

«Макроскопический анализ металлов и сплавов»

Цель работы:

1. Теоретическая часть

Макроскопический анализ –

Характерные виды макроструктуры

1. Зернистая структура
		алюминий высокой чистоты (99,99% Al)
		тихнически чистый титан
2. Волокнистая структура
		алюминий =0,95%

Характерные виды изломов

	Хрупкий излом
	Вязкий излом
	Усталостный излом

Лабораторная работа № 2

«Микроскопический анализ металлов и сплавов»

Цель работы:

Теоретическая часть

Микроскопический анализ -

Схема установки для электролитической полировки

тихнически чистый алюминий АВ000	алюминиевый сплав с 0,5% Si 0,3% Fe*	сплав АЛ1 (4,5% Cu, 0,5%Mg, 2,1% Ni, ост. Al)
Рис. 1. Микроструктура разных металлов и сплавов

	Осветительная система - Объектив - Окуляр –
Рис. 2. Схема металлографического микроскопа

* Здесь и далее концентрация легирующих элементов в сплавах указана в массовых процентах.

Задание 1. Определить увеличение микроскопа.

L – полезное увеличение;

d₁=0,3 минимальное расстояние, разрешаемое глазом человека в миллиметрах (1мм = 10³мкм);

d=0,2 мкм- минимальное расстояние, разрешаемое в световой оптической системе;

m - число делений объект-микрометра, которое соответствует n;

n - расстояние на бумаге.

Задание 2. Определить средний размер зерна.

d - диаметр круга, на площади которого подсчитывали количество зерен (в мм);

N - общее количество зерен (n₁+1/2n₂);

L - линейное увеличение на матовом стекле микроскопа (L² для определения площади)

Лабораторная работа №3

«Кристаллизация металлов»

Цель работы:

Теоретическая часть

Кристаллизация-

Схема зарождения и роста кристаллов

1. Вi ( аналогично NaCl)

Процесс кристаллизации кубических кристаллов висмута

2. Pb (аналогично NH₄Cl)

Процесс кристаллизации дендритов свинца

Строение металлического слитка

Структура алюминиевого слитка		Структура медного слитка

Макрозерно литого металла -

Вывод:

Лабораторная работа №4

«Пластическая деформация металлов»

Цель работы:

Теоретическая часть

Пластическая деформация –

Практическая часть

Задание 3. Изучить влияние степени деформации на структуру. Схематично зарисовать макроструктура образцов с разной степенью деформации.

Задание 4. Изучить влияние степени деформации на твердость. По данным таблицы 1 построить график зависимости твердости от степени деформации.

Таблица 1

ε, %	0	10	20	30	40	50	75
Ø отп., мм
НВ

Вывод:

Лабораторная работа №5

«Рекристаллизация металлов»

Цель работы:

Теоретическая часть

Возврат 1-ого рода (отдых) -
Возврат 2-ого рода (полигонизация) -
Рекристаллизация –
Первичная рекристаллизация - Собирательная рекристаллизация - Вторичная рекристаллизация –

Практическая часть

Задание 5. По экспериментальным данным таблицы 2 построить график зависимости механических свойств от температуры отжига. По графикам определить температуру начала рекристаллизации.

Таблица 2

ε, %	Мех.свойства после деформации		Механические свойства после отжига при температурах, C
			150	200	250	275	300	350
30	σв, МПа
	δ,%
97	σв, МПа
	δ,%

ε = 30%

t^Н _{рекристал.}=

При нагревании различают три участка

ε = 97%

t^Н _{рекристал.}=

При нагревании различают три участка

Вывод:

Лабораторная работа №6

«Структура двойных сплавов»

Цель работы:

Практическая часть

Задание 6. В работе изучаются двухкомпонентные диаграммы состояния эвтектического и перитектического типа на примере систем Al-Cu, Al-Si и Sn- Sb. Необходимо изучить сплавы следующего химического состава:

система Al-Si: 2% Si, 11,7% Si и 20% Si, остальное алюминий,

система Al-Cu: 4% Cu, 12% Cu, 33% Cu и 35% Cu, остальное алюминий,

система Sn-Sb: 2% Sb, 8% Sb, 12% Sb и 20% Sb, остальное олово.

1. Дать краткую характеристику фаз в данной системе.

2. Записать формулу основного трехфазного превращения: эвтектического или перитектического.

3. Записать этапы (температурные интервалы) кристаллизации заданных сплавов.

4. Определить и изучить структуру сплавов при комнатной температуре.

5. Определить весовые количества фаз и структурных составляющих в заданных сплавах при комнатной температуре.

6. Определить возможности практического применения (классификацию по применению) и технологичность (обрабатываемость давлением, литейные свойства, обработка резанием) сплавов.

Диаграмма эвтектического типа Al-Si

	Краткая характеристика системы
Сплав - 4%Si + 96%Al
Сплав – 11,7%Si + 88,3%Al
Сплав - 20%Si + 80%Al

Диаграмма эвтектического типа Al-Cu

	Краткая характеристика системы
Сплав - 4%Сu + 96%Al
Сплав - 12%Сu + 88%Al
Сплав - 33%Сu + 67%Al
Сплав - 35%Сu + 65%Al

Диаграмма перитектического типа Sn- Sb

	Краткая характеристика системы
Сплав - 2%Sb + 98% Sn
Сплав - 8%Sb + 92% Sn
Сплав - 12%Sb + 88% Sn
Сплав - 20%Sb + 80% Sn

Лабораторная работа №7

«Термическая обработка алюминиевых сплавов»

Цель работы:

1. Теоретическая часть

Отжиг -		литое состояние после гомогенизирующнго отжига при 480С деформированное состояние после деформации и отжига
Закалка –	закалка с 470С закалка с 500С закалка с 550С (пережог)
Старение –	старение при 170С (локальный распад по плоскостям скольжения) старение при 220С (распад всеобщий по границам и внутри ячеек полигонизованной структуры)

Практическая часть

Задание 7. По данным таблицы 3 построить график зависимости твёрдости от температуры нагрева под закалку. определить оптимальную температуру закалки. Обосновать вид полученных графиков.

Таблица 3

Сплав	НВ до закалки	Твердость (НВ) после закалки с температур, С
		350	400	450	470	500	530	560
Д16
АК4-1
В95

Вывод:

Задание 8. По данным таблицы 4 построить график зависимости механических свойств от температуры старения. Объяснить вид полученных графиков и определить оптимальную температуру старения.

Таблица 4

Сплав	Прочность (σв), после закалки	Прочность (σв, МПа) после старения при температурах, С
		100	120	140	160	180	200	220	240
Д16
АК4-1
В95

Вывод:

Лабораторная работа №8

«Диаграмма состояния Fe-C (Fe-Fe₃C)»

Цель работы: