Основные механические свойства материалов

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

(ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)

Чайковский технологический институт (филиал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

(ЧТИ (филиал) ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)

Кафедра «Промышленных технологий»

С.Н. Красильников

Материаловедение. ТКМ

Методические указания к выполнению контрольной работы

для студентов направления подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»

заочной формы обучения

Чайковский, 2018

8УДК 621.184.64

Материаловедение. ТКМ

Составитель: к.т.н., доцент С.Н. Красильников

2018 год

Утверждено на заседании кафедры «Промышленных технологий» Чайковского технологического института (филиал) ФГБОУ ВО

«ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»

Протокол № 6 от 29.03.2018 г.

Электронная версия в Word 2000 находится в Чайковском технологическом институте (филиал) ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»

Методические указания составлены в соответствии с программой курса «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для технических специальностей вузов. Методические указания предназначены для студентов заочнойформы обучения по направлению подготовки23.03.03«Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов».

Методические указания являются руководством при выполнении контрольной работы.Приведены основные сведения о конструкционных материалах и их свойствах, методические указания содержат задания к контрольным работам и примеры выполнения заданий.

Работа № 1.

Основные механические свойства материалов.

Задание на работу № 1.

Задача 1(по вариантам). Определить основные свойства стали: модуль упругости Е; относительное удлинение d; относительное сужение y; параметры прочностных свойств материала (пределы пропорциональности s _пц, текучести s _0,2, прочности s _в) по заданной диаграмме (рисунок 4); твердость НВ; предел выносливости s _-1.

Исходные данные:

№ варианта	l ₀ , мм	F ₀ , мм²	P , Н	D l × 10³, мм	F ₁ , мм²	l ₁ , мм	№ диаграммы
1	125	490	3090	3,7	392	150	I
2	100	320	1680	2,5	272	130	II
3	80	180	810	2,0	135	104	III
4	75	80	530	2,6	57	84	IV
5	50	50	360	1,7	35	56	V
6	40	30	190	1,6	24	50	VI
7	30	20	160	1,2	18	39	VII
8	25	12	82	1,0	10	35	VIII
9	20	10	72	0,6	7,5	24	IX
10	15	8	24	0,5	6,2	18	X
11	80	180	810	2,0	135	104	II
12	50	50	360	1,7	35	56	III
13	25	12	82	1,0	10	35	VI
14	15	8	24	0,5	6,2	18	VIII
15	125	490	3090	3,7	392	150	X
16	120	450	3000	3,5	352	145	I
17	110	350	1880	3,1	302	135	IV
18	95	220	1120	2,4	172	125	V
19	70	75	510	1,9	52	79	VII
20	65	70	430	1,8	47	74	IX
21	45	50	275	1,6	44	55	I
22	85	200	910	2,1	155	109	II
23	35	25	175	1,3	23	45	III
24	115	315	1980	3,3	267	140	IV
25	105	300	1780	3,0	252	135	V
26	60	60	400	1,8	45	66	VI
27	55	45	380	1,7	30	61	VII
28	110	320	1885	3,1	272	139	VIII
29	70	80	550	1,9	57	78	IX
30	90	300	1580	2,3	255	120	X
31	125	490	3090	3,7	392	150	I
32	100	320	1680	2,5	272	130	II
33	80	180	810	2,0	135	104	III
34	75	80	530	2,6	57	84	IV
35	50	50	360	1,7	35	56	V
36	40	30	190	1,6	24	50	VI
37	30	20	160	1,2	18	39	VII
38	25	12	82	1,0	10	35	VIII

Рисунок 4 – Условные диаграммы растяжения материалов

(диаграммы I, IV, V, VII, VIII, IX – имеют выраженную площадку текучести, а у диаграмм II, III, VI, X – площадка текучести отсутствует)

Задача 2. Для разрушения на маятниковом копре стандартного образца стали сечением 1,0 ´ 1,0 см и длиной 5,5 см была затрачена работа А = 12,21кг × м. Удар произведен по надрезу в образце, глубина которого 0,2 см. Определить ударную вязкость стали.

Задача 3. Образец углеродистой стали испытывался на твердость на прессе Бринелля шариком D = 10 мм под нагрузкой Р = 3000 кгс. Получены три отпечатка с диаметрами 5,09 мм ; 5,15 мм; 5,12 мм. Определить средние значения твердости и предела прочности.

Задача 4. На сколько удлинится стержень длиной 4 м из стали с пределом текучести s _0,2 = 285 МПа, если внутреннее напряжение s ( s = P / F ₀ ) составит 0,62 от предела текучести.

При решении задачи необходимо воспользоваться формулой для определения модуля упругости. Значение модуля упругости принять из 1 задачи.

Задача 5. Растянутый элемент металлической балки в форме швеллера № 30 (F = 40,5 см²) изготовлен из стали Ст3. При какой нагрузке в данном элементе конструкции появятся остаточные деформации.

Пример решения задачи 1.

Определить основные свойства материалов: модуль упругости Е; относительное удлинение d; относительное сужение y; параметры прочностных свойств материала (пределы пропорциональности s _пц, текучести s _т ( s _0,2 ), прочности s _в) по заданной диаграмме; твердость НВ, предел выносливости s _-1.

Исходные данные:

l ₀ , мм	F ₀ , мм²	P , Н	D l × 10³, мм	F ₁ , мм²	l ₁ , мм	№ диаграммы
70	85	520	2,4	67	78	рисунок 1

Решение:

1. Определение модуля упругости:

2. Определение показателей пластичности:

- относительное удлинение ;

- относительное сужение .

3. Определение параметров прочности по диаграмме (см. рис. 1)

- предел пропорциональности характеризует конец прямолинейного участка диаграммы: s _пц = 270 МПа, т.к. до этой точки график прямолинеен, далее он искривляется.

- поскольку на диаграмме нет явно выраженной площадки текучести, то определяем условный предел текучести s _0,2. Для этого определим напряжение, соответствующее 1,0% деформации s _1,0 =350 МПа, т.е.

270 < s _0,2 < 350,

(Если диаграмма имеет площадку текучести, то необходимо определить предел текучести s _0,2 , значение которого соответствует горизонтальному прямолинейному участку диаграммы (площадке текучести).)

- прослеживая характер кривой при возрастании нагрузки, доходим до точки экстремума (наивысшая точка диаграммы), которая и характеризует предел прочности (временного сопротивления) – s _в = 460 МПа..

4. Определение твердости: s _в = (0,34 … 0,36)НВ;

s _в = 0,35 × НВ Þ НВ = s _в /0,35 = 460 /0,35 = 1314 МПа.=131,4 кгс/мм².

5. Определение предела выносливости: s _-1 =0,43 s _в =0,43 × 460 =197,8МПа.

Ответ. Е = 178,4 × 10³ МПа; d = 11,4%; y = 21,2%; s _пц = 270 МПа; s _0,2 = 286 МПа; s _в = 460 МПа; НВ = 131,4 кгс/мм², s _-1 = 197,8 МПа.

Справочные данные: 1 кгс/мм² = 10 МПа.

Работа №2.

Железоуглеродистые сплавы.

Задание на работу № 2.

Задача 1 (по вариантам). Определить количества феррита и цементита в железоуглеродистых сплавах по содержанию углерода. Построить совмещенную диаграмму изменения содержания феррита и цементита в сплавах.

Ф, Ц, %

С, %

(При решении задачи следует исходить из того, что в железоуглеродистых сплавах имеется только феррит (Ф) и цементит (Ц), а все другие структуры являются комбинациями из феррита и цементита, поэтому определяют только содержание цементита (смотри пример решения задачи), а феррит принимают по разности Ф = 100 % – Ц.)

Исходные данные:

№ варианта	Содержание углерода, %					№ варианта	Содержание углерода, %
1	0,1	0,83	1,5	2,32	4,0	20	0,39	1,21	1,8	2,61	5,55
2	0,11	0,84	1,51	2,33	4,1	21	0,29	1,11	1,69	2,51	5,0
3	0,12	0,85	1,52	2,34	4,15	22	0,28	1,1	1,68	2,5	4,95
4	0,13	0,86	1,53	2,35	4,2	23	0,27	1,0	1,67	2,49	4,9
5	0,14	0,87	1,54	2,36	4,25	24	0,26	0,99	1,66	2,48	4,85
6	0,15	0,88	1,55	2,37	4,3	25	0,25	0,98	1,65	2,47	4,8
7	0,16	0,89	1,56	2,38	4,35	26	0,24	0,97	1,64	2,46	4,75
8	0,17	0,9	1,57	2,39	4,4	27	0,23	0,96	1,63	2,45	4,7
9	0,18	0,91	1,58	2,4	4,45	28	0,22	0,95	1,62	2,44	4,65
10	0,19	0,92	1,59	2,41	4,5	29	0,21	0,94	1,61	2,43	4,6
11	0,3	1,12	1,7	2,52	5,1	30	0,2	0,93	1,6	2,42	4,55
12	0,31	1,13	1,71	2,53	5,15	31	0,1	0,83	1,5	2,32	4,0
13	0,32	1,14	1,72	2,54	5,2	32	0,11	0,84	1,51	2,33	4,1
14	0,33	1,15	1,73	2,55	5,25	33	0,12	0,85	1,52	2,34	4,15
15	0,34	1,16	1,74	2,56	5,3	34	0,13	0,86	1,53	2,35	4,2
16	0,35	1,17	1,75	2,57	5,35	35	0,14	0,87	1,54	2,36	4,25
17	0,36	1,18	1,76	2,58	5,4	36	0,15	0,88	1,55	2,37	4,3
18	0,37	1,19	1,78	2,59	5,45	37	0,16	0,89	1,56	2,38	4,35
19	0,38	1,2	1,79	2,6	5,5	38	0,17	0,9	1,57	2,39	4,4

Задача 2. Какие вредные химические примеси могут быть в стали и каково их предельное содержание?

Задача 3. Расчет вала выполняется в двух вариантах, отличающихся принятым материалом: 1) сталь 40; 2) сталь 40ХН.

Можно ли с уверенностью утверждать, что при одинаковых диаметрах и конструкции валов в обоих вариантах вал из стали 40ХН окажется прочнее, чем из стали 40 и почему?

Задача 4.Сталь испытана на растяжение в образце диаметром d ₀ = 10мм, l ₀ = 90 мм. После испытания установлены следующие показатели: нагрузка при пределе текучести Р_0,2 = 75000 Н; разрушающая нагрузка Р_в = 82000 Н; длина образца после разрыва l ₁ = 97 мм, диаметр образца после испытания d ₁ = 6,7 мм. Определить:s _0,2 , s _в , d , y , марку стали.

Задача 5. Арматура из высокоуглеродистой стали была испытана на твердость на твердомере Роквелла. При этом по индикатору твердомера на шкале С получено значение твердости HRC = 21.Определить марку стали.

Задача 6(по вариантам).Расшифровать марку стали (определить примерный химический состав стали).

№ варианта	Марка стали	№ варианта	Марка стали
1	40Х24Н12СЛ	20	31Х19Н9МВБТ
2	15Х12ВНМФ	21	37Х12Н8Г8МФБ
3	10Х11Н20Т3Р	22	06ХН28МДТ
4	40ХСН2МА	23	20Х12ВНМФ
5	10Х17Н13М3Т	24	08Х21Н6М2Т
6	20Х1М1Ф1ТР	25	36Х2Н2МФА
7	55Х20Г9АН4	26	08Х15Н24В4ТР
8	15Х2Г2СВА	27	12Х29Н16Г7АР
9	45Х14Н14В2М	28	08Х16Н13М2Б
10	12Х18Н9ТЛ	29	15ХГСНДМ
11	18Х12ВМБФР	30	35ХНМ24В4ТР
12	20ХГСНДМЛ	31	40Х24Н12СЛ
13	20Х20Н14С2	32	15Х12ВНМФ
14	03Х19Г10Н7АР	33	10Х11Н20Т3Р
15	08Х17Н13М2Т	34	40ХСН2МА
16	10Х14Г12Н4Т	35	10Х17Н13М3Т
17	35ХН1М2ФА	36	20Х1М1Ф1ТР
18	13Х11Н2В2МФ	37	55Х20Г9АН4
19	40Х15Н7Г7Ф2МС	38	15Х2Г2СВА

Пример решения задачи 1.

Железоуглеродистый сплав содержит углерода 0,27 %. Определить в нем содержание цементита (Ц) и феррита (Ф).

Решение.

При содержании углерода 6,67 % в железоуглеродистом сплаве содержится 100% цементита. Исходя из этого, составим пропорцию

6,67 % С – 100 % Ц

0,27 % С – х % Ц.

х = (0,27 × 100) /6,67 =4% Ц.

Содержание феррита определяем по разности

Ф = 100 % – Ц = 100 – 4 = 96%.

При решении задачи 1 необходимо аналогично определить содержание цементита и феррита для каждого сплава (по содержанию углерода), а затем построить совмещенную диаграмму изменения содержания феррита и цементита в сплавах.

При решении задач 4, 5 следует воспользоваться теоретическими данными к работе № 1.

Справочные данные.

Марка стали	s _в , МПа	s _т , МПа	d , %	Марка стали	s _в , МПа	s _т , МПа	d , %
Ст 1	310	–	35	55	660	390	13
Ст 2	330	225	32	60	700	410	12
Ст 3	370	245	26	65	710	420	10
Ст 4	410	265	24	70	730	430	9
Ст 5	490	285	20	75	1080	885	9
Ст 6	590	315	15	80	1100	950	8

1 кгс/мм² = 10 МПа

Работа №3

Задание на работу №3.

Задача 1 (по вариантам). По данной марке сплава определить:

- к какой группе материалов относится;

- химический состав (по марке сплава);

- механические и физические свойства (дать описание буквенным обозначениям свойств). Необходимо выбрать для соответствующей марки сплава по таблицам, приведенным в справочных данных для этой работы.

Исходные данные:

№ вар.	марка сплава	№ вар.	марка сплава	№ вар.	марка сплава
1	АМц	14	ЛКС80-3-3 (мягкая)	27	БрКН1-3 (твердая)
2	Л90 (твердая)	15	БрКМц3-1 (твердая)	28	ЛА67-2,5 (мягкая)
3	БрОФ8-0,3 (твердая)	16	АМц	29	БрОФ4-0,25 (мягкая)
4	АМг5	17	ЛН65-5 (мягкая)	30	ЛМцЖ55-3-1 (мягкая)
5	ЛАЖ60-1-1 (мягкая)	18	БрОЦС4-4-2,5 (мягкая)	31	АМц
6	БрОЦ4-3 (мягкая)	19	АМг5	32	Л90 (твердая)
7	АМг3	20	Л70 (твердая)	33	БрОФ8-0,3 (твердая)
8	ЛС63-3 (твердая)	21	БрА7 (твердая)	34	АМг5
9	БрАЖН10-4-4 (твердая)	22	АМг2	35	ЛАЖ60-1-1 (мягкая)
10	АМг2	23	ЛС59-1(мягкая)	36	БрОЦ4-3 (мягкая)
11	ЛЖС58-1-1 (мягкая)	24	БрБ2 (мягкая)	37	АМг3
12	БрМц5 (мягкая)	25	АМг6	38	ЛС63-3 (твердая)
13	АМг6	26	ЛК80-3 (твердая)

Задача 2.Определить механические характеристики (твердость и предел прочности) и марку алюминиевого сплава, если при испытании на твердость по Бринеллю (D = 10 мм, Р = 250 кгс) средний диаметр отпечатка составляет d = 2,3 мм.

Задача 3. Для деталей, работающих в условиях трения заменить КЧ60-3 ( s _в ³ 588 МПа, НВ = 180 … 250) на бронзу.

Задача 4. Определить механические характеристики (твердость и предел прочности) и марки латуни и бронзы, если при испытании на твердость по Бринеллю (D = 10 мм, Р = 1000 кгс) средний диаметр отпечатка составляет d = 4,2 мм.

Задача 5. Щиты авиационных электродвигателей изготовляют из алюминиевого сплава. Какой материал и какой способ изготовления деталей в данном случае оптимален и почему: 1) Д1, литье в кокиль; 2) АЛ2, литье под давлением.

В этой задаче обратить внимание на сочетание материала и способа получения детали.

Справочные данные.

Марка

g, г/см³

l, Вт/(м × °С)

a ×10⁶, 1/ °С

s_в, МПа

d, %

НВ

Твердая Мягкая Твердая Мягкая Твердая Мягкая

Марка

g, г/см³

l, Вт/(м × °С)

a ×10⁶, 1/ °С

s_в, МПа

d, %

НВ

Твердая Мягкая Твердая Мягкая Твердая Мягкая

Список рекомендуемой литературы

1.Материаловедение и технология металлов: учебник / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др.; под ред. Г.П. Фетисова. – М.: Высш. шк., 2008. – 862 с.

2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник. – М.: Машиностроение, 1980.– 494 с.

3. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие / под ред. В.С. Чередниченко. – М.: Омега-Л, 2006. – 752 с.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

(ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

(ЧТИ (филиал) ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)

Кафедра «Промышленных технологий»

С.Н. Красильников

Материаловедение. ТКМ

Методические указания к выполнению контрольной работы

для студентов направления подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»

заочной формы обучения

Чайковский, 2018

8УДК 621.184.64

Материаловедение. ТКМ

Составитель: к.т.н., доцент С.Н. Красильников

2018 год

«ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»

Протокол № 6 от 29.03.2018 г.

Работа № 1.

Основные механические свойства материалов.

Дата: 2019-05-28, просмотров: 438.

12 3 4 Следующая ⇒