Контрольная работа по "Металловедению"

 

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

КАФЕДРА

 «РЕМОНТ МАШИН И  ТЕХНОЛОГИЯ  КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

 

ПО МЕТАЛЛОВЕДЕНИЮ

 

 

 

 

 

                                                          Проверил: _Племякова Т. Е.                          

                                                         Выполнил: студент 2 курса

                                                                          Сурнин Д. В.

                                                             Направление Агроинженерия

                                                Профиль бакалавриат

                                Шифр 13024

                                                     

 

 

 

Ижевск 2015

 

Содержание

 

142.   Опишите особенности  технологии изготовления отливок из ковкого чугуна, получения различных структур и механические свойства отливок. Укажите область их применения.                                                                               3

 

195. Опишите технологию сварки в углекислом газе, оборудование, материалы и область применения.                                                                                               11

 

243.  Нарисуйте кинематическую схему главного движения токарно-винторезного станка модели 1К62 и определите по ней минимальную частоту вращения шпинделя.                                                                                                  14

 

296. Опишите явление наростообразования при резании пластичных металлов. Как влияет образование нароста на процесс резания?                                           20

 

294. Значение обработки резанием в практике инженера-механика (особенно инженера – ремонтника) сельскохозяйственного производства.                          24

 

Используемая литература.                                                                                         26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

142.   Опишите  особенности технологии изготовления  отливок из ковкого чугуна, получения различных структур и механические свойства отливок. Укажите область их применения.

Свойства и характеристики ковкого чугуна:

Отливки из черно-сердечного ковкого чугуна получают путем графитизирующего отжига отливок из белого чугуна. Они охарактеризовывается увеличенными σв и δ в результате создания при отжиге хлопьевидного графита, более компактного, чем в СЧ с пластинчатым графитом. Металлическая ядра у КЧ, как и у других чугунных, может быть ферритной или перлитной в зависимости от его химического состава и используемого режимной тепловой отделки.

Главные преимущества отливок из КЧ состоят в гетерогенности их свойств по сечению, практичном отсутствии напряжений. КЧ используется главным образом для отливания с толщиной стенок 3—50 мм, что соединено со склонностью обеспечивать бесспорное приобретение строения БЧ при литье и однородность построении и свойств во всех сечениях отливки. Максимальную прочность можно приобрести при высокодисперсном перлите и малом числе, и предельной компактности графита, а максимальную мягкость — при феррите и таком же графите,

Воздействие температуры на химические свойства КЧ выражается в основном свыше 400°С и формулируется в снижении σв и σ0,2 и росте δ. Ферритный КЧ охарактеризовывается низким хрупким порогом, чем перлитный КЧ (обычно при —80 °С); с ростом твердости перлитного КЧ порог хрупкости увеличивается. Если отливки из КЧ не имеют литейных изъянов, они могут быть герметичны при давлениях 20 МПа и выше.

Перлитный КЧ имеет в своем распоряжении высокую износостойкость в условиях работы со смазыванием под давлением до 20 МПа и стремительно изнашивается при трении без смазочного материала. Перлитно-ферритный КЧ обладает относительно низким антифрикционным свойством в условиях работы со смазкой и весьма хорошие при работе без смазочного материала. Обрабатываемость КЧ приблизительно также, как и очень прочного чугуна.

Объемная и линейная усадка высока у белого чугуна как при кристаллизации, так и при стойком доперлитном состоянии при сравнительно небольшом предусадочном расширении. При этом в сложных отливках в результате с легкостью могут сформироваться горячие и холодные трещины. В следствие чего это почти фантастично получить в металлических формах, выражающих главное сопротивление усадке. Для понижения склонности чугуна к созданию трещин следует снижать до минимального содержания Р, S. Для снижения содержания N и О в чугуне нужно применить оптимальные температуры заливки и так далее.

Если сравнивать с КЧ, то высокопрочный чугун имеет лучшие литейные и более значительными механическими свойствами, вероятностью во многих закономерностях образовываться без тепловой обработки, а также вероятностью использования для деталей любой массы и размеров. Потому что, отливки из КЧ в последние годы заметно вытесняются отливками из высокопрочного чугуна, в особенности там, где это проявляется с экономическими целями.

Но и здесь оно занимает промежуточное положение, по линейным и механическим свойствам, между серым чугуном и сталью. В независимости от структурного состояния и многообразности свойств ковкий чугун тесен по ряду случаев со сталью и является полноценным ее аналогом. В сравнительных свойствах ковкий чугун обладает высокой демпфирующей способностью и небольшой восприимчивостью к надрезам.

Отливки из ковкого чугуна по условиям изготовления почти полностью свободны от остаточных напряжений. Структурная особенность ковкого чугуна

обеспечивается высокой плотностью металла. Отливки с размером стенки 7—8 мм выдерживают гидростатическое давление до 40 МПа, что позволяет использовать ковкий чугун для производства большого ассортимента деталей водопроводных, газопроводных и паропроводных установок. Ковкий чугун средне функционирует при уменьшенных температурах, но имеет в сопоставлении с серым чугуном усиленной склонностью к хрупкому статичному разрушению.

Несмотря на высокое многообразие номенклатурных изделий и различных областей применения, ковкий чугун используется главным образом при получении тонкостенного литья (размер стенок от 3 до 40 мм). Это связано в общей сложности с устремлением обеспечивать абсолютное получение отбеливания и однородностью свойств во всех сечениях отливания как при первичной кристаллизации белого чугуна, так и в процессе тепловой обработки. Требование размеренности размеров стенки отливок из ковкого чугуна выражается по обязательным условиям обеспечивания высоким качеством и экономичностью производства изделия.

Ковкий чугун не устанавливается ГОСТом, а его механические и технические свойства должны соответствовать только специальным требованиям. К главным элементам, при помощи которых урегулируются свойства чугуна – это углерод и кремний, а на производительности перлитного чугуна – это марганец и хром. Механические свойства ковкого чугуна в основном зависят от общего объема включающихся в нем углерода отжига и поэтому для получения высококачественного сплава следует отдавать предпочтение низкоуглеродистому чугуну (2,4—2,7% С).

Содержание углерода при производстве ковкого чугуна дуплекс-процессом (вагранка—электропечь) находится в пределах 2,2—2,9%, а при ваграночной плавке 2,7—3,1% . Содержание кремния зависит от толщины стенки отливки и определяется допустимыми пределами суммарного содержания углерода и кремния, которое обычно не должно превышать для высококачественного ферритного ковкого чугуна 3,7—3,8%, а для низкосортного (ваграночного) 4,0—4,1%.

Карбидообразующие элементы при большом содержании в чугуне замедляют его графитизацию, некоторые из них (Ti, Та, Zr, Nb) при малом содержании оказывают модифицирующее действие и ускоряют графитизацию. С, Si, А1 — графитизацию ускоряют. Ni и Си — оказывают неоднозначное влияние — ускоряют первую и замедляют вторую стадии графитизации.

Углерод, образуя графитные включения, является основным регулятором механических свойств ковкого чугуна. Наиболее высокими свойствами обладает чугун с пониженным содержанием углерода. Однако этот чугун имеет низкую жидкотекучесть и требует длительного отжига. Для хорошего заполнения литейной формы низкоуглеродистый ковкий чугун необходимо сильно перегревать.

Кремний. Необходимое содержание кремния зависит от многих факторов: количества углерода, толщины стенки, требуемой степени графитизации и т. д. Обычно количество кремния определяется суммой С + Si, которая для высококачественного ферритного чугуна составляет 3,7—3,8%, а для низкосортного 4,0— 4,1%. Высокая сумма С - f- Si может привести к выделению пластинчатого графита при первичной графитизации, что резко понижает механические свойства чугуна. При низкой сумме С + Si даже при весьма длительном отжиге графитизация чугуна полностью не происходит. При содержании кремния до 1,5% механические свойства ковкого чугуна повышаются.  Такие же результаты могут быть получены за счет одновременного увеличения содержания кремния и фосфора, однако при этом снижается ударная вязкость. Кремний резко ускоряет графитизацию.

Марганец. Повышает прочность феррита и увеличивает количество связанного углерода. При повышении содержания марганца до 0,8—1,4% увеличивается количество перлита в структуре и прочность чугуна повышается, но резко падают пластичность и ударная вязкость. Марганец снижает температуру эвтектоидного превращения, чем затрудняет 2-ю стадию графитизации и способствует образованию структуры зернистого перлита. При производстве ферритного ковкого чугуна содержание марганца не должно превышать 0,6% , а при производстве перлитного — 1,2%.

Сера. Избыточную серу считали вредной примесью, тормозящей первую стадию графитизации ковкого чугуна. Однако установлено, что избыточная сера, растворяясь в металлической основе, дает возможность получать ковкий чугун с высокими механическими свойствами и компактной формой графита.

В работах показано, что содержание серы в ферритном ковком чугуне, модифицированном алюминием, может быть повышено до 0,20% без увеличения длительности отжига. При этом механические свойства возрастают за счет улучшения формы графита, упрочнения феррита и перлитизации металлической основы.

Определяющее влияние на структуру и свойства ковкого чугуна оказывает отношение содержания марганца и серы в нем. Установлено, что при отношении Mn: S меньшем 1,7 отливки из белого чугуна даже в весьма массивных сечениях свободны от выделений первичного графита. Скорость распада эвтектических карбидов на первой стадии отжига от отношения марганца к сере зависит незначительно. При отношении Мп : S = 0,8—1,2 перлитная структура сохраняется независимо от длительности второй стадии графитизации, а форма углерода отжига получается шаровидной. С повышением отношения Мп : S наблюдается переход к перлито-ферритной и ферритной структуре металлической основы и уменьшение компактности выделений углерода отжига. Изменение отношения Мп : S от 1,0 до 3,0 позволяет получить всю гамму структур (от перлитной до ферритной) и механических свойств ковкого чугуна по ГОСТу 1215—59, без изменения содержания других химических элементов и технологии производства.

Фосфор. При содержании свыше 0,20% ведет к повышению жидкотекучести чугуна и некоторому увеличению предела прочности при растяжении, но резко снижает ударную вязкость и повышает порог хладноломкости. Фосфор ускоряет первую и замедляет вторую стадии графитизации.

Хром является наиболее сильным замедлителем процесса графитизации ковкого чугуна. Его содержание обычно ограничивают 0,06—0,08%. Повышение количества хрома до 0,1—0,12% приводит к необходимости прибегать к специальным мерам для получения ферритного ковкого чугуна (удлинять отжиг, производить предварительную закалку отливок и др.). Трудности получения ферритного ковкого чугуна при повышенном содержании хрома связаны с образованием сложных карбидов, устойчивых при высоких температурах, и замедлением диффузионных процессов в металлической основе. Широкое использование металлолома, содержащего легированную сталь, при производстве ковкого чугуна приводит к увеличению концентрации хрома в шихте и требует изыскания методов нейтрализации его влияния на процесс графитизации. Так, совместное модифицирование ковкого чугуна алюминием, бором и сурьмой или ферротитаном позволяет получать ферритный и перлитный ковкий чугун, содержащий до 0,2% хрома, с высокими механическими свойствами без удлинения цикла отжига.

Молибден способствует измельчению перлита и графитных включений, увеличивает предел прочности (на 3—7 кГ/мм2 при присадке 0,5% Мо), но затрудняет графитизацию вследствие образования легированного цементита и специальных карбидов. Он влияет аналогично хрому, но слабее последнего. Молибден предохраняет ковкий чугун от хрупкости в интервале температур 300—500° С.

Ванадий. Присадка 0,05—0,10% ванадия позволяет получать износостойкий ковкий чугун с сорбито-перлитной основой. Прочностные характеристики повышаются на 30—40%.