Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ по учебной дисциплине ОП.03 Материаловедение
методическая разработка на тему

Государственное бюджетное профессиональное образовательное

учреждение Иркутской области «Усть-Илимский техникум

лесопромышленных технологий и сферы услуг»

(ГБПОУ «УИ ТЛТУ»)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ И ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

для профессии 23.01.03 Автомеханик

Усть-Илимск, 2016

Одноблюдова А.М.Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ по учебной дисциплине ОП.03 Материаловедение: учебно-методическое пособие, 2016. – 39 с.

        Учебно-методическое пособие предназначено для студентов 1 курса, обучающихся по профессии 23.01.03 Автомеханик. Пособие содержит методические указания по выполнению практических и лабораторных работ по учебной дисциплине ОП.03 Материаловедение.

.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

        Методические указания по выполнению практических работ предназначены для студентов 1 курса по профессии 23.01.03 Автомеханик.

        Оформление отчета после выполнения заданий, способствует повторению и закреплению знаний, полученных на учебных занятиях теоретического обучения и более плодотворной работе на практических занятиях.

        Учебно-методическое пособие способствует формированию общих и профессиональных компетенций

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ЧУГУНА

Цель: изучить свойства чугуна

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, Компьютеры, файл «Структура и свойства сталей и чугунов».

Теоретическая часть:

СПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА С УГЛЕРОДОМ

Сплавы железа с углеродом являются основой так называемых черных сплавов — сталей и чугунов, которые служат важнейшими конструкционными материалами в технике. Структура и свойства любого сплава зависят прежде всего от свойств базового компонента и элементов-добавок, а также от характера их взаимодействия.

ЧУГУН

ЧУГУН - сплав, содержащий Fе+С, где 2,14 <С<4,5% и неизбежные примеси: Mn, S, P, Si.

Свойства чугунов: большая твердость, хрупкость, плохая обрабатываемость резанием, малая вязкость.

Виды:

• по назначению: передельный (для выплавки стали) и литейный (для производства чугунных отливок);
• по составу: обычный и легированный.
• по технологии производства: высокопрочный и ковкий.

Маркировка чугунов:

СЧ – серый чугун (литейный чугун + чугунный лом). Изготавливают: отливки деталей, трубы, сантехническое оборудование: СЧ10, СЧ30

ВЧ – высокопрочный чугун (СЧ +добавки лантана, магния): ВЧ38-17, ВЧ70-2 Свойства: повышенные мех.свойства. Изготавливают: валы двигателей, тяжело нагруженные детали машин.

КЧ – ковкий чугун (получают отжигом): КЧ37-12, КЧ45-6 Свойства: большая твердость, прочность, пластичность. Изготавливают: небольшие тонкостенные отливки, картеры, а/м.

А – антифрикционные чугуны: АС4, АС4-2, АВЧ-1 (Основа: СЧ и ВЧ + добавки хрома, никеля, меди) Изготавливают: подшипники трения.

Обозначение марок различных групп чугуна:

• передельный чугун - П1, П2;

• передельный чугун для отливок - ПЛ1, ПЛ2;

• передельный фосфористый чугун - ПФ1, ПФ2, ПФ3;

• передельный высококачественный чугун ПВК1, ПВК2, ПВК3;

• чугун с пластинчатым графитом СЧ;

цифры, стоящие после букв "СЧ", обозначают величину временного сопротивлению разрыву в кгс/мм;

• антифрикционный чугун серый - АЧС;

• антифрикционный высокопрочный - АЧВ;

• антифрикционный ковкий - АЧК;

• чугун с шаровидным графитом для отливок ВЧ;

 цифры после букв "ВЧ" означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм;

• чугун легированный со специальными свойствами Ч;

буквы после буквы "Ч" означают легирующие элементы: Х - хром, С - кремний, Г - марганец, Н - никель, Д - медь, М - молибден, Т - титан, П - фосфор, Ю - алюминий. Цифры после букв означают среднее содержание основных легирующих элементов в процентах.Буква "Ш" в конце марки чугуна указывает, что чугун имеет графит шаровидной формы.

• ковкий чугун КЧ;

цифры, стоящие после букв "КЧ", означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлинение в процентах.

Пример расшифровки: КЧ 45-14 - ковкий чугун, предел прочности при растяжении (45х10) 450 Н/мм2, относительное удлинение - 14 %.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить теоретическую часть.
2. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Что такое чугун?
2. Назовите свойства чугунов.
3. Опишите виды чугунов.
4. Опишите маркировку чугунов, что обозначают буквы и цифры в марке чугуна.
5. Расшифруйте марки чугунов СЧ20, КЧ30-6, ЧХ22, АЧВ-1, ВЧ50.

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ЧУГУНА

Цель: изучить свойства чугуна

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы чугуна, микроскоп

Теоретическая часть:Сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14 % углерода, называются чугунами. Кроме углерода, обязательно присутствуют примеси: кремний, марганец, сера, фосфор. В отличие от сталей чугуны имеют более высокое содержание углерода, лучшие литейные свойства и худшие пластические свойства. Углерод определяет структуру и свойства чугуна. С повышением содержания углерода ухудшаются механические свойства серого чугуна, что объясняется увеличением количества включений графита, ослабляющих металлическую основу чугуна. Вместе с тем углерод повышает литейные свойства чугуна, позволяя получать качественное тонкостенное литье.

1. Виды чугунов

В зависимости от формы выделения углерода в чугуне различают разные его виды.

Белый чугун назван так по виду излома. Весь углерод в белом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементита Ре3С. Структура состоит из перлита, ледебурита и избыточного цементита. Поэтому он отличается высокой твердостью, хрупкостью, низкой прочностью и трудоемкостью механической обработки. Практически данный чугун для изготовления деталей машин не используется, а благодаря наличию цементита не поддается обработке режущим инструментом. Из белого чугуна делают отливки деталей с последующим отжигом на ковкий чугун. Чугун в изломе имеет белый цвет и характерный блеск.

Чугун с отбеленной поверхностью, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой - белого чугуна. Из отбеленного чугуна производят прокатные валки.

Половинчатый чугун - тот, в котором одна часть углерода находится в связанном состоянии, а другая - в свободном. Чугун имеет структуру перлита, ледебурита и пластинчатого графита. Половинчатые чугуны так же, как и белые, для изготовления деталей машин не используются.

Серый чугун в изломе имеет темно-серый цвет вследствие того, что весь углерод или большая часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, а содержание углерода в связанном состоянии в виде цементита составляет не более 0,8 %.

В зависимости от распада цементита различают ферритный, ферритно-перлитный и перлитный серые чугуны.

Серый ферритный чугун получается при полном распаде цементита (входящего в состав ледебурита), перлита, а также структуры свободного цементита. Структура чугуна состоит из феррита и графита.

Серый ферритно-перлитный чугун характеризуется меньшей степенью графитизации. При этом образуется структурно свободный, освобождающийся из перлита. Структура становится ферритно-перлитной с графитом.

Серый перлитный чугун образуется, когда графитизации подвергается полностью цементит, входящий в состав ледебурита, и вторичный цементит. Структура состоит из перлита и графита.

Таким образом, серый чугун имеет структуру стали, испещренную включениями графита.

Чугун с перлитной структурой обладает наибольшей твердостью, прочностью и износостойкостью.

Наличие феррита в структуре вызывает снижение прочностных характеристик и износостойкости. Наименьшую прочность имеет ферритный чугун. Твердость чугуна с различной структурой металлической основы представлена в таблице 1

Таблица 1

Твердость чугуна с различной структурой металлической основы

Зависимость свойств серого чугуна от структуры значительно сложнее, чем у стали, так как его структура состоит из металлической основы и включений графита, вкрапленных в эту основу. Для характеристики структуры серого чугуна необходимо определять размеры, форму, распределение графита, а также структуру металлической основы.

Графитные включения лучше определять на нетравленых шлифах. Хрупкие графитные включения в металлической основе (в поверхностном слое) выкрашиваются при шлифовании и полировании микрошлифа, поэтому участки, в которых они находились, кажутся в микроскопе темными. Они имеют характерную форму пластинок. Можно качественно оценить влияние графитных включений на механические свойства серого чугуна: чем меньше графитных включений, чем они мельче и больше степень изолированности их друг от друга, тем выше прочность чугуна при одной и той же металлической основе. Оценку графитных включений осуществляют по типовой шкале ГОСТ 3443-77.

Металлическую основу изучают после травления микрошлифа. Она состоит из феррита и перлита, количественное соотношение их может быть различным. При одинаковом характере графитных включений чугун с преобладающим количеством перлита (перлитовый чугун) обладает более высокими механическими свойствами, чем чугун с преобладающим количеством феррита (ферритовый чугун). Типичные структуры серых чугунов с различной металлической основой приведены на фотографиях микрошлифов.

Высокопрочный чугун. Серый чугун, в котором графит имеет шаровидную (округлую) форму. Он получается при модификации магнием или хромом. Такая форма графита определяет наибольшую сплошность металлической основы, а, следовательно, высокую прочность, повышенную пластичность и ударную вязкость. Высокопрочный чугун получают из обычного серого перлитного чугуна присадкой в ковш с жидким чугуном 0,5-1 % магния от веса чугуна. Высокопрочный чугун имеет структуру феррита и перлита с округлыми включениями графита.

Ковким чугуном является белый чугун, графитизированный термической обработкой (отжигом, томлением). Для получения ковкого чугуна необходимо белый чугун нагреть до 950-1000 0С и затем после длительной выдержки охладить с малой скоростью до обычной температуры. Структура ковкого чугуна характеризуется графитом в виде хлопьевидных включений. Такая форма графита в меньшей степени снижает механические свойства ковкого чугуна.

Легированные чугуны. Представляет интерес использование чугунов для деталей, работающих в специфических условиях (агрессивные среды, высокие температуры и др.). Для этого в чугуны вводят соответствующие легирующие элементы, способствующие повышению необходимых свойств. Такие чугуны называются легированными, специального назначения. Они дешевле легированных сталей и вследствие лучших литейных свойств оказываются предпочтительнее для получения отливок.

Пластичность чугунов мало зависит от структуры металлической основы. Форма графитных включений мало влияет на твердость чугуна, однако на прочность и пластические свойства она оказывает значительное влияние. Наиболее благоприятной формой графита является шаровидная, а пластинчатый графит снижает прочность и пластичность чугуна. Это связано с тем, что графитные включения играют роль трещин, пустот в чугуне и являются концентраторами напряжений.

Чем компактнее форма включений графита и чем меньше их количество, тем в меньшей степени они ослабляют металлическую основу, тем выше прочность и пластичность чугуна при одной и той же структуре металлической основы.

Таблица 2

Зависимость пластичности чугуна от формы включений графита

Следует отметить, что в определенных случаях наличие графита в структуре полезно и дает чугуну преимущества перед сталью: включения графита облегчают обрабатываемость чугуна резанием (стружка делается ломкой); благодаря смазывающему действию графита, чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами.

Стоит также отметить хорошие литейные свойства чугуна, (хорошая жидкотекучесть и малая усадка) дающие ему преимущество по сравнению со сталью.

Факторы, способствующие графитизации

Графитизацией называется процесс выделения графита при кристаллизации или охлаждении сплавов железа с углеродом. Графитизация чугуна зависит от ряда факторов. К ним относятся присутствующие в чугуне центры графитизации, скорость охлаждения и химический состав чугуна.

Влияние скорости охлаждения обусловлено тем, что графитизация чугуна является диффузионным процессом и протекает медленно. Значительная длительность процесса графитизации обусловлена необходимостью реализации нескольких стадий: образования центров графитизации в жидкой фазе или аустените, диффузии атомов углерода к центрам графитизации и роста выделений графита. При графитизации цементита добавляется необходимость предварительного распада Fe3Cи растворения углерода в аустените. Чем медленнее охлаждение чугуна, тем большее развитие получает процесс графитизации. В одной и той же отливке чугун может иметь различную структуру. В тонких частях отливки, где выше скорость кристаллизации и охлаждения, чугун имеет меньшую степень графитизации, чем в массивных. Быстрое охлаждение способствует получению белого чугуна, более медленное - серого чугуна.

Из примесей, входящих в состав чугуна, наиболее сильное положительное влияние на графитизацию оказывает кремний. Содержание кремния в чугуне колеблется от 0,5 до 4-5 %.

Марганец препятствует графитизации, увеличивая склонность чугуна к отбеливанию. Содержание марганца в чугуне обычно не более 0,5—1,0 %.

Сера является вредной примесью в чугуне. Ее отбеливающее влияние в 5-6 раз выше, чем марганца. Кроме того, сера снижает жидкотекучесть, способствует образованию газовых пузырей, увеличивает усадку и склонность к образованию трещин.

Влияние фосфора в чугуне существенно отличается от его влияния в стали. Хотя фосфор почти не влияет на графитизацию, он является полезной примесью, увеличивая жидкотекучесть серого чугуна за счет образования легкоплавкой (950-980°С) фосфидной эвтектики.

Обычно используют чугуны следующего химического состава, %: 3,0-3,7 С; 1-3 Si; 0,5-1,0 Мn,менее 0,3 Р и 0,15 S.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы чугуна под микроскопом, определить вид, чугуна зарисовать структуру.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

4. Расшифровать марки чугунов СЧ35, КЧ45-6, ЧХ12, АЧВ-2, ВЧ60.

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ СТАЛЕЙ

Цель: изучить свойства сталей

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Структура и свойства сталей и чугунов».

Теоретическая часть:

Маркировка сталей - принято буквенно-цифровое обозначение сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора. Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.

Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.

Качественные углеродистые стали

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная.

Конструкционные нелегированные качественные стали (например, Ст.10; Сталь 20; Ст.30; Ст.45), обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода в стали 0,10%; 0,20%; и т.д.

Конструкционные качественные углеродистые сталиМаркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

Сталь У8, сталь У13.

Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали.

Сталь У10А.

Стали инструментальные нелегированные, делят на качественные, обозначаемые буквой У и цифрой, указывающей среднее содержание углерода (например, У7; У8; У10) и высококачественные, обозначаемые дополнительной буквой А в конце наименования (например, У8А; У10А; У12А) или дополнительной буквой Г, указывающей на дополнительное увеличение содержания марганца (например, У8ГА).

Стали инструментальные легированные, обозначаются также как и конструкционные легированные. Возьмем такую марку как ХВГ, расшифровка этой марки показывает наличие в ней основных легирующих элементов: Хрома, Вольфрама, Марганца. Эта сталь отличается от 9ХВГ, повышенным содержанием в ней углерода, примерно 1%, поэтому цифра в начале марки не ставится.

Стали быстрорежущие расшифровываются следующим образом - такие марки имеют букву Р (с этого начинается обозначение стали), затем следует цифра, указывающая среднее содержание вольфрама (например, Р18; Р9), затем следуют буквы и цифры, определяющие массовое содержание элементов. (например, сталь Р6М5) цифра 5 показывает долю молибдена в этой марке. Содержание хрома не указывают, т. к. оно составляет стабильно около 4% во всех быстрорежущих сталях и углерода, т. к. последнее всегда пропорционально содержанию ванадия. Следует заметить, что если содержание ванадия превышает 2,5%, буква Ф и цифра указывается (например, стали Р6М5Ф3).

Конструкционная низколегированная 09Г2С расшифровывается как сталь, углерода в которой около 0,09% и содержание легирующих компонентов марганца, кремния и других, составляет в сумме менее 2,5%.

Стали 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разницей углерода, в таких сталях среднее содержание каждого элемента содержится менее 1% процента, поэтому цифры за буквой не ставятся.

Конструкционные легированные стали, такие как 20Х; 30Х; 40Х обозначают буквами и цифрами, в данном случае марка показывает содержание углерода и основного легирующего элемента хрома. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится.

30ХГСА хромокремнемарганцевая сталь, обладает большой прочностью и повышенным сопротивлением к ударным нагрузкам. В состав марки входит углерод 0,30%, кроме углерода содержит марганец, кремний и хром, примерно в равных долях по 0,8-1,1%

Содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03% для каждого из этих элементов, поэтому в конце таких марок ставится буква А, что свидетельствует о дополнительных показателей качества марок, (например, 20ХН4ФА; 38ХН3МА). Также обозначаются и конструкционные рессорно-пружинные стали, такие как 60С2А, 65Г, где первые цифры показывают углерод в сотых долях процента. (0,60 и 0,65 соответственно).

Расшифровка сталей конструкционных подшипниковых, производится так, они обозначаются также, как и легированные, маркировка начинается с буквы Ш (например, ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ). Цифра 15 говорит о содержании легирующего хрома, примерная доля которого равна 1,5%, в стали ШХ4 0,4% соответственно. Существует множество других марок, подробнее о наличии в них элементов и примесей можно узнать в нашем марочнике, для этого достаточно воспользоваться поиском.

Автоматные стали.

Автоматными называют стали, обладающие повышенной обрабатываемостью резанием.

Эффективным металлургическим приемом повышения обрабатываемости резанием является введение в сталь серы, селена, теллура, кальция, которые изменяют состав неметаллических включений, а также свинца, который образует собственные включения.

Автоматные стали А12, А20 с повышенным содержанием серы и фосфора используются для изготовления малонагруженных деталей на станках автоматах (болты, винты, гайки, мелкие детали швейных, текстильных, счетных и других машин). Эти стали обладают улучшенной обрабатываемостью резанием, поверхность деталей получается чистой и ровной. Износостойкость может быть повышена цементацией и закалкой.

Стали А30 и А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие нагрузки.

У автоматных сталей, содержащих свинец, (АС11, АС40), повышается стойкость инструмента в 1…3 раза и скорость резания на 25…50 %.

Легированные хромистые и хромоникелевые стали с присадкой свинца и кальция (АЦ45Г2, АСЦ30ХМ, АС20ХГНМ) используются для изготовления нагруженных деталей в автомобильной и тракторной промышленности.

Автоматные стали подвергают диффузионному отжигу при температуре 1100…1150oС, для устранения ликвации серы.

Химические элементы, входящие в состав марки стали принято обозначать буквами.

Например, буквой Х - обозначается хром, Н никель, К - кобальт, М - молибден, В - вольфрам, Т - титан, Д - медь, Г - марганец, С - кремний,

Ф - ванадий, Р - бор, А - азот, Б - ниобий, Е - селен, Ц - цирконий, Ю - алюминий, Ч - показывает о наличии редкоземельных металлов.

Порядок выполнения работы

1. Изучите теорию по маркировке сталей.
2. Создайте и зарисуйте в тетрадь классификацию сталей в виде схемы.

Контрольные вопросы:

1. Что такое сталь?
2. Назовите свойства сталей.
3. Опишите виды сталей.
4. Опишите маркировку сталей, что обозначают буквы и цифры в марке стали.
5. Какие марки сталей применяются для изготовления деталей в автомобилестроении? Приведите примеры.

   ---

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ СТАЛЕЙ

Цель: изучить свойства сталей

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы сталей, микроскоп.

Теоретическая часть:

Маркировка сталей - принято буквенно-цифровое обозначение сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора. Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.

Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.

Качественные углеродистые стали

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная.

Конструкционные нелегированные качественные стали (например, Ст.10; Сталь 20; Ст.30; Ст.45), обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода в стали 0,10%; 0,20%; и т.д.

Конструкционные качественные углеродистые сталиМаркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

Сталь У8, сталь У13.

Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали.

Сталь У10А.

Стали инструментальные нелегированные, делят на качественные, обозначаемые буквой У и цифрой, указывающей среднее содержание углерода (например, У7; У8; У10) и высококачественные, обозначаемые дополнительной буквой А в конце наименования (например, У8А; У10А; У12А) или дополнительной буквой Г, указывающей на дополнительное увеличение содержания марганца (например, У8ГА).

Стали инструментальные легированные, обозначаются также как и конструкционные легированные. Возьмем такую марку как ХВГ, расшифровка этой марки показывает наличие в ней основных легирующих элементов: Хрома, Вольфрама, Марганца. Эта сталь отличается от 9ХВГ, повышенным содержанием в ней углерода, примерно 1%, поэтому цифра в начале марки не ставится.

Стали быстрорежущие расшифровываются следующим образом - такие марки имеют букву Р (с этого начинается обозначение стали), затем следует цифра, указывающая среднее содержание вольфрама (например, Р18; Р9), затем следуют буквы и цифры, определяющие массовое содержание элементов. (например, сталь Р6М5) цифра 5 показывает долю молибдена в этой марке. Содержание хрома не указывают, т. к. оно составляет стабильно около 4% во всех быстрорежущих сталях и углерода, т. к. последнее всегда пропорционально содержанию ванадия. Следует заметить, что если содержание ванадия превышает 2,5%, буква Ф и цифра указывается (например, стали Р6М5Ф3).

Конструкционная низколегированная 09Г2С расшифровывается как сталь, углерода в которой около 0,09% и содержание легирующих компонентов марганца, кремния и других, составляет в сумме менее 2,5%.

Стали 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разницей углерода, в таких сталях среднее содержание каждого элемента содержится менее 1% процента, поэтому цифры за буквой не ставятся.

Конструкционные легированные стали, такие как 20Х; 30Х; 40Х обозначают буквами и цифрами, в данном случае марка показывает содержание углерода и основного легирующего элемента хрома. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится.

30ХГСА хромокремнемарганцевая сталь, обладает большой прочностью и повышенным сопротивлением к ударным нагрузкам. В состав марки входит углерод 0,30%, кроме углерода содержит марганец, кремний и хром, примерно в равных долях по 0,8-1,1%

Содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03% для каждого из этих элементов, поэтому в конце таких марок ставится буква А, что свидетельствует о дополнительных показателей качества марок, (например, 20ХН4ФА; 38ХН3МА). Также обозначаются и конструкционные рессорно-пружинные стали, такие как 60С2А, 65Г, где первые цифры показывают углерод в сотых долях процента. (0,60 и 0,65 соответственно).

Расшифровка сталей конструкционных подшипниковых, производится так, они обозначаются также, как и легированные, маркировка начинается с буквы Ш (например, ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ). Цифра 15 говорит о содержании легирующего хрома, примерная доля которого равна 1,5%, в стали ШХ4 0,4% соответственно. Существует множество других марок, подробнее о наличии в них элементов и примесей можно узнать в нашем марочнике, для этого достаточно воспользоваться поиском.

Автоматные стали.

Автоматными называют стали, обладающие повышенной обрабатываемостью резанием.

Эффективным металлургическим приемом повышения обрабатываемости резанием является введение в сталь серы, селена, теллура, кальция, которые изменяют состав неметаллических включений, а также свинца, который образует собственные включения.

Автоматные стали А12, А20 с повышенным содержанием серы и фосфора используются для изготовления малонагруженных деталей на станках автоматах (болты, винты, гайки, мелкие детали швейных, текстильных, счетных и других машин). Эти стали обладают улучшенной обрабатываемостью резанием, поверхность деталей получается чистой и ровной. Износостойкость может быть повышена цементацией и закалкой.

Стали А30 и А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие нагрузки.

У автоматных сталей, содержащих свинец, (АС11, АС40), повышается стойкость инструмента в 1…3 раза и скорость резания на 25…50 %.

Легированные хромистые и хромоникелевые стали с присадкой свинца и кальция (АЦ45Г2, АСЦ30ХМ, АС20ХГНМ) используются для изготовления нагруженных деталей в автомобильной и тракторной промышленности.

Автоматные стали подвергают диффузионному отжигу при температуре 1100…1150oС, для устранения ликвации серы.

Химические элементы, входящие в состав марки стали принято обозначать буквами.

Например, буквой Х - обозначается хром, Н никель, К - кобальт, М - молибден, В - вольфрам, Т - титан, Д - медь, Г - марганец, С - кремний,

Ф - ванадий, Р - бор, А - азот, Б - ниобий, Е - селен, Ц - цирконий, Ю - алюминий, Ч - показывает о наличии редкоземельных металлов.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы сталей под микроскопом, определить вид стали, зарисуйте структуру в тетради.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Назовите свойства сталей.
2. Опишите виды сталей.
3. Опишите маркировку сталей, что обозначают буквы и цифры в марке стали.
4. Какие марки сталей применяются для изготовления деталей в автомобилестроении? Приведите примеры.

   ---

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ

Цель: изучить структуру и свойства сталей и чугунов

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Структура и свойства сталей и чугунов».

Теоретическаячасть:

СПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА С УГЛЕРОДОМ

Сплавы железа с углеродом являются основой так называемых черных сплавов — сталей и чугунов, которые служат важнейшими конструкционными материалами в технике. Структура и свойства любого сплава зависят прежде всего от свойств базового компонента и элементов-добавок, а также от характера их взаимодействия.

ЧУГУН

ЧУГУН - сплав, содержащий Fе+С, где 2,14 <С< 4,5% и неизбежные примеси: Mn, S, P, Si.

Свойства чугунов: большая твердость, хрупкость, плохая обрабатываемость резанием, малая вязкость.

Виды:

• по назначению: передельный (для выплавки стали) и литейный (для производства чугунных отливок);
• по составу: обычный и легированный.
• по технологии производства: высокопрочный и ковкий.

Маркировка чугунов:

СЧ – серый чугун (литейный чугун + чугунный лом). Изготавливают: отливки деталей, трубы, сантехническое оборудование: СЧ10, СЧ30

ВЧ – высокопрочный чугун (СЧ +добавки лантана, магния): ВЧ38-17, ВЧ70-2 Свойства: повышенные мех.свойства. Изготавливают: валы двигателей, тяжело нагруженные детали машин.

КЧ – ковкий чугун (получают отжигом): КЧ37-12, КЧ45-6 Свойства: большая твердость, прочность, пластичность. Изготавливают: небольшие тонкостенные отливки, картеры а/м.

А – антифрикционные чугуны: АС4, АС4-2, АВЧ-1 (Основа: СЧ и ВЧ + добавки хрома, никеля, меди) Изготавливают: подшипники трения.

Обозначение марок различных групп чугуна:

• передельный чугун - П1, П2;

• передельный чугун для отливок - ПЛ1, ПЛ2;

• передельный фосфористый чугун - ПФ1, ПФ2, ПФ3;

• передельный высококачественный чугун ПВК1, ПВК2, ПВК3;

• чугун с пластинчатым графитом СЧ;

цифры, стоящие после букв "СЧ", обозначают величину временного сопротивлению разрыву в кгс/мм;

• антифрикционный чугун серый - АЧС;

• антифрикционный высокопрочный - АЧВ;

• антифрикционный ковкий - АЧК;

• чугун с шаровидным графитом для отливок ВЧ;

 цифры после букв "ВЧ" означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм;

• чугун легированный со специальными свойствами Ч;

буквы после буквы "Ч" означают легирующие элементы: Х - хром, С - кремний, Г - марганец, Н - никель, Д - медь, М - молибден, Т - титан, П - фосфор, Ю - алюминий. Цифры после букв означают среднее содержание основных легирующих элементов в процентах. Буква "Ш" в конце марки чугуна указывает, что чугун имеет графит шаровидной формы.

• ковкий чугун КЧ;

цифры, стоящие после букв "КЧ", означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлинение в процентах.

Пример расшифровки: КЧ 45-14 - ковкий чугун, предел прочности при растяжении (45х10) 450 Н/мм2, относительное удлинение - 14 %.

Маркировка сталей - принято буквенно-цифровое обозначение сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора. Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.

Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.

Качественные углеродистые стали

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная.

Конструкционные нелегированные качественные стали (например, Ст.10; Сталь 20; Ст.30; Ст.45), обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода в стали 0,10%; 0,20%; и т.д.

Конструкционные качественные углеродистые сталиМаркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

Сталь У8, сталь У13.

Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали.

Сталь У10А.

Стали инструментальные нелегированные, делят на качественные, обозначаемые буквой У и цифрой, указывающей среднее содержание углерода (например, У7; У8; У10) и высококачественные, обозначаемые дополнительной буквой А в конце наименования (например, У8А; У10А; У12А) или дополнительной буквой Г, указывающей на дополнительное увеличение содержания марганца (например, У8ГА).

Стали инструментальные легированные, обозначаются также как и конструкционные легированные. Возьмем такую марку как ХВГ, расшифровка этой марки показывает наличие в ней основных легирующих элементов: Хрома, Вольфрама, Марганца. Эта сталь отличается от 9ХВГ, повышенным содержанием в ней углерода, примерно 1%, поэтому цифра в начале марки не ставится.

Стали быстрорежущие расшифровываются следующим образом - такие марки имеют букву Р (с этого начинается обозначение стали), затем следует цифра, указывающая среднее содержание вольфрама (например, Р18; Р9), затем следуют буквы и цифры, определяющие массовое содержание элементов. (например, сталь Р6М5) цифра 5 показывает долю молибдена в этой марке. Содержание хрома не указывают, т. к. оно составляет стабильно около 4% во всех быстрорежущих сталях и углерода, т. к. последнее всегда пропорционально содержанию ванадия. Следует заметить, что если содержание ванадия превышает 2,5%, буква Ф и цифра указывается (например, стали Р6М5Ф3).

Конструкционная низколегированная 09Г2С расшифровывается как сталь, углерода в которой около 0,09% и содержание легирующих компонентов марганца, кремния и других, составляет в сумме менее 2,5%.

Стали 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разницей углерода, в таких сталях среднее содержание каждого элемента содержится менее 1% процента, поэтому цифры за буквой не ставятся.

Конструкционные легированные стали, такие как 20Х; 30Х; 40Х обозначают буквами и цифрами, в данном случае марка показывает содержание углерода и основного легирующего элемента хрома. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится.

30ХГСА хромокремнемарганцевая сталь, обладает большой прочностью и повышенным сопротивлением к ударным нагрузкам. В состав марки входит углерод 0,30%, кроме углерода содержит марганец, кремний и хром, примерно в равных долях по 0,8-1,1%

Содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03% для каждого из этих элементов, поэтому в конце таких марок ставится буква А, что свидетельствует о дополнительных показателей качества марок, (например, 20ХН4ФА; 38ХН3МА). Также обозначаются и конструкционные рессорно-пружинные стали, такие как 60С2А, 65Г, где первые цифры показывают углерод в сотых долях процента. (0,60 и 0,65 соответственно).

Расшифровка сталей конструкционных подшипниковых, производится так, они обозначаются также, как и легированные, маркировка начинается с буквы Ш (например, ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ). Цифра 15 говорит о содержании легирующего хрома, примерная доля которого равна 1,5%, в стали ШХ4 0,4% соответственно. Существует множество других марок, подробнее о наличии в них элементов и примесей можно узнать в нашем марочнике, для этого достаточно воспользоваться поиском.

Автоматные стали.

Автоматными называют стали, обладающие повышенной обрабатываемостью резанием.

Эффективным металлургическим приемом повышения обрабатываемости резанием является введение в сталь серы, селена, теллура, кальция, которые изменяют состав неметаллических включений, а также свинца, который образует собственные включения.

Автоматные стали А12, А20 с повышенным содержанием серы и фосфора используются для изготовления малонагруженных деталей на станках автоматах (болты, винты, гайки, мелкие детали швейных, текстильных, счетных и других машин). Эти стали обладают улучшенной обрабатываемостью резанием, поверхность деталей получается чистой и ровной. Износостойкость может быть повышена цементацией и закалкой.

Стали А30 и А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие нагрузки.

У автоматных сталей, содержащих свинец, (АС11, АС40), повышается стойкость инструмента в 1…3 раза и скорость резания на 25…50 %.

Легированные хромистые и хромоникелевые стали с присадкой свинца и кальция (АЦ45Г2, АСЦ30ХМ, АС20ХГНМ) используются для изготовления нагруженных деталей в автомобильной и тракторной промышленности.

Автоматные стали подвергают диффузионному отжигу при температуре 1100…1150oС, для устранения ликвации серы.

Химические элементы, входящие в состав марки стали принято обозначать буквами.

Например, буквой Х - обозначается хром, Н никель, К - кобальт, М - молибден, В - вольфрам, Т - титан, Д - медь, Г - марганец, С - кремний,

Ф - ванадий, Р - бор, А - азот, Б - ниобий, Е - селен, Ц - цирконий, Ю - алюминий, Ч - показывает о наличии редкоземельных металлов.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить теоретическую часть.
2. Произведите сравнительный анализ образцов стали и чугуна, результаты запишите в тетрадь.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Чем чугун отличается от стали?
2. Укажите марку качественной стали
3. Что обозначают цифры в маркировке высокопрочных чугунов?
4. Какому содержанию углерода соответствует условная граница между сталью и чугуном?
5. К какой группе по назначению относится сталь 45?

   ---

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ

Цель: изучить структуру и свойства сталей и чугунов

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы чугуна и стали, микроскоп.

Теоретическаячасть:

СПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА С УГЛЕРОДОМ

Сплавы железа с углеродом являются основой так называемых черных сплавов — сталей и чугунов, которые служат важнейшими конструкционными материалами в технике. Структура и свойства любого сплава зависят прежде всего от свойств базового компонента и элементов-добавок, а также от характера их взаимодействия.

ЧУГУН

ЧУГУН - сплав, содержащий Fе+С, где 2,14 <С< 4,5% и неизбежные примеси: Mn, S, P, Si.

Свойства чугунов: большая твердость, хрупкость, плохая обрабатываемость резанием, малая вязкость.

Виды:

• по назначению: передельный (для выплавки стали) и литейный (для производства чугунных отливок);
• по составу: обычный и легированный.
• по технологии производства: высокопрочный и ковкий.

Маркировка чугунов:

СЧ – серый чугун (литейный чугун + чугунный лом). Изготавливают: отливки деталей, трубы, сантехническое оборудование: СЧ10, СЧ30

ВЧ – высокопрочный чугун (СЧ +добавки лантана, магния): ВЧ38-17, ВЧ70-2 Свойства: повышенные мех.свойства. Изготавливают: валы двигателей, тяжело нагруженные детали машин.

КЧ – ковкий чугун (получают отжигом): КЧ37-12, КЧ45-6 Свойства: большая твердость, прочность, пластичность. Изготавливают: небольшие тонкостенные отливки, картеры а/м.

А – антифрикционные чугуны: АС4, АС4-2, АВЧ-1 (Основа: СЧ и ВЧ + добавки хрома, никеля, меди) Изготавливают: подшипники трения.

Обозначение марок различных групп чугуна:

• передельный чугун - П1, П2;

• передельный чугун для отливок - ПЛ1, ПЛ2;

• передельный фосфористый чугун - ПФ1, ПФ2, ПФ3;

• передельный высококачественный чугун ПВК1, ПВК2, ПВК3;

• чугун с пластинчатым графитом СЧ;

цифры, стоящие после букв "СЧ", обозначают величину временного сопротивлению разрыву в кгс/мм;

• антифрикционный чугун серый - АЧС;

• антифрикционный высокопрочный - АЧВ;

• антифрикционный ковкий - АЧК;

• чугун с шаровидным графитом для отливок ВЧ;

 цифры после букв "ВЧ" означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм;

• чугун легированный со специальными свойствами Ч;

буквы после буквы "Ч" означают легирующие элементы: Х - хром, С - кремний, Г - марганец, Н - никель, Д - медь, М - молибден, Т - титан, П - фосфор, Ю - алюминий. Цифры после букв означают среднее содержание основных легирующих элементов в процентах. Буква "Ш" в конце марки чугуна указывает, что чугун имеет графит шаровидной формы.

• ковкий чугун КЧ;

цифры, стоящие после букв "КЧ", означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлинение в процентах.

Пример расшифровки: КЧ 45-14 - ковкий чугун, предел прочности при растяжении (45х10) 450 Н/мм2, относительное удлинение - 14 %.

Маркировка сталей - принято буквенно-цифровое обозначение сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора. Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.

Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.

Качественные углеродистые стали

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная.

Конструкционные нелегированные качественные стали (например, Ст.10; Сталь 20; Ст.30; Ст.45), обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода в стали 0,10%; 0,20%; и т.д.

Конструкционные качественные углеродистые сталиМаркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

Сталь У8, сталь У13.

Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали.

Сталь У10А.

Стали инструментальные нелегированные, делят на качественные, обозначаемые буквой У и цифрой, указывающей среднее содержание углерода (например, У7; У8; У10) и высококачественные, обозначаемые дополнительной буквой А в конце наименования (например, У8А; У10А; У12А) или дополнительной буквой Г, указывающей на дополнительное увеличение содержания марганца (например, У8ГА).

Стали инструментальные легированные, обозначаются также как и конструкционные легированные. Возьмем такую марку как ХВГ, расшифровка этой марки показывает наличие в ней основных легирующих элементов: Хрома, Вольфрама, Марганца. Эта сталь отличается от 9ХВГ, повышенным содержанием в ней углерода, примерно 1%, поэтому цифра в начале марки не ставится.

Стали быстрорежущие расшифровываются следующим образом - такие марки имеют букву Р (с этого начинается обозначение стали), затем следует цифра, указывающая среднее содержание вольфрама (например, Р18; Р9), затем следуют буквы и цифры, определяющие массовое содержание элементов. (например, сталь Р6М5) цифра 5 показывает долю молибдена в этой марке. Содержание хрома не указывают, т. к. оно составляет стабильно около 4% во всех быстрорежущих сталях и углерода, т. к. последнее всегда пропорционально содержанию ванадия. Следует заметить, что если содержание ванадия превышает 2,5%, буква Ф и цифра указывается (например, стали Р6М5Ф3).

Конструкционная низколегированная 09Г2С расшифровывается как сталь, углерода в которой около 0,09% и содержание легирующих компонентов марганца, кремния и других, составляет в сумме менее 2,5%.

Стали 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разницей углерода, в таких сталях среднее содержание каждого элемента содержится менее 1% процента, поэтому цифры за буквой не ставятся.

Конструкционные легированные стали, такие как 20Х; 30Х; 40Х обозначают буквами и цифрами, в данном случае марка показывает содержание углерода и основного легирующего элемента хрома. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится.

30ХГСА хромокремнемарганцевая сталь, обладает большой прочностью и повышенным сопротивлением к ударным нагрузкам. В состав марки входит углерод 0,30%, кроме углерода содержит марганец, кремний и хром, примерно в равных долях по 0,8-1,1%

Содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03% для каждого из этих элементов, поэтому в конце таких марок ставится буква А, что свидетельствует о дополнительных показателей качества марок, (например, 20ХН4ФА; 38ХН3МА). Также обозначаются и конструкционные рессорно-пружинные стали, такие как 60С2А, 65Г, где первые цифры показывают углерод в сотых долях процента. (0,60 и 0,65 соответственно).

Расшифровка сталей конструкционных подшипниковых, производится так, они обозначаются также, как и легированные, маркировка начинается с буквы Ш (например, ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ). Цифра 15 говорит о содержании легирующего хрома, примерная доля которого равна 1,5%, в стали ШХ4 0,4% соответственно. Существует множество других марок, подробнее о наличии в них элементов и примесей можно узнать в нашем марочнике, для этого достаточно воспользоваться поиском.

Автоматные стали.

Автоматными называют стали, обладающие повышенной обрабатываемостью резанием.

Эффективным металлургическим приемом повышения обрабатываемости резанием является введение в сталь серы, селена, теллура, кальция, которые изменяют состав неметаллических включений, а также свинца, который образует собственные включения.

Автоматные стали А12, А20 с повышенным содержанием серы и фосфора используются для изготовления малонагруженных деталей на станках автоматах (болты, винты, гайки, мелкие детали швейных, текстильных, счетных и других машин). Эти стали обладают улучшенной обрабатываемостью резанием, поверхность деталей получается чистой и ровной. Износостойкость может быть повышена цементацией и закалкой.

Стали А30 и А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие нагрузки.

У автоматных сталей, содержащих свинец, (АС11, АС40), повышается стойкость инструмента в 1…3 раза и скорость резания на 25…50 %.

Легированные хромистые и хромоникелевые стали с присадкой свинца и кальция (АЦ45Г2, АСЦ30ХМ, АС20ХГНМ) используются для изготовления нагруженных деталей в автомобильной и тракторной промышленности.

Автоматные стали подвергают диффузионному отжигу при температуре 1100…1150oС, для устранения ликвации серы.

Химические элементы, входящие в состав марки стали принято обозначать буквами.

Например, буквой Х - обозначается хром, Н никель, К - кобальт, М - молибден, В - вольфрам, Т - титан, Д - медь, Г - марганец, С - кремний,

Ф - ванадий, Р - бор, А - азот, Б - ниобий, Е - селен, Ц - цирконий, Ю - алюминий, Ч - показывает о наличии редкоземельных металлов.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы металла под микроскопом, определить вид металла, зарисовать структуру в тетради.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Сколько углерода может максимально содержать сталь?
2. Какие детали изготавливают из серого чугуна?
3. Какие детали изготавливают из углеродистых сталей?
4. Укажите максимальную прочность при растяжении (МПа) модифицированных чугунов.
5. Сколько углерода содержат пружинно-рессорные стали?

   ---

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7-8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧУГУНОВ И СТАЛЕЙ

ПО МАРКЕ

Цель: научиться определять механические свойства чугунов и сталей по марке.

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Структура и свойства сталей и чугунов»,

Теоретическая часть:

Механические свойства материалов

Механические свойства чугунов зависят от металлической основы, а также формы и размеров включений графита. Наиболее прочными являются серые чугуны на перлитной основе, а наиболее пластичными - серые чугуны на ферритной основе. Поскольку графит имеет очень малую прочность и не имеет связи с металлической основой чугуна, полости, занятые графитом, можно рассматривать как пустоты, надрезы или трещины в металлической основе чугуна, которые значительно снижают его прочность и пластичность. Наибольшее снижение прочностных свойств вызывают включения графитаввиде пластинок, наименьшее - включения точечной или шарообразной формы.

В стали твердые частицы цементита повышают сопротивление деформации, уменьшая пластичность и вязкость. Таким образом, с увеличением в стали содержания углерода возрастают твердость, предел прочности и уменьшаются ударная вязкость, относительное удлинение и сужение.

Чугун обладает хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатывается резанием, сопротивляется износу, обладает способностью рассеивать колебания при вибрационных и переменных нагрузках. Свойство гасить вибрации называется демпфирующей способностью. Демпфирующая способность чугуна в 2-4 раза выше, чем стали.

Специфические свойства

Сталь - это сплав железа с углеродом. Содержание углерода до 2 %.

Сталь - основной материал, широко применяемый в машино- и приборостроении, строительстве, а также для изготовления различных инструментов.

Раскислением называют процесс удаления кислорода из жидкой стали. Не раскисленная сталь обладает недостаточной пластичностью и подвержена хрупкому разрушению при горячей обработке давлением.

Спокойные стали раскисляют марганцем, алюминием и кремнием в печи и ковше. Они затвердевают в изложнице спокойно, без газовыделения, с образованием в верхней части слитков усадочной раковины. Дендритная ликвация в крупных слитках такой стали при их прокатке или ковке приводит к появлению полосчатой структуры.

Для улучшения физических, химических, прочностных и технологических свойств стали легируют, вводя в их состав различные легирующие элементы (хром, марганец, никель и др.). Стали могут содержать один или несколько легирующих элементов, которые придают им специальные свойства.

Легирующие элементы вводят в сталь для повышения ее конструкционной прочности.

Чугун -это железоуглеродистый сплав, с содержанием более 2 % углерода.

Высокая демпфирующая способность и износостойкость обусловили применение чугуна для изготовления станин различного оборудования, коленчатых и распределительных валов тракторных и автомобильных двигателей и др.

Повышеннаяжидкотекучесть чугуна затрудняет удержание расплавленного металла от вытекания и усложняет формирование шва. Вследствие окисления кремния на поверхности сварочной ванны возможно образование тугоплавких оксидов, что может привести к непроварам.

Плохо свариваются также чугунные детали, работающие длительное время в соприкосновении с маслом и керосином. Поверхность чугуна пропитывается маслом и керосином, которые при сварке сгорают и образуют газы, способствующие появлению сплошной пористости в сварном шве.

Графит повышает износостойкость и антифрикционные свойства чугуна вследствие собственного смазочного действия и повышения прочности пленки смазочного материала. Чугуны с графитом, как мягкой и хрупкой составляющей, хорошо обрабатываются резанием (с образованием ломкой стружки) и обеспечивают более чистую поверхность, чем стали (кроме автоматных сталей).

Чугунные детали, работающие длительное время при высоких температурах, почти не поддаются сварке. Это происходит в результате того, что под действием высоких температур (300-4000С и выше) углерод и кремний окисляются, и чугун становится очень хрупким.

Наиболее прочными являются серые чугуны на перлитной основе, а наиболее пластичными - серые чугуны на ферритной основе.

Механические свойства высокопрочного чугуна позволяют применять его для изготовления деталей машин, работающих в тяжелых условиях, вместо поковок или отливок из стали. Из высокопрочного чугуна изготовляют детали прокатных станов, кузнечно-прессового оборудования, паровых турбин (лопатки направляющего аппарата), тракторов, автомобилей (коленчатые валы, поршни) и др.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Используя марочник сталей (источник on-line) определить механические свойства чугунов и сталей по марке.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Назовите физико-химические свойства чугуна и стали.
2. Назовите механическиесвойства чугуна и стали.
3. Назовите специфическиесвойства чугуна и стали.

   ---

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ МЕДИ

Цель: изучить свойства меди

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Структура и свойства цветных металлов и сплавов».

Теоретическая часть:

Медь и ее сплавы

Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди 8,94 г/см3, температура плавления 1083oС.

Характерным свойством меди является ее высокая электропроводность, поэтому она находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu).

Механические свойства меди относительно низкие: предел прочности составляет 150…200 МПа, относительное удлинение – 15…25 %. Поэтому в качестве конструкционного материала медь применяется редко. Повышение механических свойств достигается созданием различных сплавов на основе меди.

Различают две группы медных сплавов: латуни – сплавы меди с цинком, бронзы – сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами.

Латуни

Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %.

По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные.

Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка. Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы ( О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – алюминий, Ц – цинк). Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.

Однофазные – латуни используются для изготовления деталей деформированием в холодном состоянии. Изготавливают ленты, гильзы патронов, радиаторные трубки, проволоку.

Для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500oС используют латуни. Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой изготавливают детали. Обрабатываемость резанием улучшается присадкой в состав латуни свинца, например, латунь марки ЛС59-1, которую называют “автоматной латунью”.

Латуни имеют хорошую коррозионную стойкость, которую можно повысить дополнительно присадкой олова. Латунь ЛО70-1 стойка против коррозии в морской воде и называется «морской латунью».

Добавка никеля и железа повышает механическую прочность до 550 МПа.

Литейные латуни также маркируются буквой Л, После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца.. Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц. Литейные латуни не склонны к ликвации, имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

Латуни являются хорошим материалом для конструкций, работающих при отрицательных температурах.

Бронзы

Сплавы меди с другими элементами кроме цинка назаваются бронзами.

Бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

При маркировке деформируемых бронз на первом месте ставятся буквы Бр, затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры, показавающие содержание компонентов в сплаве. Например, марка БрОФ10-1 означает, что в бронзу входит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное – медь.

Маркировка литейных бронз также начинается с букв Бр, затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов и ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, бронза БрО3Ц12С5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное – медь.

Оловянные бронзыПрисплавлении меди с оловом образуются твердые растворы. Эти сплавы очень склонны к ликвации из-за большого температурного интервала кристаллизации. Благодаря ликвации сплавы с содержанием олова выше 5 % имеют в структуре эвтектоидную составляющую Э(), состоящую из мягкой и твердой фаз. Такое строение является благоприятным для деталей типа подшипников скольжения: мягкая фаза обеспечивает хорошую прирабатываемость, твердые частицы создают износостойкость. Поэтому оловянные бронзы являются хорошими антифрикционными материалами.

Оловянные бронзы имеют низкую объемную усадку (около 0,8 %), поэтому используются в художественном литье.

Наличие фосфора обеспечивает хорошуюжидкотекучесть.

Оловянные бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

В деформируемых бронзах содержание олова не должно превышать 6 %, для обеспечения необходимой пластичности, БрОФ6,5-0,15.

В зависимости от состава деформируемые бронзы отличаются высокими механическими, антикоррозионными, антифрикционными и упругими свойствами, и используются в различных отраслях промышленности. Из этих сплавов изготавливают прутки, трубы, ленту, проволоку.

Литейные оловянные бронзы, БрО3Ц7С5Н1, БрО4Ц4С17, применяются для изготовления пароводяной арматуры и для отливок антифрикционных деталей типа втулок, венцов червячных колес, вкладышей подшипников.

Алюминиевые бронзы, БрАЖ9-4, БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4.

Бронзы с содержанием алюминия до 9,4 % имеют однофазное строение – твердого раствора. При содержании алюминия 9,4…15,6 % сплавы системы медь – алюминий двухфазные и состоят из – и – фаз.

Оптимальными свойствами обладают алюминиевые бронзы, содержащие 5…8 % алюминия. Увеличение содержания алюминия до 10…11 % вследствие появления – фазы ведет к резкому повышению прочности и сильному снижению пластичности. Дополнительное повышение прочности для сплавов с содержанием алюминия 8…9,5 % можно достичь закалкой.

Положительные особенности алюминиевых бронз по сравнению с оловянными:

• меньшая склонность к внутрикристаллической ликвации;
• большая плотность отливок;
• более высокая прочность и жаропрочность;
• меньшая склонность к хладоломкости.

Основные недостатки алюминиевых бронз:

• значительная усадка;
• склонность к образованию столбчатых кристаллов при кристаллизации и росту зерна при нагреве, что охрупчивает сплав;
• сильное газопоглощение жидкого расплава;
• самоотпуск при медленном охлаждении;
• недостаточная коррозионная стойкость в перегретом паре.

Для устранения этих недостатков сплавы дополнительно легируют марганцем, железом, никелем, свинцом.

Из алюминиевых бронз изготавливают относительно мелкие, но высокоответственные детали типа шестерен, втулок, фланцев литьем и обработкой давлением. Из бронзы БрА5 штамповкой изготавливают медали и мелкую разменную монету.

Кремнистые бронзы, БрКМц3-1, БрК4, применяют как заменители оловянных бронз. Они немагнитны и морозостойки, превосходят оловянные бронзы по коррозионной стойкости и механическим свойствам, имеют высокие упругие свойства. Сплавы хорошо свариваются и подвергаются пайке. Благодаря высокой устойчивости к щелочным средам и сухим газам, их используют для производства сточных труб, газо- и дымопроводов.

Свинцовые бронзы, БрС30, используют как высококачественный антифрикционный материал. По сравнению с оловянными бронзами имеют более низкие механические и технологические свойства.

Бериллиевые бронзы, БрБ2, являются высококачественным пружинным материалом. Растворимость бериллия в меди с понижением температуры значительно уменьшается. Это явление используют для получения высоких упругих и прочностных свойств изделий методом дисперсионного твердения. Готовые изделия из бериллиевых бронз подвергают закалке от 800oС, благодаря чему фиксируется при комнатной температуре пересыщенные твердый раствор бериллия в меди. Затем проводят искусственное старение при температуре 300…350oС. При этом происходит выделение дисперсных частиц, возрастают прочность и упругость. После старения предел прочности достигает 1100…1200 МПа.

Порядок выполнения работы        

1. 1. Изучить теоретическую часть.
2. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Дайте характеристику меди (плотность, температура плавления и др.)
2. Как маркируется технически чистая медь и где она применяется?
3. На какие группы делятся медные сплавы?
4. Дайте характеристику латуни.
5.  На какие виды делятся латуни, приведите пример обозначения?
6.  Дайте характеристику бронзы.
7.  На какие виды делятся бронзы, приведите пример обозначения?

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ МЕДИ

Цель: изучить свойства меди.

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы меди.

Теоретическая часть:

Медь и ее сплавы

Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди 8,94 г/см3, температура плавления 1083oС.

Характерным свойством меди является ее высокая электропроводность, поэтому она находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu).

Механические свойства меди относительно низкие: предел прочности составляет 150…200 МПа, относительное удлинение – 15…25 %. Поэтому в качестве конструкционного материала медь применяется редко. Повышение механических свойств достигается созданием различных сплавов на основе меди.

Различают две группы медных сплавов: латуни – сплавы меди с цинком, бронзы – сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами.

Латуни

Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %.

По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные.

Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка. Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы ( О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – алюминий, Ц – цинк). Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.

Однофазные – латуни используются для изготовления деталей деформированием в холодном состоянии. Изготавливают ленты, гильзы патронов, радиаторные трубки, проволоку.

Для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500oС используют латуни. Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой изготавливают детали. Обрабатываемость резанием улучшается присадкой в состав латуни свинца, например, латунь марки ЛС59-1, которую называют “автоматной латунью”.

Латуни имеют хорошую коррозионную стойкость, которую можно повысить дополнительно присадкой олова. Латунь ЛО70-1 стойка против коррозии в морской воде и называется «морской латунью».

Добавка никеля и железа повышает механическую прочность до 550 МПа.

Литейные латуни также маркируются буквой Л, После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца.. Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц. Литейные латуни не склонны к ликвации, имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

Латуни являются хорошим материалом для конструкций, работающих при отрицательных температурах.

Бронзы

Сплавы меди с другими элементами кроме цинка назаваются бронзами.

Бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

При маркировке деформируемых бронз на первом месте ставятся буквы Бр, затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры, показавающие содержание компонентов в сплаве. Например, марка БрОФ10-1 означает, что в бронзу входит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное – медь.

Маркировка литейных бронз также начинается с букв Бр, затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов и ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, бронза БрО3Ц12С5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное – медь.

Оловянные бронзыПрисплавлении меди с оловом образуются твердые растворы. Эти сплавы очень склонны к ликвации из-за большого температурного интервала кристаллизации. Благодаря ликвации сплавы с содержанием олова выше 5 % имеют в структуре эвтектоидную составляющую Э(), состоящую из мягкой и твердой фаз. Такое строение является благоприятным для деталей типа подшипников скольжения: мягкая фаза обеспечивает хорошую прирабатываемость, твердые частицы создают износостойкость. Поэтому оловянные бронзы являются хорошими антифрикционными материалами.

Оловянные бронзы имеют низкую объемную усадку (около 0,8 %), поэтому используются в художественном литье.

Наличие фосфора обеспечивает хорошуюжидкотекучесть.

Оловянные бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

В деформируемых бронзах содержание олова не должно превышать 6 %, для обеспечения необходимой пластичности, БрОФ6,5-0,15.

В зависимости от состава деформируемые бронзы отличаются высокими механическими, антикоррозионными, антифрикционными и упругими свойствами, и используются в различных отраслях промышленности. Из этих сплавов изготавливают прутки, трубы, ленту, проволоку.

Литейные оловянные бронзы, БрО3Ц7С5Н1, БрО4Ц4С17, применяются для изготовления пароводяной арматуры и для отливок антифрикционных деталей типа втулок, венцов червячных колес, вкладышей подшипников.

Алюминиевые бронзы, БрАЖ9-4, БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4.

Бронзы с содержанием алюминия до 9,4 % имеют однофазное строение – твердого раствора. При содержании алюминия 9,4…15,6 % сплавы системы медь – алюминий двухфазные и состоят из – и – фаз.

Оптимальными свойствами обладают алюминиевые бронзы, содержащие 5…8 % алюминия. Увеличение содержания алюминия до 10…11 % вследствие появления – фазы ведет к резкому повышению прочности и сильному снижению пластичности. Дополнительное повышение прочности для сплавов с содержанием алюминия 8…9,5 % можно достичь закалкой.

Положительные особенности алюминиевых бронз по сравнению с оловянными:

• меньшая склонность к внутрикристаллической ликвации;
• большая плотность отливок;
• более высокая прочность и жаропрочность;
• меньшая склонность к хладоломкости.

Основные недостатки алюминиевых бронз:

• значительная усадка;
• склонность к образованию столбчатых кристаллов при кристаллизации и росту зерна при нагреве, что охрупчивает сплав;
• сильное газопоглощение жидкого расплава;
• самоотпуск при медленном охлаждении;
• недостаточная коррозионная стойкость в перегретом паре.

Для устранения этих недостатков сплавы дополнительно легируют марганцем, железом, никелем, свинцом.

Из алюминиевых бронз изготавливают относительно мелкие, но высокоответственные детали типа шестерен, втулок, фланцев литьем и обработкой давлением. Из бронзы БрА5 штамповкой изготавливают медали и мелкую разменную монету.

Кремнистые бронзы, БрКМц3-1, БрК4, применяют как заменители оловянных бронз. Они немагнитны и морозостойки, превосходят оловянные бронзы по коррозионной стойкости и механическим свойствам, имеют высокие упругие свойства. Сплавы хорошо свариваются и подвергаются пайке. Благодаря высокой устойчивости к щелочным средам и сухим газам, их используют для производства сточных труб, газо- и дымопроводов.

Свинцовые бронзы, БрС30, используют как высококачественный антифрикционный материал. По сравнению с оловянными бронзами имеют более низкие механические и технологические свойства.

Бериллиевые бронзы, БрБ2, являются высококачественным пружинным материалом. Растворимость бериллия в меди с понижением температуры значительно уменьшается. Это явление используют для получения высоких упругих и прочностных свойств изделий методом дисперсионного твердения. Готовые изделия из бериллиевых бронз подвергают закалке от 800oС, благодаря чему фиксируется при комнатной температуре пересыщенные твердый раствор бериллия в меди. Затем проводят искусственное старение при температуре 300…350oС. При этом происходит выделение дисперсных частиц, возрастают прочность и упругость. После старения предел прочности достигает 1100…1200 МПа.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы меди под микроскопом, зарисовать структуру.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

4. Расшифруйте марки МОО, М2, БрОФ10-1, ЛК80-3.

Контрольные вопросы:

1. Чем характерны оловянные бронзы?
2. Чем характерны алюминиевые бронзы?
3. Назовите положительные особенности алюминиевых бронз по сравнению с оловянными.
4. Чем характерны кремнистые бронзы?
5. Чем характерны свинцовые бронзы?
6. Чем характерны бериллиевые бронзы?

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ АЛЮМИНИЯ

Цель:

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Структура и свойства цветных металлов и сплавов».

Теоретическая часть:

Алюминий и его сплавы

Алюминий – легкий металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 660oС. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Химически активен, но образующаяся плотная пленка оксида алюминия Al2O3, предохраняет его от коррозии.

Механические свойства: предел прочности 150 МПа, относительное удлинение 50 %, модуль упругости 7000 МПа.

Алюминий высокой чистоты маркируется А99 (99,999 % Al), А8, А7, А6, А5, А0 (содержание алюминия от 99,85 % до 99 %).

Технический алюминий хорошо сваривается, имеет высокую пластичность. Из него изготавливают строительные конструкции, малонагруженные детали машин, используют в качестве электротехнического материала для кабелей, проводов.

Алюминиевые сплавы

Принцип маркировкиалюминиевых сплавов. В начале указывается тип сплава: Д – сплавы типа дюралюминов; А – технический алюминий; АК – ковкие алюминиевые сплавы; В – высокопрочные сплавы; АЛ – литейные сплавы.

Далее указывается условный номер сплава. За условным номером следует обозначение, характеризующее состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т – термически обработанный (закалка плюс старение); Н – нагартованный; П – полунагартованный

По технологическим свойствам сплавы подразделяются на три группы:

• деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой:
• деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой;
• литейные сплавы.

Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые сплавы (САС) испеченные алюминиевые порошковые сплавы (САП).

Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой.

Прочность алюминия можно повысить легированием. В сплавы, не упрочняемые термической обработкой, вводят марганец или магний. Атомы этих элементов существенно повышают его прочность, снижая пластичность. Обозначаются сплавы: с марганцем – АМц, с магнием – АМг; после обозначения элемента указывается его содержание (АМг3).

Магний действует только как упрочнитель, марганец упрочняет и повышает коррозионную стойкость.

Прочность сплавов повышается только в результате деформации в холодном состоянии. Чем больше степень деформации, тем значительнее растет прочность и снижается пластичность. В зависимости от степени упрочнения различают сплавы нагартованные и полунагартованные (АМг3П).

Эти сплавы применяют для изготовления различных сварных емкостей для горючего, азотной и других кислот, мало- и средненагруженных конструкций.

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.

К таким сплавам относятся дюралюмины( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводится марганец.

Дюралюмины обычно подвергаются закалке с температуры 500oС и естественному старению, которому предшествует двух-, трехчасовой инкубационный период. Максимальная прочность достигается через 4…5 суток.

Широкое применение дюралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве.

Высокопрочными стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Сплавы В95, В96 имеют предел прочности около 650 МПа. Основной потребитель – авиастроение (обшивка, стрингеры, лонжероны).

Ковочные алюминиевые сплавыАК:, АК8 применяются для изготовления поковок. Поковки изготавливаются при температуре 380…450oС, подвергаются закалке от температуры 500…560oС и старению при 150…165oС в течение 6…15 часов.

В состав алюминиевых сплавов дополнительно вводят никель, железо, титан, которые повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность до 300oС.

Изготавливают поршни, лопатки и диски осевых компрессоров, турбореактивных двигателей.

Литейные алюминиевые сплавы.

К литейным сплавам относятся сплавы системы алюминий – кремний (силумины), содержащие 10…13 % кремния.

Присадка к силуминам магния, меди содействует эффекту упрочнения литейных сплавов при старении. Титан и цирконий измельчают зерно. Марганец повышает антикоррозионные свойства. Никель и железо повышают жаропрочность.

Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ20. Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов и других средне- и малонагруженных деталей, в том числе тонкостенных отливок сложной формы.

Маркировка алюминия и алюминиевых сплавов

Алюминий отличают низкая плотность, высокие тепло- и электропроводность, хорошая коррозионная стойкость во многих средах за счет образования на поверхности металла плотной оксидной пленки А12О3. Алюминий высокопластичен и легко обрабатывается давлением, однако при обработке резанием возникают осложнения, одной из причин которых является налипание металла на инструмент.

Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах. Сu, Zn, Мg, Ni, Fе, Мn – элементы, формирующие упрочняющие зоны и фазы. Марганец одновременно повышает коррозионную стойкость. Кремний является основным легирующим элементом в ряде литейных алюминиевых сплавов (силуминов), поскольку он участвует в образовании эвтектики.

Ni, Тi, Сr, Fе повышают жаропрочность сплавов, затормаживая процессы диффузии и образуя стабильные сложнолегированные упрочняющие фазы. Литий в сплавах способствует возрастанию их модуля упругости. Вместе с тем магний и марганец снижают тепло- и электропроводность алюминия, а железо – его коррозионную стойкость.

Маркировка алюминиевых сплавов.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Дайте характеристику алюминию (плотность, температура плавления и др.)
2. Как маркируется алюминий высокой чистоты?
3. Как маркируются алюминиевые сплавы?
4. На какие группы подразделяются алюминиевые сплавы по технологическим свойствам?

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 12

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ АЛЮМИНИЯ

Цель: изучить свойства алюминия и его сплавов.

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы алюминия, микроскоп.

Теоретическая часть:

Алюминий и его сплавы

Алюминий – легкий металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 660oС. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Химически активен, но образующаяся плотная пленка оксида алюминия Al2O3, предохраняет его от коррозии.

Механические свойства: предел прочности 150 МПа, относительное удлинение 50 %, модуль упругости 7000 МПа.

Алюминий высокой чистоты маркируется А99 (99,999 % Al), А8, А7, А6, А5, А0 (содержание алюминия от 99,85 % до 99 %).

Технический алюминий хорошо сваривается, имеет высокую пластичность. Из него изготавливают строительные конструкции, малонагруженные детали машин, используют в качестве электротехнического материала для кабелей, проводов.

Алюминиевые сплавы

Принцип маркировкиалюминиевых сплавов. В начале указывается тип сплава: Д – сплавы типа дюралюминов; А – технический алюминий; АК – ковкие алюминиевые сплавы; В – высокопрочные сплавы; АЛ – литейные сплавы.

Далее указывается условный номер сплава. За условным номером следует обозначение, характеризующее состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т – термически обработанный (закалка плюс старение); Н – нагартованный; П – полунагартованный

По технологическим свойствам сплавы подразделяются на три группы:

• деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой:
• деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой;
• литейные сплавы.

Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые сплавы (САС) испеченные алюминиевые порошковые сплавы (САП).

Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой.

Прочность алюминия можно повысить легированием. В сплавы, не упрочняемые термической обработкой, вводят марганец или магний. Атомы этих элементов существенно повышают его прочность, снижая пластичность. Обозначаются сплавы: с марганцем – АМц, с магнием – АМг; после обозначения элемента указывается его содержание (АМг3).

Магний действует только как упрочнитель, марганец упрочняет и повышает коррозионную стойкость.

Прочность сплавов повышается только в результате деформации в холодном состоянии. Чем больше степень деформации, тем значительнее растет прочность и снижается пластичность. В зависимости от степени упрочнения различают сплавы нагартованные и полунагартованные (АМг3П).

Эти сплавы применяют для изготовления различных сварных емкостей для горючего, азотной и других кислот, мало- и средненагруженных конструкций.

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.

К таким сплавам относятся дюралюмины( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводится марганец.

Дюралюмины обычно подвергаются закалке с температуры 500oС и естественному старению, которому предшествует двух-, трехчасовой инкубационный период. Максимальная прочность достигается через 4…5 суток.

Широкое применение дюралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве.

Высокопрочными стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Сплавы В95, В96 имеют предел прочности около 650 МПа. Основной потребитель – авиастроение (обшивка, стрингеры, лонжероны).

Ковочные алюминиевые сплавыАК:, АК8 применяются для изготовления поковок. Поковки изготавливаются при температуре 380…450oС, подвергаются закалке от температуры 500…560oС и старению при 150…165oС в течение 6…15 часов.

В состав алюминиевых сплавов дополнительно вводят никель, железо, титан, которые повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность до 300oС.

Изготавливают поршни, лопатки и диски осевых компрессоров, турбореактивных двигателей.

Литейные алюминиевые сплавы.

К литейным сплавам относятся сплавы системы алюминий – кремний (силумины), содержащие 10…13 % кремния.

Присадка к силуминам магния, меди содействует эффекту упрочнения литейных сплавов при старении. Титан и цирконий измельчают зерно. Марганец повышает антикоррозионные свойства. Никель и железо повышают жаропрочность.

Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ20. Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов и других средне- и малонагруженных деталей, в том числе тонкостенных отливок сложной формы.

Маркировка алюминия и алюминиевых сплавов

Алюминий отличают низкая плотность, высокие тепло- и электропроводность, хорошая коррозионная стойкость во многих средах за счет образования на поверхности металла плотной оксидной пленки А12О3. Алюминий высокопластичен и легко обрабатывается давлением, однако при обработке резанием возникают осложнения, одной из причин которых является налипание металла на инструмент.

Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах. Сu, Zn, Мg, Ni, Fе, Мn – элементы, формирующие упрочняющие зоны и фазы. Марганец одновременно повышает коррозионную стойкость. Кремний является основным легирующим элементом в ряде литейных алюминиевых сплавов (силуминов), поскольку он участвует в образовании эвтектики.

Ni, Тi, Сr, Fе повышают жаропрочность сплавов, затормаживая процессы диффузии и образуя стабильные сложнолегированные упрочняющие фазы. Литий в сплавах способствует возрастанию их модуля упругости. Вместе с тем магний и марганец снижают тепло- и электропроводность алюминия, а железо – его коррозионную стойкость.

Маркировка алюминиевых сплавов.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы сплава алюминия под микроскопом, зарисовать структуру.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Расшифруйте марки сплавов алюминия: Д6, АК6, САС, АЛ2.

Контрольные вопросы:

1. Какие элементы входят в сплавы алюминия, не упрочняемые термической обработкой? Как обозначаются такие сплавы? Приведите примеры.
2. Какие сплавы называются дюралюминами, дайте им характеристику.
3. Какие элементы содержат высокопрочные стареющие сплавы, как они обозначаются, приведите пример.
4. Дайте характеристику ковочным алюминиевым сплавам, как они обозначаются, приведите пример.

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ТИТАНА

Цель: изучить свойства титана.

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Структура и свойства цветных металлов и сплавов».

Теоретическая часть:

Титан и его сплавы

Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см3. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680oС.

Чистый иодидный титан, в котором сумма примесей составляют 0,05…0,1 %, имеет модуль упругости 112 000 МПа, предел прочности около 300 МПа, относительное удлинение 65%. Наличие примесей сильно влияет на свойства. Для технического титана ВТ1, с суммарным содержанием примесей 0,8 %, предел прочности составляет 650 МПа, а относительное удлинение – 20 %.

При температуре 882oС титан претерпевает полиморфное превращение, –титан с гексагональной решеткой переходит в – титан с объемно-центрированной кубической решеткой. Наличие полиморфизма у титана создает предпосылки для улучшения свойств титановых сплавов с помощью термической обработки.

Титан имеет низкую теплопроводность. При нормальной температуре обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, в воде, в органических и неорганических кислотах (не стоек в плавиковой, крепких серной и азотной кислотах), благодаря тому, что на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных оксидов. При нагреве выше 500oС становится очень активным элементом. Он либо растворяет почти все соприкасающиеся и ним вещества, либо образует с ними химические соединения.

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими:

• сочетание высокой прочности ( МПа) с хорошей пластичностью ();
• малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;
• хорошая жаропрочность, до 600…700oС;
• высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.

Однородные титановые сплавы, не подверженные старению, используют в криогенных установках до гелиевых температур.

В результате легирования титановых сплавов можно получить нужный комплекс свойств. Легирующие элементы, входящие в состав промышленных титановых сплавов, образуют с титаном твердые растворы замещения и изменяют температуру аллотропического превращения.

Сплавы на основе титана можно подвергать всем видам термической обработки, химико-термической и термомеханической обработке. Упрочнение титановых сплавов достигается легированием, наклепом, термической обработкой.

Часто титановые сплавы легируют алюминием, он увеличивает прочность и жаропрочность, уменьшает вредное влияние водорода, увеличивает термическую стабильность. Для повышения износостойкости титановых сплавов их подвергают цементации или азотированию.

Основным недостатком титановых сплавов является плохая обрабатываемость режущим инструментом.

По способу производства деталей различаются деформируемые (ВТ 9, ВТ 18) и литейные (ВТ 21Л, ВТ 31Л) сплавы.

Области применения титановых сплавов:

• авиация и ракетостроение (корпуса двигателей, баллоны для газов, сопла, диски, детали крепежа);
• химическая промышленность (компрессоры, клапаны, вентили для агрессивных жидкостей);
• оборудование для обработки ядерного топлива;
• морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок);
• криогенная техника (высокая ударная вязкость сохраняется до –253oС).

Транспорт. Многие из тех выгод, которые сулит использование титана при производстве бронетанковой материальной части, относятся и к транспортным средствам.

Замена конструкционных материалов, потребляемых в настоящее время предприятиями транспортного машиностроения, титаном должна привести к снижению расхода топлива, росту полезной грузоподъемности, повышению предела усталости деталей кривошипно-шатунных механизмов и т. п. На железных дорогах исключительно важно снизить мертвый груз. Существенное уменьшение общего веса подвижного состава за счет применения титана позволит сэкономить в тяге, уменьшить габариты шеек и букс.

Важное значение вес имеет и для прицепных автотранспортных средств. Здесь замена стали титаном при производстве осей и колес также позволила бы увеличить полезную грузоподъемность.

Все эти возможности можно было бы реализовать при снижении цены титана с 15 до 2—3 долларов за фунт титановых полуфабрикатов.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Дайте характеристику титану (плотность, температура плавления, предел прочности)
2. При какой температуре титан претерпевает полиморфное превращение, как это отражается на его свойствах?
3. Какова коррозионная стойкость титана?
4. Назовите преимущества титановых сплавов по сравнению с другими.

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ТИТАНА

Цель: изучить свойства титана.

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы титана, микроскоп.

Теоретическая часть:

Титан

Титан - тугоплавкий металл с невысокой плотностью.

Удельная прочность титана выше, чем у многих легированных конструкционных сталей, поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40 %.

Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него можно изготовить сложные отливки, но обработка резанием затруднительна. Для получения сплавов с улучшенными свойствами его легируют алюминием, хромом, молибденом.

Титан и его сплавы маркируют буквамиВТи порядковым номером:

ВТ1-00, ВТЗ-1, ВТ4, ВТ8, ВТ14.

Пять титановых сплавов обозначены иначе: 0Т4-0, 0Т4, 0Т4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.

Свойства и применение титана

Прочность технически чистого титана зависит от степени его чистоты и соответствует прочности обычных конструкционных сталей. По коррозионной стойкости титан превосходит даже высоколегированные нержавеющие стали.

Для получения сплавов титана с заданными механическими свойствами его легируют алюминием, молибденом, хромом и другими элементами. Главное преимущество титана и его сплавов заключается в сочетании высоких механических свойств (σв= 1500 МПа; δ = 10 — 15 %) и коррозионной стойкости с малой плотностью.

Алюминий повышает жаропрочность и механическую прочность титана. Ванадий, марганец, молибден и хром повышают жаропрочность титановых сплавов. Сплавы хорошо поддаются горячей и холодной обработке давлением, обработке резанием, имеют удовлетворительные литейные свойства, хорошо свариваются в среде инертных газов. Сплавы удовлетворительно работают при температурах до 350 — 500 °С.

По технологическому назначению титановые сплавы делят на деформируемые и литейные, а по прочности — на три группы: низкой (σв = 300 — 700 МПа), средней (σв = 700 — 1000 МПа) и высокой (σв более 1000 МПа) прочности. К первой группе относят сплавы под маркой ВТ1, ко второй — ВТ3, ВТ4, ВТ5 и др., к третьей — ВТ6, ВТ14, ВТ15(после закалки и старения).

Для литья применяют сплавы, аналогичные по составу деформируемым сплавамВТ5Л, ВТ14Л, а также специальные литейные сплавы. Литейные сплавы имеют более низкие механические свойства, чем соответствующие деформируемые. Титан и его сплавы, обработанные давлением, выпускают в виде прутков, листов и слитков. Титановые сплавы (см. табл.) применяют в авиационной и химической промышленности.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы титана под микроскопом, зарисовать структуру.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Расшифруйте марки титана:ВТ5, ВТ15, 0Т4-1, ПТ-7М.

Контрольные вопросы:

1. Каким видам обработки можно подвергать титановые сплавы?
2. Назовите недостатки титановых сплавов?
3. Приведите примеры маркировки титановых сплавов.
4. Назовите области применения титановых сплавов.
5. Используется ли титан в автомобилестроении?

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 15 – 16

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЙ КОРРОЗИИ НА МЕТАЛЛЫ

Цель: изучить действие коррозии на металлы.

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Электрохимическая коррозия».

Теоретическая часть:

Коррозия металлов

Коррозия металлов – это процесс разрушения металлов и сплавов вследствие взаимодействия их с коррозионной средой.

Виды коррозии в зависимости

Способы защиты от коррозии

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Примечание: образцы выдаются преподавателем.

Контрольные вопросы:

1. Что называют коррозией?
2. Назовите виды коррозии.
3. Дайте характеристику электрохимической коррозии.
4. Дайте характеристику химической коррозии.
5. Назовите уязвимые места автомобильного кузова, которые особенно подвержены коррозии.
6. Назовите виды защиты от коррозии.

   ---

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 17 - 18

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ

ПО МАРКЕ

Цель: научиться определять физические свойства цветных металлов по марке.

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Маркировка цветных металлов».

Теоретическая часть:

Цветные металлы и сплавы

Цветные металлы являются более дорогими и дефицитными по сравнению с черными металлами, однако область их применения в технике непрерывно расширяется. Это сплавы на основе титана, алюминия, магния, меди.

Переход промышленности на сплавы из легких металлов значительно расширяет сырьевую базу. Титан, алюминий, магний можно получать из бедных и сложных по составу руд, отходов производства.

МЕДЬ (Cu)– наиболее ценный технический материал.

Сырье: медный колчедан(CuFeS2), медный блеск (Cu2S)

Цвет: в чистом виде – розово-красный, чем больше примесей – тем темнее излом

Продажная медь всегда содержит примеси

Tпл. – 10830С

ρ = 8,92 г/см3

Предел прочности при растяжении: 200-300 МПа

Свойства меди:

1) хорошая электропроводность

2) высокая теплопроводность

3) высокая коррозионная стойкость

4) высокая вязкость и пластичность

5) трудно поддается обработке резанием( стружка налипает на режущие инструменты

6) хорошо сваривается, штампуется и прокатывается.

7) низкая механическая прочность

Дорогой металл. Если в руде содержится 0,5 % – она выгодна для переработки.

Процесс переработки:

1.Обогащение руды: а) руда измельчается;

2.Переработка руды:

а) руду обжигают (для уменьшения содерж.серы);

б) обожженную руду плавят в шахтных печах.Выход: шлак и штейн (20-50 % Си)

в) из штейна в конвертерах получают черновую медь( 99%)

Классификация меди:

В зависимости от чистоты – 5 марок: М0; М1; М2; М3; М4.

М0 наиболее чистая (0, 05 % примесей) - М4 наибольшее кол-во примесей (до 1 %)

По химическому составу и назначению:

(К) 1. катодная (низкое содержание примесей до 0,1%)-МОК, МОКу,

(б) 2. бескислородная МОб; М1б;

(р) 3. раскисленная М1р, М2р, М3р;

4. огневого рафинирования М2, М3.

Применение меди:

В чистом виде почти не применяется.

М0 (электролитическая) изг. токопроводящие детали и сплавы высокой чистоты.

Катодная медь – для изг. токопроводящих деталей;

Остальные марки – слитки, полуфабрикаты деталей машин, а также для изготовления сплавов на медной основе: латуней, бронз, медно-никелевых сплавов.

Маркировка меди (пример):

М1 – медь первой группы;

М0К - медь нулевой группы, катодная. (8920 кг/м3)

 б) заливается струей воды (кусочки руды всплывают);

СПЛАВЫ НА МЕДНОЙ ОСНОВЕ.

Латунь - сплав меди с цинком (до 50% )

Чем больше цинка – тем выше механические свойства, и ниже Т пл.

Специальные латуни- латуни с добавками A l, Ni, Fe, Mn, S i, Pb

• Добавки придают повышенную прочность, твердость, кор.стойкость.

• Свинцовистые латуни (ЛС 59-1, ЛС60-1 и т.д.) обл. высокими мех.свойствами, хорошо обраб.резанием и штампуются, обладают высокими короз.стойкими свойствами в морской воде.

Изготавливают: детали теплообменных аппаратов, радиаторы, поковки, штамповки для деталей ответственного назначения.

• Свинец – увеличивает свойства латуней обрабатываться резанием,

• Олово – увеличивает корроз.свойства

Мельхиор - сплав меди, цинка и никеля.

Маркировка латуней:

Л 80 – латунь, сод. 80% Си, остальное цинк.

ЛС59-1 – латунь, сод. 59% Си, 1% свинца, остальное цинк.

ЛМц58-2 – латунь, сод. 58% Си, 2% свинца, ост.цинк.

Маркировка легирующих элементов:

К –кремний Мц – марганец Ф – фосфор Ж – железо С – свинец А – алюминий

Бронза – сплав меди с любым металлом, кроме цинка.

Свойства (по сравнению с латунями)

1. Хорошие литейные свойства

2.Более высокие прочность, твердость, корроз.свойства

3.Высокие антифрикционные сваойства.

Виды бронз:

1. Оловянистые бронзы ( Си + Рв + лег.элемент)

 Свойства: высокая теплопроводность,  хорошо свариваются, устойчивы в морской воде

Изготавливают: валы, трубки, пружины, антифрикционные детали.

2.Безоловянистые бронзы (специальные) Си + легирующий элемент A l, Ni, Fe, Mn, Si,

 Свойства: повышенная корроз стойкость и мех.свойства, меньше износостойкость ( по сравнению с оловянистыми)

 Изготавливают: вкладыши подшипнков, червячные колеса, гайки, втулки, поршни.

Маркировка бронз:

БрОЦС 6-6-3 – бронза, сод. 6% олова, 6% цинка, 3% свинца, ост.медь.

БрАЖНМц 10-3-1,5 – бронза, сод. 10% алюминия, 3% железа, 1,5% свинца, ост.медь.

АЛЮМИНИЙ( AI) – по содержанию в земной коре 1 место (7,45%)

 Легкий металл серебристо-белого цвета.

Тпл -660 С

Плотность – 2,7 г/см

В природе встречается в виде минералов: бокситы, глиноземы.

Для получения 1 т алюминия исп. 18000 квт/ч электроэнергии.

Свойства алюминия:

Высокие: электропроводность, т\проводность, пластичность, прочность,  корроз.стойкость(из-за пленки – окиси алюминия)

Низкие литейные свойства,плохо обрабатывается резанием.

Классификация алюминия:

Цифра – содержание алюминия в% после 99%

А999 – алюминий особой чистоты,(сод.99,999% алюминия)

А995, А99. А97, А95 - алюминий высокой чистоты (содержит 99,995%, 99,99% и т.д

А 85, А8, А7, и т.д. до А0 - алюминий технической чистоты.

Применение алюминия:

1. в электротехнической промышленности (провода, кабели, обмотки)

2. в химической промышленности ( из-за корроз.стойкости)

3. в приборостроении

4. в машиностроении ( блоки, направляющие штанг, вкладыши подшипников)

5. для получения алюминиевых сплавов (силумины, дюралюмины).

СПЛАВЫ АЛЮМИНИЯ

Сплав АI = алюминий + Металл (медь, магний, цинк, кремний и т.д.)

Свойства сплавов алюминия:

- высокие механические свойства, эл/ и т/проводность,

- хорошая корроз.стойкость

- малая плотность

Сплавы алюминия 2-х видов:

1. деформируемые (дюралюмины и т.д.)

 2. литейные (силумины и т.д.)

Дюралюмины = алюминий + Ме (медь, магний, марганец)

Медь и магний – увеличивают прочность

Марганец – увеличивает коррозионную стойкость

Обозначение:

Д1 – дюралюмин №1 (Д12, Д16 и т.д.)

Изготавливают: листы, трубки, ленты и т.д.

Силумин = алюминий + кремний (Si),

Кремний – увеличивает мех.свойства и обрабатываемость резанием.

Обозначение:

АЛ1 – силумин, сплав № 1

Изготавливают: корпуса двигателей, карбюраторов, приборов.

МАГНИЙ (Мg) – очень легкий металл

Цвет – серебристо-белый

 – 6500С Tпл.

ρ = 1,750 г/см

Свойства:

1. низкие механические свойства

2. легко окисляется и воспламеняется на воздухе

Как конструкционный материал не применяется.

Используется для изготовления сплавов и в пиротехнике.

СПЛАВЫ МАГНИЯ = Мg + Ме(алюминий, цинк, марганец и т.д.)

Алюминий и цинк – упрочняют магниевый сплав

Марганец – повышает коррозионную стойкость сплава.

Виды сплавов:

1. деформируемые (МА)

2. литейные (МЛ)

Расшифровка:

Цифра - условный номер сплава

МА 2 – магниевый сплав № 2, деформируемый

 МЛ 12 – магниевый сплав № 12, литейный

Применение: в изделиях, где вес имеет первостепенное значение – корпуса приборов, панели и т. п.

ТИТАН(Тi ) - легкий металл

Цвет: серебристо – белый

 – 16680 С-Tпл.

ρ = 4, 5 г/см

Свойства: 1.очень прочный, пластичный, по свойствам не уступает стали, и в тоже время в два раза легче

2.тугоплавкий, сохраняет свои свойства до 4000 С

3. немагнитен

4. коррозионностойкий в морской и пресной воде

5. низкая электропроводность

6. хорошо обрабатывается давлением и плохо – резанием.

Маркировка: например, Т100 (чем больше 0, тем меньше примесей)

Используется в виде сплавов и для легирования стали

СПЛАВЫ ТИТАНА = Тi + Ме (алюминий, ванадий, магний, хром, цинк и т.д.)

Добавки увеличивают жаропрочность и прочность сплавов.

Виды сплавов:

1. Деформируемые (ВТ5, ВТ16)

2. Литейные (ВТ5Л)

Цифра – номер сплава

Применение: баллоны для сжиженных газов, обшивки подводных лодок, сверхзвуковых самолетов, корпуса ракетных двигателей и т.д.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Используя поисковую систему Интернета определить физические свойства цветных металлов по марке.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Какими свойствами обладает медь?
2. Какими свойствами обладает титан?
3. Какими свойствами обладает алюминий?
4. Какими свойствами обладает магний?

   ---

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 19 - 20

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ЛАКОКРАСОЧНЫХ

МАТЕРИАЛОВПО МАРКЕ

Цель: определять свойства лакокрасочных материалов по марке

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Лакокрасочные материалы для автомобилей».

Теоретическая часть:

Лакокрасочные материалы — продукты, обладающие способностью при нанесении тонким слоем на изделия образовывать на поверхности защитную или декоративную пленку (покрытие).

Лакокрасочные покрытия решают две основные задачи:

• защищают поверхности различных материалов от разрушения под воздействием атмосферных факторов;
• выполняют художественно-эстетическую функцию (создание благоприятной среды обитания человека).

Среди лакокрасочных материалов условно можно выделить 4 основных группы:

• фасадные краски, в том числе грунтовки, пропитки;
• ЛКМ для внутренних работ (такие, как эмаль ГФ-230);
• лакокрасочные материалы для защиты металла от коррозии;
• краски, лаки, пропитки для древесины.

Основные лакокрасочные материалы классифицируются

• по виду,
• по химическому составу,  
• назначению материала.

К этим материалам относятся эмали, краски, лаки, грунтовки, шпатлевки.

В лакокрасочной промышленности существуют общепринятые термины и определения основных видов материалов и их компонентов.

Лакокрасочное покрытие — покрытие, сформировавшиеся на поверхности изделия после нанесения на нее одного или нескольких слоев ЛКМ и обладающее достаточной адгезией к подложке;

Лак — раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде, образующий после отверждения (высыхания) твердую, однородную и прозрачную пленку.

Эмаль — суспензия пигментов или их смесей с наполнителями в лаке, образующая после высыхания непрозрачную твердую пленку с различным блеском и фактурой поверхности; по степени блеска эмали подразделяются на: глянцевые, полуглянцевые, матовые, полуматовые;

Краска — суспензия пигментов или их смесей с наполнителями в олифе, эмульсии, латексе или другом пленкообразующем веществе, образующая после высыхания непрозрачную, однородную пленку;

Краски подразделяются на: масляные (на основе олифы), водоэмульсионные (на основе водных дисперсий синтетических полимеров);

Грунтовка — суспензия пигментов или смеси пигментов с наполнителями в пленкообразующем веществе, образующая после высыхания непрозрачную пленку с хорошей адгезией к подложке. Кроме того, они защищают металл от коррозии.

Шпатлевка — вязкая пастообразная масса, состоящая из смеси пигментов, наполнителей и пленкообразующего вещества и предназначенная для заполнения неровностей и углублений окрашиваемой поверхности.

Олифа — пленкообразующая жидкость - продукт переработки растительных масел с введением сиккативов для ускорения высыхания.

При изготовлении и ремонте автомобильных кузовов применяется большой ассортимент лакокрасочных материалов, которые подразделяются на основные (эмали, краски, грунты и шпатлевки) и вспомогательные (растворители, разбавители, отвердители, добавки, смывки, материалы для подготовки поверхностей к окрашиванию, средства для ухода за покрытиями и др.).

Практически любой ремонт кузова сопровождается последующей его окраской, которая выполняется с использованием эмалей, грунтовок, шпатлевок, растворителей, шлифовальных шкурок и других материалов.

Обозначения основных лакокрасочных материалов отечественного производства, указываемые в соответствии с существующей классификацией, делятся на пять групп.

1. Определяет название материала полным словом: грунтовка, шпатлевка, эмаль и т.п.

2. Условно обозначает буквами состав пленкообразующего вещества лакокрасочного материала: МЛ-меламиноалкидные, ГФ-глифталевые, НЦ-нитроцеллюлозные, ПФ-пентафталевые, МС-алкидностирольные, УР-уретановые, ПЭ-полиэфирные, ФЛ-фенольные, ФА-фенолоалкидные, ЭП-эпоксидные, ВЛ-поливинилацетатные, БТ-битумные, МА-масляные густотертые (готовые к употреблению) и др.

3. Показывает основное назначение материала и обозначается через тире цифрами: 1 и 5 — атмосферостойкий; 2 и 3 — стойкий внутри помещения; 4 — водостойкий; 6 — маслобензостойкий; 7 — стойкий к агрессивным средам; 8 — термостойкий; 9 — электроизоляционный и др. Для обозначения грунтовок после буквенного индекса через тире ставят 0, а для обозначения шпатлевок — 00.

4. Показывает порядковый номер, присвоенный данному материалу из одной, двух или трех цифр.

5. Указывает полным словом цвет материала (красный, зеленый, оранжевый, синий и т.п.).

Эмали наносят краскораспылителем или кистью на поверхность, предварительно покрытую грунтовкой. При высыхании нитроэмалей образуется полуглянцевая поверхность, которую можно довести до зеркального блеска полированием. Покрытия из эмали МЛ-1198 обладают металлическим эффектом. После горячей сушки покрытие из меламиноалкидных эмалей приобретает глянец, высокую атмосферостойкость, эластичность и твердость, стойкость к изменению температуры в пределах -40...+60°С, высокую стойкость к воздействию воды, топлив и масел.

Краска пригодна для нанесения на отвердевшее, стойкое к растворителям, хорошо сохранившееся и отшлифованное старое лакокрасочное покрытие, а также на загрунтованные или обработанные наполнителем поверхности.

Лакихорошо заполняют поры и мелкие неровности, отлично растекаются и обладают прекрасным блеском. Лаки пригодны как для мелкого восстановления лакокрасочного покрытия, так и для полной окраски автомобиля в любых производственных условиях.

Грунтовки наносят первыми на подготовленную к окрашиванию поверхность. Они являются связующим покрытием между металлом и последующими слоями эмали. Поэтому грунтовки обладают хорошей сцепляемостью.

Грунтовки наносят распылением или кистью. Толщина грунтовочного слоя обычно составляет 15—20 мкм.

Шпатлевкииспользуют для устранения вмятин на окрашиваемой поверхности кузова. Они представляют собой пастообразный состав из различных лаков (олифы), пигментов и наполнителя (мела). Автомобильная шпатлевка предназначена для выравнивая металлических окрашенных и неокрашенных поверхностей кузова, заделки стыков, швов, трещин, раковин при ремонтных работах с возможным последующим воздействием температуры до 100 °С в течение не более 2 ч и при горячей сушке окрашенного кузова. Шпатлевку можно использовать также для исправления дефектов неметаллических поверхностей — дерева, керамики, отдельных видов пластмасс, а также для склеивания их как между собой, так и в сочетании друг с другом.

Растворители и разбавителиприменяют для того, чтобы лакокрасочные материалы имели необходимую рабочую вязкость. Они представляют собой однокомпонентные органические летучие и бесцветные жидкости или их смеси в различном сочетании компонентов. При смешивании с лакокрасочными материалами растворители не должны вызывать коагуляцию (свертывание) пленкобразователя, расслоение и помутнение раствора. Состав растворителей подбирают таким образом, чтобы обеспечить оптимальные условия для высыхания лакокрасочного материала, достаточные розлив и плотность нанесенной пленки.

Отвердителиобеспечивают полимеризацию различных лакокрасочных материалов в любых производственных условиях. Они отличаются легкостью и простотой в использовании, высокой химической активностью и обеспечивают быстрое высыхание красок, лаков, наполнителей, грунтов и др. лакокрасочных материалов даже на воздухе при невысоких температурах и в окрасочных камерах с невысокой производительностью и недостаточным воздухообменом.

Смывкииспользуют для снятия лакокрасочного покрытия. Они представляют собой смеси различных растворителей, при воздействии которых покрытие разбухает, вспучивается и отстает от металла. Иногда смывки могут быть заменены обычными растворителями.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. На какие виды классифицируются лакокрасочные материалы?
2. Какие лакокрасочные материалы при изготовлении и ремонте автомобильных кузовов относят к основным?
3. Какие лакокрасочные материалы при изготовлении и ремонте автомобильных кузовов относят к вспомогательным?
4. Как обозначаются основные лакокрасочные материалы?

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 21

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ РЕЗИНЫ

Цель: изучить свойства резины

Обеспечение: Компьютеры, файл «Резина», Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению

Теоретическая часть:

РЕЗИНА

Каучуки — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Термин «РЕЗИНА» произвошёл от латинского слова «resina », что занчит «смола». Это эластичный материал, получаемый вулканизацией каучука. По степени вулканизации резины разделяются на мягкие (1—3 % серы), полутвёрдые и твёрдые (30 % серы) (эбонит). Плотность — 1,2 т/м3, либо 1,2 кг/дм3.

Резинотехнические изделия, количество наименований которых в конструкциях автомобилей превышает 500, благодаря высокой эластичности (упругости) и способности поглощать вибрации и ударные нагрузки, являются незаменимым материалом в автомобилестроении. Кроме перечисленных свойств резина обладает и рядом других положительных качеств: сравнительно высокими показателями прочности, сопротивлением истираемости и, что особенно важно - эластичностью, т.е. способностью восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия сил, вызывающих деформацию.

Резину используют для изготовления шлангов, уплотнений, прорезиненных ремней привода вентилятора, генератора и компрессора, амортизирующих прокладок и втулок, а также ряда других деталей. Однако главное применение резины в автомобиле - это изготовление шин.

Резину получают вулканизацией резиновой смеси, главными составляющими которой являются каучук и вулканизирующее вещество, а также антистарители, активные и неактивные наполнители, красители и др. Основным вулканизирующим веществом служит сера. Ее содержание в резиновой смеси от 4 до 15 и более процентов. Процесс химического взаимодействия каучука с серой называется вулканизацией. Вулканизация заключается в нагреве резиновой смеси в специальных камерах-вулканизаторах до температуры 120...160°С при давлении 0,4...0,6 МПа. От процентного содержания серы зависит твердость резины. Так, при максимально возможном насыщении каучука серой (~ 30 %) образуется твердый материал, называемый эбонитом [5].

Основой всякой резины является каучук натуральный (НК) или синтетический (СК). Натуральный каучук получают, главным образом, из млечного сока - латекса каучуконосного тропического дерева гевеи, в котором его содержание может доходить до 40 %. В химическом отношении натуральный каучук представляет собой полимер непредельного углеводорода изопрена. Вследствие дефицитности, дороговизны и зависимости от импорта, натуральный каучук во многих развитых странах был заменен синтетическим, доля которого в производстве шин составляет около 95 %. Натуральный же каучук в ряде случаев используют в качестве добавки к резиновой смеси. Отечественная химическая промышленность производит десятки разновидностей синтетических каучуков, используя для этого, главным образом, достаточно экономическое нефтяное сырье.

По назначению резины подразделяются на резины общего и специального назначения. В группу резин общего назначения входят синтетические каучуки: бутадиеновый (СКВ), бутадиен-стирольный (СКС), изопреновый (СКИ), дивинильный (СКД). Изопреновый синтетический каучук по химическому составу наиболее близок к натуральному и обладает высокой клейкостью. Каучук СКД не уступает натуральному по эластичности и превосходит его по сопротивлению истиранию. Основной недостаток СКД состоит в низкой его клейкости. С учетом этого, при производстве шин применяют смесь СКД и СКИ(СКИ-З).

Специальные резины подразделяются на несколько видов: износостойкие, маслобензостойкие, морозостойкие, теплостойкие и др. Наиболее перспективными для изготовления шин являются износостойкие резины на основе полиуретановых каучуков СКУ.

Помимо основных составляющих резиновой смеси (каучука и серы) в нее входят, как отмечалось, и другие составляющие: антистарители (парафин, воск); наполнители активные, повышающие механические свойства резины (углеродистая сажа, оксид цинка и др.), и неактивные - для удешевления стоимости резины (мел, тальк и др.); красители минеральные или органические для окраски резин.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Что называют резиной? Дайте характеристику.
2. Назовите виды резины по степени вулканизации.
3. Какими свойствами обладает резина?
4. Какие изделия в конструкциях автомобилей изготавливают из резины?
5. На какие виды резины подразделяются по назначению?
6. Назовите основные элементы и размеры шин? Как расшифровываются надписи на шине?

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 22

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ РЕЗИНЫ

Цель: изучить свойства резины

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы резины, микроскоп.

Теоретическая часть:

Основные элементы конструкции и маркировка шин

Шины - неотъемлемый элемент автомобиля, в значительной степени определяющий уровень его эксплуатационных свойств и эффективность использования. От шин зависят проходимость и экономичность, динамичность и безопасность движения, шумность и плавность хода. Поэтому шинам уделяют большое внимание как специалисты-практики, так и исследователи.

Первые шины были созданы в конце XIX в. С тех пор они постоянно совершенствовались. Конструкции современных шин весьма разнообразны.

Тем не менее, одинаковым для всех конструкций остается то, что шина является оболочкой вращения. На ободе колеса она крепится жесткими бортами, основой которых являются проволочные кольца 5 (рис. 1). Силовой основой является система обрезиненных слоев корда, которые охватывают всю шину и заворачиваются за бортовые кольца, образуя каркас 2. От внешних воздействий каркас защищен протектором 2 и боковинами 4. Слой корда, расположенный под протектором, называется брокером 3.

Рис.1. Основные элементы и размеры шины;

Преимущества более широких шин по сравнению с узкими аналогичного размера - больший ресурс, большая грузоподъемность, лучшая передача тяговых, тормозных и боковых сил (меньший увод колеса), более быстрая реакция на поворот руля, меньшее сопротивление качению, возможность применения тормозных дисков большего размера.

Недостатки - большая стоимость, большее требуемое пространство, а также уменьшение предельных углов поворота колес, что связано с увеличением радиуса поворота, большее пространство для размещения запасного колеса, некоторое ухудшение плавности хода, повышенное сопротивление воздуха, менее благоприятные зимние качества, увеличенная склонность к аквапланированию уже при средней степени износа, меньший ресурс, увеличение усилия на рулевом колесе (при отсутствии усилителя). К -радиальная (В - диагональная). 13 - диаметр обода в дюймах. Чем меньше наружный диаметр шины, тем меньше напряжения в деталях трансмиссии и подвески. Недостаток - колесо в большей мере копирует дорожные неровности.

Конструкция шины, определяемая расположением слоев в каркасе, RADIAL- радиальная шина, DIAGONAL- диагональная. В диагональных шинах нити корда смежных слоев перекрещиваются. В районе экватора оболочки углы межу нитями и меридианами составляют 45...60° (меридианом шины называют линию пересечения поверхности шины с плоскостью, проходящей через ось вращения; экватор - линия пересечения поверхности с плоскостью, перпендикулярной оси вращения и делящей шину на две равные части). Схема расположения корда приведена на рис. 2.

В радиальных шинах направление нитей корда в каркасе совпадает с меридианами, а в брекере угол между нитями и меридианами составляет 60...75°.

В настоящее время более 80 % выпускаемых в мире шин имеют радиальную конструкцию.

(а)        (б)

Рис. 2. Направление нитей корда в диагональных (а) и радиальных (б) шинах

Безопасность в отношении разрыва шины зависит, в первую очередь, от прочности каркаса. Для диагональных шин давление разрыва Р> 2 МПа, радиальных - не менее 2,5 МПа (эта величина значительно выше давления воздуха при эксплуатации, составляющего 0,2 МПа). Радиальная шина в большей мере удовлетворяет требованиям безопасности. Преимущества радиальных шин - меньший износ и меньшее сопротивление качению (и то, и другое достигается за счет стабилизирующего действия пояса). На диагональных шинах в процессе контакта с дорогой изменяется направление скрещенных слоев, следствием чего является повышенное теплообразование в плоскости контакта, приводящее к износу и потерям на качение. К преимуществам радиальной шины необходимо добавить:

• лучшую передачу продольных и боковых сил;

• безупречное качение по прямой;

• более быструю реакцию на поворот руля;

• лучшие характеристики упругости, что особенно заметно на скоростях свыше 80 км/ч и объясняется тем, что радиальная шина почти не изменяет своего профиля на большой скорости;

• большая грузоподъемность по сравнению с диагональной такого же размера.

Однако и диагональные шины имеют определенные достоинства, как, например, лучшее перераспределение местных нагрузок, что немаловажно при движении по пересеченной местности либо при наезде на большой камень, вследствие чего они еще долго будут использоваться на сельскохозяйственных и внедорожных машинах.

Предупреждение по безопасности.

Серьезные последствия могут быть вызваны:

повреждением шины из-за пониженного давления в ней или перегрузки - следуйте руководству пользователя или инструкции по использованию шин на транспортном средстве, разрывом шины или ее борта из-за неправильного монтажа - давление на посадочное место не должно превышать 40 psi (275 кРа) - поэтому монтаж шин должен проводить только соответствующим образом обученный персонал.

Из информации, не указываемой на шине, но также представляющей определенный интерес, стоит отметить необходимость поддержания требуемого давления в шине. Если пробег шины при правильном давлении принять за 100 %, то при понижении давления на 20 % ее ресурс составит около 85 %, при снижении на 40 % - около 60 %, при снижении на 60 % - около 25 %. Причина - в повышенном нагреве и неблагоприятной форме пятна контакта. Аналогично увеличивается износ и при повышенном давлении в шине, однако, уже не по крайним дорожкам, а в средней зоне беговой поверхности

1 - каркас, 2 - протектор, 3 - брекер, 4 - боковина, 5 - бортовое кольцо; В -ширина профиля, D - наружный диаметр, d - посадочный диаметр, Н - высота профиля, С - раствор бортов

На шине указываются следующие данные (рис. 3.):

Рис. 3. Надписи на шине

1. Торговая марка; 2. Модель шины (обозначение рисунка протектора); 3. 175/70 R13 - обозначение шины; Н - высота профиля; В - ширина профиля; Ь - габаритная ширина; d - диаметр обода.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы резины под микроскопом, зарисовать структуру.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Какими свойствами обладает резина?
2. Какие изделия в конструкциях автомобилей изготавливают из резины?
3. На какие виды резины подразделяются по назначению?
4. Назовите основные элементы и размеры шин? Как расшифровываются надписи на шине?

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 23 - 24

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ОРГСТЕКЛА

Цель: изучить свойства оргстекла

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, компьютеры, файл «Композиционные материалы и оргстекло».

Теоретическая часть:

Композиционныйматериал— искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более с чёткой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу (или связующее) и включённые в неё армирующие элементы (или наполнители).

Композиционные материалы и изделия на основе непрерывных волокон и армирующих тканей широко используются для производства внешних деталей автомобиля. Чаще всего из них делают бамперы, обтекатели, спойлеры; элементы внутренней отделки салона автомобиля: декоративные панели салона; элементы защиты корпуса автомобиля, днища автомобиля.

Отдельно надо сказать о материалах из углеродного волокна. Углепластики – наполнителем в этих полимерных композитах служат углеродные волокна. Углеродные волокна получают из синтетических и природных волокон на основе целлюлозы, сополимеров акрилонитрила, нефтяных и каменноугольных пеков и т.д. Термическая обработка волокна проводится, как правило, в три этапа (окисление – 220° С, карбонизация – 1000–1500° С и графитизация – 1800–3000° С) и приводит к образованию волокон, характеризующихся высоким содержанием (до 99,5% по массе) углерода. В зависимости от режима обработки и исходного сырья полученноеуглеволокно имеет различную структуру. Такие материалы используются в автомобилестроении уже много лет, и с каждым годом объем их применения значительно растет. Наиболее важное достоинство углеволокна — необычайно легкий вес и высокая прочность. Углепластик в 5 раз легче стали и в 1,8 раза легче алюминия. Экономия горючего достигается путем снижения массы автомобиля, а также благодаря повышению эффективности работы двигателя.

Оргстекло и его виды

Оргстекло очень известный вид пластика, который производится уже больше 70 лет. И сегодня акриловое стекло, которое заслужило хорошую репутацию в мире, все также популярно. Оргстекло - это прозрачный, светопроницаемый либо светорассеивающий с различной степенью светопропускания искусственный материал из специальных акриловых смол с незначительным процентом различных добавок. Эти добавки придают этому оргстеклу определенные свойства.

В России, а также за рубежом имеются различные общеупотребительные термины, которые говорят об одном и том же материале:

• полиметилметакрилат (ПММА). Так как исходный продукт этого полимера в производстве — это мономер метилметакрилат;
• оргстекло (или же органическое стекло). Оно по применению и по внешнему виду напоминает обычное силикатное стекло;
• акрил (или же акриловое стекло). Оно изготавливается из органических продуктов - акриловой кислоты;
• плексиглас (пластичное, гибкое стекло)

Оргстекло – наиболее часто используемый вид строительного материала, который применяется практически везде.

Акриловое стекло используется при строительстве общественных, жилых, а также промышленных зданий в качестве деталей и конструкций, наглядной и световой рекламы. Оно также применяется при изготовлении осветительной арматуры транспортного средства, светильников для жилых и промышленных зданий, а также наружного освещения, при изготовлении элементов бытовой техники, в автомобилестроении, машиностроении, изготовлении разнообразных изделий н./х. назначения. А также акрил довольно часто используется как, например, альтернатива силикатному стеклу.

Свойства оргстекла

• легкость;
• влагоустойчивость;
• ударопрочность;
• стойкость к резким перепадам температур (оргстекло не боится 40-градусных морозов и не деформируется при высокой температуре, даже если будет до +80 °С). Оно устойчиво к не очень благоприятным погодным явлениям;
• высокая степень светопроницаемости (такая, как у стекла);

Оргстекло – это очень термопластичный материал. Оно размягчается при нагреве и сохраняет при охлаждении форму, которую придали ему. Это очень экологически чистый материал, не продуцирующий токсических веществ, и также абсолютно безопасный. Оргстекло может использоваться как на улице, так и в помещениях, а также в лечебных и детских учреждениях. Оргстекло после его переработки может быть использовано повторно. Акрил имеет хорошую водостойкость, отличается очень большой устойчивостью к старению. Это легковоспламеняющийся материал, при этом горении оно не настолько опасно, как, например, другие полимерные материалы, поскольку практически совсем не выделяет ядовитые газы. Уход за акрилом несложный в силу используемых него методов и применяемых средств для этой цели.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение углепластикам.
2. Дайте характеристику оргстеклу.
3. Назовите свойства оргстекла.

   ---

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 25 - 26

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА БЕНЗИНА

Цель:  изучить свойства бензина

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы бензина, пробирки, микроскоп.

Теоретическая часть:

АВТОБЕНЗИНЫ: свойства и классификация

Основными показателями бензина являются детонационная стойкость, давление насыщенных паров, фракционный состав, химическая стабильность и др. Ужесточение в последние годы экологических требований к качеству нефтяных топлив ограничило содержание в бензинах ароматических углеводородов и сернистых соединений.

Требования, предъявляемые к качеству топлива

При применении и хранении к автомобильным бензинам предъявляются следующие требования.

Высокие энергетическиеи термодинамические характеристики продуктов сгорания. При горении бензина должно выделяться максимальное количество тепла, продукты сгорания должны иметь малую молекулярную массу, небольшие теплоёмкость и теплопроводность, высокое значение произведения удельной газовой постоянной на температуру горения (RT). Высокое значение RT желательно получить за счёт увеличения Т.

Хорошая прокачиваемость.Бензины должны надёжно прокачиваться по топливной системе машин, трубопроводам, насосам, системам регулирования и другим агрегатам и коммуникациям при любых  условиях окружающей среды – низкой и высокой температурах, различных давлениях, запылённости и влажности.

Оптимальная испаряемость.В условиях хранения и транспортирования испарение должно быть минимальным. При применении в двигателе бензина должны иметь такую испаряемость, чтобы обеспечить надёжное воспламенение и горение топлива с оптимальной скоростью в камерах сгорания двигателей.

Минимальная коррозионная активность. Топлива не должны содержать компоненты, которые разрушают конструкционные материалы двигателя, средства хранения и транспортирования.

Высокая стабильность в условиях хранения и применения.Топлива в течение длительного времени не должны изменять физико-химические и эксплуатационные свойства.

Нетоксичность.Продукты сгорания также должны быть нетоксичными.

Свойства автомобильных бензинов

Бензины – топлива, выкипающие в интервале температур 28–2150С и предназначенные для применения в двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением. В зависимости от назначения бензины разделяются на автомобильные и авиационные.

Основными показателями бензина являются детонационная стойкость, давление насыщенных паров, фракционный состав, химическая стабильность и др. Ужесточение в последние годы экологических требований к качеству нефтяных топлив ограничило содержание в бензинах ароматических углеводородов и сернистых соединений.

Детонационная стойкость

Детонация возникает в том случае, если скорость распространения пламени в двигателе достигает 1500-2500 м/с, вместо обычных 20 – 30 м/с. В результате резкого перепада давления возникает детонационная волна, которая нарушает режим работы двигателя, что приводит к перерасходу топлива, уменьшению мощности, перегреву двигателя, к прогару поршней и выхлопных клапанов.

Октановое число (ОЧ)

ОЧ – условный показатель, характеризующий стойкость бензинов к детонации и численно соответствующий детонационной стойкости модельной смеси изооктана и н-гептана.

ОЧ изооктана принято за 100 пунктов, а н-гептана – за 0. Для автомобильных бензинов (кроме А–76) ОЧ измеряется двумя методами: моторным и исследовательским. Октановое число определяется на специальных установках путём сравнения характеристик горения испытуемого топлива и эталонных смесей изооктана с н-гептаном. Испытания проводят в двух режимах:  жёстком (частота вращения коленчатого вала 900 об/мин, температура всасываемой смеси 149 0С, переменный угол опережения зажигания) и мягком (600 об/мин, температура всасываемого воздуха 52 0С, угол опережения зажигания 13 град.). Получают соответственно моторное (ОЧМ) и исследовательское ОЧ (ОЧИ). Разности между ОЧМ и ОЧИ называется чувствительностью и характеризует степень пригодности бензина к разным условиям работы двигателя. Среднее арифметическое между ОЧМ и ОЧИ называют октановым индексом и приравнивают к дорожному октановому числу, которое нормируется стандартами некоторых стран (например, США) и указывается на бензоколонках как характеристика продаваемого топлива.

При производстве бензинов смешением фракций различных процессов важное значение имеют так называемые ОЧ смешения (ОЧС), которые отличаются от расчётных значений. ОЧС зависят от природы нефтепродукта, его содержания в смеси и ряда других факторов. У парафиновых углеводородов ОЧС выше действительных на 4 пункта, у ароматических зависимость более сложная. Различие может быть существенным и превышать 20 пунктов. Октановое число смешения важно также учитывать при добавлении в топливо оксигенатов.

Фракционный состав (ФС)

ФС бензинов характеризует испаряемость топлива, от которой зависит запуск двигателя, распределение топлива по цилиндрам двигателя, полнота сгорания, экономичность двигателя. Испаряемость определяется температурой перегонки 10, 50 и 90 % (об.) выкипания фракций бензина. Температура выкипания 10 % бензина характеризует пусковые свойства. При температуре ниже предельных значений в системе питания двигателя могут образовываться паровые пробки, а при более высоких температурах запуск двигателя затруднён. В США пусковые свойства двигателя характеризуют количеством топлива, выкипающем до 70 0С. Температура выкипания 50 % характеризует скорость перехода двигателя с одного режима работы на другой и равномерность распределения бензиновых фракций по цилиндрам. Температура выкипания 90 % фракций и конца кипения влияют на полноту сгорания топлива и его расход, а также на нагарообразование в камере сгорания в цилиндре двигателя. В ГОСТ Р 51105-97, который действует с 01.01.99 г., ФС бензина определяется при температуре выкипания 70, 100 и 180 0С.

Давление насыщенных паров (ДНП)

ДНП даёт дополнительное представление об испаряемости бензина, а также о возможности образования газовых пробок в системе питания двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем выше его испаряемость. По ФС бензина рассчитывают индекс испаряемости.

Бензины, применяющиеся в летнее время, имеют более низкое ДНП. Для обеспечения необходимых пусковых свойств товарного бензина, в его состав включают лёгкие компоненты: изомеризат, алкилат, бутан, фр. н.к. – 62 0С.

Химическая стабильность (ХС)

В процессе хранения, транспортирования и применения бензинов возможны изменения в их химическом составе, обусловленные реакциями окисления и полимеризации. Окисление приводит к понижению октанового числа бензинов и повышению его склонности к нагарообразованию. Для оценки ХС используют показатели содержания фактических смол, индукционного периода окисления.

Содержание сернистых и ароматических соединений

Активные сернистые соединения, содержащиеся в бензинах, вызывают сильную коррозию топливной системы и транспортных емкостей; полнота очистки бензинов от этих веществ контролируется анализом на медной пластинке. Неактивные сернистые соединения коррозию не вызывают, но образующиеся при их сгорании  газы вызывают быстрый абразивный износ деталей двигателя, снижают мощность, ухудшают экологическую обстановку.

Среди ароматических соединений наиболее опасными для здоровья и жизни человека являются бензол и полициклические. Их токсическое действие объясняется возможностью его окисления в организме. В связи с этим в последних нормативных документах ограничено допустимое содержание серы, бензола и ароматических соединений в бензинах.

Классификация автомобильных бензинов

Существует несколько видов классификации автомобильных бензинов. Основные из них (наиболее часто применяемые): по испаряемости, по фракционному составу, по значению октанового числа.

Классификация по испаряемости

В зависимости от климатического района применения автомобильные бензины подразделяют на пять классов (см. табл. 1). Наряду с определением температуры перегонки при заданном объёме предусмотрено и определение объёма испарившегося бензина при заданной температуре. Введён также показатель «индекс испаряемости» (ИИ). ИИ бензина характеризует испаряемость бензина и его склонность к образованию паровых пробок при определённом сочетании давления насыщенных паров и объёма испарившегося бензина при температуре 70 0С. ИИ рассчитывают по формуле:

где ДНП – давление насыщенных паров, кПа; V70 – объём испарившегося бензина при температуре 70 0С, %.

Таблица 1

Классификация автомобильных бензинов по испаряемости

Классификация по фракционному составу

В зависимости от фракционного состава автомобильные бензины разделяют на зимние и летние: для зимнего все температуры выкипания ниже, чем для летнего. Это значительно облегчает запуск двигателей при низких температурах в случае зимних и снижает риск возникновения паровых пробок в тёплое время года в случае летних.

Классификация по октановому числу

В зависимости от октанового числа по исследовательскому методу устанавливают четыре марки бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-92», «Премиум-95» и «Супер-98» (см. табл. 2). Бензин «Нормаль-80» предназначен для грузовых автомобилей наряду с бензином АИ-80. Бензин «Регуляр-92» предназначены для эксплуатации автомобилей вместо этилированного А-93. Автомобильные бензины «Премиум-95» и «Супер-98» полностью отвечают европейским требованиям и конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных автомобилей, эксплуатируемых в России.

Таблица 2

Классификация автомобильных бензинов по октановому числу

Характеристики автомобильных бензинов. Нормы и требования к их качеству. Средниекомпоненты состава

Все бензины, вырабатываемые по ГОСТ 2084–77, в зависимости от показателей испаряемости делят на летние и зимние. Зимние бензины предназначены для применения в северных и северо-восточных районах в течение всех сезонов и в остальных районах с 1 октября до 1 апреля. Летние — для применения во всех районах кроме северных и северо-восточных в период с 1 апреля по 1 октября; в южных районах допускается применять летний бензин в течение всех сезонов.

Таблица 3

Характеристики автомобильных бензинов

Параметры автомобильных бензинов, вырабатываемых по ГОСТ 2084-77, существенно отличаются от принятых международных норм, особенно в части экологических требований.

В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их качества до уровня европейских стандартов разработан ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия», который вводится в действие с 01.01.99 г. Этот стандарт не заменяет ГОСТ 2084-77, которым предусмотрен выпуск как этилированных, так и неэтилированных бензинов. В соответствии с ГОСТ Р 51105-97 будут вырабатываться только неэтилированные бензины (максимальное содержание свинца не более 0,01 г/дм3). Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов и характеристики испаряемости по ГОСТ Р 51105-97 приведены в таблице.

Таблица 4

Нормы и требования к качеству автомобильным бензинам

По составу автомобильные бензины представляют собой смесь компонентов, получаемых в результате различных технологических процессов: прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, каталитического крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля, изомеризации прямогонных фракций, алкилирования, ароматизации термического крекинга, висбрекинга, замедленного коксования. Компонентный состав бензина зависит, в основном, от его марки и определяется набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе.

Базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов являются обычно бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. Бензины каталитическогориформинга характеризуются низким содержанием серы, в их составе практически отсутствуют олефины, поэтому они высокостабильны при хранении. Однако повышенное содержание в них ароматических углеводородов с экологической точки зрения является лимитирующим фактором. К их недостаткам также относится неравномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. В составе бензинового фонда России доля компонента каталитического риформинга превышает 50 %.

Бензины каталитического крекинга характеризуются низкой массовой долей серы, октановыми числами по исследовательскому методу 90–93 единицы. Содержание в них ароматических углеводородов составляет 30–40 %, олефиновых — 25–35 %. В их составе практически отсутствуют диеновые углеводороды, поэтому они обладают относительно высокой химической стабильностью (индукционный период 800–900 мин.). По сравнению с бензинами каталитического риформинга для бензинов каталитического крекинга характерно более равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям. Поэтому в качестве базы для производства автомобильных бензинов целесообразно использовать смесь компонентов каталитического риформинга и каталитического крекинга.

Бензины таких термических процессов, как крекинг, замедленное коксование имеют низкую детонационную стойкость и химическую стабильность, высокое содержание серы и используются только для получения низкооктановых бензинов в ограниченных количествах.

При производстве высокооктановых бензинов используются алкилбензин, изооктан, изопентан и толуол. Бензины АИ-95 и АИ-98 обычно получают с добавлением кислородсодержащих компонентов: метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с трет-бутанолом, получившей название фэтерол. Введение МТБЭ в бензин позволяет повысить полноту его сгорания и равномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. Максимально допустимая концентрация МТБЭ в бензинах составляет 15 % из-за его относительно низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинам.

Для достижения требуемого уровня детонационных свойств этилированных бензинов к ним добавляют этиловую жидкость (до 0,15 г свинца/дм3 бензина). К бензинам вторичных процессов, содержащим непредельные углеводороды, для их стабилизации и обеспечения требований по индукционному периоду разрешается добавлять антиокислители Агидол-1 или Агидол-12. В целях обеспечения безопасности в обращении и маркировки этилированные бензины должны быть окрашены. Бензин АИ-80 окрашивается в желтый цвет жирорастворимым желтым красителем К, бензин АИ-91 — в оранжево-красный цвет жирорастворимым темно-красным красителем Ж. Этилированные бензины, предназначенные для экспорта, не окрашиваются

Примерные компонентные составы автомобильных бензинов различных марок приведены в таблице ниже.

Таблица 5

Средние компонентные составы бензинов

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы бензина под микроскопом.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение термину «бензин».
2. Какие требования предъявляются к качеству автомобильных бензинов?
3. Назовите основные свойства автомобильных бензинов.
4. Что такое детонационная стойкость бензина?
5. Что такое октановое число бензина? Каким методом оно определяется?
6. Назовите виды классификации автомобильных бензинов.
7. На сколько классов подразделяют автомобильные бензины по испаряемости?
8. На какие виды разделяют автомобильные бензины по фракционному составу?
9. На какие марки делят бензины по октановому числу?
10. Что характеризует фракционный состав топлива?
11. О чем дает представление ДНП (давление насыщенных паров)?
12. Что характеризует химическая стабильность топлива?

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 27-28

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Цель:  изучить свойства дизельного топлива

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы дизельного топлива, пробирки, микроскоп.

Теоретическая часть:

Дизельноетопливо(или как его еще в народе называют «солярка») — это жидкий продукт, который используется как топливо в дизельном двигателе. Дизельное топливо получают при перегонкенефтииз керосиново-газойлевых фракций. Это довольно вязкая горючая жидкость.

Виды дизельного топлива и их характеристика

Дизельное топливо характеризуют по следующим основным показателям:

В зависимости от характера применения, различают дистиллятные маловязкое для быстроходных, и остаточное, высоковязкие дизельное топливо для тихоходных двигателей. Если маловязкое состоит из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки и до 1/5 из газойля каталитического крекинга, то вязкое — это смесь керосиново-газойлевых фракций с мазутом.

При перегонке нефти получают дизельное топливо трех марок: А — арктическое, З — зимнее, Л — летнее.

Характеристики сезонного дизтоплива

А — арктическое дизельное топливо. Применяется при температуревоздухаокружающей среды до -50 градусов по Цельсию. Его цетановое число — 40, плотность при 20 градусах по Цельсию — не более 830 кг / м3, вязкость при 20 градусах по Цельсию — от 1,4 до 4 кв. мм / с, температура застывания составляет -55 градусов по Цельсию.

З — зимнее дизельное топливо. Применяется зимнее топливо при температуре воздуха окружающей среды до -30 градусов по Цельсию. Цетановое число зимнего топлива — 45, плотность при 20 градусах по Цельсию — не более 840 кг/м3, вязкость при 20 градусах по Цельсию — от 1,8 до 5 кв. мм / с, температура застывания составляет -35 градусов по Цельсию.

Л — летнее дизельное топливо. Применяется при температуре воздуха окружающей среды до 0 градусов по Цельсию и выше. Его цетановое число — не ниже 45, плотность при 20 градусах по Цельсию — не более 860 кг/м3, вязкость при 20 градусах по Цельсию — от 3 до 6 кв. мм / с, температура застывания составляет -10 градусов по Цельсию.

Качественные показатели дизельного топлива

Дизельное топливо характеризуют по следующим основным показателям:

• цетановое число;
• вязкость;
• содержание серы;
• содержаниеводы;
• плотность топлива;
• температура помутнения;
• сублимация;
• огнеупорные шлаки;
• способность смазки.

Поскольку в дизельном двигателе топливно-воздушная смесь воспламеняется от сжатия (так, собственно, дизеля и не нужна система зажигания), то основным показателем дизельного топлива является так называемое цетановое число.

Цетановое число показывает способность дизтоплива к воспламенению в камере сгорания и характеризует промежуток времени, через который зажигается топливо, поступившее в цилиндры. Чем короче данный промежуток, тем дольше сгорает дизтопливо и плавно нарастает давление газов в цилиндрах. Тогда двигатель работает мягче. Следовательно, чем выше цетановое число дизельного топлива, тем легче с применением такого топлива завести двигатель. Температура вспышки для дизтоплива не должна превышать 70 градусов по Цельсию. Температура же перегонки для дизтоплива определена не ниже 200 и не выше 350 градусов по Цельсию.

Еще один немаловажный показатель для дизтоплива — это вязкость. Частицы вязкого дизтоплива меньше разлетаются, особенно жидкое дизельное топливо не может достаточно смазывать детали топливного насоса, который может как вывести из строя последний, так и повредить детали системы питания. Европейский стандарт вязкости, которому должна соответствовать дизтопливо — ISO 3104.

Главный «экологический» показатель дизельного топлива — это содержание серы. Поскольку считается, что применение дизтоплива способствует мировому глобальному потеплению, с целью борьбы за экологию в мире стали жестко нормировать содержание серы в дизельном топливе. Под серой подразумевается содержание сернистых соединений, продукты сгорания которых при взаимодействии с водой образуют кислоты. Собственно, это наносит ущерб не только природе, но и двигателю, так как вызывает коррозию металла, а также может привести к закоксовыванию двигателя. Содержание серы в топливе регулируется европейским стандартом ISO 4260. При применении дизельного топлива с низким содержанием серы, в связи с уменьшением его смазывающих свойств, необходимые противоизносные присадки.

Поскольку при заливке топлива в бак необходима фильтрация, полностью исключить присутствие воды и посторонних частиц просто невозможно. Однако, учитывая, что вода и сернистые соединения дают агрессивную среду, и при высоком давлении в составе топлива образуется серная кислота, необходимо своевременно заменять топливные фильтры, а также следить за состоянием сажевых фильтров, катализаторов и масла.

Плотность дизельного топлива характеризует его энергоотдачу. Чем выше плотность — тем больше вырабатываетсяэнергии. Европейский стандарт — ISO 3675.

Такой показатель, как температура помутнения, с которой начинают кристаллизоваться парафины, имеет важное значение при окружающей среде с низкой температурой. Этот показатель регулирует европейский стандарт ISO 3015.

Сублимация, огнеупорные шлаки и смазочные характеристики дизельного топлива регулируются европейским стандартам ISO 3405, ISO 6245 и ISO 12156 соответственно.

Свойства дизельного топлива

Основными и важнейшими свойствами дизельного топлива являются следующие параметры и характеристики: испаряемость, цетановое число, температурные показатели, вязкость, содержание серы и стабильность хранения. Рассмотрим все перечисленные показатели более подробно.

Воспламеняемость или цетановое число

Этот показатель определяет, насколько легко запускается двигатель. От него зависит жесткость работы двигателя на холостом ходу, которую еще называют «дизельным стуком», и сколько времени после запуска дизельного двигателя будет идти белый дым. Воспламеняемость дизтоплива влияет на наличие вредных компонентов в отработавших газах, таких как СО и СН. Чем меньше период воспламеняемости, тем быстрее происходит сгорание топлива. Это ускоряет работу двигателя и увеличивает его мощность. Так же, содержание вредных компонентов в газах становится меньше. Задержку воспламенения, или как ее еще называют цетановое число, определяют в одноцилиндровом двигателе с регулируемой степенью сжатия. Такие же двигатели используются для определения октанового числа бензина. Воспламеняемость измеряют при определенной степени сжатия и полученные результаты сравнивают с данными эталонного дизельного топлива, которое состоит из цетана и альфаметилнафталину или гептаметилноанолу, который применяется в некоторых странах.

Само по себе понятие цетановое число это количество цетана в смеси, при котором период воспламеняемости идентичен периода воспламеняемости эталонного топлива. Различные модели дизельных двигателей имеют свои требования к цетановому числа. Так, например, быстроходные двигатели требуют топлива с более высоким цетановымчислом, а двигатели менее ловкие благополучно используют дизельное топливо с небольшим цетановым числом. Для примера можно привести работу большого судового двигателя, который работает на топливе с цетановым числом около 15 и высокооборотных двигателей легковых машин, цетановое число дизельного топлива которых не менее 50. Для грузовых машин нормальным цетановым числом дизельного топлива значения от 40 до 45. Показатель воспламеняемости — это очень важная характеристика дизельного топлива.

Если цетановое число высокое, скорость нарастания давления будет ниже, а значит двигатель работать не так жестко. С увеличением цетанового числа выше нормы ухудшается экономичность двигателя и увеличивается задымленность выхлопных газов. Для отечественных дизельных двигателей цетановое число равно 40-50. Для топлива в зимних условиях цетановое число должно быть не менее 45.

Иногда для повышения цетанового числа используют некоторые присадки. В основном, это изопропил или циклогексилнитраты, которые способны увеличить цетановое число на 2-7 единицы. К сожалению, это приводит к снижению температуры вспышки, и поэтому использование присадок для этих целей ограничено.

За рубежом вместо цетанового числа используют дизельный индекс, для определенного топлива определяется по значениям плотности и температуры выкипания 50% топлива.

Вязкость и плотность

Такие показатели, как вязкость и плотность определяют уровень испарения и смесеобразования дизельного топлива. Более густые и вязкое топливо хуже воспламеняется и сгорает, что приводит к большей расхода топлива и задымленности выхлопных газов. Маловязкое топливо в процессе эксплуатации увеличивает износ деталей топливного насоса. Для уменьшения износа часто в дизельное топливо добавляют противоизносные присадки, частично компенсирует этот недостаток.

Способность к испарению

Сам процесс сгорания дизельного топлива зависит от его химического состава и характеризуется способностью к испарению. Чтобы сжечь определенное количество топлива легкого фракционного состава необходимо меньше воздуха, чем для дизельного топлива более густого фракционного состава. Фракционный состав дизельного топлива влияет на работу двигателей с различным смесеобразованием по-разному. Предкамерным и вихревые двигатели имеют небольшую чувствительность к составу топлива, тогда как двигатели с непосредственным впрыском более чувствительны. Нагретые стенки предкамеры двигателя способствуют смесеобразованию. Очень сильное облегчение фракционного состава способно привести к увеличению более жесткой работы двигателя.

Низкотемпературные свойства

Это свойство определяет температуру, при которой дизельное топливо начинает мутнеть, застывать и превращаться в кристаллы. Это свойство определяет сферу применения и условия эксплуатации дизельного топлива, в частности, климатические показатели региона. Так же, температурные свойства дизельного топлива определяют условия, при которых можно хранить дизтопливо на складе. На данный момент низкотемпературное топливо производят тремя способами.

1. Если в дизельном топливе снизить содержание тяжелых фракций, уменьшится температура кипения топлива. Для этого в такое топливо добавляют легкие фракции. Этот способ не является рациональным, так как снижается выработка дизельного топлива и уменьшается температура воспламенения.

2. Добавление депрессорных присадок. Эти присадки способны снизить температуру застывания, но не температуру помутнения. Последний показатель ограничивает сферу применения дизельного топлива.

3. Третий способ, самый эффективный и популярный. Температуру застывания, помутнения и фильтрации снижают благодаря определенным технологиям, суть которых заключается в изменении углеводородного состава дизельного топлива. При использовании этого способа возможно добавление тяжелых фракций. Благодаря этому повышается производительность дизельного двигателя. Это самый распространенный способ снижения температурных характеристик дизельного топлива.

Степень чистоты дизтоплива

Чем чище дизельное топливо, тем качественнее и эффективнее работает двигатель. Эта характеристика дизельного топлива является очень важной. Для определения характеристики чистоты топлива используют коэффициент фильтрации. Фильтрация определяют соотношением времени, за который топливо проходит через фильтр при определенном атмосферном давлении. В основном, фильтрация дизтоплива зависит от содержания воды, механических примесей, смол и нафтеновых кислот в дизельном топливе.

Содержание серы

От содержания серы в дизельном топливе зависит содержание вредных веществ в выхлопных газах, чем определяется экологичность топлива. При содержании серы до 0,035% топливо считается экологически чистым. Уменьшение количества серы в топливе приводит к повышению износа двигателя, поэтому в некоторых случаях в дизтопливо добавляют присадки, которые способны уменьшить износ деталей и механизмов двигателя.

Сернистые соединения

Сернистые соединения определяют степень образования нагара и влияют на износ двигателя и его коррозию. Содержание сернистых соединений регламентировано.

Температура вспышки

Этот показатель определяет пожарную опасность топлива. В двигателях, работающих в закрытых помещениях, а так же в пожароопасных местах, применяется топливо с повышенной температурой вспышки. Дизельное топливо общего назначения и применения имеет температуру вспышки не менее 40 ° С. Для топлива, применяемого в судовых и тепловозных двигателей, горных машинах температура возгорания составляет не менее 60 ° С.

Применение дизельного топлива

Дизельное топливо применяется в автотранспорте, водном и железнодорожном транспорте, сельскохозяйственной технике. Кроме того, остаточное дизтопливо (или соляровое масло) часто используется как котельное топливо, в смазочно-охлаждающих средствах при термической обработке металлов, а также для пропитки кож.

Ежегодно мировой рынок потребляет по несколько миллионов тонн дизельного топлива. В Западной Европе дизтопливо особенно популярно — ведь при заправке качественным дизельным топливом и регулярном уходе дизельный двигатель реально способен отработать 500 000 километров без капитального ремонта. Представьте себе на секунду, какая это выгода. Дизельный двигатель становится в мире все популярнее для оснащения современных авто. Конечно, система питания дизельного двигателя гораздо сложнее и отличается от системы питания бензинового. Поскольку дизельное топливо в камеру сгорания подается под большим давлением, его количество очень мало, а вся схема питания делает двигатель более дорогим. Кроме того, дизельный двигатель с целью сохранения необходимого уровня безопасности производится крепче, чем бензиновый, а, следовательно, он тяжелее. Однако основной плюс дизеля, особенно важен в условиях экономического кризиса — экономия топлива. Дело в том, что у дизельного двигателя КПД достигает 36% и даже выше, в то время как у бензина КПД не достигает и 25%. Кроме этого, дизельный двигатель отличается более высоким крутящим моментом. Это помогает передвигаться в городских пробках и в пробках на трассе на холостых оборотах.

При применении дизельного топлива с низким содержанием серы, в связи с уменьшением его смазывающих свойств, необходимы качественные противоизносные присадки.

Вода и сернистые соединения образуют агрессивную среду, и при высоком давлении в составе топлива образуется серная кислота. Поэтому необходимо своевременно заменять топливные фильтры, а также следить за состоянием сажевых фильтров, катализаторов и масла. Повышенное содержание воды в дизельном топливе может также создать водяную пробку в магистрали и полностью заблокировать работу двигателя.

При сгорании дизельного топлива образуется углеродный нагар, через который постепенно снижается мощность двигателя. Чем больше образуется нагара, тем ниже качество дизтоплива.

Срок службы бумажных топливных фильтров напрямую зависит от степени загрязнения топлива (наличие в дизельном топливе механических примесей, парафинов, смолистых веществ и воды).

В дизельном топливе могут находиться и размножаться микроводоросли ибактерии. При активном размножении они способны заблокировать и вывести из строя топливную систему. Однако прежде чем применять средства для уничтожения микроорганизмов, необходимо убедиться, что они не повлияют негативно на свойства дизтоплива.

В составе дизельного топлива могут появиться твердые частицы и пыль. Чтобы избежать этого не следует использовать грязную палку или грязный инструмент как щуп. Поскольку загрязнение дизтоплива происходит так или иначе на всех этапах транспортировки — от завода-производителя и до конечного потребителя, необходимо регулярно мыть топливный бак и, если это предусмотрено конструкцией, сливать из фильтра отстой.

Парафин, находящийся в составе солярки, ухудшает сгорание и засоряет систему питания двигателя. Категорически не рекомендуется добавлять в солярку спирт для растворения парафина. Спирт ухудшает смазочную способность (хотя при этом увеличивает цетановое число дизтоплива). Кроме того, подобная смесь взрывоопасная!

Не рекомендуется использовать смесь летнего и зимнего топлива, а также летнее дизтопливо в холодное время года. Добавление в летнее дизельное топливо керосина или бензина не дает особого эффекта, но значительно ухудшает качество топлива.

Не рекомендуется в холодное время года утеплять двигатель, особенно тканевыми материалами. При исправной системе охлаждения, заполненной антифризом, можно не утеплять и радиатор. Ткань же на двигателе постепенно просачивается топливом и способна стать причиной пожара.

Если на АЗС Вам продали некачественное топливо (а также, например, вместо зимнего — смесь зимнего и летнего), Вам необходимо связаться с управлением по защите прав потребителей. Некачественное проданое топливо Вам необходимо доставить для проведения проверки в лабораторию. Также в присутствии свидетелей производится контрольный отбор топлива на АЗС, накоторой Вам продали некачественный товар.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы дизельного топлива под микроскопом.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Что такое дизельное топливо?
2. Из чего получают дизельное топливо?
3. Как разделяется дизтопливо по вязкости?
4. Какое дизтопливо получают при перегонке нефти?
5. Дайте характеристику арктическому, зимнему и летнему дизтопливу.
6. Покаким основным показателямхарактеризуют дизельное топливо?
7. Что такое цетановое число и как оно влияет на работу двигателя?
8. Как влияет вязкость на работу двигателя?
9. Как влияет содержание серы на работу двигателя?
10. Зачем необходимо своевременно заменять топливные фильтры

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 29 - 30

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА МОТОРНОГО МАСЛА

Цель: изучить свойства моторного масла

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы моторного масла, пробирки, микроскоп.

Теоретическаячасть:

Классификация моторных автомобильных масел по основным параметрам

Рассмотрим основные типы автомобильных масел, которые присутствуют на отечественном рынке.

Во-первых, все автомобильные масла подразделяются на три основных типа по основе: синтетические, полусинтетические, и минеральные.

Во-вторых, автомобильные масла подразделяются и классифицируются по типам двигателей, для которых они предназначены. Таким образом, различают масла для бензиновых, дизельных, и турбированных моторов.

В-третьих, все автомобильные масла классифицируются по вязкостно-температурным характеристикам. Зачастую они после классификации по основе, являются определяющим фактором при покупке.

Ну и, конечно же, четвертый критерий в классификации – это стоимость масла.

Классификация по основе

Пример маркировки тары для автомобильного масла применяемый большинством производителей

Рассмотрим синтетические, полусинтетические, и минеральные масла по отдельности. 

Автомобильные моторные масла, на коробке которых имеется надпись «FullySynthetic» относятся к синтетическим маслам. Это обозначает, что в качестве основы в таких маслах используются химические вещества, синтезируемые химическим путем. Это позволяет придать таким маслам те характеристики и параметры, которые наиболее будут востребованы при их эксплуатации в будущем.

Кроме этого, как правило, такие масла отлично взаимодействуют с целым арсеналомприсадок, которые улучшают те или иные параметры масел. Поэтому синтетические масла отличаются от остальных лучшими защитными и моющими свойствами. Так же такие масла за счет синтезированной основы не густеютпри минусовых температурах(в рабочих для конкретной модели масла диапазонах), и способны работать, не теряя своих свойств, даже при высоких температурах.

Следующий класс или тип масел – это полусинтетические. На таре таких масел используется обозначение «Semi-Synthetic». Данный тип масел представляет своеобразную середину между синтетическими и минеральными маслами. Такие масла создаются, как правило, на минеральной основе, но в их состав добавляют значительное количество присадок. Это и приближает характеристики и показатели такого автомобильного масла к синтетическому. Однако за счет использования минеральной основы, полусинтетические масла имеют меньшую стоимость по отношению к синтетическим маслам.

И третий тип автомобильных моторных масел – минеральные. Их маркировка на упаковке выглядит как «Mineral». Такие масла получают из минеральной основы, которая в свою очередь является продуктом перегонки нефти. За счет этого такие масла намного дешевле предыдущих двух классов. Но по своим техническим и эксплуатационным показателям такие масла заметно уступают синтетическим. Такое масло за счет минеральных (природных) компонентов не устойчиво к работе при высоких температурах, имеет свойство густетьпри отрицательных температурах, вступает в химические реакции с воздухом (окисляется), оставляет на двигателе при вскипании шлаки.

Классификация автомобильных масел по области применения

По области применения масла, как уже было сказано выше, подразделяются, как и двигатели, на бензиновые и дизельные. Хотя в последнее время с развитием турбированных моторов как бензиновых, так и дизельных, производители выделили для них свои типы масел. В данной классификации масла отличаются друг от друга набором присадок, которые позволяют маслу эффективно работать на моторах с тем или другим моторным топливом. У турбированных двигателей эти присадки кроме этого не позволяют маслу густеть и вспениваться. Данный показатель регламентирован международным стандартом API. Он был разработан еще в 1947 году американским институтом нефти.

Очень важно правильно выбрать масло.

Для того, чтобы определить для каких моторов предусмотрено данное автомобильное масло, необходимо обратить свое внимание на две латинские буквы после названия стандарта.

Первая букваS «Service» определяет, что масло предназначено для бензиновых двигателей. Соответственно С – обозначает дизельные моторы «Commercial».

Вторая буква определяет временной период выпуска моторов, для которых предусмотрено масло, и турбированный мотор или же нет.

Кроме этого в маслах для дизелей не редко используется цифра 2 или 4. Она обозначает предназначение для двух или четырехтактных моторов.

Так же для универсальных масел, которые могут использоваться каквбензиновых, так и дизельных моторах применяется двойная классификация. Например: SG/CD, SF/CC, SJ/SF-4, и т.д.

Для того что бы автолюбители знали все возможные на отечественном рынке классификации API мы приводим их ниже с краткой расшифровкой.

Для бензиновых двигателей показатель API обозначает следующее:

• SC — автомобили (двигатели), разработанные до 1964 годов;
• SD — автомобили (двигатели), разработанные до 1964-1968 годов;
• SE — автомобили (двигатели), разработанные до 1969-1972 годов;
• SF — автомобили (двигатели), разработанные до 1973-1988 годов;
• SG — автомобили (двигатели), разработанные до 1989-1994 годов, при жестких условиях эксплуатации;
• SH — автомобили (двигатели), разработанные до 1995-1996 годов, при жестких условиях эксплуатации;
• SJ — автомобили (двигатели), разработанные до 1997-2000 годов, имеет улучшенные энергосберегающие параметры;
• SL — автомобили (двигатели), разработанные до 2001-2003 годов, предусматривает увеличенный срок эксплуатации;
• SM — автомобили (двигатели), разработанные с 2004 года, а SL+ имеет повышенную стойкость к окислениям.

Кстати при смене в двигателе на другую марку масла необходимо помнить, что показатель API необходимо использовать лишь по нарастающей. При этом класс не рекомендуется менять больше чем на два пункта. Так, если вы ранее использовали масло SH, то следующую марку необходимо выбирать SJ. Такой алгоритм вызван тем, что как правило, масло на класс выше имеет в своем составе весь комплект присадок предыдущего. Но не рекомендуется поступать следующим образом – при смене масла вместо используемого масла SD работающего на старых автомобилях, выбирать масло с маркировкой SL которое предусмотрено для новых и современных авто. Это может негативно сказаться на техническом состоянии двигателя.

Для дизельных моторов классификация выглядит следующим образом:

• CB — автомобили (двигатели), разработанные до 1961 г., имеет высокое содержание серы;
• CC — автомобили (двигатели), разработанные до 1983 г., которые работают в тяжелых условиях;
• CD — автомобили (двигатели), разработанные до 1990 г., предусмотрено большое количество серы в топливе, и работа и тяжелые условиях;
• CE — автомобили (двигатели), разработанные до 1990 г., двигатели с турбиной;
• CF — автомобили (двигатели), разработанные до с 1990 г., так же встроенной турбиной;
• CG-4 — автомобили (двигатели), разработанные до с 1994 г., турбированные;
• CH-4 — автомобили (двигатели), разработанные до с 1998 г., ориентировано под высокие нормы по токсичности, используемые в США;
• CI-4 — автомобили (двигатели), разработанные с турбиной, и с клапаном типа EGR;
• CI-4 plus — аналогично предыдущему классу, но ориентировано под высокие нормы токсичности в США.

Классификация автомобильных масел по вязкостно-температурным характеристикам

На сегодняшний день большинство масел в данном сегменте классификации используют такой международный стандарт как SAE. Данный стандарт регламентирует такой показатель масла как его густота. Такие характеристики автомобильных масел на сегодняшний день являются наиболее важными при выборе. Что бы сделать правильный выбор необходимо знать, как расшифровывается данный стандарт.

Большинство марок масла представляют собой, так называемые универсальныемасла. То есть они могут использоваться как зимой, так и летом. Такой тип масел в стандарте SAE маркируется при помощи двух цифр, которые пишутся через дефис с латинской буквой в промежутке между цифрами.

К примеру, масло марки 10W-40 расшифровывается так: W – обозначает то, что масло пригодно для зимней эксплуатации. Цифра 10 указывает на максимальнуюминусовую температуру, при которой масло сохраняет все свои качества без изменений. А вторая цифра показывает максимальную положительную температуру, при которой масло не теряет своих свойств. Цифры в данной маркировке называют показателями вязкости, соответственно: низкотемпературной, и высокотемпературной.

Если автомобильное масло предназначено для летней эксплуатации, то оно маркируется следующим образом: SAE 30. Где цифра обозначает максимальную температуру, при которой оно выполняет все функции.

На отечественном рынке низкотемпературные показатели вязкости определяют следующие температурные границы:

• 0W- масло используется при морозах до -35-30 град;
• 5W- масло используется при морозах до -30-25 град;
• 10W- масло используется при морозах до -25-20 град;
• 15W- масло используется при морозах до -20-15 град;
• 20W- масло используется при морозах до -15-10 град.

Высокотемпературные показатели в свою очередь определяют следующие значения:

• 30 — масло используется при жаре до +20-25 град;
• 40 — масло используется при жаре до +35-40 град;
• 50 — масло используется при жаре до +45-50 град;
• 60 — масло используется при жаре до +50 град. и выше.

Таким образом, получается, что чем цифра ниже, тем масло более жидкое и наоборот, чем больше цифра, тем масло густое. Таким образом, масло, приведенное в нашем примере 10W-30, может эксплуатироваться при температурах от минус 25-20 град, и до плюс 20-25.

Кроме того, что необходимо выбирать масло исходя из маркировки и температурно-климатических условий местности где будет использоваться автомобиль необходимо учитывать еще несколько параметров.

Если двигатель на вашем авто не отработал 25% от своего ресурса, то есть считается новым, то рекомендуется применять масла класса SAE 5W30 либо 10W30. В случае если двигатель имеет наработанный ресурс в пределах 25-75%, рекомендуется использовать масла классов: 15W40, для зимы 5W30, либо 10W30, а для всесезонной эксплуатации 5W40. Если же ресурс двигателя перешагнул отметку в 75%, рекомендуется использовать масла класса SAE 15W40 и 20W40 для лета, SAE 5W40 и SAE 10W40 для зимних условий, и SAE 5W40 для всесезонной эксплуатации.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.
2. Рассмотреть образцы моторного масла под микроскопом.
3. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. По каким параметрам классифицируются масла моторные?
2. Как классифицируются масла по основе?
3. Как классифицируются масла по типам двигателей?
4. Как классифицируются масла по вязкостно-температурным характеристикам?
5. Дайте характеристику синтетическим маслам.
6. Дайте характеристику полусинтетическим маслам.
7. Дайте характеристику минеральным маслам.
8. Дайте расшифровку маслуSAE 5W30.

Профессия 23.01.03. Автомеханик

учебная дисциплина ОП.03 Материаловедение

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 31- 32

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ПЛАСТИЧЕСКОЙ СМАЗКИ

Цель: изучить свойства пластической смазки

Обеспечение: Методические рекомендации по выполнению практических работ по материаловедению, образцы пластической смазки, пробирки, микроскоп.

Теоретическая часть:

Смазки

Смазки классифицируют по консистенции, составу и областям применения: По консистенции смазки разделяют на полужидкие, пластичные и твердые. Пластичные и полужидкие смазки представляют собой коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, дисперсной фазы, а также присадок и добавок. Наибольшее применение пластичные смазки получили в подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых, винтовых и цепных передачах, многожильных тросах. Наиболее существенными, влияющими на эффективность применения пластичных смазок, являются следующие факторы:

• особенности узлов трения и условия и условия эксплуатации смазок - температура, нагрузка, скорость перемещения трущихся пар;

• совместимость смазок с конструктивными материалами;

• совместимость смазок друг с другом при их возможном смешивании.

Твердые смазки до отвердения являются суспензиями, дисперсионной средой которых служит смола или другое связующее вещество и растворитель, а загустителем - дисульфид молибдена, графит, технический углерод и т.п. После отвердения (испарения растворителя) твердые смазки представляют собой золи, обладающие всеми свойствами твердых тел и характеризующиеся низким коэффициентом сухого трения.

По составу смазки разделяют на четыре группы.

1. Мыльные смазки,для получения которых в качестве загустителя применяют соли высших карбоновых кислот (мыла). В зависимости от аниона мыла смазки одного и того же катиона разделяют на обычные и комплексные (кальциевые, литиевые, бариевые, алюминиевые и натриевые.
В отдельную группу выделяют смазки на смешанных мылах, в которых в качестве загустителя используют смесь мыл (литиево - кальциевые, натриево - кальциевые и другие: первым указан катион мыла, доля которого в загустителе большая). Мыльные смазки в зависимости от применяемого для их получения жирового сырья называют условно синтетическими (анион мыла - радикал синтетических жирных кислот) или жировыми (анион мыла - радикал природных жирных кислот), например, синтетические или жировые солидолы.

2. Неорганические смазки,для получения которых в качестве загустителя используют термостабильные с хорошо развитой удельной поверхностью высокодисперсные неорганические вещества. К ним относят силикагелевые, бентонитовые, графитные, асбестовые и другие смазки.

3. Органические смазки,для получения которых используют термостабильные, высокодисперсные органические вещества. К ним относят полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые и другие смазки.

4. Углеводородные смазки,для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды (петролатум, церезин, парафин, озокерит, различные природные и синтетические воски).

В зависимости от типа их дисперсионной среды различают смазки на нефтяных и синтетических маслах.

По области применения в соответствии с ГОСТ 23258-78 смазки разделяют на:

1. Антифрикционные (снижение износа и трения сопряженных деталей);

2. Узкоспециализированные (отраслевые) смазки;

3. Консервационные (предотвращение коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации)

4. Уплотнительные (герметизация зазоров, облегчение сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых, разъемных и подвижных соединений, в том числе вакуумных систем)

5. Канатные (предотвращение износа и коррозии стальных канатов

Антифрикционные смазки.

К антифрикционным смазкам общего назначения относят солидолы - наиболее дешевые пластичные смазки. Они водостойкие, хорошо защищают металлы от коррозии, имеют достаточно хорошие противоизносные свойства. При температурах выше 60 - 70°С используютсяNa и Са- смазки.В настоящее время их выпуск сокращается в связи с применением в большинстве узлов трения многоцелевых смазок.

Солидол С. Область применения; относительно грубые узлы трения механизмов и машин, транспортных средств, сельскохозяйственной техники; ручной и другой инструмент, шарниры, винтовые и цепные передачи, тихоходные шестеренчатые и т.п. Хорошие водостойкость, коллоидная стабильность, защитные свойства, узкий диапазон рабочих температур и низкая механическая стабильность (Тр= -30…+65С)

Солидол Ж.Область применения; смазывание узлов трения, качения и скольжения различных машин и механизмов (Тр= -25…+65С)

Графитин.Область применения; тяжело - нагруженные тихоходные механизмы-рессоры, подвески тракторов и гусеничных машин, открытые шестереночные передачи, резьбовые соединения и др. (Тр= -20…+60С)

Графитная Ж. Предназначена для смазывания грубых тяжело - нагруженных механизмов (открытых шестеренчатых передач, резьбовых соединений, ходовых винтов, домкратов, рессор и др.). Допускается применять смазку при температуре ниже -20°С в рессорах и аналогичных устройствах. Смазка работоспособна при температурном интервале применения от -20 до 60°С.

Антифрикционные смазки общего назначения для повышенных температур.

Смазка 1-13.предназначена длясмазывание узлов трения качения и скольжения механизмов и машин. Применяется для подшипников электродвигателей, ступиц колес автомобилей и др.

Консталин.Область применения; смазывание узлов терния вентиляторов литейных машин, доменных и цементных печей, подшипников качения на железнодорожном транспорте и др. Водостойкость низкая. Работоспособна при температуре -40…+120°С.

Литин-2.Применяется для смазывая игольчатых подшипников карданных шарнирах и других узлов автомобилей. Работоспособна при температуре -40…+120°С.

Многоцелевые антифрикционные смазки.

Многоцелевые смазки можно применять в различных узлах трения (подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых и цепных передачах и т. п.), рассчитанных на использование пластичных смазок. Они во всех случаях могут служить заменой смазок общего назначения и в большинстве узлов трения - смазок общего назначения для повышенных температур. Эти смазки водостойки и работоспособны в широком интервале скоростей, температур и нагрузок, имеют хорошие защитные свойства. Многоцелевые смазки не предназначены для замены морозостойких, термостойких, приборных и других специализированных смазок. В шариковых и роликовых подшипниках допустимо использование пластичных однотипных многоцелевых антифрикционных смазок (Литол-24, ШРУС-4М). Применение указанных типов смазок позволяет сократить расход пластичных смазок, снизить износ оборудования и увеличить срок службы оборудования.

Литол - 24, Литол-24 РК.Антифрикционная многоцелевая водостойкая смазка представляет собой смесь нефтяных масел, литиевых мыл 12-оксистеариновой кислоты и пакета присадок. Смазка имеет хорошие консервационные свойства, хорошо защищает металлические изделия от коррозии. Предназначена для применения в узлах трения колесных, гусеничных транспортных средств и промышленного оборудования, судовых механизмов различного назначения, работающих при температурах от -40 до 120°С (допускается кратковременный нагрев до 130°С).

Литол-24М. Область применения; узлы трения колесных и гусеничных транспортных средств, промышленного оборудования и судовые механизмы различного назначения(Тр= -40…+120С). Она достаточно надежно защищает от коррозии, широко используется в качестве единой автомобильной смазки, успешно заменяет солидолы всех типов, Na- и Li-смазки общего назначения. Применение указанного типа смазки позволяет сократить расход пластичных смазок, снизить износ оборудования и увеличить срок службы оборудования.

Фиол– 1Предназначена для смазывания узлов трения под давлением (через пресс-масленку) и для тросов, имеющих оболочку с внутренним диаметром <5. Водостойкая. Работоспособна при температуре -40…+120°С.

Фиол-2.Область применения; подшипники качения и скольжения, зубчатые передачи индустриальных машин и механизмов, передачи станков, конвейеров и других аналогичных устройств, работающих при малых и средних нагрузках и т.п. Водостойкая.

Фиол-2М.Область применения; легконагруженные малогабаритные подшипники качения и скольжения автомобильного электрооборудования, высокооборотные подшипники электроверетен; оси октан-корректора прерывателя распределителя автомобилей. Водостойкая, улучшенные противоизносные и противозадирные свойства (по сравнению с ФИОЛ-2). Работоспособна при температуре -40…+120°С.

БНЗ-3.Область применения закрытые роликовые опоры конвейеров, механизмы экскаваторов, бурильных станков, бульдозеров и в горнорудной промышленности. По производным характеристикам уступает смазке

Фиол-2М.Работоспособна при температуре -40…+120°С.

Герметин.Область применения; герметизация пробковых кранов бытовой газовой аппаратуры. Водостойкая, антифрикционная, многоцелевая. Работоспособна при температуре -40…+130°С.

Термостойкие антифрикционные смазки.

В некоторых узлах трения температуры достигают 200 - 350°С и выше для таких условий выпускаются (в небольших количествах) термостойкие смазки, из которых наиболее перспективными и распространенными являютсяЦИАТИМ-221, ВНИИНП-207, ВНИИНП-231, ВНИИНП-246ЦИАТИМ – 221.Этот вид смазок представляет собой синтетическое

масло, загущенное комплексным кальциевым мылом с добавлением антиокислительной присадки. Эти смазки предназначены для смазывания подшипников качения электромашин, систем управления и приборов с частотой вращения до 10 000 об/мин, агрегатных подшипников летательных аппаратов, узлов трения и сопряженных поверхностей металл-металл и металл-резина, работающих при температуре от -60 до 150°С.

Р – 402.Область применения; герметизация резьбовых соединений обсадных и насосно- компрессорных труб, подвергаемых не многократному или однократному свинчиванию (Тр= -50…+200°С ).

Резьбол марки Б.Обеспечивает герметичность и многократность свинчивания и развенчивания деталей колонн, легкость соединения и разъединения часто свинчиваемых и развинчиваемых труб, составляющих буровую колонну, при роторном или ударном бурении нефтяных скважин. Применима для утяжеленных бурильных труб (У Б Т) и замковых соединений бурильных колонн. Обеспечивает гарантированную герметичность резьбовых соединений при давлениях до 30 МПа. (Тр= -50…+200°С ).

Униол-2М/1.Область применения; узлы трения индустриального оборудования, горячих конвейеров, горнодобывающего оборудования, автотракторной, сельскохозяйственной техники, городского электротранспорта, керамического производства. (Тр= -40… +160°С ).

ВНИИНП-207, ВНИИНП-219.Область применения; подшипники качения электрических машин и стартер - генераторов с частотой вращения до 10000 мин-1 ( Тр= -60…+200°С).

ВНИИНП-210.Область применения; тяжелонагруженные тихоходные подшипники качения и скольжения с качательным движением поверхностей трения при малых углах качания. Работоспособна при остаточном давлении 666,5 Па и температуре -20… +250°С.

ВНИИНП-231.Область применения; закрытые червячно-винтовые механизмы, тихоходные подшипники качения и скольжения, резьбовые соединения. По свойствам занимает промежуточное положение между смазками и полутекучими пастами. Морозостойкая. Работоспособна при остаточном давлении 666,5 Па и температуре -60… +250°С.

ВНИИНП-233.Область применения; подшипники качения и скольжения с качательным движением, сопряженные поверхности "металл- резина" ( Тр= -30…+250°С).

ВНИИНП-235.Область применения; подшипники качения. Работоспособна при остаточном давлении 666,5 Па и температуре -60… +250°С.

ВНИИНП-246.Область применения; подшипники качения и маломощные зубчатые передачи. Высокая термическая стабильность низкая испаряемость, хорошие противозадирные характеристики и морозостойкость. Работоспособна в вакууме до 1,3,-10-4 Па и при температуре -60… +250°С.

Графитол.Область применения; высокотемпературные узлы трения, преимущественно скольжения; горячие вентиляторы, петли и замки дверей сушильных камер и других индустриальных механизмов (Тр= -25…+160°С ).

Аэрол.Область применения; подшипники тяговых цепей конвейеров в сушильных камерах, узлов трения раздаточных печей чугунного литья и других механизмов, работающих при повышенных температурах и нагрузках (Тр= -25…+160°С).

Силикол.Область применения; малонагруженные подшипники качения горячих вентиляторов печей цементации и других индустриальных механизмов. Низкая испаряемость и удовлетворительная водостойкость. Морозостойкость (Тр= -50…+160°С).

Полимол.Область применения; подшипники качения тяжело нагруженных узлов трения. Беззольная, высокие термическая, механическая стабильности и хорошая водостойкость (Тр= -50…+180°С ).

БНЗ-4.Область применения; узлы трения, соприкасающиеся с парами воды и агрессивных веществ, вертикальные и наклонные узлы трения индустриальных машин, подшипники конвейеров сушильных камер на машиностроительных заводах. Устойчива в присутствии паров воды и агрессивных сред (Тр= -40…+160°С ).

ПФМС-4С.Область применения; авиационные узлы трения, тихоходные подшипники качения, винтовые шариковые передачи, резьбы. Работоспособна при Тр.-30…+300°С кратковременно до +400°С.

Морозостойкие антифрикционные смазки.

При более низких температурах и в маломощных механизмах следует закладывать низкотемпературные антифрикционные смазки (Циатим-201) или многоцелевые антифрикционные смазки. Эти смазки предназначены для механизмов, работающих при низких температурах (до - 60°С). Выпускается более 10 марок морозостойких смазок, из которых наибольшее распространение получили ЦИАТИМ-201, лита, зимол,МС-70, МУС-3А.

ЦИАТИМ-203Область применения; зубчатые, червячные передачи редукторов, опоры скольжения и подшипники качения; различные силовые приводы, винтовые пары, нагруженные редукторы, механизмы, эксплуатируемые на открытых площадках, узлы трения автомобилей. Превосходит ЦИАТИМ-201 (Тр.-50…+100°С).

ГОИ-54п.Область применения; малонагруженные узлы трения, в том числе механизмы артиллерийских орудий, консервация механизмов и приборов. Не изменяет свойств при хранении в течение 10 лат. Защищает металлические изделия от коррозии до 5лет. (Тр.-40…+50°С).

Лита.Область применения; узлы трения машин и механизмов, эксплуатируемых под открытым небом, механизмы переносного инструмента с электрическим или механическим приводом. Высокая водостойкость, хорошие консервационные свойства, низкая механическая стабильность (Тр.-50…+100°С).

Зимол.Область применения; узлы трения любых типов транспортных средств и инженерной техники, эксплуатируемых в районах с особо холодным климатом. Всесезонная (Тр.-50…+130°С).

Антифрикционные химически стойкие смазки.

ЦИАТИМ-205.Область применения; резьбовые и контактные соединения и уплотнения, работающие в агрессивных средах. Устойчива к воздействию концентрированных неорганических кислот, щелочей, аминов, гидразинов. Высокие водостойкость и защитные свойства. (Тр.-60…+50°С).

ВНИИНП-279.Подшипники качения и скольжения, резьбовые соединения, разъемы, клапаны и другие детали, работающие на воздухе и в агрессивных средах. Работоспособна на воздухе при температуре -50…+150°С, в агрессивных средах при температуре -50…+50°С.

ВНИИНП-280 (Тр.-60…+150°С), ВНИИНП-282 (Тр.-45…+150°С).Область применения; подшипники качения, резьбовые соединения, шпиндели, подвижные резиновые уплотнения, работающие в агрессивных средах, в том числе в газообразном кислороде.

ВНИИНП-294, ВНИИНП-295. Область применения; сопряженные поверхности "металл-металл"и "металл-резина" в среде спиртов, глицерина, уксусной кислоты, аминов и гидразинов. Работоспособна на воздухе при температуре -60…+150°С, в агрессивных средах -60…+50°С.

ВНИИНП-298.Область применения; стеклянные и металлические подвижные соединения, работающие в вакуумных установках, термохимическая обработка металлов в агрессивных средах. Высокие адгезия и термостойкость, низкая испаряемость, хорошая влагостойкость и морозостойкость. Работоспособность в вакууме до 1,3,-10 -5 Па и при температуре -60…+250°С.

Криогель.Область применения; узлы трения арматуры, работающей в контакте с кислородом и другими газами, находящимися в жидком состоянии, а также работающей в парообразных агрессивных средах. Работоспособна в резьбовых и других неподвижных соединениях при температуре - 200…+200°С, в узлах трения скольжения при температуре -60…+200°С.

Антифрикционные редукторные смазки (полужидкие)

ЦИАТИМ-208. Область применения; тяжелонагруженные редукторы червячные и зубчатые передачи гусеничной техники. Водостойкая (Тр.-40…+70°С).

Шахтол. У, Шахтол-К. Область применения; зубчатые редукторы угледобывающих комбайнов. Высокая водостойкость, хорошие противоизносные и противозадирные свойства, удовлетворительная механическая стабильность (Тр.-40…+70°С).

СТП-Л, СТП-3. Область применения; зубчатые передачи тяговых редукторов тепловозов. СТП-Л- летняя (Тр.-5…+50°С); СТП-З- зимняя (Тр.-50…+50°С).

ОЗП-1.Область применения; открытые зубчатые передачи мощных приводов вращающихся печей, кузнечно-прессового оборудования. Высокие адгезионные, консервационные свойства и водостойкость (Тр.-5…+70°С).

Трансол-100, Трансол-200. Область применения; червячные редукторы и мотор-редукторы, работающие с максимальными удельными нагрузками в зацеплении (Тр.-30…+130°С).

Трансол-РОМ.Область применения; легко- и средненагруженные редукторы металлургического и другого промышленного оборудования. Работоспособна при температуре -30…+90°С, кратковременно до + 110°С.

Редуктол М, Редуктол. Область применения; высоконагруженные редукторы промышленного ( в том числе металлургического) оборудования, зубчатые зацепления тяговых редукторов локомотивов и мотор- вагонного подвижного состава. Работоспособна при температуре -40…+150°С и контактной нагрузке в зубчатом зацеплении до 2,5 ГПа.

СКП-М.Область применения; средненагруженные зубчатые (цилиндрические и конические) редукторы с картерной системой смазки (Тр.-30…+100°С).

ЛЗ-ПЖЛ-00.Область применения; шарнир равных угловых скоростей промежуточного вала автомобиля ВАЗ-21213 (Тр.-40…+120°С).

Антифрикционные приработочные пасты.

ВНИИНП-225.Область применения; подвижные и неподвижные резьбовые соединения, тяжелонагруженные тихоходные узлы трения. Работоспособна при температуре -60…+250°С (алюминиевые сплавы), -60..+350°С (легированные стали), -40..+300°С (малооборотные узлы трения).

ВНИИНП-232, Лимол.Облегчение сборки, приработка и смазывание подшипников скольжения, шарниров зубчатых и винтовых передач, тяжелонагруженных тихоходных узлов трения, резьбовых соединений. Противозадирная. Работоспособна при температуре -50..+300°С

Правила, маркировки, упаковки, транспортировки и хранения бензинов и горюче-смазочных материалов.

Маркировка

1. На потребительскую тару наклеивают бумажную этикетку, либо делают надпись, содержащую:

• наименование нефтепродукта, его марку;

• обозначение стандарта;

• товарный знак предприятия-изготовителя (при упаковывании нефтепродуктов на нефтебазе указывают ее наименование);

• массу нетто или объем;

• дату - месяц и год изготовления нефтепродукта;

• номер партии;

• надписи: "Огнеопасно" - для легковоспламеняющихся нефтепродуктов, "Яд" - для ядовитых;

• цену, если нефтепродукт предназначен для розничной торговли.

2. На каждой единице транспортной тары с нефтепродуктом должна быть сделана с помощью трафарета или штампа несмываемая водой и нефтепродуктами надпись, содержащая:

• наименование нефтепродукта, марку (допускается для пластичных смазок указывать их сокращенные наименования);

• товарный знак предприятия-изготовителя;

• массу брутто и нетто;

• дату - месяц и год изготовления нефтепродукта;

• номер партии;

• обозначение стандарта.

Если на транспортной таре с нефтепродуктами не может быть сделана указанная надпись, то к таре прикрепляют ярлык или наклеивают этикетку с этой надписью, а на самой таре делают штампом или трафаретом несмываемую водой и нефтепродуктами надпись, содержащую наименование нефтепродукта и дату его изготовления.

3. Мягкие контейнеры и резинотканевые резервуары, предназначенные для нефтепродукта определенной марки, должны иметь постоянную надпись с наименованием нефтепродукта.

4. В ящик с упакованным в потребительскую тару нефтепродуктом вкладывают ярлык (или наклеивают этикетку), содержащий следующие данные:

• товарный знак предприятия-изготовителя;

• объем и количество потребительской тары;

• номер упаковщика;

• дату упаковывания.

5. На транспортную тару наносят транспортную маркировку и манипуляционные знаки по ГОСТ 14192 и маркировку, характеризующую транспортную опасность груза, по ГОСТ 19433.

6. Каждая партия нефтепродуктов должна сопровождаться документом о качестве.

Документ о качестве нефтепродуктов должен содержать данные, указанные в п. 1.2, нормы показателей качества и результаты испытаний нефтепродукта в соответствии с нормативно-технической документацией (НТД).

Порядок выполнения работы

4. Изучить теоретическую часть.
5. Рассмотреть образцы пластической смазки под микроскопом.
6. Заполнить в тетради таблицу по форме:

Контрольные вопросы:

1. Что представляют собой мыльные смазки?
2. Какие смазки относят кантифрикционным?
3. Дайте характеристику антифрикционным смазкам.
4. Какие смазки применяются в автомобилях?

ЛИТЕРАТУРА

1. Чумаченко Ю.Т. Материаловедение для автомехаников: учебное пособие. – Ростов на Дону: Феникс, 2009. – 480 с.
2. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка): Учеб.пособие. – М.: ОИЦ «Академия», 2008. – 288 с.
3. Рогов В.А., Позняк Г.Г. Современные машиностроительные материалы и

Интернет-ресурсы:

http//www.materiall.ru –Все о материалах и материаловедении

http//www.materialscience.ru – Материаловедение

http//www.materialu-adam.blogspot.com –Платков В. Литература по материалам и материаловедению

http//www.twirpx.com/files/machinery/material