 |
Технологические свойства материала У7А .
|
|
|
|
Вариант №2
Задание 1. Как можно устранить внутренние напряжение в стали, образовавшиеся в результате закалки?
Ответ: Внутренние напряжения при закалке стали возникают вследствие неравномерного охлаждения поверхности и сердцевины изделия (эти напряжения называют тепловыми), увеличения объема и неоднородности протекания мартенситного превращения по объему изделия. Напряжения, вызываемые этим превращением, называют структурными или фазовыми. Неодинаковое распределение температур по сечению изделия при быстром охлаждении сопровождается и неравномерным изменением объема. Поверхностные слои сжимаются быстрее, чем внутренние. Однако сжатию поверхностных слоев препятствуют внутренние слои. Это приводит к тому, что в поверхностных слоях образуются временные (т, е. исчезающие после снятия нагрузки) растягивающие, а во внутренних слоях – сжимающие напряжения. После того как поверхность охладится и изменение объема прекратится, сердцевина еще будет испытывать тепловое сжатие. Вследствие этого напряжения начнут уменьшаться, и в некоторый момент произойдет изменение знака напряжений на поверхности и в сердцевине. После окончательного охлаждения на поверхности получаются остаточные напряжения сжатия, а в сердцевине – напряжения растяжения. Появление остаточных напряжений является результатом того, что временные напряжения вызывают не только упругую, но также в той или иной степени неодновременную и неодинаковую пластическую деформацию слоев по сечению. Рассмотрим теперь условия образования структурных напряжений при полной прокаливаемости. При этом тепловые напряжения условно учитываться не будут.По достижении при закалке температур ниже точки Мн мартенсит в первую очередь образуется на поверхности, где точка Мн будет достигнута раньше, чем в сердцевине. Так как превращение аустенит – мартенсит сопровождается увеличением объема, то это приводит к образованию на поверхности временных сжимающих напряжений, а во внутренних слоях – растягивающих напряжений. По мере развития превращения знак напряжений на поверхности и в сердцевине меняется. Структурные напряжения относительно тепловых изменяются в обратном порядке. В результате мартенситного превращения на поверхности образуются остаточные напряжения растяжения, а в сердцевине – напряжения сжатия. Эти остаточные напряжения, как и тепловые, возникают в результате появления под действием временных напряжений не только упругой, но и неодинаковой по сечению остаточной деформации. При закалке стали одновременно возникают как тепловые, так и структурные напряжения, которые суммируют. В данной схеме тепловые напряжения превышали структурные, поэтому на поверхности образовались напряжения сжатия. Однако в зависимости от соотношения между тепловыми и структурными напряжениями могут получиться различные эпюры суммарных напряжений, а в поверхностных слоях напряжения могут иметь разный знак и различную величину. Во многих случаях величина фазовых напряжений больше, чем тепловых. Остаточные напряжения, полученные после закалки, не характеризуют напряжения, возникающие при охлаждении (нагреве) стали. Остаточные напряжения всегда меньше временных напряжений, образующихся в процессе охлаждения. Если величина напряжений превышает сопротивление отрыву и металл мало пластичен, то напряжения не могут быть уменьшены пластической деформацией. Это вызывает образование трещин. Наиболее опасны при этом растягивающие напряжения на поверхности, которые способствуют образованию трещин и снижают предел выносливости стали. Растягивающие напряжения возникают в основном вследствие структурных напряжений, которые нужно стремиться уменьшить. Структурные напряжения тем больше, чем выше температура закалки и скорость охлаждения в интервале температур Мн и Мк. Для снижения структурных напряжений нужно замедлять скорость охлаждения ниже точки Мн и избегать перегрева стали.
|
|
|
|
|
|
Задание 2. Объясните сущность методов испытания механических свойств металлов. Что определяется с помощью данных методов?
Ответ: Механические свойства металлов (прочность, упругость, пластичность, вязкость), как и другие свойства, являются исходными данными при проектировании и создании различных машин, механизмов и сооружений. Методы определения механических свойств металлов делятся на следующие группы: статические, когда нагрузка возрастает медленно и плавно (испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, твердость);
динамические, когда нагрузка возрастает с большой скоростью (испытания на ударный изгиб);
циклические, когда нагрузка многократно изменяется (испытание на усталость);
технологические — для оценки поведения металла при обработке давлением (испытания на изгиб, перегиб, выдавливание). Методы испытания механических свойств
Различают два вида испытаний: статические, проводимые под действием постоянной или медленно возрастающей нагрузки, и динамические, проводимые под действием ударных или иных быстро изменяющихся нагрузоки сопровождающихся большими силами инерции движущихся масс. К первому виду относится большинство проводимых в заводской практике методов испытаний: на прочность, твердость, ползучесть и другие; ко второму — испытания на ударную вязкость. Испытание материалов на прочность проводят на специальных разрывных машинах типов ИМ-4Р, ИМ-12А. Закрепив образец в машине, начинают испытание на прочность (на разрыв), подвергая его растягивающим усилиям.
Специальный прибор, установленный на машине, записывает процесс испытания образца в виде диаграммы растяжения в определенном масштабе. Испытания продолжают до разрушения (разрыва) абразива. Чем пластичнее металл, тем дольше сопротивляется он разрушению при растяжении и наоборот. Ha диаграмме растяжения по оси абсцисс откладывается удлинение образца в мм под действием растягивающей нагрузки, а по оси ординат — Напряжение, создаваемое машиной и приводящее разрыву образца. В начале испытания под действием относительно небольшой нагрузки величина деформации изменяется но прямолинейному закону. Под деформацией понимают изменение длины и формы испытуемого образца под действием приложенной внешней силы (нагрузки).
|
|
|
Задание 3. Расшифровать марки сталей У7А; Ст1; 09Х14Н19В2БР1.
Ответ: У7А - Сталь инструментальная углеродистая.
Химический состав в % материала У7А
ГОСТ 1435 – 99
C Si Mn Ni S P Cr
0.65 - 0.74; 0.17 - 0.33; 0.17 - 0.28; до 0.25; до 0.018; до 0.025; до 0.2;
Cu
до 0.25.
Технологические свойства материала У7А.
Свариваемость: не применяется для сварных конструкций.
Флокеночувствительность: не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
Применение: инструмент, который работает в условиях, не вызывающих разогрева рабочей кромки: зубила, долота, бородки, молотки, лезвия ножниц для резки металла, топоры, колуны, стамески, плоскогубцы комбинированные, кувалды.
|
|
|
