ДКР материаловедение ЗС-48


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Бюджетное
профессиональное

образовательное учреждение Удму
р
тской Республики

«
Глазовский
политехнический

колледж
»

Заочное отделение ПССЗ






Методические рекомендации по выполнению

домашней контрольной работы

с
тудент
ами
заочного отделения



по дисциплине
«
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
»

специальность 22.02.05
Обработка металлов давлением




Разработал преподаватель




Т.В. Кузнецова





2016


Общие указания к выполнению контрольных работ

1.

Перед выполнением контрольной работы необходимо
изучить материал предмета в
соответствии с программой и
методическими указаниями.

2.

Контроль
ную работу следует выполнять в
тетради. Рекомендуемый объем
контрольной работы


около 12 страниц.

3.

При выполнении работы необходимо полностью переписать текст вопроса, а затем
дать ответ на него.

4.

Ответы на вопросы, поставленные в контрольной работ
е, должны быть
исчерпывающими, но в то же время краткими и по существу вопроса.

5.

Контрольную работу следует оформлять аккуратно, п
исать разборчиво.

6.

Контрольную работу
студент

должен выполнить и
предоставить на заочное
отделение

на рецензирование
в срок, не позднее установленного учебным графиком.

Замечания и пометки рецензента стирать запрещается
.


Если работа выполнена неудовлетворительно, то
студент

выполняет ее вторично и
предоставляет на заочное отделение

на повторное рецензирование вместе с незачтенной
контрольной работой.



После изучения разделов студ
енты должны выполнить контроль
ную работу.
Задания составлены в 50 вариантах.
Номер варианта
выбирается в
соответствии

с


последним
и

двум
я

цифрам номера студенческого билета.


Варианты контрольной работы


Две последние
цифры студ.
билета

Н
омер
варианта

Н
омер
вопросов и
задач

Две
последние
цифры студ.
билета

Н
омер
варианта

Н
омер
вопросов и
задач

01

51

1.


1,

21,

41,

51

26

76

26

6,

26,
46,
51

02

52

2.


2,

22,

42,

52

27

77

27

7,

27,
47,
52

03

53

3.


3,

23,
43,
53

28

78

28

8,

28,

48,
53

04

54

4.


4,

24,
44,
54

29

79

29

9,

29,

49,
54

05

55

5.


5,

25,
45,
55

30

80

30

10,

30
,

50,
55

06

56

6.


6,

26,
46,
56

31

81

31

11,

31,

4
1,
56

07

57

7.


7,

27,
47,
57

32

82

32

12,

32,
42,
57

08

58

8.


8,

28,

48,
58

33

83

33

13,

33,
43,
58

09

59

9.


9,

29,

49,
59

34

84

34

14,

34,
44,
59

10

60

10.


10,

30
,

50,
60

35

85

35

15,

35
,
45,
60

11

61

11.


11,

31,

41,
61

36

86

36

16,

36,
46,
61

12

62

12.


12,

32,
42,

62

37

87

37

17,

37,
47,
62

13

63

13.


13,

33,
43,

63

38

88

38

18,

38,
48,
63

14

64

14.


14,

34,
44,
64

39

89

39

19,

39,
49,
64

15

65

15.


15,

35
,
45,
65

40

90

40

20,

40,
50,
65

16

66

16.


16,

36,
46,
66

41

91

41

1,

21,
41,
66

17

67

17.


17,

37,
47,
67

42

92

42

2,

22,
42,
67

18

68

18.


18,

38,
48,
68

43

93

43

3,

23,
43,
68

19

69

19.


19,

39,
49,
69

44

94

44

4,

24,
44,
69

20

70

20.


20,

40,
50,
70

45

95

45

5,

25,
45,
70

21

7
1

21.


1,

21,
4
1,
71

46

96

46

6,

26,
46,
71

22

75

22.


2,

22,
4
2,
72

47

97

47

7,

27,
47,
7
2

23

73

23.


3,

23,
4
3
,
73

48

98

48

8,

28,
48,
73

24

74

24.


4,

24,
44,
74

49

99

49

9,

29,

49,
74

25

75

25.


5,

25,

45,
75

50

00

50

10,

30
,

50
,
75



ПРИМЕР РЕШЕНИЯ

ЗАДАЧ

1
-
20

Исходные данные


Рис.
1
. Точение цилиндрической заготовки (1) токарным прямым проходным


резцом (2)
;
3


режущая кромка


Выбрать материал резца (рис.
1
) для обработки конструкционной стали

с
твердостью до
HRC
30
..
. 45

, жаропрочных и конструкционных сталей со

скоростью
резания не менее 80 м/мин. Прив
ести химический состав и механи
ческие свойства
мате
риала в готовом издели
и. Назначить вид и режимы терми
ческой обработки, описать
структуру материа
ла в состоянии поставки и приоб
ретенную после термической
обработки.

Решение


Учитывая высокие требуемые скорость
резания и теплостойкость при об
работке
тв
ердых конструкционных и легированных сталей, останавливаем свой

выбор на
быстрорежущих сталях повышенной производительности (табл. 14

приложения).



Расчет индекса стоимости
показывает, что наиболее дешевой являет
ся сталь Р12Ф3,
которую и выбираем.
Эт
а сталь имеет следующий химический

состав.



Быстрорежущие стали относятся к карбидному (ледебуритному) классу.

В
состоянии поставки фазовый состав стали представляет собой легированный

феррит и
карбиды. Для снижения твердости и улучшения обрабатываемости

ре
занием сталь
подвергают отжигу при температ
уре 840...860 °С. Структура ото
жженных сталей состоит
из сорбитообразного
перлита, вторичных и более круп
ных первичных карбидов.


Для обеспечения высоких режущих св
ойств необходимо провести закал
ку и
трехкратный отпуск. Во избежание появл
ения трещин заготовки при закал
ке нагревают
медленно с прогревами при 450 и

850 ° С, применяя соляные ван
ны для уменьшения
окисления и обезуглероживания. Температура закалки


1230...1260 °С (табл. 15
прилож
ения). Для
уменьшения деформации инструмен
та применяем ступенчатую закалку
с выдержкой в соляной ванне при 500...550
°С.


После закалки сталь не обладает максимальной твердостью ( ) HRC 60 62 ... ,

так
как в структуре кроме мартенсита и первичных карбидов

присутствует 30...40 %

остаточного аустенита. Остаточный аустенит превращают в мартенсит при отпуске

(550...570 °С) или обработке холодом. Проведени
е трехкратного отпуска обеспечи
вает
повышение твердости до HRC .. 65. 69 .


Таким образом, применение выб
ранной

стали обеспечит сохранение ма
р
тенситной
структуры и твердости при нагреве режущей кромки до 620...635 °С,

повышение
допустимой скорости резания в 2...4 раза и стойкости инструмента

до переточки в 10...30
раз по сравнению с обычными легированными и
нстру
ментальными сталями.

Задача 1
-
20 . Выбрать материал для изготовления указанного инструмен
та.
Рекомендовать термическую и химико
-
термическ
ую обработку, обеспечива
ющую
заданные свойства. Привести химический состав выбранного материала,

а также
микроструктуру в готовом изделии.

1.

Матрица штампа для прессования нержав
еющих и жаростойких ста
лей (при
условии разогрева ≤650 ° С).

2.

Крупный молотовый штамп (рис.
2
).

3.

Штамп для холодной чеканки латуни.

4.

Пресс
-
форма для литья под давлением медных сплавов.

5.

Пресс
-
форма для литья под давлением магниевых сплавов
.

6.

Пуансон вытяжного штампа (рис.
3
) д
ля холодной листовой штам
повки.

7.

Пуансон вырубного штампа для холодной листовой штамповки.

8.

Сверло для обработки жаропрочных сталей.

9.

Зубило (рис.
4
).

10.

Шаблон для разметки.

11.

Штангенциркуль
.

12.

Протяжка (
рис.
5
) для обработки низкоуглеродистых сталей.

13.

Протяжка для обработки коррозионнос
тойких сталей аустенитного клас
са.

14.

Ручной метчик (рис
. 6
), не испытывающий значительного разогрева

режущей
кромки.

15.

Машинный метчик, работающий в условиях значительного разогрева

режущей
кромки.

16.

Ножницы по резке металла.

17.

Долото (рис.
4
)

18.

Торцовая фреза (рис.
7
) для обработки низкоуглеродистых сталей.

19.

Торцовая фреза для обработки жароп
рочных сталей аустенитного клас
са.

20.

Торцовая фреза для обработки чугуна.


Рис.
2

Молотовый штамп до (а) и после рабочего хода (б), а также поковка (в): 1

верхний штамп; 2


нижний штамп; 3, 4


клинья; 5


заготовка



Рис. 3.3. Схема вытяжки (а) и

последовательность технологических

переходов (б): 1


заготовка; 2


изделие ; 3


прижим ; 4


пуансон ;

5


матрица; 6


скругления


Рис.
4
. Инструмент, работающий в условиях ударных нагрузок:


а) долото и б) зубило


Рис.
5

Схема протягивания отверстия: 1


кронштейн станка;

2


заготовка; 3


протяжка


Рис. 6

Нарезание резьбы метчиком: 1


метчик; 2


режущий профиль;

3


обрабатываемая
деталь


Рис.
7

Торцевая фреза (а) и обработка плоской заготовки (б):

1


обр
абатываемая
заготовка




ПРИМЕР РЕШЕНИЯ

ЗАДАЧИ 21
-
4
0

Исходные данные


Выбрать материал для хранения и перевозки 50 %
-
й азотной кислоты при

температуре окружающей среды. Рекоменд
овать режим термической обработ
ки,
обеспечивающий высокую стойкость к коррозии; показать микрос
труктуру

и
механические свойства, а также химический
состав материала в готовом изде
лии.


Решение


В коррозионной среде указанного соста
ва весьма стойки
ми (балл 3, ско
рость
коррозии 5
-
10 мкм/год)
являются аустенитные хромоникелевые стали

08Х18Н10Т и
08Х1
7Н13М2Т (табл. 22, 24, 25 приложения). Из этих двух сталей

более дешевой является
сталь 08Х18Н10Т (она содержит меньше дефицитного

никеля и не содержит молибдена).
Ее хими
ческий состав (табл. 27 приложе
ния) такой.




Для получения однородной аустенитной стр
уктуры, обладающей наибо
лее высокой
коррозионной стойкостью, сталь подвергают закалке от 1050...1100

° С в воду или на
воздухе. После этого сталь
обладает довольно высокими меха
ническими свойствами: σ

B

= 520 МПа, 40 % δ= .


Выбранная сталь поставляет
ся в виде
холоднокатаного листа. Она хоро
шо
штампуется, что важно при изготовлении

цистерны. В процессе пластичес
кой
деформации происходит частичное мартенситное превращение аустенита,

что
сопровождается трехкратным повышением предела прочности. После
штам
повки
цистерна сваривается. Сталь 08Х18Н10Т является стабилизированной,

т.е. содержит
пониженное количество угле
рода и дополнительный карбидооб
разующий элемент


титан, поэтому ее нагрев не вызывает выделения хрома из

аустенита, снижающего его
корр
озионную стойкость. Соответственно, сварка

этой стали не повышает склонности к
межкристаллитной коррозии.


Задача
2
1
-
4
0 . Выбрать материал, обладающ
ий заданной стойкостью в указан
ной
коррозионной среде. Рекомендовать терм
ическую и химико
-
термическую об
работку,
обеспечивающую заданные свойства.

Привести химический состав выб
ранного
материала, а также микроструктуру в готовом изделии.

Если выбран полимерный
материал,
т
о необходимо привести структур
ную формулу мономера, способ
получения и свойства.


21.

Газопровод, эксплуатирующийся в малонаселенных районах.

22.

Большепролетное покрытие ангара, э
ксплуатируемого на открытом воз
духе в
сельской местности.

23.

Элементы наружных конструкций нефтехимического предприятия в

условиях
загрязненной сильноагрессивной

атмосферы.

24.

Весьма стойкий материал для тру
бопровода подачи концентрирован
ной серной
кислоты (98 %, 20 ° С).

25.

Стойкий материал для изготовления центробежных насосов
(рис.
8
),
перекачивающих разбавленную азотную кислоту (10 %, 85 °С).

26.

Весьма ст
ойкий материал для резерв
уаров хранения разбавленной сер
ной кислоты
(60 %, 20 ° С).

27.

Клапаны гидравлических устройств ГЭС.

28.

Стойкий материал для трубопровода подачи разбавленной соляной

кислоты (5 %,
20 ° С).

29.

Стойкий материал для узлов аппаратов производства уксусной кисло
ты (100 %, 90
°

С).

30.

Стойкий материал для трубопроводов подачи кипящей фосфорной

кислоты (85 %).

31.

Совершенно стойкий материал для

цистерн перевозки уксусной кис
лоты (80 %, 20
° С).

32.

Весьма стойкий материал для узло
в аппаратов производства фосфор
ной кислоты
(50 %,
кип

t ).

33.

Материал для химической аппарату
ры, стойкий в разбавлен
ной щаве
левой кислоте
(5 %, 85 ° С).

34.

Стойкий материал для изготовлен
ия центробежных насосов, перека
чивающих
разбавленную щавелевую кислоту (
10 %, 20 °С).

35.

Стойкий материал для изготовления теплообменников, работающих в

контакте с
кипящим раствором гидроксида натрия (50 %).

36.

Арматура установо
к каталитическо
го крекинга для производства ди
зельного
топлива.

37.

Стойкий материал для изготовления теплообменников, работающих в

контакте с
раствором натрового щелока (60 %, 90 °С).

38.

Стойкий материал для резервуаров, предназначенных для хранения

раствора
фтористо
-
водородной кислоты (40 %, 20 °С).

39.

Стойкий материал для трубопроводов подачи разбавленной соляной

кислоты (20
%, 20 ° С).

40.

Стойкий материал для трубопроводов подачи разбавленной серной

кислоты (40 %,

20 ° С).


Рис.
8
. Схема центробежного насоса




ПРИМЕР РЕШЕНИЯ

ЗАДАНИЯ 41
-
50


Исходные данные



Выбрать материал для котла сверхвыс
окого давления тепловой электро
станции,
работающего при температуре до 68
0 °С. Материал должен иметь пре
дел длительной
прочности
σ

650
°
Д
200

000



60

МПа
.
Прив
ести химический состав

материала, режим
термической обработки, обеспечивающий заданные свойства,

и микроструктуру в готовом
изделии.


Решение


Для котлов сверхвысокого давления с рабочей температурой 500...700
°С

используют аустенитные дисперсионно
-
твердеющ
ие стали (табл. 30, 34, 35 при
ложения)
Х18Н10Т, 4Х14Н14В2М, 4Х12Н8
Г8МБФ, 09Х15Н19В2БР и др. Учиты
вая высокое
значение заданной рабочей температуры, наиболее целесообразно

применение
сложнолегированной стали 4Х12Н8Г8МБФ. Ее химический состав.



Сталь 4Х12Н8Г8МБФ имеет предел длительной прочности

σ

650
°
Д
200

000

=

6
4

МПа

,
что превышает требуемую величину.


Максимальную жаропрочность аустенитных сталей обеспечивает закалка

от
1050...1100 ° С (табл. 27 приложения) и старение. Темпе
ратура старения

(750...800 °С)
должна превышать рабочую.

Микроструктура стали в готовом изделии представляет
собой аустенит и

избыточные фазы (карбиды, интерметаллические соединения

и т.д.).


Выбранная сталь обеспечит длительную эксплуатацию котла при рабоч
ей

температуре, хотя и обладает относительно высокой стоимостью.



Задача
4
1
-
50

. Выбрать материал для изготовления указанной детали или

металлоконструкции, обладающий достато
чной стойкостью в условиях высо
ких
температур. Указать режимы те
рмическ
ой обр
аботки, обеспечивающие за
данные
свойства. Привести химический состав выбранного материала, а также

микроструктуру в готовом изделии.


41
-
45
.

Клапан двигателя внутреннего сгорания (табл.
)

Вариант

М
ашина

М
ощность,

л.с.

41

Вертолет

280

42

Веломотор

1,2

43

Легковой автомобиль

80

44

М
отороллер

10

45

С
амолет
малой авиации

1000


46
-
50

Камера печи (табл.
).

Вариант

46

47

48

49

50

Допустимая
температура,
°
С

750

800

1100

1000

850



ПРИМЕР РЕШЕНИЯ

ЗАДАНИЯ
5
1
-
75


Решение


Ответьте сначала на вопрос, по
том расшифруйте по своему вари
анту
3

сплава.
Например
:

Р9М4К8



легированная инструменталь
ная быст
рорежущая сталь; Р


сталь быстрорежущая, 9


среднее
содержа
н
ие вольфрама в %, М4


около 4%
содержания молибдена,
К8


около 8% содержания кобальта.


Задачи для решения

Задача
5
1
-
75

.


Приведите классификацию (без пояснений) углеродистых сталей
по способу
производства, химическо
му составу, назначе
нию, качест
ву и степени раскисления.

Поясните, чем отличается структура чугунов от структуры сталей.
Укажите, какую форму
имеют графи
товые включения в серых, высо
копрочных и ковких чугунах. Мар
ки
сплавов приведены в таблице
.
Ответьте на поставленный вопрос.




Перечень рекомендуемой литерату
ры

Основные источники

ГОСТ 1050

88 Сталь качественная и высококачественная.

ГОСТ 1412

85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки.

ГОСТ 7293

85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки.

ГОСТ 1215

79 Отливки из ковкого чугуна. Общие технические
условия.

ГОСТ 21438

95 Сплавы цинковые антифрикционные в чушках.

ГОСТ 19424

97 Сплавы цинко
вые литейные в чушках. Техниче
ские условия.

ГОСТ 7727

81 Сплавы алюминиевые. Методы спектрального анализ
а.

ГОСТ 17711

93 Сплавы медно
-
цинковые (латуни), литейные.

1.

Адаскин А. М., Зуев В. М. Материаловедение: «Металлообработ
ка». М.:
Издательский центр «Академия», 2009.

2.

Адаскин, А.М., Материаловедение. (Металлообработка) [Текст].
Учеб. пособие для нач.
проф. образования/А.М. Адаскин, В. М. Зуев;
Изд. 8
-
е, М.: Издательский центр
«Академия», 2012.


288
с. ISBN
978

5

7695

8691

0

3.

Жук Н.П. Курс коррозии и защиты металлов.


М.: Металлургия, 1968.

162 с.

4.

Защита от коррозии, старения и
биоповреждений машин, оборудова
ния и сооружений:
Справочник: В 2 т. Т. 2 / Под ред. А.А. Герасименко.


М.:

Машиностроение, 1987.


784 с.

5.

Конструкци
онные материалы: Справоч
ник / Под общ. ред. Б.Н. Арзама
сова.


М.:
Машиностроение, 1990.


688 с.

6.

Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для вузов.

М.: Металлургия, 1990.


492 с.

7.

Материаловедение: Учебник для вузов / Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова,
Г.Г. Мухина. 3
-
е изд.,
перераб. и доп.


М.: Изд
-
во МГТУ им. Н.Э. Баумана,
2001.


648 с.

8.

Мозберг Р.К. Материаловедение: Уч
ебное пособие.


М.: Высшая шко
ла, 1991.


448 с.

9.

Рыжаков В.В., Таранцева К.Р., Пяти
рублевый Л.Г. Основы выбора кон
струкционных
материалов: Учебное пособие.


Пенза: Изд
-
во ЦНТИ, 1998.

149 с.

10.

Солнцев Ю. П., Вологжанина С. А. Материаловедение. М.: Изда
тельский центр
«Академия», 2009.

Дополнительные источники

1. Н
икифоров В.М. Технология металлов и
других конструкцион
ных материалов.
[Текст].У
чебник для средних специальных учебных
заведений Изд. 7
-
е, перераб. и доп.
Л.: Машиностроение 1986.


363с.

2. Гончаров В.М. Мурзин Л.Г. Топливо, смазка, вода. [Текст
].Учеб
-
ник Изд. 4
-
е,
перераб. и доп. «Транспорт» 1973.

200 с.

3. Зарембо Е.Г. Материаловедение: иллюстрированное учебное
пособие (альбом). М.:
ГОУ «УМЦ ЖДТ», 2008.

4. Ковшов А. Н., Назаров Ю.Ф.
, Ибрагимов И.М. Основы н
анотех
нологии в технике. М.:

Издательский центр «Академия», 2009.

5. Овчинников В. В. Дефекты с
варных соединений. М.: Издатель
ский центр «Академия»,
2009.

6. Чумаченко Ю.Т., Чумаченко В. Г. Материаловедение и слесарное
дело. Ростов н/Д:
Феникс, 2005.

Интернет
-
ресурсы

1. «Все о материалах и материаловедении».
Форма доступа: http://materiall.ru

2. «Материаловедение»: журнал. Форма доступа: www.nait.ru.



ПРИЛОЖЕНИЯ






































Приложенные файлы

  • pdf 8961437
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий