Контрольная работа по дисциплине «Материаловедение»

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Февраля 2012 в 21:03, контрольная работа

Описание

По диаграмме состояний «железо-цементит» опишите какие структурные и фазовые превращения будут происходить при медленном охлаждении из жидкого состояния сплава с содержанием углерода С=3,3%. Охарактеризуйте этот сплав и определите для него при температуре 1000 С количество, состав фаз, и их процентное соотношение.

Содержание

Задание 6…………………………………………………………………………3
Задание 36………………………………………………………………………..7
Задание 66………………………………………………………………………..10
Список литература………………………………………………………………17

Работа состоит из  1 файл

контр материаловедение вопросы 6,36,66 вар 25.doc

— 338.00 Кб (Скачать документ)


 

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО   ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

 

 

Контрольная работа

по дисциплине

«Материаловедение»

 

 

 

                                                                              
 
Выполнил: студент Малов Д.В.,
                                                                         шифр – 0940 – п/Э - 1355

 

                                                                                               Принял: преподаватель

    Алов В.А

 

 

 

 

 

 

 

 

Ярославль, 2012 г.


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

Задание 6…………………………………………………………………………3

Задание 36………………………………………………………………………..7

Задание 66………………………………………………………………………..10

Список литература………………………………………………………………17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 6

 

По диаграмме состояний «железо-цементит» опишите  какие структурные и фазовые превращения будут происходить при  медленном охлаждении  из жидкого состояния сплава с содержанием углерода С=3,3%. Охарактеризуйте этот сплав и определите для него при температуре  1000 С количество, состав фаз, и их процентное соотношение.

 

Решение:

 

Первичная кристаллизация сплавов системы железо-углерод начинается по достижении температур, соответствующих линии ABCD (линии ликвидус), и заканчивается при температурах, образующих линию AHJECF (линию солидус).

При кристаллизации сплавов по линии АВ из жидкого раствора  выделяются кристаллы твердого раствора углерода в α-железе (δ-раствор). Процесс кристаллизации сплавов с содержанием углерода до 0,1 % заканчивается по линии АН с образованием α (δ)-твердого раствора. На линии HJB протекает перитектическое превращение, в результате которого образуется твердый раствор углерода в γ-железе, т. е. аустенит. Процесс первичной кристаллизации сталей  заканчивается по линии AHJE.

При температурах, соответствующих линии ВС, из жидкого раствора кристаллизуется аустенит. В сплавах, содержащих от 4,3 % до 6,67 % углерода, при температурах, соответствующих линии CD, начинают выделяться кристаллы цементита первичного. Цементит, кристаллизующийся из жидкой фазы, называется первичным. B точке С при температуре 1147°С и концентрации углерода в жидком растворе 4,3 % образуется эвтектика, которая называется ледебуритом. Эвтектическое превращение с образованием ледебурита можно записать формулой ЖР4,3Л[А2,14+Ц6,67]. Процесс первичной кристаллизации чугунов заканчивается по линии ECF образованием ледебурита.

Таким образом, структура чугунов ниже 1147°С будет: доэвтектических — аустенит+ледебурит, эвтектических — ледебурит и заэвтектических — цементит (первичный)+ледебурит.

Превращения, происходящие в твердом состоянии, называются вторичной кристаллизацией. Они связаны с переходом при охлаждении γ-железа в α-железо и распадом аустенита.

Линия GS соответствует температурам начала превращения аустенита в феррит. Ниже линии GS сплавы состоят из феррита и аустенита.

Линия ЕS показывает температуры начала выделения цементита из аустенита вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените с понижением температуры. Цементит, выделяющийся из аустенита, называется вторичным цементитом.

В точке S при температуре 727°С и концентрации углерода в аустените 0,8 % образуется эвтектоидная смесь состоящая из феррита и цементита, которая называется перлитом. Перлит получается в результате одновременного выпадения из аустенита частиц феррита и цементита. Процесс превращения аустенита в перлит можно записать формулой А0,8П[Ф0,03+Ц6,67].

Линия PQ показывает на уменьшение растворимости углерода в феррите при охлаждении и выделении цементита, который называется третичным цементитом.

Следовательно, сплавы, содержащие менее 0,008% углерода (точкаQ), являются однофазными и имеют структуру чистого феррита, а сплавы, содержащие углерод от 0,008 до 0,03% – структуру феррит+цементит третичный и называются техническим железом.

Доэвтектоидные стали при температуре ниже 727ºС имеют структуру феррит+перлит и заэвтектоидные – перлит+цементит вторичный в виде сетки по границам зерен.

В доэвтектических чугунах в интервале температур 1147–727ºС при охлаждении из аустенита выделяется цементит вторичный, вследствие уменьшения растворимости углерода(линия ES). По достижении температуры 727ºС (линия PSK) аустенит, обедненный углеродом до 0,8% (точка S), превращаясь в перлит. Таким образом, после окончательного охлаждения структура доэвтектических чугунов состоит из перлита, цементита вторичного и ледебурита превращенного (перлит+цементит).

 

 

Рисунок 1: а-диаграмма железо-цементит, б-кривая охлаждения для сплава, содержащего 3,3% углерода

 

 

 

              Структура эвтектических чугунов при температурах ниже 727ºС состоит из ледебурита превращенного. Заэвтектический чугун при температурах ниже 727ºС состоит из ледебурита превращенного и цементита первичного. 

Правило фаз устанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз и выражается уравнением:

C = K + 1 – Ф,

где    С – число степеней свободы системы;

К – число компонентов, образующих систему;

1 – число внешних факторов (внешним фактором считаем только температуру, так как давление за исключением очень высокого мало влияет на фазовое равновесие сплавов в твердом и жидком состояниях);

Ф – число фаз, находящихся в равновесии.

Сплав железа с углеродом, содержащий 3,3%С, называется доэвтектическим чугуном. Его структура при комнатной температуре цементит + перлит + ледебурит.

 

 



 

 

Задание 36

 

 

Расшифруйте заданную марку сплава объясните влияние   элементов, входящих в сплав. Постройте  график термической обработки детали для получения заданных механических свойств.

 

Решение:

 

Деталь: Диск газовой турбины

Сталь: 45Х14Н14В2М

Свойства: Q100=220МПа

Марка :

45Х14Н14В2М

Классификация :

Сталь жаропрочная высоколегированная

Применение:

клапаны моторов, поковки, детали трубопроводов, длительно работающие при температурах до 650 °С.; сталь аустенитного класса

Зарубежные аналоги:

Известны



Химический состав в % материала   45Х14Н14В2М

ГОСТ   5632 - 72

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Mo

W

0.4 - 0.5

до   0.8

до   0.7

13 - 15

до   0.02

до   0.035

13 - 15

0.25 - 0.4

2 - 2.8




Технологические свойства материала 45Х14Н14В2М .

        Свариваемость:

    трудносвариваемая.




Механические свойства при Т=20oС материала 45Х14Н14В2М .

Сортамент

Размер

Напр.

в

T

5

KCU

Термообр.

-

мм

-

МПа

МПа

%

%

кДж / м2

-

Пруток, ГОСТ 5949-75

 

 

710

315

20

35

 

Отпуск 810 - 830oC, воздух,

Информация о работе Контрольная работа по дисциплине «Материаловедение»