Федеральное агентство по образованию РФ иату улгту кафедра Самолетостроение Контрольные задания по предмету Материаловедение Вариант 5 студент группы Проверил доцент Постнова М. В

Скачать 150.5 Kb.

Название	Федеральное агентство по образованию РФ иату улгту кафедра Самолетостроение Контрольные задания по предмету Материаловедение Вариант 5 студент группы Проверил доцент Постнова М. В
Дата	30.03.2018
Размер	150.5 Kb.
Формат файла
Имя файла	41b70bf1ec092c9c8c53085cbab2f0b0.doc.doc
Тип	Документы #32029

Федеральное агентство по образованию РФ

ИАТУ УлГТУ

Кафедра «Самолетостроение»

Контрольные задания по предмету «Материаловедение»

Вариант 5

Выполнил:

студент группы

Проверил:

доцент

Постнова М.В.

2007

Кратко изложите сущность процесса жидкостного высокотемпературного цианирования и применяемой после цианирования термической обработки.

Основными процессами поверхностного упрочнения деталей машин на машиностроительных заводах являются процессы химико-термической обработки, основой которых является изменение химического состава в поверхностных слоях путем диффузионного насыщения различными элементами при высоких температурах. В довоенный период на машиностроительных заводах превалирующими процессами химико-термической обработки были: цементация твердым карбюризатором, жидкостное цианирование и азотирование. Цементации твердым карбюризатором подвергались детали машин и инструменты в печах периодического действия (камерных) и в печах непрерывного действия (толкательных с мазутным обогревом) на автомобильных, тракторных и самолетостроительных заводах; применялся преимущественно древесноугольный твердый карбюризатор (ГОСТ 2407-51). Жидкое цианирование было наиболее распространено на Горьковском автозаводе, где в качестве цианизатора использовались соли с цианидом натрия или калия ; на других заводах применялись соли с цианидом кальция. Азотированию подвергались преимущественно детали авиационных двигателей: коленчатые валы из стали 18ХНВА.

Высокотемпературное жидкостное цианирование применяется для деталей из конструкционной стали и мерительных инструментов. Ванны в основном двух видов: 1) с циалидом натрия или калия (NaCN, KCN), 2) с цианидом кальция [Ca(CN)]

Низкотемпературное жидкостное цианирование применяется для повышения стойкости инструментов, изготовленных из быстрорежущей стали и её заменителей; некоторые составы ванн, получивших наибольшее распространение.

Цианирование жидкостное Цианирование инструментов (свёрл, фрез, резцов и т. п.) Цианирование деталей из конструкционных сталей при массовом производстве Печи-ванны (мазутные, газовые и электрические) простые немеханизированные, размеры тигля: 0 250 — 700; Л=300 — 800 мм. Электропечи-ванны электродные типа „Ajax" Печи-ванны механизированные с вращающимся червячным валом, с подвесным конвейером; рычажные.

Жидкостное цианирование низкотемпературное применяется также для инструментов (протяжки, сверла, развертки, зенкеры, метчики, фрезы) и состоит из нагрева их в расплавленной смеси солей, содержащих NaCN или K4Fe(CN)6, и выдержки при температуре 550—560° С в течение требуемого времени (от 5 до 35 мин.) и охлаждения на воздухе. Получаемая в результате цианирования поверхностная твердость инструментов, изготовленных из стали марок Р9 и Р18, равна Н„ = 950 -=- 1100

Нитроцементация (цианирование) стали — химико-термическая обработка с одновременным поверхностным насыщением изделий азотом и углеродом при повышенных температурах с последующими закалкой и отпуском для повышения износо- и коррозионной устойчивости, а также усталостной прочности. Нитроцементация может проводиться в газовой среде при температурах 840...860°С (нитроцианирование) и в жидкой при температурах 820...950°С (жидкостное цианирование в расплавленных солях, содержащих группу NaCN)..

Цианирование (нитроцементация) — это процесс одновременного насыщения поверхности стали углеродом и азотом. Жидкостное цианирование проводится в расплавах цианистых солей NaCN или KCN. Газовое цианирование (нитроцементация) проводится в газовой среде, содержащей смесь метана СН4 и аммиака NH3. Углерод и азот ускоряют процесс диффузии друг друга. Различают низкотемпературное и высокотемпературное цианирование.

Для изготовления фрез выбрана сталь 9ХС. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и свойства фрез после термической обработки.

Общие сведения

Заменитель

стали: ХВГ, ХВСГ.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5950-73, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71. Калиброванный пруток ГОСТ 5950-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 5950-73, ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 5950-73, ГОСТ 4405-75. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 5950-73, ГОСТ 1133-71.

Назначение

сверла, развертки, метчики, плашки, гребенки, фрезы, машинные штампели, клейма для холодных работ. Ответственные детали, материал которых должен обладать повышенной износостойкостью, усталостной прочностью при изгибе, кручении, контактном нагружении, а также упругими свойствами.

Химический состав

Химический элемент	%
Вольфрам (W), не более	0.20
Ванадий (V), не более	0.15
Кремний (Si)	1.20-1.60
Медь (Cu), не более	0.30
Молибден (Mo), не более	0.20
Марганец (Mn)	0.30-0.60
Никель (Ni), не более	0.35
Титан (Ti), не более	0.03
Фосфор (P), не более	0.030
Хром (Cr)	0.95-1.25
Сера (S), не более	0.030

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	s 0,2 , МПа	s B , МПа	y , %	KCU, Дж/м 2	HB	HRC э
Изотермический отжиг 790-810 °С. Температура изотермической выдержки 710 °С.		295-390	590-690	50-60			197-241
Закалка 870 °С, масло. Отпуск 180-240 °С	<40				78	59-63
Закалка 870 °С, масло. Отпуск 450-500 °С	<30					46-50

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C	s 0,2 , МПа	s B , МПа	d 5 , %	y , %	KCU, Дж/м 2	HB
Состояние поставки [27]
20	445	790	26	54	39	243
200	320	710	22	48	88	218
400	330	620	32	63	98	213
600	170	200	52	77		172
700	83	98	58	77	147
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, прокатанный. Скорость деформирования 20 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с.
800	110	130	26	68
900	65	74	41	95
1000	42	46	52
1100	20	31	54
1200	15	20	83	100

Технологические свойства

Температура ковки

Начала 1180, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 200 мм в колодце.

Свариваемость

не применяется для сварных конструкций. Допустима КТС.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии при НВ 221 K u тв.спл. = 0.90, K u б.ст. = 0.50.

Склонность к отпускной способности

склонна [88]

Флокеночувствительность

не чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка	°С
Ac1	770
Ac3	870
Ar1	730
Mn	160

Твердость

Состояние поставки, режим термообработки	HRC э поверхности
Закалка 840-860 С, вода. Отпуск 170-200 С.	63-64
Закалка 840-860 С, вода. Отпуск 200-300 С.	59-63
Закалка 840-860 С, вода. Отпуск 300-400 С.	53-59
Закалка 840-860 С, вода. Отпуск 400-500 С.	48-53
Закалка 840-860 С, вода. Отпуск 500-600 С.	39-48

Прокаливаемость

Расстояние от торца, мм / HRC э
5	10	15	20	25	30	40	50	60
63	56	36,5	32	30	28	26	25	24

Термообработка	Крит.диам. в масле, мм
Закалка	15-50

Физические свойства

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	190
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	79
Плотность, pn, кг/см3	7830
Уд. электросопротивление (p, НОм · м)	400

Теплостойкость

Температура, °С	Время, ч	Твердость, HRC э
150-160	1	63
240-250	1	59

Для элементов сопротивления выбран сплав манганин МНМц3-12. Расшифруйте состав сплава и укажите, к какой группе относится данный сплав по назначению. Опишите структуру и электротехнические характеристики этого сплава.

Манганин — сплав на основе меди с добавкой марганца (11,5—13,5 %) и никеля (2,5—3,5 %), характеризующийся чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур. Впервые предложен в Германии в 1889.

К манганинам относят также некоторые сплавы на основе серебра с добавками марганца (до 17 %), олова (до 7 %) и других элементов (так называемые серебряные манганины).

Характеристики

Удельное электрическое сопротивление: 0,42-0,48·10⁻⁶ Ом·м.
Плотность: 8400 кг/м³.
Температура плавления: 1030°C.

Наименование сплава

Марка

Химический состав, %

Основной компонент

Примесь, не более

Марганец

Никель + кобальт

Медь

Железо

Кремний

Магний

Свинец

Сера

Углерод

Манганин

МНМц3-12

11,50 — 13,50

2,50 — 3,50

Остальное

0,50

0,10

0,03

0,020

0,05

Наименование сплава	Марка	Химический состав, %
		Примесь, не более
		Фосфор	Висмут	Мышьяк	Сурьма	Всего
Манганин	МНМц3-12	0,005	0,002	0,005	0,002	0,90

Применение

Манганин — основной материал для электроизмерительных приборов и образцовых сопротивлений — эталонов магазинов, мостовых схем, шунтов, дополнительных сопротивлений приборов высокого класса точности. Максимальная рабочая температура — 100°C.

Существенное преимущество манганина перед константаном заключается в том, что манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкв/1°С), поэтому в приборах высокого класса точности применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха.

Вид изделия МНМц3-12 - листы, проволока.

Основное назначение МНМц3-12 - для электротехнических целей, измерительных приборов

Для изготовления деталей самолета выбран сплав Д1. Расшифруйте состав, опишите способ упрочнения сплава и объясните природу упрочнения. Укажите характеристики механических свойств сплава.

Хорошим сочетание прочности и пластичности отличаются сплавы системы AL-Cu-Mg - дюралюмины Д1, Д16, Д18, Д19, ВД17 и др. Они упрочняются термической обработкой, хорошо свариваются точечной сваркой, удовлетворительно обрабатываются резанием ( в термоупрочненном состоянии); однако склонны к межкристаллитной коррозии после нагрева (особенно Д1, Д16 и В65).

Марганец повышает стойкость дуралюмина против коррозии, а присутствуя в виде дисперсных частиц фазы Т, повышает температуру рекристаллизации и улучшает механические свойства.

Дуралюмин, изготовляемый в листах, для защиты от коррозии подвергают плакированию, т.е. покрытию тонким слоем алюминия высокой чистоты.

В авиации дюралюмины применяют для изготовления лопастей воздушных винтов (Д1).

По физико-химическим и технологическим свойствам Д1 относится к группе - сплавы типа дуралюмин.

Наиболее типичным представителем сплавов типа дуралюмин является сплав Д1. К этой же группе относятся сплавы Д6, Д16 и др. Следует отметить, что сплавы Д6 и Д16 обладают более высокой прочностью, чем сплав Д1.

Необходимо учитывать, что деформирование, выполненное в процессе естественного старения, у многих сплавов вызывает снижение предела прочности на 2 кг/мм² по сравнению с пределом прочности, получаемым при старении сплавов после деформирования. Поэтому рекомендуется производить деформирование сплавов Д1 только в свежезакаленном состоянии в течение 2 час.
Химический состав

Обозначение марок	Массовая доля элементов. %	Аl	Сu	Mg	Мn	Zn	Fе	Si	Ni	Тi	Сг	Zr	Ве	прочие примеси	сумма
Д1	1110		3,8-4,8	0,4-0,8	0,4-0,8	0,2	0,7	0,7	0,1	0,1	-	-	-	0,05	0,1

Твердость материала Д1	HB 10 ^-1 = 95 МПа
Твердость материала Д1 , сплав отожженный	HB 10 ^-1 = 45 МПа

Физические свойства материала Д1 .

Механические свойства

Стекловолокнит СВАМ. Опишите свойства, способ получения, изготовления деталей и его применение.

Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) – получают путем

параллельной их укладки при одновременном нанесении на них связующего. Из

СВАМ изготавливают трубы, стойкие к воздействию химических реагентов, как

электроизоляционный материал в радиотехнике и радиоэлектронике.

Высокой ударной вязкостью KCU до 600 кДж/м², временным сопротивлением до 1000 МПа обладают СВАМ, армированные стеклошпоном. По удельной жесткости эти материалы не уступают металлам, а по удельной прочности в 2-3 раза превосходят их.

Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) отличается высокими удельной прочностью при растяжении и химической стойкостью, а также является хорошим диэлектриком; применяется как конструкционный материал в судо-, автомобиле- и вагоностроении, в химической, угольной и нефтяной промышленности, в строительстве, а также в производстве изделий ширпотреба.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Гуляев А.П. Металловедение. – М. Металлургия. –1986
Дроздов Н.Г., Никулин Н.В. – электроматериаловедение – М.:Профтехиздат – 1963.
Лахтин Ю.Н. Материаловедение. – М. Металлургия – 1976
Лахтин Ю.Н., Леонтьева О.В. Материаловедение и термическая обработка. – М. Металлургия. – 1989
Арзамасов Б.Н. Материаловедение. – М. Машиностроение. – 1996
Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. – М. ПрофОбИздат - 2002

</30></40>