Материаловедение

    МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    КУРГАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Контрольная работа

    по  дисциплине: «Материаловедение» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Выполнил: ст-т  гр.ЭЗ-3717                                                 Баранова Н.М.

                                                                                                  № зач.кн. 377039 

    Проверил: пр-р, д.т.н.                                                          Афанаскин А.В. 
 
 
 
 
 
 
 

    Курган 2010

    Содержание 

         Введение

    1.  Расшифровка марок.

    2.  Нормализация стали. Цель, режим.

    3.  Поковки из стали 40 имеют крупнозернистое строение. Опишите способ

         термической обработки, обеспечивающей  получение мелкого зерна.

    4.  Классификация  сплавов на основе алюминия.

         Список используемой литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

    Современный научно-технический прогресс неразрывно связан с разработ-кой и освоением новых материалов. Именно материалы стали ключевым звеном, определяющим успех многих инженерных решений при создании сложнейшей электронной аппаратуры. Интенсивное развитие электроники связано с появле-нием новых разнообразных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, которые находят широкое применение в вычислительной технике, космонавтике, автоматике, радиотехнике, телевидении, в установках измери-тельной техники, медицине, биологии и др. В настоящее время число наименова-ний материалов, применяемых в электронной технике для различных целей, составляет несколько тысяч.

    При использовании материалов необходимо знание комплекса их свойств, позволяющих использовать их при различных условиях эксплуатации. А нередко перед конструкторами и технологами возникают и более сложные задачи по созданию материалов с заранее заданными свойствами. В технологическом процессе изготовления полупроводниковых приборов и интегральных микро-схем широко используются как традиционные полупроводники, металлы и спла-вы, так и новые материалы, специально разработанные для полупроводниковой технологии.

    Применение  большого количества разнообразных материалов, используе-мых в электронной промышленности, предполагает знание их обозначений в соответствии с ГОСТами. 
 
 
 
 
 
 
 

1. Расшифруйте следующие  марки.

    Стали продолжают оставаться важнейшими конструкционными и инстру-ментальными материалами, применяемыми в различных отраслях промышлен-ности, в том числе и на предприятиях радиоэлектроники, приборостроения, авто-матики и др. Кроме основных требований по прочности, железоуглеродистые сплавы могут обладать высокой коррозионной стойкостью, особыми магнит-ными, тепловыми и электрическими свойствами.

    Стали применяют для изготовления схемотехнических и конструктивных элементов радиоэлектронной аппаратуры, инструментов, оснастки и оборудо-вания, необходимых для технологического процесса их производства, поэтому для выбора материала, выбора способа его обработки, необходимо знание его обозначения в соответствии с ГОСТом.

    В России и других странах СНГ применяют  самую совершенную систему обозначения  марок стали, разработанную в  СССР.

    Маркировка  стали зависит от ее металлургического качества, назначения и химического состава.

    Металлургическое  качество стали зависит от ее чистоты по вредным примесям (сере S и фосфору P) и неметаллическим включениям.

    По  металлургическому  качеству сталь разделяют на:

− сталь обыкновенного качества (S не более 0,055…0,060 %; P не более 0,05…0,07 %);

− качественную (S не более 0,03 %; P не более 0,03 %);

− высококачественную (S не более 0,025 %; P не более 0,025 %);

− особо высококачественную (S не более 0,015 %; P не более 0,015 %; ограничение по количеству неметаллических включений на единице площади металлографического шлифа).

    Металлургическое  качество стали определяет алгоритм дальнейшей расшифровки марки.

    По назначению сталь делят на следующие основные группы:

− конструкционные;

− инструментальные;

− стали с особыми свойствами.

    По химическому составу сталь делят на углеродистую и легированную.

    По  содержанию углерода различают мало- (до 0,25 % С), средне- (0,25…0,6 % С) и высокоуглеродистую (свыше 0,6 % С) сталь.

    По  степени легирования (т.е. по суммарному количеству легирующих доба-вок) различают мало- (до 2,5 %), средне- (2,5…10 %) и высоколегированные (более 10 %) стали. 
 
 
 
 
 

Ст1сп

1. углиродистая обыкновенного качества.
2. конструкционная.
3. спокойная.
4. С=0,06-0,12%
5. S=0,05%
6. P=0,04%

Сталь 08кп

1. низкоуглеродистая качественная конструкционная.
2. кипящая.
3. С=0,08%
4. S=0,035%
5. P=0,030%

 
 

4X8B2

1. легированная конструкционная качественная.
2. С=0,04%
3. Х=8%
4. В=2%
5. S=0,035%
6. P=0,030%

 

Сталь 30А

1. низкоуглеродистая высококачественная конструкционная.
2. С=0,3%
3. S=0,025%
4. P=0,025%

 

У13

1. углеродисто инструментальная.
2. качественная.
3. С=1,3%
4. S=0,028%
5. P=0,030%

 

35Х

1) легированная  конструкционная.

2) качественная.

3. С=0,35%
4. Х=1%
5. S=0,035%
6. P=0,030%

38ХГС

1. легированная конструкционная.
2. качественная.
3. Х=1%
4. Г=1%
5. С=1%
6. S=0,035%
7. P=0,030%

 

15Х2Г2СВ

1. легированная конструкционная.
2. Качественная.
3. Х=2%
4. Г=2%
5. С=1%
6. В=1%
7. S=0,035%
8. Р=0,030%

 

20ХНМ

1. легированно инструментальная.
2. высококачественная.
3. Х=1%
4. Н=1%
5. М=0,05-0,2%
6. S=0,018%
7. Р=0,025%

 
 

Ст5сп

1) углиродистая обыкновенного качества.

2) конструкционная.

3. полуспокойная.
4. С=0,06-0,12%
5. S=0,05%
6. P=0,04%

 
 
 
 
 

2.  Нормализация стали.  Цель, режим. 

 Нормализация - термообработка, при которой сталь  охлаждается не в печи, как при  отжиге, а на воздухе в цехе. Нагревание ведется до полной перекристаллизации (на 30-50 ^o выше точек А_c3 и А_ст), в результате сталь приобретает мелкозернистую, однородную структуру. Твердость, прочность стали после нормализации выше, чем после отжига.

 Структура низкоуглеродистой стали после  нормализации феррито-перлитная, такая  же, как и после отжига, а у средне- и высокоуглеродистой стали – сорбитная; нормализация может заменить для первой – отжиг, а для второй – закалку с высоким отпуском. Часто нормализацией подготавливают сталь для закалки. Термообработку некоторых марок углеродистой, легированных сталей заканчивают нормализацией.

     В ряде случаев, когда от материала  изделия не требуется повышенных прочностных свойств, нормализация заменяет закалку. Особенно это касается деталей из низкоуглеродистой стали, для которых применение закалки  исключается из-за очень высокой критической скорости закалки.

     При нормализации заэвтектоидных сталей из-за ускоренного выделения из аустенита  избыточного (вторичного) цементита  нежелательная цементитная сетка  вокруг перлитных зерен не образуется. В связи с этим одной из целей нормализации является разрушение упомянутой сетки у заэвтектоидных сталей. 
 
 

3.  Поковки из стали  40 имеют крупнозернистое  строение. Опишите  способ  термической  обработки, обеспечивающей  получение мелкого  зерна. 

      Нагрев  стали при термической обработке используют для получения аустенита. Структура доэвтектоидной стали при нагреве ее до критической точки Ac₁ состоит из зерен перлита и феррита. В точке Ac ₁ происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от точки Ac₁ до Ас₃ избыточный феррит растворяется в аустените и в точке Ас₃ (линия GS) превращения заканчиваются. Выше точки Ас₃ структура стали состоит из аустенита.

      Таким же образом происходят превращения  при нагреве заэвтектоидной стали, но с той лишь разницей, что при дальнейшем повышении температуры от точки Ac₁ до точки А _cm в аустените начинает растворяться избыточный цементит (вторичный). Выше точки А _cm (линия SE) структура состоит только из аустенита. Вновь образовавшийся аустенит неоднороден даже в объеме одного зерна. В тех местах, где раньше были пластинки цементита, содержание углерода значительно больше, чем в тех местах, где находились пластинки феррита.

      Для выравнивания химического состава  и получения однородного аустенита доэвтектоидную сталь нагревают немного выше верхней критической точки Ас₃ и выдерживают некоторое время при этой температуре для завершения диффузнойных процессов.

      По  окончании процесса превращения  перлита в аустенит образуется большое  количество мелких аустенитных зерен. Эти зерна называют начальными зернами аустенита.

      Дальнейший  нагрев стали или увеличение выдержки приводит к росту аустенитного зерна. Размер зерна, полученный в стали в результате той или иной термической обработки, называют действительным зерном. Величина такого зерна зависит не только от термической обработки, но и от способа выплавки стали. Однако склонность к росту аустенитных зерен с повышением температуры нагрева различная. Стали, раскисленные в процессе плавки кремнием и марганцем, обладают большой склонностью к непрерывному росту зерен аустенита при повышении температуры. Такие стали называют наследственно крупнозернистыми. К ним относят кипящие стали.