Содержание Вопрос №1………………………………………………………………….4 Вопрос №2………………………………………………………………….5 Вопрос №3………………………………………………………………….7 Вопрос №4………………………………………………………………….8 Вопрос №5………………………………………………………………….9 Изм. Лист Разраб. № докум. Подпись Дата Лит. Вовк Провер. Реценз. Н. контр. Утверд. Контрольная работа Лист Листов 3 11 каф. ТМС гр. 17МТ2бзи Вопрос №2 Причина хрупкости тел с ковалентным типом связи в том, что связь между соседними атомами осуществляется парами валентных электронов, находящихся на общей для них связывающей орбите. Это создает в межатомном пространстве резко выраженную локализацию электронов в направлениях, являющихся кратчайшими для двух соседних атомов (образуются «электронные мостики»). Электронная плотность в межатомном пространстве вне «мостиков» очень мала. Прочность ковалентной связи зависит от степени перекрытия орбиталей валентных электронов. Чем меньше перекрытие тем меньше прочность связи. Характерными свойствами данного тела является малая плотность и высокая хрупкость. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 4 Вопрос №2 Рассмотрим с позиций правила фаз процесс кристаллизации чистого металла. Поскольку рассматривается чистый металл, система состоит из одного компонента. Здесь следует сказать, что в строгом смысле чистых металлов не существует, так как они всегда содержат примеси других элементов. Даже в наиболее чистых металлах, которые сейчас используются в технике, содержится в лучшем случае 1·10-7 % (по массе) примесей. Это значит, что в 1 г такого металла имеется около 1013÷14атомов примесей, при этом 1 атом примеси приходится на 1010÷11 атомов основного металла. Эти цифры показывают, что называть металл чистым или загрязненным следует исходя из существа рассматриваемого явления. В данном случае при обсуждении процесса кристаллизации вполне допустимо употреблять понятие "чистый металл". Итак, чистый металл является однокомпонентной системой. Отсюда следует, что при плавлении или кристаллизации, когда налицо две фазы, температура должна сохраняться постоянной, поскольку по правилу фаз число степеней свободы равно: С = К-Ф+1 = 1-2+1 = 0. Эта температура называется точкой плавления или кристаллизации. Если проследить за изменением температуры во времени при охлаждении металла из жидкого состояния до комнатной температуры, то можно обнаружить важные особенности процесса кристаллизации. На рис. 1 показана типичная кривая охлаждения чистого металла из жидкого состояния от температуры t1 до комнатной температуры tкомн во времени τ. Опыт показывает, что металл сохраняется в жидком состоянии не только тогда, когда его температура еще не достигла точки кристаллизации tкр, но и Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 5 при несколько более низкой температуре. Это явление называ- ют переохлаждением и характеризуют его разностью между температурой кристаллизации и достигнутой температурой Δt = tкр-t. Переохлаждение достигает какого-то наибольшего значения, после чего в жидкости появляются и начинают расти кристаллы. При этом температура резко поднимается до tкp и сохраняется на этом уровне до тех пор, пока идет кристаллизация. С исчезновением жидкости начинается обычное охлаждение твердого металла. Рис. 1. Кривая охлаждения чистого металла Появлению переохлаждения способствует высокая чистота металла, отсутствие механических сотрясений. Обычно отмечается переохлаждение в 1 5°С, но в отдельных случаях металлы удавалось переохладить очень сильно. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 6 Вопрос №3 Под заданные требования подходит сталь 45 ГОСТ 1050-88 Химический состав в % стали 45 ГОСТ 1050-88 C Si Mn Ni S P Cr Cu As 0.42 - 0.5 0.17 - 0.37 0.5 - 0.8 до 0.25 до 0.04 до 0.035 до 0.25 до 0.25 до 0.08 Рекомендую следующую термическую обработку: 1. Нормализация 2. Предлагаю калить зубья шестерни с использованием ТВЧ – 250 °С/сек до температуры 880 – 920 °С или в режиме при 500 °С/сек – до 980 – и 1020 °С на глубину 0,8…1,2 мм Микроструктура в готовом изделии Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 7 Вопрос №4 В качестве материала для изготовления инструмента "Машинный метчик" выбираю быстрорежущую сталь Р6М5. Быстрорежущие стали обладают высокой прочностью, что позволяет использовать их для обработки твердых материалов. При этом скорость работы режущих, шлифовальных, сверлильных установок превосходит те, что можно добиться, применяя детали из инструментальной стали. Особое место в технике для быстрорежущих образцов нашлось при изготовления резьбонарезного инструмента, особенно работающего с ударными нагрузками. Хим состав и термическая обработка Микроструктура в готовом изделии Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 8 Вопрос №5 В качестве материала для изделия "Тара для хранения серной кислоты" я выбираю по ОСТ 34-42-813-86 сталь марки Ст3пс ГОСТ 380-2005 Ст3 представляет собой конструкционную углеродистую сталь обыкновенного качества, востребованную при изготовлении несущих и ненесущих конструкций, эксплуатируемых при плюсовых температурах. Это самый распространенный конструкционный материал среди сталей данного класса, производится конвертерным или мартеновским способом. Основные характеристики сталей Ст3пс Сталь изготавливается по ГОСТу 380-2005, согласно которому расшифровка обозначения материала выглядит следующим образом: Ст – первые буквы; цифра – отображает условный номер марки, зависящий от состава; «пс» – обозначают степень раскисления стали. Дополнительно к буквенно-цифровой, на прокат наносится несмываемая цветовая маркировка – красная. По степени раскисления (удаления кислорода, ухудшающего механические характеристики сплава) выделяют: сталь марки Ст3пс – полуспокойная, для ее раскисления используют алюминий, титан, ферросилиций+алюминий, ферросилиций+титан, это наиболее распространенная разновидность, занимающая промежуточное положение по стоимости и уровню механических характеристик между кипящими и спокойными сплавами; Химический состав Ст3 в зависимости от степени раскисления Марка Углерод, % Марганец, % Кремний, % Ст3пс 0,14-0,22 0,4-0,65 0,05-0,15 Плотность при +20°C – 7850 кг/м3, твердость – HB 10-1=131 МПа. Ст3 всех видов раскисления не имеет ограничений по свариваемости. Основные способы сварки – ручная электродуговая, полу- и автоматическая электродуговая, контактно-точечная. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 9 Механические характеристики проката толщиной до 20 мм Марка Предел прочности при растяжении, Ϭв, МПа Предел текучести, Ϭт, МПа Относительное удлинение, δ5, % Ст3пс 370-480 245 26 Области применения Сталь используется в производстве: фасонного и листового проката толщиной до 10 мм, применяемого для создания несущих участков сварных конструкций, эксплуатируемых при воздействии знакопеременных усилий; толщиной 11-25 мм с гарантируемой свариваемостью, предназначенного для производства несущих элементов конструкций; гладкопрофильной арматуры, применяемой при создании ж/б элементов; фасонных профилей для с/х машиностроения; просечно-вытяжных листов; заготовок деталей трубопроводной арматуры; соединительных элементов трубопроводов с ограничением рабочих температур от -20°C до +200°C; электросварных труб; двухслойных коррозионностойких листов в роли основного слоя. Пластина из спокойной стали толщиной 20 мм после прокатки. Твердость 120 HV. Распределение феррита и перлита по всему сечению равномерное. Имеются как округлые, так и удлиненные неметаллические включения. Структурные составляющие: перлит, феррит Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 10 Микроструктура в готовом изделии Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 11
