6 вариант. Контрольная работа по материаловедению и ТКМ

6 вариант

ПОЛНОЕ ЗАДАНИЕ В ДЕМО ФАЙЛЕ

ЧАСТЬ ДЛЯ ПОИСКА ДУБЛИРУЮ НИЖЕ

Тема 6. Механические свойства и их характеристики

Задание. Необходимо зарисовать, соблюдая масштаб, диаграмму растяжения в координатах «усилие F – удлинение Dl» согласно своему варианту и выполнить следующие задания:

1.             Преобразовать исходную диаграмму в диаграмму с относительными координатами «напряжение s – относительная деформация e».

2.             По полученной диаграмме «напряжение – деформация» определить механические характеристики упругости материала: E – модуль нормальной упругости;

 – предел пропорциональности;

 (

) – предел упругости (предел пропорциональности можно отнести и к прочностным характеристикам).

3.             По полученной диаграмме «напряжение – деформация» определить механические характеристики прочности материала:

 или

 – предел текучести физический или условный,

 – предел прочности (временное сопротивление).

4.             По полученной диаграмме «напряжение – деформация» определить механические характеристики пластичности материала: d% – относительное удлинение.

5.             По полученной диаграмме «напряжение – деформация» определить модуль пластичности D, характеризующий способность материала дополнительно упрочняться за счет пластической деформации.

Задание выполняется индивидуально, по вариантам. Выбор нужного варианта осуществляется по первой букве фамилии (таблица 2.1).

Таблица 2.1

1 вариант

А – В

5 вариант

О – Р

2 вариант

Г – Е

6 вариант

С – У

3 вариант

Ж – К

7 вариант

Ф – Ч

4 вариант

Л – Н

8 вариант

Ш – Я

Диаграммы растяжения по вариантам приведены ниже.

Вариант 1 (сплав АМг3)

Удлинение, мм

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

Координаты точки

F, кН

4,05

6,075

7,425

8,325

9,45

10,12

10,80

10,12

Δl, мм

0,12

1,6

3,2

4,8

7,2

9,6

12,8

16

Вариант 2 (сплав ВТ5)

Удлинение, мм

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

Координаты точки

F, кН

18,00

36,00

38,25

39,60

40,05

40,275

40,50

39,15

Δl, мм

0,4

0,8

1,6

2,4

3,2

4

4,8

6,4

Вариант 3 (сплав Ст2)

Удлинение, мм

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

Координаты точки

F, кН

10,35

9,90

10,125

11,925

13,95

15,075

15,75

14,625

Δl, мм

0,12

0,2

2,4

4,8

8

11,2

16

20,8

Вариант 4 (сплав Ст4)

Удлинение, мм

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

Координаты точки

F, кН

12,15

11,25

11,475

13,95

17,325

20,025

20,07

20,25

Δl, мм

0,12

0,28

2,4

4,8

8

11,2

14,4

16

Вариант 5 (сплав Д16)

Удлинение, мм

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

Координаты точки

F, кН

8,325

16,65

18,45

19,80

21,60

22,725

23,40

21,60

Δl, мм

0,16

0,32

0,8

1,6

3,2

4,8

6,4

8,8

Вариант 6 (сплав Х18Н10Т)

Удлинение, мм

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

Координаты точки

F, кН

8,55

12,60

15,525

18,675

20,925

22,05

22,50

21,60

Δl, мм

0,18

3,2

6,4

12,8

19,2

25,6

28,8

32

Вариант 7 (сталь 80)

Удлинение, мм

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

Координаты точки

F, кН

37,80

42,75

43,425

46,35

48,825

49,50

49,50

49,05

Δl, мм

0,18

3,2

6,4

12,8

19,2

25,6

28,8

32

Вариант 8 (сплав 14Г)

Удлинение, мм

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

Координаты точки

F, кН

13,50

13,50

13,725

15,975

18,90

20,70

21,15

20,50

Δl, мм

0,12

1,2

2,4

4,8

8

11,2

14,4

17,6

Рекомендации по выполнению задания

1.        Чтобы преобразовать диаграмму «F–D» в диаграмму «s–e» необходимо для ряда точек на первичной кривой провести расчет значений s и ε. Для этого данные по усилию «F» разделить на площадь исходного поперечного сечения образца (S = 45 мм2), а по удлинению «D» – разделить на исходную длину (l0 = 80 мм):

,               

 .

2.   Необходимо учитывать, что при расчете s необходимо использовать единую систему единиц измерения. Поэтому S, равную 45 мм2, нужно перевести в м2 и выразить единицы измерения для напряжений в МПа. σ = F(кН) / S(м2) = … (МПа).

3.   Полученные данные занести в таблицу.

4.   Строго в масштабе построить кривую в координатах «s–e». По оси абсцисс располагать значения «e». Масштаб выбрать таким, чтобы диаграмма была подробной и заполняла весь лист.

5.   Модуль нормальной упругости рассчитать по первой точке.

6.   Предел пропорциональности выбрать как максимальное значение напряжения, до которого сохраняется закон Гука.

7.   Если на диаграмме растяжения присутствует площадка текучести, то определяется физический предел текучести

 – наименьшее напряжение на площадке текучести.

8.   При отсутствии площадки текучести определяют условный предел текучести .

Для этого из начала координат O по оси деформации откладывается отрезок OE, соответствующий величине деформации 0,2 %, или 0,002 относительной единицы деформации (рис. 1). Из точки E проводят прямую EP, параллельную OA. Точка пересечения прямой EP с диаграммой соответствует напряжению условного предела текучести.

Рис. 1. К определению величины условного предела текучести

9.   Предел упругости определяют аналогично условному пределу текучести. Разница только в величине остаточной деформации – 0,05 %, или 0,0005 отн. ед. (отрезок ОЕ).

10.  Предел прочности, или временное сопротивление разрыву,

 – напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца.

11.  Относительное удлинение после разрыва представляет собой отношение приращения расчетной длины образца к его первоначальной длине, выраженное в процентах:

.

Не имея образца, относительное удлинение можно примерно оценить по диаграмме. Для этого из конечной точки кривой, соответствующей моменту разрушения образца, провести прямую, параллельную прямолинейному участку диаграммы. Отрезок абсциссы, отсеченный этой прямой, будет соответствовать конечному относительному остаточному удлинению образца eк. Этот результат нужно выразить в процентах:

12.  Определить величину модуля пластичности можно, упростив диаграмму растяжения. Соедините предел текучести и предел прочности на кривой растяжения. Тангенс угла наклона прямой АВ пропорционален модулю пластичности: D ~ tg b. Расчет проводят по формуле  .

Значение «е» определяет величину деформации, в процессе накопления которой напряжения выросли от σт до σв (рис.2).

Рис.2. К определению модуля пластичности

1.   Исходные данные: ______.

2.   Таблица значений σ и ε.

Номера точек на кривой

1

2

3

4

5

6

7

8

Координаты точек

σ, МПа

ε, отн. ед.

3.   Диаграмма растяжения «напряжение – деформация» (рисунок).

4.   Механические характеристики сплава, определяемые по диаграмме растяжения:

-     модуль нормальной упругости E = ______;

-     предел пропорциональности

 = ______;

-     предел упругости  = ______;

-     предел текучести физический или условный  = ______   или  = ______;

-     предел прочности (временное сопротивление)  = ______;

-     относительное удлинение d% = ______;

-     модуль пластичности D = ______.

Тема 6. Механические свойства и их характеристики

Задание

Часть 1. Определить условия проведения испытаний по определению твердости для материалов согласно своему варианту.

Варианты задания

а) Определение твердости по Бринеллю

Вариант

Материал

s, мм

Вариант

Материал

s, мм

1 вариант

Титан

10

5 вариант

Олово

2

2 вариант

Магниевый сплав МЛ-15

4

6 вариант

Алюминиевый сплав АМц

4

3 вариант

Чугун СЧ-35

30

7 вариант

Бронза БрС30

7

4 вариант

Сталь 40, нагартовка

4

8 вариант

Сталь 08, отжиг

30

б) Определение твердости по Роквеллу

Вариант

Материал

Вариант

Материал

1 вариант

Металлокерамический сплав ВК15

5 вариант

Латунь Л90

2 вариант

Магниевый сплав МЛ-15

6 вариант

Алюминиевый сплав АМг10

3 вариант

Сталь ХВГ, закалка+отпуск

7 вариант

Бронза БрБ2, закалка+старение

4 вариант

Сталь 35, улучшение

8 вариант

Сталь Р18, закалка+отпуск

Часть 2. Сравнить твердость, измеренную в ходе проведения испытаний разными методами для материалов согласно своему варианту.

Варианты задания

Вариант

Твердость материалов

Вариант

Твердость материалов

HB

HRA

HRB

HRC

HB

HRA

HRB

HRC

1

207

66

64

29

5

449

77

81

46

2

339

72

73

38

6

515

80

85

50

3

383

74

76

41

7

581

83

90

55

4

405

75

78

43

8

664

89

85

64

Часть 3. Произвести оценку прочности стали по данным испытания на твердость и оценку твердости стали по данным испытания на прочность.

Варианты задания

а) Оценка предела прочности стали по твердости

1 вариант

Отожжённая сталь, НВ = 175

5 вариант

Термообработанная сталь, НВ = 360

2 вариант

Отожжённая сталь, НВ = 190

6 вариант

Термообработанная сталь, НВ = 380

3 вариант

Отожжённая сталь, HRB = 52

7 вариант

Термообработанная сталь, HRC = 52

4 вариант

Отожжённая сталь, HRB = 65

8 вариант

Термообработанная сталь, HRC = 58

б) Оценка твердости стали по пределу прочности

1 вариант

Оценить НВ отожжённой стали, sВ = 40 кгс/мм2

5 вариант

Оценить НRC термообработанной стали, sВ = 290 кгс/мм2

2 вариант

Оценить НВ термообработанной стали, sВ = 140 кгс/мм2

6 вариант

Оценить HRВ отожжённой стали, sВ = 55 кгс/мм2

3 вариант

Оценить НRC термообработанной стали, sВ = 260 кгс/мм2

7 вариант

Оценить НВ отожжённой стали, sВ = 55 кгс/мм2

4 вариант

Оценить HRВ отожжённой стали, sВ = 45 кгс/мм2

8 вариант

Оценить НВ термообработанной стали, sВ = 150 кгс/мм2

Задание выполняется индивидуально, по вариантам. Выбор нужного варианта осуществляется по первой букве фамилии (таблица 3.1).

Таблица 3.1

1 вариант

А – В

5 вариант

О – Р

2 вариант

Г – Е

6 вариант

С – У

3 вариант

Ж – К

7 вариант

Ф – Ч

4 вариант

Л – Н

8 вариант

Ш – Я

Рекомендации по выполнению задания

Работа состоит из трех частей:

1.   Определить условия проведения испытаний по определению твердости для материалов согласно своему варианту.

1)   Для образцов, испытываемых по методу Бринелля, заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Характеристика образца

Условия испытания

Материал

Толщина

D, мм

Р, кгс (Н)

t, с

Индентор

Для заполнения таблицы воспользоваться данными из таблиц 3.3–3.5.

Таблица 3.3

Материал

НВ

Р = k×D2

Smin, мм

D, мм

Р, кгс

t, с

Чёрные

металлы

140–450

k = 30

6–3

10,0

3000

10

4–2

5,0

750

Менее 2

2,5

187,5

Менее 140

k = 10

Более 6

10,0

1000

6–3

5,0

250

Менее 3

2,5

62,5

Цветные

металлы

Более130

k = 30

6–3

10,0

3000

30

4–2

5,0

750

Менее 2

2,5

187,5

35–130

k = 10

9–3

10,0

1000

6–3

5,0

250

Менее 3

2,5

62,5

8–35

k = 2,5

Более 6

10,0

250

60

6–3

5,0

62,5

Менее 3

2,5

15,6

Таблица 3.4

Марки материалов (обработка)

Число твёрдости

Примечание

Sn

HB 8–35

Основа баббитов, компонент припоев, бронз и др.

Б83, АО9-2, БрС30

Подшипниковые сплавы для антифрикционного слоя подшипников скольжения

АМц, МЛ5, МЛ15

Цветные конструкционные сплавы на основе Al, Mg

Cu

HB 35–130

Основа бронз, латуней и др. сплавов

Латуни: Л90; ЛЖМц59-1-1;

ЛК80-3; ЛЦ16К4; ЛЦ38Мц2С2;

Бронзы: БрОФ6,5-0,15;

БрОФ6,5-0,4; БрО10Ф1

Конструкционные сплавы на основе (Cu +Zn) и Cu

АМг2, Д16, АК12, АМ5, АМг10

Конструкционные сплавы на основе Al

МА5, МА19

Конструкционные сплавы на основе магния

ЦАМ15

Конструкционный сплав на основе Zn

Cr, Co, Ni, Ti

Цветные металлы – компоненты легированных сталей и др. сплавов

Бронза: БрБ2 (закалка1 + старение2)

HB > 130

Конструкционный сплав

В95

Высокопрочный сплав Al

Fe техническое

HB < 140

Основа сталей и чугунов

Сталь: 08 (отжиг3)

Конструкционный cплав

Чугуны: СЧ15, СЧ25, СЧ35, ВЧ 80, КЧ 60-3

HB

140–450

Конструкционные литейные сплавы

АЧС-1

Антифрикционный сплав

Стали: 08,10 ,20, 30, 40, 45, 55 (нагартовка4)

Конструкционные сплавы

Стали: 65Г, 45, 35 (закалка+отпуск5)

HRC 40–55

Стали: У8, У13 (закалка+отпуск)

HRC 50–65

Режущий и деформирующий инструмент

Стали: Р18, Х12М, ХВГ (закалка+ отпуск)

HRC 65

Марки материалов (обработка)

Число твёрдости

Примечание

Сталь: ШХ15 (закалка+отпуск)

HRC 65

Тела качения и кольца подшипников качения

Спечённые сплавы на основе WC, TiC, TaC: ВК3, ВК15, Т15К6, ТТ8К6, Т5К10, ТТ7К12

HRA85–90

Пластины для армирования режущего инструмента

Литые сплавы Fe – C: 250Х38, 320Х23Г2С2Т, 370Х7Г7С

HRA85

Наплавочные материалы деталей и инструмента для условий абразивного изнашивания

Таблица 3.5

Обозначение числа твёрдости, [размерность]

Характеристика способа (вид индентора, нагрузка Р, применение)

Метод Бринелля ГОСТ 9012-59

НВ, [МПа] или [кгс/мм2]

При записи значения размерность не указывается

Закаленный стальной шарик D = 2,5; 5,0;

10,0 мм; Р = 156–30 кН (15,6–3000 кгс); цветные сплавы, стали после отжига и нормализации и др. НВ = 80–4480 МПа или НВ = 8–448 кгс/мм2

Метод Роквелла ГОСТ 9013-59

HRA, HRB, HRC, [величина безразмерная]

HRA: алмазный конус a = 120°; РS=600 Н (60 кгс); сплавы высокой твёрдости (металлокерамические инструментальные сплавы, литые высокоуглеродистые сплавы и др.). HRA = 70–85

HRB: стальной закаленный шарик

D = 1,59 мм; РS = 1000 Н (100 кгс); сплавы низкой твёрдости (подшипниковые, цветные конструкционные, отожженные стали и др.). HRB = 25–100

HRC: твердосплавный конус a =120°;

РS =1500 Н (150 кгс); сплавы средней твёрдости (стали после закалки и отпуска и др.). HRC = 20–67

Метод Виккерса ГОСТ 2999-75

HV, [МПа] или [кгс/мм2]. При записи значения размерность не указывается

Алмазная пирамида с квадратным основанием a = 136°; Р = 10–300 Н (1–30 кгс); универсальный метод для чёрных и цветных металлов и сплавов.

HV = 80–20000 МПа или HV = 8–2000 кгс/мм2

Примечание: Приближённый перевод: 1 МПа ~ 0,1 кгс/мм2; 1 кгс/мм2 ~ 10 МПа

2)   Для образцов, испытываемых по методу Роквелла, заполнить таблицу 3.6

Таблица 3.6

Материал и описание образца

Шкала

Условия испытания

РS, Н

Индентор

Для заполнения таблицы 3.6 воспользоваться данными из таблиц 3.4–3.5.

2.   Сравнить твердости исследованных материалов.

Для этого перевести исходные значения твердости (HB, HRA, HRB, HRC) в одни и те же единицы измерения (HV). Заполнить таблицу 3.7.

Таблица 3.7

Исходные данные

Образец 1

Образец 2

Образец 3

Образец 4

HB

HRA

HRB

HRC

Полученные данные

Образец 1

Образец 2

Образец 3

Образец 4

HV

HV

HV

HV

Результаты ранжирования результатов (номер образца в зависимости от HV; 1 – образец с HVmax, 4 – образец с HVmin)

Для перевода пользоваться таблицей 3.8. При отсутствии в таблице 3.8 значения использовать линейную интерполяцию.

Таблица 3.8

Соотношение единиц твёрдости HV, HB, HRA, HRC, HRB

HV

HB

HRA

HRC

HRB

HV

HB

HRA

HRC

70

66

40

—

38

590

500

78

52

80

77

42

—

44

600

506

78

53

90

87

44

—

50

610

511

78

53

100

98

46

—

56

620

517

78

54

110

109

48

—

62

630

522

79

54

120

119

49

—

67

640

528

79

55

130

130

51

—

71

650

533

79

55

140

140

52

—

75

660

538

80

56

150

150

53

—

79

670

543

80

56

160

160

54

12

83

680

548

80

57

170

170

55

14

86

690

553

80

57

180

180

56

15

89

700

557

81

57

190

190

57

17

90

710

562

81

58

200

200

58

19

93

720

566

81

58

210

209

59

20

95

730

571

81

59

220

219

60

22

96

740

575

82

59

230

228

61

23

97

750

579

82

60

240

237

62

24

—

760

584

82

60

250

257

62

26

—

770

588

82

60

260

256

63

27

—

780

591

82

61

270

265

64

28

—

790

595

83

61

280

274

64

29

—

800

599

83

62

290

282

65

30

—

810

603

83

62

300

291

66

31

—

820

606

83

62

310

300

66

32

—

830

609

84

63

320

308

67

33

—

840

613

84

63

330

317

67

34

—

850

616

84

63

340

325

68

35

—

860

619

84

64

350

333

68

36

—

870

622

84

64

360

341

69

37

—

880

625

85

65

370

349

69

38

—

890

628

—

65

380

357

70

39

—

900

631

—

65

390

365

70

39

—

910

633

—

66

400

373

71

40

—

920

636

—

—

410

380

71

41

—

930

638

—

—

420

388

71

42

—

940

640

—

—

430

395

72

42

—

950

643

—

—

440

403

72

43

—

960

645

—

—

450

410

73

44

—

970

647

—

—

460

417

73

44

—

980

649

—

—

470

424

73

45

—

990

650

—

—

HV

HB

HRA

HRC

HRB

HV

HB

HRA

HRC

480

431

74

46

—

1000

652

—

—

490

438

74

46

—

1010

654

—

—

500

444

75

47

—

1020

655

—

—

510

451

75

48

—

1030

657

—

—

520

457

75

48

—

1040

658

—

—

530

464

76

49

—

1050

659

—

—

540

470

76

49

—

1060

660

—

—

550

476

76

50

—

1070

661

—

—

560

582

77

51

—

1080

662

—

—

570

488

77

51

—

1090

663

—

—

580

494

77

52

—

1100

664

—

—

3.   Провести оценку предела прочности стали по известной твердости и твердости по известному пределу прочности. Заполнить таблицу 3.9.

Таблица 3.9

Известная величина

Расчетная формула

Результат

1 часть

Твердость, (значение)

Предел прочности, (значение)

2 часть

Предел прочности, (значение)

Твердость, (значение)

Для оценки свойств использовать таблицу 3.10.

Таблица 3.10

Эмпирическая формула

Интервал изменения аргумента

Сталь без термообработки или после отжига

1. sв= 0,36 • НВ

НВ = 86–368

2. sв = 10,885 • e0,02HRB

HRB = 52–100

3. НВ = 2,81 ×sв

sв = 30–130

4. HRB = 49,54 • ln sв -117

sв = 34–83

Сталь закаленная или закалённая + отпущенная

5. sв = 0,34 • НВ - 2

НВ = 177–450

6. sв = 38,8 • e 0,0303HRC

HRC = 20–67

7. НВ = 2,92 • sв + 5

sв = 60–155

8. HRC = 32,86 • ln sв – 120

sв = 77–310

Размерность величин, входящих в эмпирические формулы: [sв], [HB] в кгс/мм2. Для перехода к размерности механических напряжений СИ используйте приближенный пересчёт 1 кгс/мм2~10 МПа.

Часть 1

Исходные данные

1) Для определения твердости по Бринеллю

Характеристика образца

Условия испытания

Материал

Толщина

D, мм

Р, кгс (Н)

t, с

Индентор

2) Для определения твердости по Роквеллу

Материал и описание образца

Шкала

Условия испытания

РS, Н

Индентор

Часть 2

Исходные данные

Образец 1

Образец 2

Образец 3

Образец 4

HB

HRA

HRB

HRC

Полученные данные

Образец 1

Образец 2

Образец 3

Образец 4

HV

HV

HV

HV

Результаты ранжирования результатов (номер образца в зависимости от HV; 1 – образец с HVmax, 4 – образец с HVmin)

Часть 3

Известная величина

Расчетная формула

Результат

1 часть

Твердость,

(значение)

Предел прочности, (значение)

2 часть

Предел прочности, (значение)

Твердость,

(значение)

Тема 6. Механические свойства и их характеристики

Задание. Определить ударную вязкость и температурный порог хладноломкости для материала согласно своему варианту.

Задание выполняется индивидуально, по вариантам. Выбор нужного варианта осуществляется по первой букве фамилии (таблица 4.1).

Таблица 4.1

1 вариант

А – В

5 вариант

О – Р

2 вариант

Г – Е

6 вариант

С – У

3 вариант

Ж – К

7 вариант

Ф – Ч

4 вариант

Л – Н

8 вариант

Ш – Я

Варианты задания

KU0 – энергия маятникового копра до удара;

КUост – энергия маятникового копра после удара;

КСUmin – нормативный запас ударной вязкости.

Вариант № 1

1.   Сортовой прокат квадратный а = 11 мм.

2.   Работа разрушения KU0 (+20) = 100 Дж; КUост (+20) = 12 Дж.

3.   Сталь 20 отожженная; КСUmin = 30 Дж/см2

tисп, °С

+20

–20

–40

–70

KCU, Дж/см2

110

68

47

10

Вариант № 2

1.   Листовой прокат s = 9 мм.

2.   Работа разрушения KU0 (+20) = 50 Дж; КUост (+20) = 19 Дж.

3.   Сталь 20 нормализованная; КСUmin = 35 Дж/см2

tисп, °С

+20

–20

–40

–70

KCU, Дж/см2

157

109

86

27

Вариант № 3

1.   Труба горячекатаная d = 400 мм, s = 10 мм.

2.   Работа разрушения KU0 = 100 Дж; КUост = 56 Дж.

3.   Сталь 17Г1С; КСUmin = 40 Дж/см2

tисп, °С

+20

–20

–40

–70

KCU, Дж/см2

73

52

48

37

Вариант № 4

1.   Труба d = 100 мм, s = 4 мм.

2.   Работа разрушения KU0 = 80 Дж; КUост = 71 Дж.

3.   Сталь 17Г1С высоко отпущенная; КСUmin = 55 Дж/см2

tисп, °С

+20

–20

–40

–70

KCU, Дж/см2

78

71

64

53

Вариант № 5

1.   Швеллер s = 8 мм.

2.   Работа разрушения KU0 = 100 Дж; КUост = 78 Дж.

3.   Сталь 10ХНДП; КСUmin = 43 Дж/см2

tисп, °С

+20

–20

–40

–70

KCU, Дж/см2

55

47

45

42

Вариант № 6

1.   Двутавр s = 10 мм.

2.   Работа разрушения KU0 = 100 Дж; КUост = 67 Дж.

3.   Сталь 10ХНДП; КСUmin = 45 Дж/см2

tисп, °С

+20

–20

–40

–70

KCU, Дж/см2

55

47

45

42

Вариант № 7

1.           Уголок равнополочный t = 4 мм.

2.   Работа разрушения KU0 = 50 Дж; КUост = 43 Дж.

3.   Сталь 10ХНДП; КСUmin = 44 Дж/см2

tисп, °С

+20

–20

–40

–70

KCU, Дж/см2

55

47

45

42

Вариант № 8

1.   Сортовой прокат круглый d = 13 мм.

2.   Работа разрушения KU0 (+20) = 100 Дж; КUост (+20) = 34 Дж.

3.   Сталь 20 отожженная; КСUmin = 25 Дж/см2

tисп, °С

+20

–20

–40

–70

KCU, Дж/см2

110

68

47

10

Рекомендации по выполнению задания

Работа состоит из двух частей:

А) Определение ударной вязкости.

1)   Необходимо выполнить эскиз сечения полуфабриката с указанием заданного размера(ов). Типичные эскизы приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Сортовой прокат квадратный

Сортовой прокат круглый

Труба горячекатанная

Швеллер

Двутавр

Уголок равнополочный

Листовой прокат

2)   Определить лимитирующий размер. Лимитирующим является размер исследуемого полуфабриката, ограничивающий сечение ударного образца. При этом необходимо также предусмотреть возможность снятия дефектного слоя на поверхности проката при изготовлении образца, чтобы избежать анизотропии свойств металла по толщине надрезанного образца (минимальный припуск на механическую обработку составляет 0,5 мм на сторону).

3)   По определенному лимитирующему размеру и используя данные таблицы 4.3, выбрать тип образца Менаже для определения ударной вязкости, определиться с его размерами.

Таблица 4.3

Концентратор

Тип

R

L + 0,6

B

Н ± 0,1

Н1

мм

U (Менаже)

1

3

4

5

1 ± 0,1

55

10 ± 0,1

10

8 ± 0,1

2

7,5 ± 0,1

10

8 ± 0,1

3

5 ± 0,05

10

8 ± 0,1

4

2 ± 0,05

8

6 ± 0,1

4)   Вычислить ударную вязкость. Заполнить таблицу 4.4.

Таблица 4.4

Sн, см2

Показания шкалы маятникового копра

Ударная вязкость,

Дж/см2

KU0

КUост

KCU

Sн – площадь сечения образца в надрезе,

 (табл. 4.3).

Ударную вязкость рассчитать по формуле

.

Б) Определение температуры хладноломкости.

5)   Используя данные своего варианта, построить график зависимости KCU = f (tисп). Значение порога хладноломкости стали tхл определяется графически как абсцисса точки пересечения линий KCU = f (tисп) и нормативного запаса ударной вязкости KCUmin (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Графическое определение порога хладноломкости стали tхл.

По рисунку tхл = –54 °C

1.   Исходные данные.

Вариант № __

1. ______.

2. ______.

3. ______

tисп, °С

+20

–20

–40

–70

KCU, Дж/см2

___

___

___

___

2.   Эскиз сечения полуфабриката с размером(ами).

Рисунок

3.   Расчет ударной вязкости.

Sн, см2

Показания шкалы маятникового копра

Ударная вязкость,

Дж/см2

KU0

КUост

KCU

4.   Определение температуры хладноломкости.

График

tхл = ________.

Тема 1. Кристаллическое строение твёрдых тел

Задание

Часть 1. Нарисовать плоскость с заданными индексами, проходящую через узел с заданными координатами.

1 вариант

Плоскость (102), проходящую через узел [[001]]

5 вариант

Плоскость (121), проходящую через узел [[100]]

2 вариант

Плоскость (110), проходящую через узел [[110]]

6 вариант

Плоскость (111), проходящую через узел [[11

]]

3 вариант

Плоскость (112), проходящую через узел [[101]]

7 вариант

Плоскость (110), проходящую через узел [[0

0]]

4 вариант

Плоскость (201), проходящую через узел [[111]]

8 вариант

Плоскость (201), проходящую через узел [[

01]]

Часть 2. Зарисовать кристаллические модификации элементов, обозначить параметры решеток. Указать температуру полиморфного превращения и температуру плавления. Рассчитать изменение объема при полиморфном превращении.

Варианты задания

1 вариант

Натрий

5 вариант

Цирконий

2 вариант

Скандий

6 вариант

Стронций

3 вариант

Титан

7 вариант

Лантан

4 вариант

Кобальт

8 вариант

Бериллий

Тема 2. Дефекты кристаллического строения

Задание

Часть 1. Рассчитайте равновесную долю вакансий при температурах:      –196 °C; +20 °C; ; ; 0,9

;

 (по абсолютной шкале). Постройте график зависимости доли вакансий от температуры. Расчёт сделайте для:

1 вариант

алюминия

5 вариант

цинка

2 вариант

золота

6 вариант

никеля

3 вариант

кадмия

7 вариант

платины

4 вариант

серебра

8 вариант

молибдена

Часть 2. В расчёте на 1 см3 металла оцените: а) энергию дислокаций при их максимально возможной плотности ~1012 см ; б) энергию вакансий при их максимально возможной равновесной концентрации (вблизи температуры плавления). Расчёт сделайте для:

1 вариант

свинца

5 вариант

ниобия

2 вариант

меди

6 вариант

серебра

3 вариант

ванадия

7 вариант

магния

4 вариант

a-железа

8 вариант

ванадия

Задание выполняется индивидуально, по вариантам. Выбор нужного варианта осуществляется по первой букве фамилии (таблица 1.1).

Таблица 1.1

1 вариант

А – В

5 вариант

О – Р

2 вариант

Г – Е

6 вариант

С – У

3 вариант

Ж – К

7 вариант

Ф – Ч

4 вариант

Л – Н

8 вариант

Ш – Я

Тема 1. Часть 1

Нарисовать плоскость ____, проходящую через узел _____.

Рисунок.

Тема 1. Часть 2

Нарисовать решетки элемента, указать названия КР, оформить в виде таблицы.

Рисунок 1

Рисунок 2

Решетка № 1 – (название)

Решетка № 2 – (название)

Температура плавления: _____.

Температура полиморфного превращения: _____.

Относительное изменение объема при полиморфном превращении:      

V1 = ______;                                                                                        

V2 = ______;                            

DV/ V1= |V2 – V1| / V1 100% = ______.

Тема 2. Часть 1

Элемент: ______.

Равновесная концентрация вакансий:

при Т= –196 °C Сv = ______;

при Т = 20 °C Сv = ______.

при Т =

 Сv = ______;

при Т = Сv = ______;

при Т = 0,9

 Сv = ______;

при Т = Сv = ______.

График зависимости доли вакансий от температуры:

График.

Тема 2. Часть 2

Элемент: ______.

Энергия дислокаций при их максимально возможной плотности ~1012 см: формула, расчет, значение.

Энергия вакансий при их максимально возможной равновесной концентрации: формула, расчет, значение.