Контрольная работа на тему Контрольная работа по предмету материаловедение

Содержание:

Введение:

Фазовый состав,
структурные составляющие и характер кристаллизации любого промышленного сплава
являются важнейшими показателями, которые определяют его эксплуатационные и технологические
свойства: прочность и пластичность, коррозионную стойкость, поведение при
литье, обработке давлением, сварке и т.д.

Научной основой анализа
фазового состава (и частично, микроструктуры) являются диаграммы состояния. Большинство
промышленных сплавов содержит несколько легирующих элементов и примесей, что
требует рассмотрения соответствующих многокомпонентных диаграмм состояния, как
минимум трех- и четырехкомпонентных.

Для практического
использования многокомпонентных диаграмм состояния применительно к конкретному
сплаву удобно иметь политермические и изотермические сечения, которые позволяют
на основе обычных двумерных графических изображений определять на
количественном уровне критические температуры, а для тройных систем и относительные
весовые количества фаз. Для многих важнейших систем таких сечений в литературе
приведено явно недостаточно, поэтому перед исследователем часто стоит задача их
самостоятельного построения. Именно построению таких сечений (а также кривых охлаждения)
в данном практикуме уделено основное внимание.

Поскольку графические
изображения диаграмм состояния часто не позволяют проанализировать фазовый
состав сплавов с достаточной точностью, очень актуальным является использование
расчетных методик. В связи с этим в данной работе рассматриваются принцип и
методика количественного анализа двухкомпонентной диаграммы состояния. Приведены
расшифровки составов сплавов.

Заключение:

Фрагмент текста работы:

1. Вычертите диаграмму состояния железо-цементит, опишите
превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0
°С для сплава, содержащего 4,3 % С.

Железо, взаимодействуя с
углеродом, создает ряд химических соединений: Fe3C, Fe2C, FeC и т. Д. Поскольку
стабильное химическое соединение на фазовых диаграммах можно рассматривать как
компонент, обычно диаграмма железо-углерод представлена только до содержания
углерода 6,67%, когда образуется химическое соединение карбид железа. Fe3C.
Только эта часть диаграммы имеет практическое значение, так как сплавы,
содержащие больше углерода, очень хрупкие. Эта часть диаграммы «железо-углерод»
называется фазовой диаграммой «железо-цементит» (рис. 1).

Фазовая диаграмма Fe —
Fe3C характеризует фазовый состав и превращения в сплавах с концентрацией от
чистого железа до цементита.

Точка А —
это температура плавления чистого железа, а точка D — это температура плавления
цементита. Точки N и G соответствуют температурам аллотропных превращений
железа. Точки Н и Р характеризуют предельную концентрацию углерода в феррите
соответственно при высокой и низкой температуре. Точка E определяет самую
высокую концентрацию углерода в аустените. Смысл остальных пунктов понятен из
схемы.

Превращения в сплавах происходят как
при затвердевании жидкой фазы L, так и в твердом состоянии. Первичная
кристаллизация происходит в температурном диапазоне, определенном на линиях
ликвидуса AB, CD и солидуса AHJRCF. Вторичная кристаллизация вызывается
превращением железа из одного аллотропного изменения в другое и различной
растворимостью углерода в аустените и феррите. Эта растворимость уменьшается с
понижением температуры.

Содержание:

Задание 1 3 Задание 2 6 Задание 3 8 Задание 4 12 Список литературы 15

Фрагмент текста работы:

Задание 1
Легированные улучшаемые стали. В чем состоит процесс улучшения стали? Примеры использования данных сталей в автомобилестроении.
Ответ
Легированные улучшаемые стали представляют собой стали, которые используют после закалки и высокого отжига. Эти стали содержат (0,3…0,5)% С. Их подвергают закалке с (820…880)°С в масле и высокому отпуску при (550…650)°С. Стали имеют высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократном приложении нагрузок, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости.
При полной прокаливаемости сталь имеет лучшие механические свойства, особенно сопротивление хрупкому разрушению — низкий порог хладноломкости, высокое значение работы развития трещины КСТ и вязкость разрушения К1с.
Самые простые улучшаемые стали – хромистые стали 30Х, 38Х, 40Х и 50Х применяют для средненагруженных деталей небольших размеров. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Прокаливаемость доходит до 40 мм.
Сталь 30Х — sв=900МПа, s0.2=700МПа, d=12%, y=45%.
Хромомарганцевые стали. Совместное легирование хромом (0,9 – 1,2%) и марганцем (0,9 – 1,2%) позволяет получить стали с достаточно высокой прочностью и прокаливаемостью (40ХГ). Однако хромомарганцевые стали имеют пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости (от 20 до -60°С), склонность к отпускной хрупкости и росту зерна аустенита при нагреве.
Сталь 40ХГТР – sв=1000МПа, s0.2=800МПа, d=11%, y=45%.
Хромокремнемарганцевые стали. Высоким комплексом свойств обладают хромокремнемарганцевые стали (хромансил). Стали 20ХГС, 25ХГС и 30ХГС обладают высокой прочностью и хорошей свариваемостью. Стали хромансил применяют также в виде листов и труб для ответственных сварных конструкций (самолетостроение). Стали хромансил склонны к обратимой отпускной хрупкости и обезуглероживанию при нагреве, прокаливаемость до 40мм, хорошо свариваемые.
Сталь 30ХГС – sв=1100МПа, s0.2=850МПа, d=10%, y=45%.
Хромоникелевые стали обладают высокой прокаливаемостью, хорошей прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовления крупных изделий сложной конфигурации, работающих при динамических и вибрационных нагрузках. Ni обеспечивает высокий запас вязкости, низкий порог хладноломкости. В улучшаемые стали Ni добавляют не >3%, если >3%, то в стали после закалки остаётся повышенное количество АОСТ.
Сталь 40ХН — sв=1000МПа, s0.2=800МПа, d=11%, y=45%.
Хромоникелемолибденовые стали. Хромоникелевые стали обладают склонностью к обратимой отпускной хрупкостью, для устранения которой многие детали небольших размеров из этих сталей охлаждают после высокого отпуска в масле, а более крупные детали в воде для устранения этого дефекта стали дополнительно легируют молибденом в количествах » (0,2…0,4)% (40ХН2МА) или вольфрамом » (0,8…1,1)%.
Сталь 40ХН2МА — sв=1100МПа, s0.2=950МПа, d=12%, y=50%.
Хромоникелемолибденованадиевые стали обладают высокой прочностью, пластичностью и вязкостью и низким порогом хладноломкости. Этому способствует высокое содержание никеля. Ванадий добавляют для получения мелкозернистой структуры; ванадий увеличивает прокаливаемость. DКР=1000 мм. Ванадия добавляют сотые доли %. Недостатками сталей являются трудность их обработки резанием и большая склонность к образованию флокенов. Стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей турбин и компрессорных машин.