Основы материаловедения

Представлены варианты лабораторных работ по материаловедению. Задания способствуют закреплению изучаемого материала, развивают техническое мышление обучающихся, дают возможность анализировать свойства материалов для конкретного их применения и обработки.

Рубрика Производство и технологии
Вид методичка
Язык русский
Дата добавления 08.04.2022
Размер файла 553,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Иркутской области

«Усольский индустриальный техникум»

Практикум

для выполнения лабораторных работ

по дисциплине «Материаловедение»

СОГЛАСОВАНО зам. директора по УМР Т.И. Куклина 2018 г.

УТВЕРЖДАЮ Директор ГАПОУ ИО УИТ А.В. Камылин 2018 г.

г. Усолье-Сибирское

Аннотация

Скворцова Н.М. Практикум - учебное пособие для выполнения лабораторных работ по материаловедению. Учебное пособие для обучающихся ГАПОУ ИО УИТ 2018г., 26с.

В данном пособии приведены лабораторные работы по изучаемым темам дисциплины «Основы материаловедения», «Материаловедение». Представленные задания способствуют закреплению изучаемого материала, развивают техническое мышление обучающихся, дают возможность анализировать свойства материалов для конкретного их применения и обработки.

Практикум предназначен для проведения лабораторных работ по материаловедению для обучающихся по профессиям:

15.01.26 Токарь-универсал

23.01.03 Автомеханик

Рассмотрен и одобрен на заседании предметно-цикловой комиссии 2018г.

Рецензент: Т.В.Бархатова, ведущий специалист отдела кадров ООО «УСОЛЬМАШ»

Пояснительная записка

Практикум является частью учебно-методического комплекта по дисциплинам общепрофессионального цикла для технических профессий 15.01.26 Токарь-универсал и 23.01.03 Автомеханик.

Практикум предназначен для закрепления умений и навыков при изучении общепрофессиональных дисциплин «Основы материаловедения», «Материаловедение», разработан в соответствии с требованиями рабочей программы и ФГОС третьего поколения.

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

-выполнять механические испытания образцов материалов;

-использовать физико-химические методы исследования металлов;

-пользоваться справочными таблицами для определения свойств материалов;

-определять свойства материалов по маркам;

-выбирать материалы для профессиональной деятельности;

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:

-основные свойства и классификацию материалов, использующихся в профессиональной деятельности;

-основные сведения о металлах и сплавах;

-физические и химические свойства горючих и смазочных материалов;

-наименование, маркировку, свойства обрабатываемого материала;

-правила применения охлаждающих и смазывающих материалов;

-основные сведения о неметаллических, прокладочных, уплотнительных материалах;

Практикум позволит обучающимся:

· закрепить полученные знания;

· приобрести навыки по определению технологических, механических и эксплуатационных свойств материалов и изделий, автомобильного топлива и моторного масла.

Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ

К выполнению лабораторных работ обучающиеся приступают после изучения соответствующего теоретического материала. Перед проведением лабораторной работы необходимо ознакомиться с устройством оборудования и приборов, ознакомиться с правилами обращения с ними. Приступая к работе, изучить методику выполнения работы, изучить приводимые примеры расчета и формулы. При проведении испытаний необходимо соблюдать правила техники безопасности. Нельзя без разрешения преподавателя включать рубильники и пускатели, приводить в действие машины и оборудование, использовать реактивы не по назначению.

После окончания занятий обучающиеся приводят в порядок лабораторное оборудование и рабочее место. Оформляют лабораторную работу и сдают на проверку.

Критерии оценивания лабораторных работ:

ОТЛИЧНО - лабораторная работа выполнена аккуратно, порядок выполнения действий соответствует требованиям, расчеты выполнены правильно, каждое действие имеет пояснение, есть вывод, предложение.

ХОРОШО - лабораторная работа выполнена аккуратно, есть незначительные ошибки в расчетах, есть вывод либо предложение.

УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО - в работе присутствуют значительные исправления, есть ошибки в расчетах, неполный вывод.

НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО - имеется много исправлений, расчеты в большей степени выполнены неверно, нет выводов и предложений.

Каждая лабораторная работа проверяется индивидуально.

Содержание лабораторных работ

№ п/п

Время выполнения, час

Темы лабораторных работ

Профессия

15.01.26

Токарь-универсал

23.01.03

Автомеханик

1

4

Лабораторная работа №1

Определение ударной вязкости металлов и сплавов (прочность на удар)

2

4

Лабораторная работа №2

Определение твердости металлов и сплавов по методу Бринелля

3

4

Лабораторная работа №3

Определение твердости металлов и сплавов по методу Роквелла

4

2

Лабораторная работа №4

Исследование макроструктуры (макроанализ) металлов и сплавов

5

2

Лабораторная работа №5

Анализ микроструктуры углеродистой стали

6

2

Лабораторная работа №6

Анализ микроструктуры чугуна

7

2

Лабораторная работа №7

Определение плотности электролита в аккумуляторных батареях

8

2

Лабораторная работа №8

Определение плотности и температуры замерзания антифриза (тосола)

9

2

Лабораторная работа №9

Определение качества моторного масла простейшими методами

10

2

Лабораторная работа №10

Определение плотности нефтепродуктов

11

2

Лабораторная работа №11

Анализ микроструктуры цветных металлов и сплавов

Лабораторная работа №1

Тема: Определение ударной вязкости металлов и сплавов (прочность на удар)

1. Цель лабораторной работы.

1.1. Определение ударной вязкости металлов и сплавов;

1.2. Приобретение навыков в проведении испытаний на ударную вязкость;

Время выполнения работы - 4часа.

2. Краткие теоретические сведения.

Детали машин (коленчатые валы, зубчатые колеса и др.), работающих при динамических нагрузках, должны обладать высокой прочностью на удар (ударная вязкость).

Ударная вязкость - это способность материала оказывать сопротивление действию ударных нагрузок. Ударная вязкость определяется на специальной установке - маятниковом копре (см. рис. 1).

Для испытания конструкционных материалов на ударную вязкость изготавливают образцы размерами 55Ч10Ч10мм с надрезом посередине радиусом 1мм и глубиной 2; 3; 5мм. Форма надреза (концентрата напряжений) может быть трех видов: U- образной с радиусом1мм и глубиной 2мм; V - образной с углом 450 и глубиной 2мм; Т- образной с трещиной глубиной 5мм посередине (см. рис. 2). Различные формы концентратора напряжений позволяют создать в образцах неравномерные напряжения, способствующие хрупкому разрушению (или изгибу под определенным углом) испытуемых образцов.

Ударная вязкость - это работа удара маятника, затраченная на разрушение образца и отнесенная к площади поперечного сечения этого образца (за вычетом площади надреза).

Работу К, (дж), затраченную на разрушение образца (работа удара), определяют по формуле:

К= G?(cos в -cos б) (2.1)

где G -вес маятника, Н; ? -расстояние от оси вращения маятника до его центра тяжести, м; б - угол начального подъема маятника,..0; в- угол отклонения маятника от вертикальной оси после разрушения образца,..0;

Ударную вязкость КС, дж/м2, рассчитывают по формуле:

КС = К/S0 (2.2)

где S0-площадь поперечного сечения образца с учетом надреза (концентрата), м2.

1-маятник; 2-испытуемый образец; 3-стрелка; 4- шкала; l- плечо маятника; Н-начальная высота подъема маятника; б -угол подъема маятника; в - угол отклонения маятника; h- высота подъема маятника после отклонения

Рис.2 Образцы для испытания на маятниковом копре

а-с U-образным концентратором напряжения; б- с V- образным концентратором напряжения; в- с T- образным концентратором напряжения с трещиной посередине

3. Оборудование, материалы, образцы

1. Маятниковый копер;

2. Образцы для испытания размерами 55Ч10Ч10мм (изготавливают в слесарной мастерской);

3. Штангенциркуль.

4. Порядок выполнения работы

Сущность метода испытания заключается в установке образца с концентратором напряжений (надрезом) посередине, подъеме маятника и разрушение образца при свободном падении маятника. При подъеме маятника фиксируется угол б (угол подъема). После разрушения образца маятник отклоняется на угол в. Далее рассчитывается работа удара К, затраченная на разрушение образца, и ударная вязкость.

1. Изучите инструкцию по охране труда при испытании материалов, устройство и принцип действия маятникового копра.

2. Установите образец на опоре так, чтобы концентратор напряжения (надрез) был обращен в сторону, противоположную направлению удара маятника.

3. Поднимите маятник до высшего положения Н1, закрепите его защелкой и по шкале определите угол подъема б. Установите стрелку 3 шкалы 4 в нулевое положение и плавно, освободив защелку, отпустите маятник. При ударе маятника произойдет разрушение образца. После разрушения образца маятник, отклонится от вертикальных стоек на угол в. По шкале определите угол отклонения в.

4. Рассчитайте работу, затраченную на разрушение образца, по формуле (2.1), ударную вязкость материала по формуле

5. Заполните таблицу 1.

Таблица 1

Материал

Размеры образца

Сечение образца в месте концентратора S0, м2

Наибольший угол подъема б. (0)

Угол отклонения в . (0)

Эскиз разрушаемых деталей, форма излома

Работа удара, К, дж

Ударная вязкость , КС, дж/м2

Сталь марки 30, 40

Сталь марки У8, У10

Аl сплав

Серый чугун

5. Содержание отчета.

1. Тема и цель работы;

2. Оборудование, материалы и образцы;

3. Данные измерений и результаты испытаний заполните в таблице 1;

4. Сравните ударную вязкость испытуемых образцов и сделайте выводы.

Лабораторная работа №2

Тема: Определение твердости металлов и сплавов по методу Бринелля

1. Цель лабораторной работы.

1.1. Определение твердости металлов и сплавов по методу Бринелля;

1.2. Приобретение навыков определения твердости методом вдавливания в образец стального закаленного шарика.

Время выполнения работы - 4 часа.

2. Краткие теоретические сведения.

Твердость - это способность материала сопротивляться внедрению в него другого более твердого тела. Твердость металла проявляется при обработке резанием (точении, фрезеровании, сверлении и т.д.). Износостойкость материала зависит от его твердости. Показатели твердости учитываются при установлении оптимального режима механической обработки, выбора оборудования и инструмента. Метод определения твердости по Бринеллю основан на работе прибора (твердомера) Бринелля (см. рис. 1) с использованием закаленных стальных шариков различных диаметров, установленных стандартом.

Рис.1 Определение твердости по методу Бринелля

а- общий вид твердомера типа ТШ; б - схема действия индентора (шарика) при испытании; в -схема измерения диаметра отпечатка по методу Бринелля; 1-образец; 2-шарик; 3-отпечаток; 4-шкала лупы; Р-нагрузка на шарик; D-диаметр шарика; d -диаметр отпечатка; t-толщина образца

Твердость материала, определенную по методу Бринелля, обозначают НВ. Сущность метода испытания по определению твердости методом Бринелля заключается во вдавливании в образцы на приборах Бринелля стальных закаленных шариков диаметром 2,5; 5 и 10мм под нагрузкой от 156 до 3000 кН в зависимости от материала и толщины образца. После снятия нагрузки твердость по Бринеллю НВ определяют по специальной таблице или рассчитывают по формуле:

НВ = ; (2.1)

где Р-нагрузка, Н; D-диаметр вдавливаемого шарика, мм; d-диаметр отпечатка, мм;

3. Оборудование, материалы, образцы.

1. Твердомер для определения твердости по методу Бринелля;

2. Образцы для испытаний из углеродистой стали, чугуна, меди, латуни и др.;

3. Лупа для измерения диаметра отпечатка шарика;

4. Шлифовальная шкурка для зачистки образцов.

4.Порядок выполнения работы.

1. Изучите инструкцию по охране труда при испытании материалов, устройство и принцип действия имеющегося твердомера типа ТШ-2.

2. При проведении испытаний выполните требования безопасности труда:

- надежная установка образца на прессе;

- ограждение рабочей части установки для предотвращения выброса обломков образца в случае его разрушения;

- не располагать индентор у края образца во избежание его вылета при нагружении;

- снятие образца производить только после полной разгрузки и отключения установки.

3. Подготовьте образцы (не менее 4 - 5) к испытанию. Поверхность образцов должна быть обработана шлифованием и не иметь вмятин и рисок.

4. В зависимости от испытуемого материала и типа образца выберите столик прибора, нагрузку, диаметр шарика и время выдержки образца под нагрузкой (табл.1 и 2).

5.Установите образец на столик прибора. Подъемом столика к наконечнику индентора создайте предварительную нагрузку (1000Н) на образец, а затем приложите основную нагрузку.

Таблица 1. Выбор нагрузки и диаметра шарика

Толщина испытуемого образца, мм

Диаметр шарика D, мм

Нагрузка Р, Н (кгс)

Чугун, сталь

Медь, латунь, магниевые сплавы

Алюминиевые сплавы

Более 6

10

30000(3000)

10000(1000)

2500(250)

3…6

5

7500(750)

2500(250)

625(62,5)

Менее 3

2,5

1875(187,5)

625(62,5)

156(15,6)

Примечание: нагрузка выбирается пропорционально диаметру шарика.

Таблица 2. Выбор времени выдержки образца под нагрузкой в зависимости от диаметра шарика и нагрузки

Металлы

Твердость НВ

Минимальная толщина образца, мм

Рекомендуемый диаметр шарика, мм

Нагрузка Р, Н (кгс)

Время выдержки под нагрузкой, с

Черные

Более 140

3….6

2….4

10

5

30000(3000)

7500(750)

10

Менее 140

Более 6

10

10000(1000)

10

Цветные

Менее 130

3….6

2….4

10

5

30000(3000)

7500(750)

30

35….130

3….9

3….9

Менее 3

10

5

2,5

10000(1000)

2000(200)

625(62,5)

30

8….35

Более 6

3….4

Менее 3

10

5

2,5

2500(250)

625(62,5)

165(16,5)

60

6. После окончания испытания снимите образец и замерьте диаметр отпечатка при помощи лупы в двух взаимно-перпендикулярных направлениях (рис.1,в).

7. По величинам диаметров отпечатков шариков определите значение твердости по методу Бринелля, используя формулу (2.1).

5. Содержание отчета.

1. Тема и цель работы;

2. Оборудование, материалы и образцы;

3. Данные измерений и результаты испытаний оформите в виде таблицы 3.

Таблица 3.

Результаты испытаний по определению твердости металлов и сплавов по методу Бринелля

Номер испытания

Материал

Толщина образца, мм

Диаметр шарика D, мм

Нагрузка Р, Н (кгс)

Диаметр отпечатка d, мм

ТвердостьНВ

4. Сравните твердость испытуемых образцов и дайте характеристику материалам с самым большим числом твердости НВ.

Лабораторная работа №3

Тема: Определение твердости металлов и сплавов по методу Роквелла.

1. Цель лабораторной работы.

1.1. Определение твердости металлов и сплавов по методу Роквелла;

1.2. Приобретение навыков определения твердости методом вдавливания в образец алмазного конуса.

Время выполнения работы - 2часа.

2. Краткие теоретические сведения.

Метод Бринелля применяют для определения твердости незакаленных материалов. Для определения твердости закаленных материалов используют метод Роквелла.

По методу Роквелла твердость материалов определяют на твердомерах Роквелла типа ТР (рис.2) путем вдавливания индентора (алмазного или твердосплавного конуса с углом при вершине 1200 ) в материалы твердостью более 450 НВ. К испытуемому образцу последовательно прикладывают предварительную и основную нагрузку. Число твердости является мерой глубины проникновения индентора в испытуемый образец после снятия основной нагрузки.

Твердость по Роквеллу НR определяют по формуле:

НR= ; (2.2)

где К - постоянная величина, для алмазного конуса К=0,2; h, h0 -глубина внедрения наконечника в образец под действием общей нагрузки, мм; С - цена деления циферблата индикаторного прибора.

Рис.2 Твердомер Роквелла типа ТР: а- общий вид прибора; б - шкала прибора;

Практическая твердость по методу Роквелла отсчитывают по индикатору прибора непосредственно в процессе испытания. Значение твердости выражается в условных единицах. Например: 61,5 НRC - твердость по Роквеллу равна 61,5 единицам по шкале С.

На приборах типа ТР, определяющих твердость материала, имеются несколько различных шкал измерения: А,В,С. Шкала С (индентор- алмазный конус) имеет диапазон измерений 20….67 НRC, применяется для для закаленных изделий толщиной 1 мм при общей нагрузке Р=1500 Н (150кгс). Сущность метода испытания по определению твердости методом Роквелла заключается во вдавливании в образец индентора с алмазным конусом.

3. Оборудование, материалы, образцы.

1. Твердомер Роквелла;

2. Образцы для испытаний из закаленной стали марки 45 толщиной 20мм, закаленный инструмент из инструментальной стали марки У7 толщиной более 5 мм, пластина из твердого сплава ВК3 толщиной более 5 мм;

3. Шлифовальная шкурка для зачистки образцов.

4. Порядок выполнения работы.

1. Изучите инструкцию по охране труда при испытании материалов, устройство и принцип действия имеющегося твердомера типа ТК-14-250, ТР 5006 или другой модификации.

2. Подготовьте образцы (не менее 3) к испытанию. Поверхность образцов должна быть обработана шлифованием и не иметь вмятин и рисок.

3. В зависимости от испытуемого материала и типа образца выберите столик прибора. Индентор выбирают в виде алмазного конуса с углом при вершине 1200.

4. Установите образец на столик прибора. Подъемом столика к наконечнику индентора создайте предварительную нагрузку (100Н -10кгс) на образец, при этом большая стрелка индикатора должна сделать от 2,5 до 3 об. и остановиться на отметке «нуль», а малая стрелка - на черной риске. Для закаленных образцов приложите основную нагрузку 140 Н (140кгс).

5. Снимите действующую нагрузку после замедления или остановки движения стрелки не менее чем через 2 с.

6. Выполните по три испытания каждого образца.

5. Содержание отчета.

1. Тема и цель работы;

2. Оборудование, материалы и образцы;

3. Данные измерений и результаты испытаний оформите в виде таблицы 4.

Таблица 4

Номер испытания

Материал

Толщина образца, мм

Форма индентора

Нагрузка Р, Н (кгс)

Твердость НRС

Результаты измерений

Среднее значение

1

Сталь 45 закаленная

20

Алмазный конус

2

3

1

Сталь марки

У7

15

Алмазный конус

2

3

1

Твердый сплав марки ВК

5

Алмазный конус

2

3

4. Сравните твердость образцов и дайте характеристику материалам с самым большим числом твердости НRС.

Лабораторная работа №4

Тема: Исследование макроструктуры (макроанализ) металлов и сплавов.

1. Цель лабораторной работы.

1.1. Ознакомление с методом макроанализа, изучение макроструктуры металлов и сплавов;

1.2. Приобретение навыков исследования макроструктуры металлов и сплавов.

Время выполнения работы - 2часа.

2. Краткие теоретические сведения.

Макроанализ заключается в том, что заготовку или вырезанный из нее образец (темплет) исследуют невооруженным глазом или с помощью лупы с небольшим увеличением. Образец вырезают из тех мест заготовки, которые вызывают сомнения. Методом макроанализа определяют химическую неоднородность (ликвидацию) металла, глубину закалки, структуру, неметаллические включения и другие характеристики. Макроанализ не позволяет глубоко изучить внутреннее строение деталей и заготовок. Для изучения внутреннего строения деталей и заготовок применяют микроанализ.

Макроструктура - это строение металлических конструкционных и инструментальных материалов, видимое невооруженным глазом или с помощью лупы при незначительном увеличении (до 30-кратного) на изделиях, заготовках и специальных образцах. Основные виды дефектов структуры и качества конструкций появляются в результате технологических операций: обработки давлением, литья и сварки.

Сущность метода исследования макроструктуры металлов заключается в изучении образцов (темплетов), вырезанных в поперечном и продольном направлениях и на изломах образцов конструкционного материала. Для анализа выбирают образцы с характерными дефектами (см.Рис.3). Для травления образцов применяют 5%-ный раствор соляной кислоты. Продолжительность травления 15мин. И более. После травления образцы промывают горячей водой и нейтрализуют содой. Во избежание ожогов рук травление производят в резиновых перчатках. После травления на образцах образуется рельефная поверхность, на которой просматриваются дефекты, полученные в процессе производства. Протравленную часть просматривают с помощью лупы, выполняют зарисовки дефектов.

Для точного макроанализа образцы шлифуют, полируют, протравливают различными реактивами. Для изучения изломов образцы надрезают, затем ломают на маятниковых копрах или в слесарных тисках.

Рис.3 Дефекты поковок, выявленные при макроанализе: а- трещины на головках гаечного ключа, полученные в результате низкой температуры ковки; б - неравномерность облоя из-за смещения ковочных ручьев; в - трещины и искривления рукоятки пассатижей, образованные из-за высокой температуры ковки (перегрев).

3. Оборудование, материалы, образцы.

1. Реактивы:

-100мл соляной кислоты;

-100мл азотной кислоты;

-100мл воды при t=60…700С;

2 .Образцы для испытаний произвольных размеров с характерными дефектами, полученными различными технологическими методами: прокатом, ковкой, прессованием, литьем, различными видами сварки;

3. Шлифовальная шкурка для зачистки образцов, заточной станок;

4. Лупы (5-30-кратным увеличением);

5.Резиновые перчатки;

6. Тампоны для травления образцов;

4. Порядок выполнения работы.

1. Изучите инструкцию по охране труда при работе на заточном станке и с токсичными материалами.

2. Подготовьте образцы к исследованию. Поверхность образцов должна быть обработана шлифованием, полированием, травлением реактивами.

3. Рассмотрите образцы с видимыми дефектами, полученных различными методами, опишите их. Дайте характеристику дефектов. Сравните дефекты, видимые на образцах, с рисунками.

5. Содержание отчета.

1. Тема и цель работы;

2. Оборудование, материалы и образцы;

3. Результаты исследований (технологический метод получения, эскизы дефектов, их краткое описание) оформите в виде таблицы 5;

4.Сделайте выводы о годности каждого образца. Укажите достоинства и недостатки определения качества заготовок макроанализом.

Таблица 5

Результаты макроанализа образцов

Номер образца

Технологический метод изготовления образца

Вид дефекта (эскиз)

Краткое описание дефектов

Заключение о годности образца

Лабораторная работа № 5

Тема: Анализ микроструктуры углеродистой стали.

1. Цель лабораторной работы.

1.1. Ознакомление с методом исследования микроструктуры железоуглеродистых сплавов с помощью металлографического микроскопа;

1.2. Приобретение навыков изучения микроструктуры стали.

Время выполнения работы - 2часа.

2. Краткие теоретические сведения.

Углеродистую сталь классифицируют по основному признаку - массовой доле углерода и диаграмме состояния железо - цементит. По массовой доле углерода сталь подразделяют на низкоуглеродистую с массовой долей углерода до 0,3%, среднеуглеродистую - 0,3…0,6% и высокоуглеродистую - свыше 0,6%. По диаграмме состояния железо-цементит сталь классифицируют на доэвтектоидную с массовой долей углерода до 0,7%, эвтектоидную - 0,7…0,9% и заэвтектоидную - свыше 0,9%.

Микроструктура стали зависит от массовой доли углерода. Доэвтектоидная сталь имеет структуру феррита и перлита, эвтектоидная - перлита и заэвтектоидная - перлита и цементита (рис.4). Микроструктуру стали изучают с помощью металлографического микроскопа при незначительных увеличениях (оптические в 5-2000раз ), электронные- 100000 раз и более.

В процессе микроанализа определяют:

- микроструктуру образцов стали в нормализованном состоянии (феррит, перлит, цементит);

- массовую долю углерода;

- внутренние дефекты;

- микростроение отливок или проката;

Рис. 4 Микроструктура и эскиз микроструктуры стали в нормализованном состоянии: а- феррит и перли; б - перлит; в - перлит и цементит;

Феррит - в технически чистом железе - светлая составляющая с хорошо различимыми границами однородных крупных зерен. В доэвтектоидной стали феррит присутствует в виде светлых зерен или полосок в смеси с перлитом.

Перлит - имеет вид темных зерен различной формы и размеров или участков (темная составляющая). Цементит под микроскопом похож на блестящую белую сетку пластинок или зерен.

Сущность метода исследования микроструктуры стали заключается в изучении микрошлифов доэвтектоидной стали марки 40, состоящей из 50% перлита (темные зерна или пластинки) и 50% феррита (светлые зерна). С увеличением массовой доли углерода увеличивается площадь темных зерен или участков. С уменьшением массовой доли углерода увеличивается содержание феррита, т.е. увеличивается площадь светлых зерен или участков.

3. Оборудование, материалы, образцы.

1. Образцы из стали марок 20, 40, 80, У10, У13;

2. Набор напильников и шлифовальная шкурка для зачистки образцов;

3. Реактивы;

4.Резиновые перчатки;

5. Тампоны для травления образцов;

6. Металлографический микроскоп.

4. Порядок выполнения работы.

1. Изучите инструкцию по охране труда при шлифовании, полировании металлов и работе с токсичными материалами, устройство металлографического микроскопа.

2. Подготовьте образцы к исследованию способом, описанным в лабораторно-практической работе № 4. Поверхность образцов должна быть обработана шлифованием, полированием, травлением реактивами.

3. Проведите исследование образцов в порядке возрастания массовой доли углерода. Выполните эскизы микроструктур образцов и сравните их с фотографиями.

4. Определите количество структурных составляющих в процентах, по ним массовую долю углерода в доэвтектоидной и заэвтектоидной стали, а затем по массовой доле углерода примерную марку и механические свойства исследуемой стали.

5.Массовую долю углерода С вычисляют по формуле:

С= =0,4%

5. Содержание отчета.

1.Тема и цель работы;

2. Оборудование, материалы и образцы;

3.Результаты исследований (эскизы структуры образцов, результаты расчетов массовой доли углерода и примерную марку стали) оформите в виде таблицы 6.

Таблица 6

Результаты исследования микроструктуры углеродистой стали

Номер образца

Эскиз микроструктуры

Массовая доля углерода, %

Примерная марка стали

Характеристика стали

4. Дайте характеристику стали. На основании микроструктуры укажите различие свойств стали разных марок.

Лабораторная работа № 6

Тема: Анализ микроструктуры чугуна.

1. Цель лабораторной работы.

1.1.Ознакомление с методом исследования микроструктуры чугуна с помощью металлографического микроскопа.

Время выполнения работы - 2часа.

2. Краткие теоретические сведения.

Промышленность выпускает разные виды чугуна, в зависимости от физико-механических и технологических свойств можно выделить три группы чугунов: белый (предельный); половинчатый и серый (литейный); модифицированный (высокопрочный). В зависимости от массовой доли углерода различают доэвтектический, эвтектический, заэвтектический чугуны. Эвтектический чугун имеет массовую долю углерода 4,3%.

В сером чугуне углерод содержится в виде графита и перлита. По структуре серый чугун подразделяют на ферритный, ферритно-перлитный. Структура серого чугуна представлена на рис. 5. В структуре перлита находится цементит в виде сетки.

Рис. 5 Микроструктура серого чугуна.

а - феррит; б -феррит и перлит; в- перлит

В белом чугуне углерод содержится в химически связанном состоянии в виде цементита ( рис.6). Структурными составляющими белого чугуна является ледебурит, цементит и перлит.

Ледебурит - это смесь перлита и цементита, по форме, строению и цвету похож на перлит, но зерна его более крупные, грубые.

Рис.6 Микроструктура белого чугуна.

а-ледебурит, цементит и перлит; б-ледебурит; в-ледебурит и цементит;

Структура половинчатого чугуна состоит из ледебурита, цементита и перлита (рис.7).

С увеличением массовой доли углерода увеличивается содержание ледебурита. Чугун с массовой долей углерода более 4,3% состоит из ледебурита (мелкие темные зерна) и цементита (в виде светлых игл или пластинок).

Рис. 7 Микроструктура половинчатого чугуна: 1- ледебурит; 2 - перлит; 3 - цементит.

Сущность метода исследования микроструктуры чугуна заключается в изучении строения образцов из доэвтектического, эвтектического, заэвтектического чугунов с помощью металлографического микроскопа с увеличением до 200раз. По площади включений из феррита, перлита, цементита и ледебурита определяют примерную массовую долю углерода.

3. Оборудование, материалы, образцы.

1. Образцы из белого, половинчатого и серого чугунов;

2. Набор напильников и шлифовальная шкурка для зачистки образцов;

3. Реактивы;

4. Резиновые перчатки;

5. Тампоны для травления образцов;

6. Металлографический микроскоп.

4. Порядок выполнения работы.

1. Изучите инструкцию по охране труда при шлифовании, полировании металлов и работе с токсичными материалами, устройство металлографического микроскопа.

2. Подготовьте образцы к исследованию способом, описанным в лабораторно-практической работе № 4. Поверхность образцов должна быть обработана шлифованием, полированием, травлением реактивами.

3. Проведите исследование образцов в порядке возрастания массовой доли углерода. Выполните эскизы микроструктур образцов и сравните их с фотографиями.

4. Определите количество структурных составляющих, а по ним массовую долю углерода в доэвтектическом чугуне, а затем в образцах из эвтектического и заэвтектического чугунов.

5. Содержание отчета.

1. Тема и цель работы;

2. Оборудование, материалы и образцы;

3. Результаты исследований (эскизы структуры образцов, результаты расчетов массовой доли углерода и примерную марку чугуна) оформите в виде таблицы 7.

Таблица 7

Результаты исследования микроструктуры чугуна

Номер образца

Эскиз микроструктуры

Массовая доля углерода, %

Примерная марка чугуна

Характеристика чугуна

4. Дайте характеристику чугуна. Сделайте вывод о том, какие характеристики чугуна можно определить с помощью металлографического микроскопа.

Лабораторная работа № 7

Тема: Определение плотности электролита.

1. Цель лабораторной работы.

1.1. Приобретение навыков технического обслуживания аккумуляторных батарей;

Время выполнения работы - 2часа.

2. Краткие теоретические сведения. В свинцово-кислотных аккумуляторных батареях электролитом служит водный раствор серной кислоты определенной плотности. Плотность электролита в процессе эксплуатации должна систематически контролироваться. От этого зависит долговечность и безопасность эксплуатации. Генератор служит основным источником тока, обеспечивает потребителя электроэнергией и заряжает во время работы двигателя аккумуляторные батареи. Неисправности генератора (износ щеток, ослабление напряжения ремня и приводов и др.) приводят к недозарядке или разрядке аккумуляторной батареи (табл.8). Одним из основных показателей аккумуляторной батареи является плотность электролита. По плотности электролита судят о пригодности батареи к эксплуатации и ее применении в соответствующих климатических условиях. По плотности электролита определяют степень заряженности аккумулятора, т.е. длительность его работы.

При глубоком разряде аккумуляторной батареи плотность электролита достигает значения, близкого к плотности воды. При достижении плотности1070 кг/м3 (1,07г/см3) электролит уже при температуре -50С замерзает. Низкая плотность электролита приводит к сульфатации пластин, которая снижает емкость аккумулятора. Повышенная плотность электролита уменьшает срок службы аккумуляторной батареи.

Таблица 8

Зависимость плотности электролита, кг/м3, от заряда батареи

Полностью заряженная батарея

Батарея, разряженная на 25%

Батарея, разряженная на 50%

1300

1260

1220

1280

1240

1200

1260

1220

1180

1240

1200

1160

1230

1190

1150

Для определения плотности и температуры замерзания электролита в кислотных и щелочных аккумуляторах применяют прибор - ареометр (рис.8). Ареометр имеет шкалу плотности электролита в диапазоне измерения от 1150 кг/м3 до 1300кг/м3 и шкалу температур замерзания охлаждающей жидкости в диапазоне -60…-50С.

Сущность метода исследования заключается в определении плотности электролита при разной температуре с помощью ареометра и сравнение результатов со справочными данными.

Рис.8 Определение плотности электролита ареометром (а); ареометр в сборе (б);

1 - трубка для забора электролита; 2 - колба; 3 - груша; 4 - ареометр

При выполнении лабораторной работы нужно соблюдать правила безопасности при измерении плотности и исключать прямого контакта с ним. Если плотность электролита измеряют при температуре 20±20С, то используют температурную поправку, по ней уточняют измерения (табл.9).

Таблица 9

Температурные поправки к плотности электролита, кг/м3

Температура, 0С

0

10

20

30

40

Температурная поправка к плотности электролита на каждый градус Цельсия

-14

-7

0

+7

+14

3. Оборудование, материалы, образцы.

1. Ареометр для электролита в комплекте;

2. Термометр для измерения температуры испытуемых жидкостей;

3. Аккумуляторные батареи;

4. Порядок выполнения работы.

1. Изучите инструкцию по охране труда при работе с токсичными материалами, устройство ареометра.

2. Соберите ареометр для проведения работы.

3. Наберите испытуемую жидкость в пипетку в количестве, необходимом для свободного плавания поплавка ареометра в вертикальном положении.

4. Снимите показания ареометра по линии совпадения поверхности жидкости с делениями его соответствующей шкалы.

5.Промойте прибор водой, просушите и уложите в футляр

5. Содержание отчета.

1. Тема и цель работы;

2. Оборудование, материалы и образцы;

3. Результаты измерений (результат расчета плотности с учетом температурной поправки) оформите в виде таблицы 10.

4. По полученным значениям плотности электролита определите степень заряженности аккумулятора.

Таблица 10

Результаты определения плотности электролита

Электролит

Измеренная плотность электролита, кг/м3

Температура электролита при измерении, С0

Температурная поправка к измеренной плотности электролита, кг/м3

Плотность электролита с учетом температурной поправки, кг/м3

Раствор серной кислоты

Лабораторная работа № 8

Тема: Определение плотности и температуры замерзания антифриза (тосола).

1. Цель лабораторной работы.

1.1. Приобретение навыков технического обслуживания системы охлаждения двигателей автомобилей, тракторов и другой техники;

Время выполнения работы - 2часа.

2. Краткие теоретические сведения.

При работе двигателя выделяется большое количество теплоты, которая частично используется для нагрева самого двигателя до температуры 80….900С, нагрева моторного масла, а при необходимости для отопления салона (кабины) водителя. Во избежание перегрева силового агрегата излишняя теплота удаляется системой охлаждения в окружающую среду.

Технологические жидкости, используемые в системе охлаждения называются антифризами (тосол - торговая марка отечественного антифриза), их свойства сохраняются в течение 2 - 4 лет.

Антифриз имеет большую жидкотекучесть, поэтому небольшие неплотности в системе охлаждения приводят к утечке. Кроме того, в процессе эксплуатации происходит испарение воды из антифриза.

Компенсацию утечки производят добавлением свежего антифриза или дистиллированной воды, при этом возможно значительное изменение плотности жидкости. Что приводит к изменению температуры кристаллизации (замерзания) антифриза, причем температура кристаллизации снижается не только при недостаточном , но и избыточном количестве этиленгликоля в растворе (табл.11). Для контроля плотности антифриза используют ареометры, на шкалах которых может быть указана не плотность, а температура кристаллизации антифриза.

В инструкциях к ареометрам указана температура измерения жидкости 15; 20 или 250С. Если плотность жидкости измеряют при иной температуре, то используют температурную поправку (табл.12), по которой уточняют измерения.

Таблица11

Зависимость температуры кристаллизации и плотности антифриза от концентрации этиленгликоля для холодного периода года

Концентрация этиленгликоля, %

Плотность антифриза при 200С, г/см3

Температура кристаллизации, 0 С

Концентрация этиленгликоля, %

Плотность антифриза при 200С, г/см3

Температура кристаллизации, 0 С

26,4

1,034

-10

65,3

1,086

-65

36,4

1,051

-20

72,1

1,092

-60

45,6

1,063

-30

78,5

1,098

-50

52,6

1,071

-40

85,4

1,104

-40

58,0

1,078

-50

93,0

1,110

-30

63,1

1,083

-60

97,8

1,112

-20

Таблица 12

Температурные поправки к плотности антифриза, кг/м3

Температура, 0С

0

10

20

30

40

Температурная поправка к плотности антифриза на каждый градус Цельсия

-6

-3

0

+3

+6

Сущность метода исследования заключается в определении с помощью ареометра плотности антифриза при разной температуре и сравнении полученных результатов со справочными данными.

Рис. 9 Определение плотности антифриза: 1 - радиатор; 2 - горловина радиатора; 3 - колба; 4 - ареометр;

3. Оборудование, материалы, образцы.

1. Ареометр для антифриза в комплекте с устройством для отбора жидкости из системы охлаждения двигателя (рис.9);

2. Термометр для измерения температуры испытуемой жидкости;

3. Охлаждающая жидкость (антифриз);

4. Порядок выполнения работы.

1. Изучите инструкцию по охране труда при работе с охлаждающими жидкостями, устройство ареометра.

2. Соберите ареометр для проведения работы.

3. Наберите испытуемую жидкость в пипетку в количестве, необходимом для свободного плавания поплавка ареометра в вертикальном положении.

4. Снимите показания ареометра по линии совпадения поверхности жидкости с делениями его соответствующей шкалы.

5.Промойте прибор водой, просушите и уложите в футляр.

5. Содержание отчета.

1. Тема и цель работы;

2. Оборудование, материалы и образцы;

3. Результаты измерений (результат расчета плотности с учетом температурной поправки) оформите в виде таблицы 13.

Таблица 13

Результаты определения плотности и температуры кристаллизации антифриза

Марка антифриза

Измеренная плотность антифриза, кг/м3

Температура антифриза при измерении, 0С

Температурная поправка к измеренной плотности антифриза, кг/м3

Плотность антифриза с учетом температурной поправки, кг/м3

Температура кристаллизации антифриза, 0С

Тосол А40

4. По полученным значениям плотности антифриза определите его температуру кристаллизации.

Лабораторная работа № 9

Тема: Определение качества моторного масла простейшими методами.

1. Цель лабораторной работы.

1.1. Приобретение навыков определения наличия в моторном масле механических примесей и воды.

Время выполнения работы - 2часа.

2. Краткие теоретические сведения.

Наличие воды в моторном масле отрицательно влияет на работу двигателя и механизма трансмиссии автомобиля. Особенно опасно наличие воды в масле в смазочной системе шатунно-поршневой группы. Если в масле присутствует вода, то при незначительной отрицательной температуре в масле образуются кристаллы льда, которые способствуют загустению масла и затрудненности его подачи в смазочную систему двигателя (поэтому при работе автомобиля при отрицательной температуре окружающего воздуха наличие воды в масле недопустимо).

Вода в масле может находиться в трех состояниях: свободном в виде отстоя; в виде эмульсии; растворенном.

Наличие воды в масле можно определить простейшим способом.

Масло наливают в сосуд и перемешивают. Перемешанное масло в количестве 3…4 мл наливают в сухую пробирку и нагревают на слабом огне. При наличии воды в масле слышно характерное потрескивание, наблюдается вспенивание масла, на верхней части пробирки появляются мелкие капельки конденсированной воды. Если этих явлений не наблюдается, то вода в масле отсутствует. материаловедение техническое мышление

Наличие механических примесей в моторном масле недопустимо. Они приводят к износу механизмов, образованию нагара, засорению фильтров. Механические примеси могут присутствовать в масле в виде песка, пыли, металлических частиц и оксидов металлов (ржавчины).

Наличие механических примесей определяет методом пробы на стекло. Капли образца масла помещают на стекло, закрывают вторым стеклом и сдвигают одно относительно другого. Если в масле присутствуют механические примеси, то слышится характерный скрип.

Сущность метода исследования заключается в оценке испытуемого образца моторного масла по внешним признакам (цвет, запах, прозрачность) и с помощью простейших методов на наличие воды и механических примесей.

3. Оборудование, материалы, образцы.

1. Образец моторного масла;

2. Сосуд;

3. Пробирка;

4. Лабораторные стекла;

5. Электронагревательный прибор;

4. Порядок выполнения работы.

1. Для определения наличия воды в моторном масле:

- образец масла перемешайте в сосуде;

- перемешанное масло в количестве 3-4мл налейте в сухую пробирку и нагрейте на слабом огне;

2. Для определения наличия механических примесей в моторном масле:

*капли масла поместите на стекло, сверху накройте другим стеклом;

*сдвигайте верхнее стекло относительно нижнего;

5. Содержание отчета.

1. Тема и цель работы;

2. Оборудование, материалы и образцы;

3. Результаты исследований моторного масла на наличие воды и механических примесей оформите в виде таблицы 14 и 15.

Таблица 14

Результаты исследования моторного масла на наличие воды

Количество масла, мл

Марка масла

Наличие потрескивания, вспенивания, капель конденсата

Вывод

Таблица 15

Результаты исследования моторного масла на наличие механических примесей

Число капель масла

Марка масла

Наличие характерного скрипа

Вывод

3-4

Лабораторная работа № 10

Тема: Определение плотности нефтепродуктов.

1. Цель лабораторной работы.

1.1. Приобретение навыков по определению плотности нефтепродуктов.

Время выполнения работы - 2часа.

2. Краткие теоретические сведения.

Плотность нефтепродуктов - одна из основных паспортных характеристик. В нефтепродуктах различают абсолютную и относительную плотность.

Абсолютную плотность принято выражать в абсолютных значениях массы на единицу объема при определенной температуре. Единицей измерения служит кг/м3;

Относительная плотность - отношение масс равных объемов нефтепродукта и чистой воды при температуре 40С. Для относительной плотности принято через дробь указывать температуру образца нефтепродуктов и воды.

Относительную плотность автомобильного бензина по действующему стандарту принято считать 0,69….0,75, дизельного топлива - 0,82….0,86. Знание плотности нефтепродуктов необходимо для учета прихода и расхода топлива, так как приход топлива учитывается в тоннах (массе), а расход в литрах (объемах).

При определении плотности необходимо указывать температуру нефтепродуктов и воды. Плотность нефтепродуктов определяется с помощью нефтеденсиметра НДБ -1.

Для определения плотности вязких нефтепродуктов (смазочные, моторные, гипоидные, трансмиссионные масла и др.) с помощью нефтеденсиметра их разбавляют керосином в соотношении 1:1. Плотность полученной смеси вычисляют по формуле:

с=2с1 - с2

где с1- плотность смеси; с2- плотность керосина (разбавителя).

Сущность метода испытания заключается в определении плотности нефтепродуктов при температуре 200 С и сравнении ее с данными, приведенными в таблице 16.

Таблица 16

Средняя температура поправок для нефтепродуктов

Относительная плотность

Температурная попра...


Подобные документы

  • Типы кристаллических решёток металлов и дефекты их строения. Свойства и области применения карбида кремния. Электропроводность жидких диэлектриков и влиянии на неё различных факторов. Виды, свойства и применение неметаллических проводниковых материалов.

    контрольная работа [1,5 M], добавлен 09.10.2010

  • Механические свойства строительных материалов: твердость материалов, методы ее определения, суть шкалы Мооса. Деформативные свойства материалов. Характеристика чугуна как конструкционного материала. Анализ способов химико-термической обработки стали.

    контрольная работа [972,6 K], добавлен 29.03.2012

  • История возникновения электрических методов обработки. Общая характеристика электроэрозионной обработки: сущность, рабочая среда, используемые инструменты. Разновидности и приемы данного типа обработки, особенности и сферы их практического применения.

    курсовая работа [34,8 K], добавлен 16.11.2010

  • Рассмотрение основных дефектов стали и методы ее упрочнения обезуглероживанием и порчей теплостойкости. Свойства и область применения полярных термопластических пластмасс (полиамидов, пентонов, поликарбонатов). Характеристика механических свойств латуни.

    контрольная работа [531,0 K], добавлен 16.01.2012

  • Теплопроводность материала. Теплоизоляция строительных конструкций. Изучение влияния влажности на свойства древесины. Возникновение коробления при механической обработке сухих пиломатериалов. Изготовление отделочных материалов на основе полимеров.

    контрольная работа [156,0 K], добавлен 16.03.2015

  • Классификация горных пород Южного Урала, их виды и применение. Декоративные свойства природного камня. Яшма в структуре лабораторных работ, его текстурно-текстурные особенности. Особенности обработки яшмы, возможные трудности и пути их преодоления.

    курсовая работа [65,0 K], добавлен 26.03.2011

  • Выбор материала для изготовления деталей измерительных приборов с постоянством размеров при температурах -100…+100 °С. Описание ферромагнетиков, инварных сплавов. Химический состав и свойства материала 36Н. Особенности магнитно-твёрдых материалов.

    реферат [496,4 K], добавлен 30.10.2013

  • Техническое описание модели (комбинезон спортивный, женский; комбинированный из трикотажного гладкокрашеного полотна 2 цветов и сетчатого материала). Требования к изделию, подбор ассортимента материалов (основного и дополнительного) и фурнитуры.

    курсовая работа [54,3 K], добавлен 23.10.2015

  • Назначение, область применения и краткое описание шнекового транспортёра. Выбор электродвигателя, материала и вида термообработки. Расчет допускаемых напряжений. Разработка вала привода: техническое предложение, технический проект, построение эпюры.

    курсовая работа [118,1 K], добавлен 09.02.2011

  • Классификация цветных металлов, особенности их обработки и области применения. Производство алюминия и его свойства. Классификация электротехнических материалов. Энергетическое отличие металлических проводников от полупроводников и диэлектриков.

    курсовая работа [804,3 K], добавлен 05.12.2010

  • Многослойные и комбинированные пленочные материалы. Адгезионная прочность композиционного материала. Характеристика и общее описание полимеров, их свойства и отличительные признаки от большинства материалов. Методы и этапы испытаний полимерных пленок.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 21.11.2010

  • Термическая обработка деталей и область применения ступенчатой и изотермической закалки. Понятие собственной и примесной электропроводимости полупроводников. Составляющие элементы литейной формы. Увеличение производительности при токарной обработке.

    контрольная работа [1,4 M], добавлен 07.12.2010

  • Ультразвуковая обработка поверхностей как одно из направлений существенного повышения производительности и качества механической обработки материалов. Изучение практического опыта применения ультразвука в процессах абразивной обработки и их шлифования.

    контрольная работа [25,6 K], добавлен 30.01.2011

  • Характеристика контактной сварки и соединения деталей. Конструкция изделия и условия его работы. Характеристика материала и оценка его свариваемости. Расчет режимов сварки, проектирование сварочного контура машины и техническое нормирование работ.

    курсовая работа [136,8 K], добавлен 15.06.2009

  • Рассмотрение целей и задач материаловедения. Кавитация как образование в жидкости полостей, заполненных паром. Особенности определения параметров, влияющих на процессы диспергирования и кавитационного разрушения. Виды эрозионного разрушения материалов.

    реферат [75,8 K], добавлен 05.12.2012

  • Положительные свойства древесины как конструкционного материала. Химический состав и структура древесины. Классификация древесных пород на ядровые и заболонные. Механические свойства текстильных материалов, их использование в производстве швейных изделий.

    контрольная работа [35,2 K], добавлен 12.12.2011

  • Рассмотрение комплекса основных требований к женскому нарядному костюму для торжеств, техническое описание модели. Анализ ассортимента основного материала. Выбор отделочных и скрепляющих материалов. Составление конфекционной и технической карт на изделие.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 23.04.2012

  • Рассмотрение правил проведения макро- и микроанализа металлов и сплавов, определению твердости, исследованию структур и свойств сталей и чугунов, цветных сплавов и пластмасс. Практические вопросы термической и химико-термической обработки металлов.

    учебное пособие [4,4 M], добавлен 20.06.2012

  • Современные клеи, свойства, виды и области применения клеящих материалов. Лакокрасочные материалы и их основные компоненты, классификация по виду, химическому составу, основному назначению. Основные свойства и использование лакокрасочных материалов.

    контрольная работа [31,3 K], добавлен 25.11.2011

  • Основные тенденции сезона в женской верхней одежде. Перечень материалов для изготовления швейного изделия, установление требований к ним. Структурные характеристики и физико-механические свойства материалов. Выбор режимов влажно-тепловой обработки тканей.

    курсовая работа [48,2 K], добавлен 05.12.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.