کار آزمایشگاهی در علم مواد. اطلاعات نظری مختصر

سوالات آزمون سال دوم دانشکده IM
سوالات آزمون برای سال اول کارشناسی IM

کارهای آزمایشگاهی

مجلات آزمایشگاهی درس "علوم مواد"

(برای انجام کارهای آزمایشگاهی، دانشجویان باید نسخه چاپی مجلات آزمایشگاهی را به همراه داشته باشند)

کار آزمایشگاهی در درس "علوم مواد"

متون اصلی آموزشی و آموزشی - روشی در مورد رشته ها در بخش خوانده می شود

چرخه علم مواد

1. Bogodukhov S.I.، Kozik E.S. علم مواد. کتاب درسی برای دانشگاه ها. - M .: Mashinostroenie, 2015 .-- 504 p.
2. Solntsev Yu.P.، Pryakhin E.I. علم مواد. کتاب درسی برای دانشگاه ها. - SPb .: KHIMIZDAT, 2007 .-- 784 p.
3. Arzamasov V.B., Cherepakhin A.A. علم مواد. کتاب درسی. - م .: امتحان، 1388 .-- 352 ص: بیمار.
4. Oskin V.A.، Baikalova V.N.، Karpenkov V.F. کارگاه علم مواد و فناوری مصالح سازه ای: آموزشبرای دانشگاه ها (ویرایشگر Oskin V.A., Baikalova V.N.). - M .: KolosS, 2007 .-- 318 p .: ill.
5. علم مواد و فناوری فلزات: کتاب درسی برای دانشگاه ها / G.P. Fetisov و دیگران - ویرایش 6، اضافه کنید. - م.: دانشکده تحصیلات تکمیلی, 2008 .-- 878 ص.
6. علم مواد و فناوری فلزات: کتاب درسی برای دانشگاه ها در تخصص های ماشین سازی / G.P. فتیسوف، M.G. کارپمن و دیگران - M .: دبیرستان، 2009 .-- 637 ص.
7. Medvedeva M.L., Prygaev A.K. یک دفترچه در مورد علم مواد. راهنمای روش - M.: مرکز انتشارات دانشگاه دولتی نفت و گاز روسیه به نام آنها گوبکینا، 2010، 90 ص.
8. Efimenko L.A.، Elagina O.Yu.، Prygaev A.K.، Vyshemirsky E.M.، Kapustin O.E.، Muradov A.V. لوله فولادی های امیدوار کننده و سنتی برای احداث خطوط لوله گاز و نفت. مونوگراف. - م .: آرم ها، 2011، 336 ص.
9. پریگاف A.K.، Kurakin I.B.، Vasiliev A.A.، Krivosheev Yu.V. توجیه انتخاب مصالح ساختاری و توسعه حالت های عملیات حرارتی آنها برای ساخت قطعات و تجهیزات ماشین آلات صنعت نفت و گاز. راهنمای روشی برای کار درسی در رشته "علوم مواد" - M .: دانشگاه دولتی نفت و گاز روسیه به نام IM گوبکینا، 2015
10. Fektistov G.P.، Karpman M.G.، Miatyukhin V.M. و سایر علم مواد و فناوری مواد. - م .: دبیرستان، 2000
11. گولیایف A.P. علم مواد. - M .: متالورژی، 1986
12. Efimenko L.A., Prygaev A.K., Elagina O.Yu. متالورژی و عملیات حرارتی اتصالات جوشی. آموزش. - م .: آرم ها، 2007 .-- 455 ص: بیمار.
13. دستورالعمل های روشی برای کار آزمایشگاهی در درس "علوم مواد" قسمت 1 و قسمت 2، - M.: دانشگاه دولتی نفت و گاز روسیه، 2000
14. Trofimova G.A. دستورالعمل های روشی برای کارهای آزمایشگاهی "ساخت و تجزیه و تحلیل منحنی های ترمومکانیکی برای پلیمرهای آمورف" و "تعیین خواص مکانیکی پلاستیک و لاستیک". - مسکو: دانشگاه دولتی نفت و گاز روسیه به نام I.M. گوبکین، 1999

چرخه خوردگی و حفاظت از تجهیزات نفت و گاز

1. Semenova I.V., Florianovich G.M., Khoroshilov A.V. حفاظت در برابر خوردگی و خوردگی. - م: فیزمتلیت، 2010 .-- 416 ص.
2. مدودوا ام.ال. حفاظت از خوردگی و تجهیزات در فرآوری نفت و گاز. آموزش. مسکو: انتشارات FSUE "نفت و گاز" دانشگاه دولتی نفت و گاز روسیه به نام I.M. Gubkina, 2005 .-- 312 p .: ill.
3. Medvedeva M.L.، Muradov A.V.، Prygaev A.K. خوردگی و حفاظت از خطوط لوله اصلی و مخازن: کتاب درسی برای دانشگاه های نفت و گاز. - M .: مرکز انتشارات دانشگاه دولتی نفت و گاز روسیه به نام I.M. گوبکینا، 2013 .-- 250 ص.
4. Sorokin G.M., Efremov A.P., Saakiyan L.S. سایش خوردگی مکانیکی فولادها و آلیاژها. -M.: نفت و گاز، 2002

تریبولوژی چرخه

1. Sorokin G.M., Malyshev V.N., Kurakin I.B. تریبولوژی فولادها و آلیاژها: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - م.: روسی دانشگاه دولتینفت و گاز به نام I.M. گوبکینا، 2013 .-- 383 ص .: ill.
2. Sorokin G.M., Kurakin I.B. تجزیه و تحلیل سیستم و معیارهای پیچیده برای مقاومت فولادها - M .: Nedra Publishing House LLC، 2011. - 101 p.
3. سوروکین جی.ام. تریبولوژی فولادها و آلیاژها. M .: Nedra، 2000
4. وینوگرادوف V.N.، Sorokin G.M. سایش مکانیکی فولادها و آلیاژها: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - M .: Nedra, 1996 .-- 364 p .: ill.
5. وینوگرادوف V.N.، Sorokin G.M. مقاومت در برابر سایش فولادها و آلیاژها: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - م .: نفت و گاز، 1373 .-- 417 ص .: ill. 246.

موضوع:بررسی فرآیند تبلور فلزات

هدف، واقعگرایانه:برای مطالعه مکانیسم کریستالیزاسیون فلزات، شرایط انرژی فرآیند تبلور.

سفارش کار

1. اطلاعات نظری را مطالعه کنید.

2. در دفترچه ای برای کار عملی به سوالات کنترلی به صورت مکتوب پاسخ دهید.

اطلاعات نظری

ویژگی کلی فلزات و آلیاژها ساختار کریستالی آنها است که با آرایش خاصی از اتم ها در فضا مشخص می شود. برای توصیف ساختار اتمی-کریستالی، از مفهوم سلول کریستالی استفاده می شود - کوچکترین حجم، که ترجمه آن در تمام ابعاد می تواند ساختار کریستال را به طور کامل بازتولید کند. در یک کریستال واقعی، اتم‌ها یا یون‌ها تا حالت تماس مستقیم به یکدیگر نزدیک می‌شوند، اما برای سادگی با طرح‌هایی جایگزین می‌شوند که در آن مراکز جذب اتم‌ها یا یون‌ها با نقطه نشان داده می‌شوند. معمول ترین سلول ها برای فلزات در شکل 1 نشان داده شده است. 1.1.

شکل 1.1. انواع شبکه های کریستالی و آرایش اتم ها در آنها:

الف) صورت محور (FCC)، ب) بدن محور (BCC)، ج) بسته بندی بسته شش ضلعی (GSC)

هر ماده ای می تواند در سه باشد حالت های کل: جامد، مایع و گاز است و انتقال از حالتی به حالت دیگر در دما و فشار معینی رخ می دهد. بیشتر فرآیندهای تکنولوژیکی در فشار اتمسفر رخ می دهند، سپس انتقال فاز با دمای تبلور (ذوب)، تصعید و جوش (تبخیر) مشخص می شود.

با افزایش دمای یک جامد، تحرک اتم ها در گره های سلول بلوری افزایش می یابد و دامنه ارتعاش آنها افزایش می یابد. با رسیدن به دمای ذوب، انرژی اتم ها برای خروج از سلول کافی می شود - با تشکیل فاز مایع فرو می ریزد. نقطه ذوب یک ثابت فیزیکی مهم مواد است. در میان فلزات، جیوه دارای کمترین نقطه ذوب (38.9- درجه سانتیگراد) و بالاترین آن تنگستن (3410 درجه سانتیگراد) است.

تصویر مخالف زمانی رخ می دهد که مایع با انجماد بیشتر خنک شود. در مجاورت نقطه ذوب، گروه هایی از اتم ها تشکیل می شوند که مانند یک جامد در سلول ها بسته بندی می شوند. این گروه ها مراکز (هسته) تبلور هستند و سپس لایه ای از کریستال ها روی آنها رشد می کند. با رسیدن به همان نقطه ذوب، مواد با تشکیل یک شبکه کریستالی به حالت مایع تبدیل می شوند.

تبلور انتقال فلز از حالت مایع به جامد در دمای معین است. طبق قانون ترمودینامیک، هر سیستمی تمایل دارد به حالتی با حداقل مقدار انرژی آزاد برود - انرژی داخلی ترکیبی که می تواند به صورت همدما به کار تبدیل شود. بنابراین، فلز زمانی که انرژی آزاد کمتری در حالت جامد وجود داشته باشد، جامد می شود و زمانی که انرژی آزاد کمتری در حالت مایع وجود داشته باشد، ذوب می شود.

فرآیند تبلور از دو فرآیند ابتدایی تشکیل شده است: هسته سازی مراکز تبلور و رشد کریستال ها از این مراکز. همانطور که در بالا ذکر شد، در دمای نزدیک به تبلور، تشکیل یک ساختار جدید، یک مرکز تبلور، آغاز می شود. با افزایش درجه ابرسرد شدن، تعداد چنین مراکزی افزایش می یابد که کریستال ها در اطراف آن شروع به رشد می کنند. همزمان، مراکز تبلور جدید در فاز مایع تشکیل می شود؛ بنابراین، افزایش فاز جامد هم به دلیل پیدایش مراکز جدید و هم به دلیل رشد مراکز موجود به طور همزمان اتفاق می افتد. نرخ تبلور کل به سیر هر دو فرآیند بستگی دارد، و نرخ هسته‌زایی مراکز و رشد کریستال به درجه فوق خنک‌سازی ΔΤ بستگی دارد. در شکل 1.2 به صورت شماتیک مکانیسم تبلور را نشان می دهد.

برنج. 1.2. مکانیسم کریستالیزاسیون

بلورهای واقعی کریستالیت نامیده می شوند، آنها شکل نامنظمی دارند که با رشد همزمان آنها توضیح داده می شود. هسته های تبلور می تواند نوسانات فلز پایه، ناخالصی ها و ذرات جامد مختلف باشد.

اندازه دانه ها به درجه فوق سرد شدن بستگی دارد: در مقادیر کوچک ΔТ، سرعت رشد کریستال بالا است، بنابراین، مقدار ناچیزی از بلورهای بزرگ تشکیل می شود. افزایش ΔT منجر به افزایش سرعت هسته‌زایی می‌شود، تعداد کریستال‌ها به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و اندازه آنها کاهش می‌یابد. با این حال، نقش اصلی در تشکیل ساختار فلزی توسط ناخالصی ها (آخال های غیر فلزی، اکسیدها، محصولات اکسید زدایی) ایفا می شود - هر چه بیشتر باشد، اندازه دانه ها کوچکتر است. گاهی اوقات فلز به طور عمدی اصلاح می شود - معرفی عمدی ناخالصی ها به منظور کاهش اندازه دانه.

در شکل گیری ساختار کریستالی، جهت حذف گرما نقش مهمی ایفا می کند، زیرا کریستال در این جهت سریعتر رشد می کند. وابستگی نرخ رشد به جهت منجر به تشکیل کریستال های درخت مانند - دندریت های شاخه دار می شود (شکل 1.3).

برنج. 1.3 کریستال دندریتیک

در طول انتقال از حالت مایع به حالت جامد، کریستالیزاسیون انتخابی همیشه اتفاق می افتد - اول از همه، فلز خالص تر سخت می شود. بنابراین، مرزهای دانه بیشتر از نظر ناخالصی غنی می شود و ناهمگونی ترکیب شیمیایی درون دندریت ها را مایع دندریتی می گویند.

در شکل 1.4. ساختار یک شمش فولادی را نشان می دهد که در آن می توان 3 ناحیه مشخصه را تشخیص داد: ریزدانه 1، ناحیه ای از کریستال های ستونی 2 و ناحیه ای از بلورهای تعادلی 3. منطقه 1 شامل تعداد زیادی کریستال است که جهت گیری ندارند. فضایی که تحت تأثیر اختلاف دمای قابل توجهی بین فلز مایع و دیواره سرد تشکیل شده است.

برنج. 1.4. سازه شمش فولادی

پس از تشکیل ناحیه بیرونی، شرایط حذف گرما بدتر می شود، هیپوترمی کاهش می یابد و مراکز تبلور کمتری ظاهر می شود. کریستال ها از آنها در جهت حذف گرما (عمود بر دیواره های قالب) شروع به رشد می کنند و منطقه 2 را تشکیل می دهند. در منطقه 3، جهت روشنی برای حذف گرما وجود ندارد و هسته های تبلور در آن حاوی ذرات خارجی جابجا شده است. در طول تبلور مناطق قبلی.

کنترل سوالات

1. مواد در چه حالت هایی از تجمع می توانند وجود داشته باشند؟

2. تبدیل فاز از نوع اول به چه چیزی گفته می شود؟

3. به چه فرآیندی تبلور می گویند، به چه نوع تبدیل فازی تعلق دارد؟

4. مکانیسم تبلور فلز و شرایط لازم برای شروع آن را شرح دهید.

5. علت شکل دندریتی کریستال ها چیست؟

6. ساختار شمش فلزی را شرح دهید

کارهای آزمایشگاهیدر درس "علوم مواد"

ترم هفتم

1. «تحلیل ساختار بلوری فلزات و آلیاژها» (شماره 1، کارگاه 2). 2 ساعت

2. «آزمایش مواد برای سختی» (شماره 10، کارگاه 2). 1 ساعت

3. «آزمایش نمونه ها در کشش» (شماره 11، کارگاه 2؛ یا «خواص مکانیکی مصالح ساختاری»، فایل جداگانه). 2 ساعت

4. «تعیین مقاومت ضربه ای ماده» (شماره 12، کارگاه 2). 1 ساعت

5. «تحلیل فراکتوگرافیک تخریب مواد فلزی» (شماره 9، کارگاه 2). 1 ساعت

6. «تأثیر تغییر شکل پلاستیک سرد و دمای تبلور مجدد بر ساختار و خواص فلزات» (شماره 4، کارگاه 1). 2 ساعت

7. «آنالیز حرارتی آلیاژها» (شماره 1، کارگاه 1). قسمت 1 - ساخت نمودار حالت سیستم "زینک قلع" به روش حرارتی. بخش 2 - تجزیه و تحلیل نمودارهای وضعیت آلیاژهای دوتایی: یک کار فردی تحت بند 5 در "محتوای گزارش" انجام دهید. 2 ساعت

8. «تحلیل ماکروسکوپی (ماکروآنالیز) ساختار مواد فلزی» (شماره 2، کارگاه 2). 1 ساعت

9. «تحلیل میکروسکوپی (میکروآنالیز) ساختار مواد فلزی» (شماره 3، کارگاه 2). 1 ساعت

ترم هفتم

2 (11). نمودار وضعیت آهن-کربن. ساختار، خواص و کاربرد چدن های "شماره 3 از کارگاه 1) یا اثر مشابه شماره 8" بررسی ساختار چدن های کربنی به روش میکروآنالیز "از کارگاه 2). بخش عملی: دانش‌آموزان به ساختار سه چدن روی میکروسکوپ MIM-7 نگاه می‌کنند: چدن خاکستری با گرافیت لایه‌ای ریز روی پایه پرلیت، چدن شکل‌پذیر روی پایه فریت-پرلیت و چدن سفید هیپوئوتکتیک. متأسفانه دیگر نه. آنها همچنین طرح هایی می سازند، نام چدن ها و اجزای سازه را می نویسند. 1 ساعت + تی

3 (12). "تأثیر سرعت سرد شدن بر سختی فولاد کربن" شماره 20 از کارگاه 2). بخش عملی: چهار نمونه از فولاد U8. یکی آنیل شده، دومی نرمال، سومی با روغن کوئنچ شده و چهارمی با آب کوئنچ شده است. سختی اندازه گیری می شود، نموداری از وابستگی سختی به سرعت خنک کننده رسم می شود. نرخ های خنک کننده از یک جدول در کارهای آزمایشگاهی گرفته می شود. 2 ساعت

4 (13). "کوئنچ فولادهای کربنی" شماره 5 از کارگاه 1). قسمت عملی: سه نمونه فولاد 20، 45، U9 در آب، یک نمونه فولاد 45 در روغن کوئنچ می شود. سختی قبل از سخت شدن (HRB) و بعد از (HRC) سخت شدن اندازه گیری می شود. جدول تبدیل برای تعیین سختی در واحدهای HB استفاده می شود. بر اساس نتایج، دو نمودار ساخته شده است: HB = f (% C) و HRC = f (Vcool.). 2 ساعت + تی

5 (14). "تعطیلات فولاد" شماره 6 از کارگاه 1) یا کار مشابه شماره 18 "تعطیلات فولاد کربن" از کارگاه 2). بخش عملی: مطابق با کارگاه 1، کم (200 درجه سانتیگراد)، متوسط (400 درجه سانتیگراد) و بالا (600 درجه سانتیگراد) نمونه های سخت شده از فولاد 45 و تلطیف کم (200 درجه سانتیگراد) نمونه سخت شده از فولاد U9 انجام می شود. سختی را اندازه گیری کنید. یک نمودار HRC = f (Tamp.) بسازید. با توجه به کارگاه 2، تلطیف کم، متوسط و زیاد نمونه های سخت شده از فولاد U8 انجام می شود. 2 ساعت + تی

6 (15). "بازپخت و نرمال سازی فولاد" شماره 7 از کارگاه 1). بخش عملی: دو نمونه فولاد 45. آنیل همدما با یکی و نرمال سازی با دوم انجام می شود. 2 ساعت + تی

7 (16). " عملیات حرارتی شیمیایی فولاد " شماره 8 از کارگاه 1. 1 ساعت

8 (17). "تأثیر عناصر آلیاژی بر سختی پذیری فولاد تعیین شده با روش سخت کاری انتهایی" شماره 21 از کارگاه 2. 2 ساعت

9 (18). "طبقه بندی، برچسب گذاری و استفاده از مصالح ساختمانی." بخش عملی: دانش آموزان کارتی با پنج مهر دریافت می کنند، هر کدام را با جزئیات شرح دهید. 1 ساعت

کار آزمایشگاهی شماره 1

تجزیه و تحلیل ساختار کریستالی

فلزات و آلیاژها

هدف، واقعگرایانه:

با انواع شبکه های کریستالی فلزات و آلیاژها، عیوب ساختار کریستالی و انواع محلول های جامد آشنا شوید.

دستگاه ها، مواد و ابزار

مدل های اصلی انواع شبکه های کریستالی فلزات و محلول های جامد.

اطلاعات نظری مختصر

ساختار کریستالی اتمی فلزات.فلزات در شرایط عادی دارای ساختار کریستالی هستند، ویژگی متمایزکه یک آرایش دوره ای متقابل معین از اتم ها است که در فواصل خودسرانه زیاد پخش می شود. این آرایش اتم ها را معمولاً مرتبه دوربرد می نامند. بنابراین، ساختار اتمی-کریستالی به عنوان آرایش متقابل اتم ها (یون ها) که در یک کریستال واقعی وجود دارد درک می شود. برای توصیف ساختار اتمی-کریستالی از مفهوم شبکه فضایی یا کریستالی استفاده می شود. شبکه کریستالی یک فلز یک شبکه فضایی خیالی است که در گره های آن اتم ها (یون ها) قرار دارند و الکترون های آزاد بین آنها حرکت می کنند. نیروهای جاذبه الکترواستاتیک بین یون ها و الکترون ها نیروهای دافعه بین یون ها را متعادل می کند. بنابراین، موقعیت اتم ها به گونه ای است که حداقل انرژی برهمکنش بین آنها و در نتیجه پایداری کل سنگدانه تضمین می شود.

حداقل حجم کریستالی که ساختار اتمی یک فلز را در کل حجم می دهد، نامیده می شود. سلول کریستالی ابتداییفلزات خالص دارای یکی از انواع شبکه بلوری زیر هستند: بدنه محور (bcc)، صورت محور (fcc) و شش ضلعی بسته بندی بسته (hcp) (شکل 1).

شبکه bcc برای مثال a-آهن، لیتیوم، وانادیم، تنگستن، مولیبدن، کروم، تانتالم است. شبکه FCC - آلومینیوم، g-iron، مس، طلا، نیکل، پلاتین، سرب، نقره. شبکه hcp دارای منیزیم، روی، بریلیم، کادمیوم، کبالت، تیتانیوم است.

مختصات جهت (محورهای کریستالوگرافی).در سیستم محورهای کریستالوگرافی، شکل سلول واحد شبکه فضایی را می توان با استفاده از سه زاویه مختصات a، b و g بین محورهای کریستالوگرافی و سه پارامتر شبکه توصیف کرد. الف، ب، ج.

سلول های واحد شبکه های مکعبی bcc (شکل 1a) و fcc (شکل 1b) با برابری زوایای a = b = g = 90 درجه و برابری پارامترهای شبکه مشخص می شوند. a = b = c.شبکه hcp (شکل 1c) با مقادیر زوایای a = b = 90 درجه و g = 120 درجه و برابری دو پارامتر شبکه مشخص می شود. a = b ج.

نمادهای کریستالوگرافی برای توصیف سطوح و جهت های اتمی در یک کریستال استفاده می شود. برای تعیین نمادهای صفحات، از روش نمایه سازی صفحه با پاره خط استفاده کنید. برای این، یک سیستم مختصات انتخاب می شود به طوری که محورهای مختصات I، II، III با سه لبه متقاطع کریستال موازی هستند (شکل 2). به عنوان یک قاعده، اولین محور کریستالوگرافی به سمت ناظر، دومی افقی و سومی به سمت بالا است. هواپیما А 1 В 1 С 1 در قطع می شود محورهای مختصاتقطعات برابر با پارامترهای شبکه OA 1 = a، ОВ 1 = b، OC 1 = c. صفحه A 1 B 1 C 1 را یک صفحه می گویند. پارامترهای شبکه a، b، c به عنوان واحدهای محوری در نظر گرفته می شوند.

برای تعیین شاخص های کریستالوگرافی صفحه А 2 В 2 С 2، لازم است:

پارامترهای یک صفحه معین را پیدا کنید، به عنوان مثال، قطعات در واحدهای محوری، که توسط این صفحه بر روی محورهای مختصات قطع شده است.

نسبت سه کسر را بنویسید که اعداد آن پارامترهای صفحه واحد А 1 В 1 С 1 و مخرج آن پارامترهای صفحه داده شده А 2 В 2 С 2 هستند، یعنی. 1 / ОА 2: 1 / ОВ 2: 1 / ОВ 2;

نسبت حاصل را به نسبت سه عدد صحیح هم اول کاهش دهید، یعنی کسرها را به مخرج مشترک، در صورت امکان با یک عامل مشترک کاهش دهید و مخرج را کنار بگذارید.

سه عدد صحیح و عدد اول که با h، k، l نشان داده می شوند، شاخص های صفحه اتمی نامیده می شوند. مجموعه شاخص ها را نماد صفحه اتمی می نامند که معمولاً داخل پرانتز قرار می گیرد و (hkl) نوشته می شود. اگر صفحه محورهای مختصات را در یک چهارم منفی قطع کند، علامت "-" بالای شاخص قرار می گیرد. اگر صفحه مورد نظر موازی با یکی از محورهای کریستالوگرافی باشد، شاخص مربوط به این محور صفر است. شکل 3 نمونه هایی از نمایه سازی صفحات در سلول واحد مکعبی Bravais را نشان می دهد.

نمادها باید به صورت عددی خوانده شوند، برای مثال (100) به صورت 1، 0، 0. نمادهای صفحات موازی یکسان هستند. در نتیجه، نماد صفحه یک خانواده بی نهایت بزرگ از صفحات اتمی موازی را توصیف می کند که از نظر ساختاری معادل هستند. صفحات اتمی یک خانواده از یکدیگر در فاصله بین سطحی مساوی d قرار دارند.

صفحات اتمی از خانواده های مختلف می توانند غیر موازی باشند، اما در آرایش اتم ها و فاصله بین صفحه ای d یکسان باشند. چنین صفحاتی ترکیب شده و با نماد (hkl) نشان داده می شوند. بنابراین، در کریستال‌های مکعبی، یک مجموعه شامل خانواده‌هایی از هواپیماها است که شاخص‌های آن‌ها فقط در علائم و مکان در نماد متفاوت است. به عنوان مثال، مجموعه صفحات اتمی (100) شامل شش خانواده است: (100)، (͞100)، (010)، (0 ͞10)، (001)، (00͞1).

نماد جهت کریستالوگرافی با استفاده از سه عدد همزمان (شاخص) u, v, w تعیین می‌شود که متناسب با مختصات بردار شعاع R است که مبدا (محل شروع) را با نزدیک‌ترین محل شبکه بلوری در جهت معین متصل می‌کند. شاخص ها در داخل کروشه قرار می گیرند و یادداشت می شوند. اگر جهت از مبدأ (گره شروع) عبور نکند، باید به صورت ذهنی موازی با خود حرکت داده شود یا محورهای مبدأ و مختصات را به گونه‌ای حرکت دهد که جهت از مبدأ عبور کند.

شکل 4 نمونه هایی از جهت های کریستالوگرافی را در یک کریستال مکعبی نشان می دهد.

مبدا را در نقطه قرار دهید O... سپس، برای مثال، نقطه بادارای مختصات 0، 0، 1; نماد جهت زنبورها-. به طور جداگانه خوانده می شود - "جهت صفر - صفر - یک". نقطه هدارای مختصات ½; ½; یک نماد جهت اوه-. برای تعریف نماد جهت اوه، به طور ذهنی آن را به موازات خود به نقطه منتقل می کند O; سپس مختصات نقطه v- ͡͞1, 1, 0; نماد جهت [͞110] است. هنگامی که جهت معکوس می شود، برای مثال، علائم شاخص ها معکوس می شوند (شکل 1.5 را ببینید). جهت های موازی نمادهای یکسانی دارند و در خانواده ها ترکیب می شوند. خانواده هایی با جهت های یکسان اما غیر موازی مجموعه ای را تشکیل می دهند که با نشان داده می شود به عنوان مثال، در مجموعه ای از جهت ها<100>شامل خانواده جهت ها، [͞100]،،،،.

در کریستال های شش ضلعی، یک سیستم مختصات چهار محوره عمدتاً برای نشان دادن سطوح استفاده می شود. نمونه هایی از نمایه سازی صفحه در یک کریستال شش ضلعی در شکل 5 نشان داده شده است.

محور مختصات چهارم OU در صفحه افقی قرار دارد و در امتداد نیمساز بین نیم محورهای منفی (-ОХ) و (-OY) قرار دارد. نماد صفحه از چهار شاخص تشکیل شده و (hkil) نوشته می شود. سه مورد از آنها (h، k و l) از مقادیر متقابل قطعات بریده شده توسط صفحه مورد نظر در سه محور کریستالوگرافی (OX)، (OY)، (OZ) و شاخص چهارم محاسبه می شود. منمحاسبه شده با نسبت:

h + k + i = 0 (1)

به عنوان مثال، اگر h = 1; k = 1، l = 0، سپس با استفاده از رابطه (1)، می توانیم شاخص چهارم را پیدا کنیم: i = - (h + k) = - (1 +1) = -2. نماد هواپیما به صورت (11͞20) نوشته می شود. این نزدیک‌ترین صفحه به ما در شکل 6 است. شاخص چهارم i زمانی استفاده می‌شود که لازم است صفحات یکسان را تعیین کنیم، و هنگام محاسبه فواصل بین‌سطحی، زوایای بین سطوح و جهت‌ها استفاده نمی‌شود. بنابراین، به جای نوشتن کامل نماد صفحه، به عنوان مثال، (11͞20)، گاهی اوقات از (11.0) استفاده می شود، یعنی. به جای ایندکس i نقطه می گذارند. خانواده ها و مجموعه های صفحات یکسان به طور مشابه با خانواده ها و مجموعه ها در کریستال های مکعبی تعریف می شوند.

برای توصیف جهات کریستالوگرافی در کریستال های شش ضلعی، از هر دو نماد سه محوری و چهار محوری استفاده می شود. نمادهای سه محوری با مختصات یک بردار شعاع معین (مانند کریستال های مکعبی) تعیین می شوند.

بین شاخص های جهت چهار محوری رابطه وجود دارد:

r 1 + r 2 + r 3 = 0 (2)

برای تغییر نمادهای سه محوره به نمادهای چهار محوره، از روابط زیر استفاده می شود:

r 1 = 2u –v; r 2 = 2v - u; r 3 = -u - v; r 4 = 3w (3)

نمونه هایی از نشان دادن جهت کریستالوگرافی در یک کریستال شش ضلعی در شکل 6 نشان داده شده است.

علاوه بر ویژگی‌های هندسی یک بلور، علم مواد فیزیکی از مفاهیم زیر استفاده می‌کند: تعداد اتم‌ها در هر سلول nI، عدد هماهنگی (CN) و ضریب پرکننده η.

منظور من از تعداد اتم ها در هر سلول n تعداد حجم های اتمی در هر سلول واحد Bravais است. بیایید حجم یک اتم در واحد را در نظر بگیریم. به عنوان مثال، یک سلول بدن محور را در نظر بگیرید که توسط 9 اتم تشکیل شده است که 8 اتم در راس مکعب و 1 اتم در مرکز مکعب قرار دارند. هر اتم در یک راس به طور همزمان به هشت سلول همسایه تعلق دارد، بنابراین 1/8 از هر 8 اتم متعلق به یک سلول است: 1/8. 8 = 1; اتم در مرکز مکعب کاملاً متعلق به سلول است. بنابراین، یک سلول بدن محور از دو حجم اتمی تشکیل می شود، یعنی در هر سلول دو اتم وجود دارد.

عدد هماهنگی (CN) به عنوان تعداد اتم هایی که در یک اتم و در کمترین فاصله از یک اتم قرار دارند درک می شود. هر چه عدد هماهنگی بیشتر باشد، چگالی بسته بندی اتم ها بیشتر است. بنابراین، در یک شبکه مکعبی بدنه مرکزی، CN = 8. در شبکه های صورت محور و شش ضلعی، CN = 12.

ضریب پر کننده η درصد نسبت حجم V a اشغال شده توسط اتم های یک سلول به حجم کل سلول V i است:

η = (V a / V i) ∙ 100٪ (4)

عدد هماهنگی (CN) و ضریب پرکننده η چگالی بسته‌بندی اتم‌ها را در سلول واحد یک کریستال فلزی مشخص می‌کند. متراکم ترین بسته بندی اتم ها در سلول های Bravais متمرکز روی صورت و شش ضلعی مشاهده می شود.

عیوب کریستالی . یک کریستال واقعی با وجود نقص در ساختار کریستالی با یک کریستال ایده آل متفاوت است، که اغلب به طور قاطعی بر خواص ماکروسکوپی اجسام کریستالی تأثیر می گذارد. از نظر هندسی، عیوب به سه گروه تقسیم می شوند:

نقطه (صفر بعدی)؛

خطی (یک بعدی)؛

سطح (دو بعدی).

عیوب نقطه ای دارای ابعاد در تمام جهات از یک تا چهار قطر اتمی. آنها به خود و ناخالصی تقسیم می شوند.

عیوب نقطه ذاتی عبارتند از: جاهای خالی ایجاد شده زمانی که یک اتم (یون) از موقعیت طبیعی خود در یک محل شبکه کریستالی خارج می شود، و اتم های بینابینی - اتم های فلز پایه واقع در مکان های بین بافتی شبکه کریستالی. اتم های ناخالصی شامل اتم های عناصر دیگر (یا دیگر) هستند که طبق اصل جایگزینی یا درج در شبکه اصلی حل می شوند.

شکل 7 در یک مدل دو بعدی از کریستال، جای خالی، یک اتم بینابینی ذاتی و اتم های ناخالصی جانشینی و بینابینی را نشان می دهد.

رایج ترین آنها جای خالی است. دو مکانیسم شناخته شده برای پیدایش جاهای خالی وجود دارد: مکانیسم شاتکی - زمانی که یک اتم از سطح بیرونی یا سطح منافذ یا شکاف درون یک کریستال تحت تأثیر نوسانات حرارتی خارج می شود و مکانیسم فرنکل - زمانی که یک جفت اتم بینابینی ذاتی - جای خالی" در داخل شبکه کریستالی در هنگام تغییر شکل، تابش فلزات با تابش یونیزان تشکیل می شود: الکترون های سریع، پرتوهای γ. در کریستال های واقعی، جای خالی دائماً تحت تأثیر نوسانات حرارتی تشکیل می شود و از بین می رود. انرژی فعال سازی برای تشکیل یک فضای خالی تقریباً 1 ولت و برای یک اتم بینابینی از 3 تا 10 ولت است.

با افزایش دما، غلظت تعادل عیوب نقطه ای در کریستال افزایش می یابد. در طول تغییر شکل پلاستیک، تابش و خاموش کردن، تعداد عیوب نقطه به شدت افزایش می یابد، که منجر به نقض غلظت تعادل آنها با چندین مرتبه بزرگی می شود.

اتم های ناخالصی جانشینی مانند اتم های اصلی - با مکانیسم خالی مهاجرت می کنند. اتم های بینابینی ناخالصی کوچک هستند و بنابراین، بر خلاف اتم های بینابینی ذاتی بزرگ، می توانند بر روی حفره های بین اتم های شبکه کریستالی مهاجرت کنند.

عیوب نقطه ای تأثیر زیادی بر مکانیسم و سینتیک فرآیندهای خزش، شکست طولانی مدت، تشکیل تخلخل انتشار، کربن زدایی، گرافیت شدن و سایر فرآیندهای مرتبط با انتقال اتم ها در بخش عمده یک ماده و همچنین بر روی مشخصات فیزیکی: مقاومت الکتریکی، چگالی.

عیوب خطی کوچک هستند (چند قطر اتمی) در دو جهت و دارای وسعت زیادی، قابل مقایسه با طول کریستال، در جهت سوم. عیوب خطی شامل نابجایی ها، زنجیره های خالی و اتم های بینابینی است.

دررفتگی ها به دو نوع اصلی لبه ای و پیچی تقسیم می شوند.

دررفتگی لبه را می توان با شکافتن ذهنی یک کریستال کامل به صورت عمودی، مثلاً با یک شبکه مکعبی ابتدایی، و قرار دادن یک لایه اتمی کوتاه اضافی به نام هواپیمای اضافی در آن تصور کرد. با جابجایی یک قسمت از کریستال نسبت به قسمت دیگر می توان صفحه اضافی را نیز بدست آورد. صفحه اضافی که مانند یک گوه عمل می کند، شبکه را در اطراف لبه پایینی خود در داخل کریستال خم می کند (شکل 8).

ناحیه ناقص اطراف لبه اکسترپلین دررفتگی لبه نامیده می شود. اعوجاج شدید شبکه کریستالی، همانطور که بود، در داخل یک "لوله" با قطر دو تا ده اتمی محصور شده است، که محور آن لبه صفحه اضافی است. در امتداد خط خارج از صفحه، عیوب ماکروسکوپی هستند، در حالی که در دو جهت دیگر (در امتداد قطر "لوله") بسیار کوچک هستند. اگر صفحه اضافی در قسمت بالایی کریستال قرار داشته باشد، نابجایی مرتبط با آن مثبت نامیده می شود و با (┴) نشان داده می شود. اگر صفحه اضافی در قسمت پایینی قرار داشته باشد، نابجایی را منفی می نامند و با (┬) نشان می دهند.

تحت تأثیر تنش اعمال شده خارجی، نابجایی لبه می تواند در امتداد سطوح و جهت های کریستالوگرافی خاص بلغزد. لغزش غالب در امتداد هواپیماهای بسته رخ می دهد. ترکیب صفحه لغزش و جهت لغزش سیستم لغزشی نامیده می شود. هر نوع شبکه کریستالی با سیستم های لغزش خاص خود مشخص می شود. بنابراین، در کریستال‌هایی با شبکه مکعبی رو به مرکز، اینها صفحات مجموعه (111) و جهت‌های مجموعه هستند.<110>(مس، آل، نیکل)، با یک شبکه مکعبی در مرکز - (110) (α-Fe، Mo، Nb)، (211) (Ta، W، α-Fe)، (321) (Cr، α- Fe) و<111>، با بسته بندی شش ضلعی نزدیک - (0001)،<11͞20>(Zn، Mg، Be)، (1͞100)، (10͞11)،<11͞20>(Ti)، (11͞22)،<1͞213>(Ti). تنش مورد نیاز برای برش برشی بحرانی یا تنش برشی نامیده می شود. علاوه بر این، در هر لحظه از زمان، تنها گروه کوچکی از اتم ها در جابجایی دو طرف صفحه لغزش شرکت می کنند. شکل 9 نموداری از لغزش یک دررفتگی لبه از طریق یک کریستال را نشان می دهد.

مرحله نهاییلغزش خروجی یک دررفتگی لبه (خارج از صفحه) روی سطح کریستال است. در این حالت، قسمت بالایی کریستال نسبت به قسمت پایینی یک به یک فاصله بین اتمی در جهت برش جابجا می شود. چنین حرکتی یک عمل ابتدایی تغییر شکل پلاستیک است. سر خوردن یک حرکت محافظه کارانه است که با انتقال جرم ماده همراه نیست. جهت و اندازه برش در طول جابجایی نابجایی لبه با بردار برگر مشخص می شود. بو قدرت آن به ترتیب. جهت جابجایی نابجایی لبه موازی با بردار برگر است.

علاوه بر لغزش، نابجایی لبه می تواند با خزیدن حرکت کند، که توسط یک مسیر انتشار انجام می شود و یک فرآیند فعال حرارتی است. صعود مثبت زمانی اتفاق می‌افتد که زنجیره‌ای از اتم‌ها از لبه هواپیمای اضافی به سمت جای خالی یا فاصله‌های مجاور حرکت می‌کنند، یعنی. صفحه اضافی با یک فاصله بین اتمی کوتاه می شود و نابجایی لبه به موازات صفحه اول به صفحه لغزش بالایی منتقل می شود. صعود منفی زمانی اتفاق می‌افتد که لبه صفحه خارج به دلیل اتصال اتم‌های بینابینی یا مجاور با یک ردیف اتمی تکمیل می‌شود و دررفتگی لبه به صفحه لغزش پایینی می‌رود. خزیدن یک جنبش غیر محافظه کارانه است، یعنی. با انتقال جرم رخ می دهد. میزان خزش هم به دما و هم به غلظت عیوب نقطه بستگی دارد.

دررفتگی پیچ، مانند دررفتگی لبه، می تواند با استفاده از شیفت ایجاد شود. بیایید یک کریستال را به شکل پشته ای از صفحات اتمی موازی افقی تصور کنیم. اجازه دهید به طور ذهنی یک بریدگی کور در کریستال ایجاد کنیم (شکل 10a) و برای مثال، قسمت راست را به اندازه یک فاصله بین صفحه به سمت پایین (در امتداد صفحه ABCD) حرکت دهیم (شکل 10b).

یک دررفتگی پیچ به سمت راست تقسیم می شود (شکل 10b)، هنگام حرکت از صفحه بالایی به خط دررفتگی پایینی، باید در جهت عقربه های ساعت حرکت کرد و سمت چپ، هنگام حرکت از صفحه بالا به خط نابجایی پایین، یک باید در خلاف جهت عقربه های ساعت حرکت کند (اگر نسبت به ABCD در سمت چپ کریستال حرکت کنید). خط دررفتگی پیچ همیشه موازی برگر برگر است (شکل 11).

دررفتگی پیچ، بر خلاف نابجایی لبه، با صفحه برشی خاصی همراه نیست؛ بنابراین، می تواند با لغزش در هر صفحه کریستالوگرافی حاوی یک خط نابجایی و یک بردار برشی، بلغزد (شکل 12). جهت حرکت دررفتگی پیچ همیشه عمود بر برگر برگر است. در نتیجه لغزش هر دو نابجایی لبه و پیچ، یک پله بر روی سطح کریستال با ارتفاعی برابر با بردار برگر تشکیل می شود. ب(شکل 12).

دررفتگی در تمام کریستال ها وجود دارد. بنابراین، در فلزات تغییر شکل نیافته چگالی نابجایی ها 10 6 -10 8 cm -2 است. در کریستال های هومیوپولار - 10 4 سانتی متر -2. با تنش خارجی برابر با تنش برشی بحرانی τcr = 10 -5 G، جایی که G مدول الاستیک ماده است، نابجایی ها شروع به حرکت می کنند، یعنی تغییر شکل پلاستیک شروع می شود. در فرآیند تغییر شکل پلاستیک، چگالی دررفتگی افزایش می یابد. به عنوان مثال، در فلزات تغییر شکل یافته چگالی نابجایی 10 10-10 12 cm -2 است. در کریستال های هموپولار تا 10 8 سانتی متر -2. انواع مختلفی از موانع (ذرات فاز دوم، عیوب نقطه، مرز دانه ها، و غیره) به عنوان موانع برای حرکت نابجایی خدمت می کنند. علاوه بر این، با افزایش تعداد دررفتگی ها، شروع به تجمع می کنند، در پیچ و تاب می شوند و با سایر دررفتگی های متحرک تداخل پیدا می کنند. با افزایش درجه تغییر شکل، τcr افزایش می‌یابد، یعنی برای ادامه فرآیند تغییر شکل، افزایش تنش خارجی مورد نیاز است که تا حدی سخت شدن ماده را تعیین می‌کند.

عیوب سطحی عیوب سطحی شامل مرز دانه ها (زیردانه ها) است (شکل 13). عیوب سطحی دو بعدی هستند یعنی در دو جهت ماکروسکوپیک و در جهت سوم اتمی هستند. اگر جهت گیری نادرست شبکه های کریستالی دانه های همسایه از 10 درجه تجاوز نکند، مرزها زاویه کم نامیده می شوند، و زاویه بالا (زاویه بالا) با جهت گیری اشتباه بیشتر.

مرزهای زاویه کم را می توان با سیستم هایی از هر دو نابجایی لبه و پیچ در جهت های مختلف و با بردارهای Burgers مختلف تشکیل داد. مرزهای با زاویه کم در طول رشد کریستال ها از مذاب، در هنگام تغییر شکل پلاستیک و غیره به وجود می آیند. نابجایی یک مرز با زاویه پایین، نقص نقطه را به دلیل برهم کنش الاستیک با آنها جذب می کند. مهاجرت مرز با زاویه کم فقط با انتشار انجام می شود. بنابراین، نقص نقطه، متمرکز در منطقه نزدیک مرزی در چندین فواصل بین اتمی، این فرآیند را مهار کرده و زیرساخت را تثبیت می کند.

مرزهای با زاویه بالا خیلی زودتر از مرزهای با زاویه کم پیدا شدند و "قدیمی ترین" نوع نقص ساختار کریستالی هستند. اعتقاد بر این است که مرز زاویه بالا یک لایه با ضخامت 2-3 قطر اتمی است که در آن اتم ها برخی از موقعیت های میانی را با توجه به موقعیت های صحیح محل های شبکه دانه های همسایه اشغال می کنند. این موقعیت اتم ها حداقل انرژی پتانسیل را در لایه مرزی فراهم می کند، بنابراین، کاملاً پایدار است.

ماهیت و رفتار مرزهای زاویه کم و زاویه بالا تحت نیرو و دما بر خواص مکانیکی ماده تأثیر می گذارد.

ورزش

1. صفحه ای در یک کریستال مکعبی قطعاتی برابر با a را در محورهای مختصات قطع می کند. 2c; با. شاخص های کریستالوگرافی صفحه (hkl) را تعیین کنید.

2. یک تصویر فضایی از هواپیماها (به عنوان مثال، یک مکعب) با شاخص های کریستالوگرافی (110) بسازید. (111); (112); (321); (1͞10)؛ (͞111); (͞1͞1͞1).

3. نماد جهت عبور از نقاط (0، در / 3، s / 3) را تعریف کنید.

4. یک تصویر فضایی از جهت های زیر در یک مکعب بسازید. ; ; [یکصد]؛ ; ; ; ; ; ; [͞111]; ; ; [͞1͞11]; [͞111]; ; [͞1͞1͞1]; ; ...

5. تعداد اتم های یک سلول و عدد هماهنگی شبکه های bcc و fcc و hcp را بشمارید.

کنترل سوالات

1. امروزه چند نوع سلول واحد Bravais شناخته شده است؟ کدام یک از آنها برای فلزات معمولی هستند؟

2. نمادهای کریستالوگرافی چیست؟ طرحی را برای تعیین نماد صفحه اتمی در یک کریستال شرح دهید.

3. چه نوع عیوب نقطه ای در کریستال ها وجود دارد؟ اعوجاج ناشی از نقص نقطه ای چه مسافت هایی را طی می کند؟

4. غلظت جاهای خالی با افزایش دما چگونه تغییر می کند؟

5. چرا نابجایی ها را نقص خطی می نامند؟

6. نابجایی ها بر چه اساسی به دو دسته لبه ای و پیچی تقسیم می شوند؟

7-برگر برگر چیست؟ کاردینالیته برگر برگر چیست؟

8-برگر برگر نسبت به خط نابجایی لبه و پیچ چگونه جهت می گیرد؟

9. عیوب سطحی چیست؟

10. خواص فیزیکی کریستالی چیست؟ مواد جامدآیا نقص ساختار کریستالی تحت تأثیر قرار می گیرد؟

کار آزمایشگاهی شماره 2

ترم 1

1. «تحلیل ساختار بلوری فلزات و آلیاژها» (شماره 1، کارگاه 2). 2 ساعت

2. «آزمایش مواد برای سختی» (شماره 10، کارگاه 2). 1 ساعت

3. «آزمایش نمونه ها در کشش» (شماره 11، کارگاه 2؛ یا «خواص مکانیکی مصالح ساختاری»، فایل جداگانه). 2 ساعت

4. «تعیین مقاومت ضربه ای ماده» (شماره 12، کارگاه 2). 1 ساعت

5. «تحلیل فراکتوگرافیک تخریب مواد فلزی» (شماره 9، کارگاه 2). 1 ساعت

6. «تأثیر تغییر شکل پلاستیک سرد و دمای تبلور مجدد بر ساختار و خواص فلزات» (شماره 4، کارگاه 1). 2 ساعت

8. «تحلیل ماکروسکوپی (ماکروآنالیز) ساختار مواد فلزی» (شماره 2، کارگاه 2). 1 ساعت

9. «تحلیل میکروسکوپی (میکروآنالیز) ساختار مواد فلزی» (شماره 3، کارگاه 2). 1 ساعت

ترم 2

1 (10). تجزیه و تحلیل میکروسکوپی فلزات و آلیاژها. ساختار فولاد کربنی "(شماره 2 کارگاه 1) یا کار مشابه شماره 7" بررسی ساختار فولادهای کربنی در حالت تعادل به روش میکروآنالیز "، کارگاه 2). بخش عملی: دانش آموزان با استفاده از میکروسکوپ MIM-7 به ساختار چهار آلیاژ آهن-کربن نگاه می کنند: آلیاژهای آهن فنی، هیپویوتکتوئید، یوتکتوئید و آلیاژهای هایپریوتکتوئید. آنها طرح های شماتیک می سازند، اجزای ساختاری را امضا می کنند، نمونه ای از درجه فولاد را ارائه می دهند، برای یک آلیاژ هیپویوتکتوئید، محتوای کربن با استفاده از فرمول محاسبه می شود. 1 ساعت + تی 2 (11). نمودار وضعیت آهن-کربن. ساختار، خواص و کاربرد چدن های "شماره 3 از کارگاه 1) یا اثر مشابه شماره 8" بررسی ساختار چدن های کربنی به روش میکروآنالیز "از کارگاه 2). بخش عملی: دانش‌آموزان به ساختار سه چدن روی میکروسکوپ MIM-7 نگاه می‌کنند: چدن خاکستری با گرافیت لایه‌ای ریز روی پایه پرلیت، چدن شکل‌پذیر روی پایه فریت-پرلیت و چدن سفید هیپوئوتکتیک. متأسفانه دیگر نه. آنها همچنین طرح هایی می سازند، نام چدن ها و اجزای سازه را می نویسند. 1 ساعت + تی 3 (12). "تأثیر سرعت سرد شدن بر سختی فولاد کربن" شماره 20 از کارگاه 2). بخش عملی: چهار نمونه از فولاد U8. یکی آنیل شده، دومی نرمال، سومی با روغن کوئنچ شده و چهارمی با آب کوئنچ شده است. سختی اندازه گیری می شود، نموداری از وابستگی سختی به سرعت خنک کننده رسم می شود. نرخ های خنک کننده از یک جدول در کارهای آزمایشگاهی گرفته می شود. 2 ساعت

7 (16). " عملیات حرارتی شیمیایی فولاد " شماره 8 از کارگاه 1. 1 ساعت

8 (17). "تأثیر عناصر آلیاژی بر سختی پذیری فولاد تعیین شده با روش سخت کاری انتهایی" شماره 21 از کارگاه 2. 2 ساعت

کار آزمایشگاهی شماره 1

جستجوی مواد:

تعداد مواد شما: 0.

1 ماده اضافه کنید

گواهی
در مورد ایجاد یک نمونه کار الکترونیکی

5 ماده اضافه کنید

راز
حاضر

10 ماده اضافه کنید

دیپلم برای
اطلاع رسانی آموزش

12 ماده اضافه کنید

مرور
برای هر ماده ای به صورت رایگان

15 ماده اضافه کنید

دروس تصویری
برای ایجاد سریع ارائه های موثر

17 ماده اضافه کنید

بودجه ایالتی فدرال آموزشی
مؤسسه آموزش عالی
"دانشگاه دولتی حمل و نقل آب ولگا"
شعبه پرم
E.A. سازونوا
علم مواد
مجموعه ای از کارهای عملی و آزمایشگاهی
توصیه های روش شناختی برای اجرای آزمایشگاهی و عملی
برای دانش آموزان متوسطه کار می کند آموزش حرفه ایتخصص
02.26.06 "راه اندازی تجهیزات الکتریکی کشتی و تجهیزات اتوماسیون"
02.23.01 "سازمان حمل و نقل و مدیریت حمل و نقل" (بر اساس نوع)

پرمین
2016
معرفی
توصیه های روشی برای کارهای آزمایشگاهی و عملی
در رشته تحصیلی "علوم مواد" برای دانش آموزان دوره متوسطه در نظر گرفته شده است
آموزش حرفه ای در تخصص
02.26.06 "عملیات کشتی
تجهیزات الکتریکی و تجهیزات اتوماسیون "
در این کتابچه راهنمای روش شناختیدستورالعمل نحوه اجرا
کار عملی و آزمایشگاهی در مورد موضوعات رشته، موضوعات و محتوا نشان داده شده است
کار آزمایشگاهی و عملی، فرم های کنترل برای هر موضوع و توصیه می شود
ادبیات.
این توصیه ها به توسعه عمومی و حرفه ای کمک می کند
شایستگی ها، رشد تدریجی و هدفمند توانایی های شناختی.
در نتیجه تسلط بر این رشته دانشگاهی، دانشجو باید بتواند:
˗
انجام آزمایش های مکانیکی نمونه های مواد؛
˗
استفاده از روش های فیزیکوشیمیایی برای مطالعه فلزات؛
˗
استفاده از جداول مرجع برای تعیین خواص مواد؛
˗
مواد را برای اجرای فعالیت های حرفه ای انتخاب کنید.
در نتیجه تسلط بر این رشته دانشگاهی، دانشجو باید بداند:
˗
خواص اساسی و طبقه بندی مواد مورد استفاده در

فعالیت حرفه ای؛
˗
نام، علامت گذاری، خواص مواد پردازش شده؛
˗
قوانین استفاده از روان کننده ها و مواد خنک کننده؛
˗
اطلاعات اولیه در مورد فلزات و آلیاژها؛
˗
اطلاعات اولیه در مورد غیر فلزی، بالشتک،
آب بندی و مواد الکتریکی، فولاد، طبقه بندی آنها.
آزمایشگاه و کار عملیبه شما امکان می دهد مهارت های عملی را شکل دهید
کار، صلاحیت حرفه ای آنها در ساختار مطالعه آموزشی گنجانده شده اند
رشته "علوم مواد" پس از مطالعه موضوع: 1.1. "اطلاعات اولیه در مورد
فلزات و آلیاژها "، 1.2" آلیاژهای آهن-کربن "، 1.3" فلزات و آلیاژهای غیر آهنی ".
کار آزمایشگاهی و عملی از عناصر آموزشی است
رشته ها و بر اساس معیارهای ارائه شده در زیر ارزیابی می شوند:
نمره "5" به دانش آموز داده می شود اگر:
˗
موضوع کار با موضوع داده شده مطابقت دارد، دانش آموز سیستمی و کامل نشان می دهد
دانش و مهارت در این زمینه؛
˗
کار مطابق با توصیه های معلم تنظیم شده است.
˗
مقدار کار مطابق با داده شده است.
˗
کار دقیقا در زمان مشخص شده توسط معلم انجام شد.
نمره "4" به دانش آموز داده می شود اگر:
˗
موضوع کار با موضوع داده شده مطابقت دارد، دانش آموز کوچک می پذیرد
عدم دقت و یا برخی از اشتباهات در این موضوع;
˗
کار با عدم دقت در طراحی قاب شده است.
˗
مقدار کار مطابق با یک داده شده یا کمی کمتر است.
˗
کار در مدت زمان مشخص شده توسط معلم یا بعد از آن تکمیل شد، اما حداکثر 12
روز
نمره "3" به دانش آموز داده می شود اگر:
2

موضوع کار با موضوع داده شده مطابقت دارد، اما قابل توجه نیست
عناصر محتوای کار یا موضوعات به صورت غیر منطقی ارائه می شوند، نه به وضوح ارائه می شوند
محتوای اصلی سوال؛
˗
کار با خطاهای طراحی قاب شده است.
˗
مقدار کار بسیار کمتر از مقدار مشخص شده است.
˗
کار با 56 روز تاخیر تحویل شد.
نمره "2" به دانش آموز داده می شود اگر:
˗
موضوع اصلی کار فاش نشده است.
˗
کار مطابق با الزامات معلم تنظیم نشده است.
˗
حجم کار با داده شده مطابقت ندارد.
˗
کار با بیش از 7 روز تاخیر تحویل داده شد.
کار آزمایشگاهی و عملی در محتوای خود دارای خاصیت خاصی است
ساختار، ما پیشنهاد می کنیم آن را در نظر بگیریم: دوره کار در ابتدای هر عملی ارائه می شود
و کارهای آزمایشگاهی؛ هنگام انجام کار عملی، دانش آموزان اجرا می کنند
وظیفه ای که در پایان کار نشان داده شده است (مورد "تکلیف برای دانش آموزان")؛ در
اجرای کار آزمایشگاهی، گزارشی در مورد اجرای آن، محتوای گزارش تهیه می شود
در پایان کار آزمایشگاهی نشان داده شده است (بند "محتوای گزارش").
˗
دانش آموزان هنگام انجام کارهای آزمایشگاهی و عملی انجام می دهند
قوانین خاصی را در زیر در نظر بگیرید: کار آزمایشگاهی و عملی
در طول جلسات آموزشی انجام می شود؛ طراحی نهایی مجاز است
کار آزمایشگاهی و عملی در منزل؛ مجاز به استفاده
ادبیات اضافی هنگام انجام کارهای آزمایشگاهی و عملی؛ جلو
در انجام کارهای آزمایشگاهی و عملی، مطالعه اصولی ضروری است
مقررات نظری در مورد موضوع مورد بررسی.
3

کار عملی شماره 1
"خواص فیزیکی فلزات و روشهای مطالعه آنها"
هدف کار: بررسی خواص فیزیکی فلزات، روش های تعیین آنها.
پیش رفتن:

بخش تئوری
خواص فیزیکی عبارتند از: چگالی، ذوب (نقطه ذوب)،
هدایت حرارتی، انبساط حرارتی.
چگالی مقدار ماده موجود در واحد حجم است. این یکی از
مهمترین خصوصیات فلزات و آلیاژها بر اساس چگالی، فلزات به دو دسته تقسیم می شوند
گروه های زیر: نور (چگالی بیش از 5 گرم در سانتی متر مکعب) منیزیم، آلومینیوم، تیتانیوم و غیره.
آهن، نیکل، مس، روی، قلع و غیره سنگین (با چگالی از 5 تا 10 گرم بر سانتی متر مکعب)
گسترده ترین گروه)؛ مولیبدن بسیار سنگین (با چگالی بیش از 10 گرم بر سانتی متر مکعب)،
تنگستن، طلا، سرب و غیره. جدول 1 مقادیر چگالی فلزات را نشان می دهد.
میز 1
فلز
منیزیم
آلومینیوم
تیتانیوم
فلز روی
قلع
چگالی g/cm3
چگالی فلزات
فلز
1,74
2,70
4,50
7,14
7,29
اهن
مس
نقره اي
رهبری
طلا
چگالی g/cm3
7,87
8,94
10,50
11,34
19,32
نقطه ذوب دمایی است که فلز از آن عبور می کند
حالت کریستالی (جامد) به مایع با جذب گرما.
نقطه ذوب فلزات در محدوده 39- درجه سانتی گراد (جیوه) تا 3410 درجه سانتی گراد است.
(تنگستن). نقطه ذوب اکثر فلزات (به استثنای قلیایی)
بالا، اما برخی از فلزات "عادی"، مانند قلع و سرب، می توانند
روی اجاق گاز معمولی یا برقی ذوب شود.
بسته به نقطه ذوب، فلز به موارد زیر تقسیم می شود
گروه ها: کم ذوب (دمای ذوب از 600 oС تجاوز نمی کند) روی، قلع،
سرب، بیسموت و غیره؛ ذوب متوسط (از 600 oС تا 1600 oС)، تقریباً شامل می شوند
4

نیمی از فلزات، از جمله منیزیم، آلومینیوم، آهن، نیکل، مس، طلا.
نسوز (بیش از 1600 oС) تنگستن، مولیبدن، تیتانیوم، کروم و غیره.
افزودنی های فلزی، نقطه ذوب تمایل به کاهش دارد.
جدول 2
فلز
قلع
اهن
مس
طلا
تیتانیوم
نقطه ذوب و جوش فلزات
درجه حرارت oС
ذوب شدن
غلیان
232
1539
1083
1063
1680
2600
2900
2580
2660
3300
فلز
نقره اي
منیزیم
فلز روی
رهبری
آلومینیوم
درجه حرارت oС
ذوب شدن
غلیان
960
650
420
327
660
2180
1100
907
1750
2400
هدایت حرارتی - توانایی یک فلز برای هدایت
گرما هنگام گرم شدن
گرمایش
رسانایی الکتریکی توانایی یک فلز برای هدایت جریان الکتریکی است.
انبساط حرارتی - توانایی یک فلز برای افزایش حجم خود زمانی که
سطح صاف فلزات درصد زیادی از نور این پدیده را منعکس می کند
درخشش فلزی نامیده می شود. با این حال، در حالت پودری، بیشتر
فلزات درخشش خود را از دست می دهند. اما آلومینیوم و منیزیم درخشندگی خود را حفظ می کنند
و پودر بهترین انعکاس نور آلومینیوم، نقره و پالادیوم هستند
آینه ها از فلز ساخته شده اند. گاهی اوقات از رودیوم برای ساختن آینه استفاده می شود.
با وجود قیمت فوق العاده بالای آن: به دلیل افزایش قابل توجهی
نقره یا حتی پالادیوم، سختی و مقاومت شیمیایی، لایه رودیوم می تواند
به طور قابل توجهی نازک تر از نقره باشد.
روش های تحقیق در علم مواد
روشهای اصلی تحقیق در علم فلزات و علم مواد
ریزساختار، میکروسکوپ الکترونی،
هستند:
روش های تحقیق اشعه ایکس ویژگی های آنها را با جزئیات بیشتر در نظر بگیرید.
زنگ تفريح،
ساختار کلان،
1. شکستگی ساده ترین و مقرون به صرفه ترین راه برای ارزیابی ساختار داخلی است
فلزات روشی برای ارزیابی پیچ خوردگی ها، علیرغم ناهمواری آشکار ارزیابی
کیفیت مواد، به طور گسترده ای در صنایع مختلف استفاده می شود و
تحقیق علمی. ارزیابی شکستگی در بسیاری از موارد می تواند کیفیت را مشخص کند
مواد
شکستگی می تواند کریستالی یا آمورف باشد. شکستگی آمورف مشخص است
برای مواد غیر کریستالی مانند شیشه، رزین،
سرباره های شیشه ای
آلیاژهای فلزی، از جمله فولاد، چدن، آلومینیوم، منیزیم
آلیاژهای روی و آلیاژهای آن باعث شکستگی دانه‌ای و کریستالی می‌شوند.
هر وجه از شکستگی کریستالی یک صفحه برشی است
تک دانه بنابراین، پیچ خوردگی اندازه دانه فلز را به ما نشان می دهد. مطالعه پیچ خوردگی
فولاد، می توان مشاهده کرد که اندازه دانه می تواند در محدوده بسیار گسترده ای متفاوت باشد: از
چند سانتی متر در قالب ریخته گری، به آرامی خنک می شود، فولاد تا هزارم
میلی متر در فولاد آهنگری و سخت شده مناسب. بسته به اندازه
دانه ها، شکستگی می تواند کریستالی بزرگ و ریز کریستالی باشد. معمولا
شکست کریستالی ریز مربوط به بیشتر است کیفیت بالافلز
آلیاژ.
5

در صورتی که تخریب نمونه آزمایشی از قبلی انجام شود
تغییر شکل پلاستیک، دانه‌ها در صفحه شکست تغییر شکل می‌دهند و شکستگی دیگر وجود ندارد.
ساختار کریستالی داخلی فلز را منعکس می کند. در این مورد پیچ خوردگی
فیبری نامیده می شود. اغلب در یک نمونه، بسته به سطح آن
انعطاف پذیری، می تواند مناطق فیبری و کریستالی در شکستگی وجود داشته باشد. اغلب روشن است
نسبت مساحت شکست اشغال شده توسط نواحی کریستالی در داده شده
شرایط آزمایش کیفیت فلز را ارزیابی می کند.
شکستگی کریستالی شکننده می تواند از شکستگی در امتداد مرزهای دانه ایجاد شود
یا در امتداد صفحات لغزشی که از دانه ها عبور می کنند. در حالت اول، شکست نامیده می شود
بین کریستالی، در ترانس کریستالی دوم. گاهی اوقات، به خصوص با بسیار کوچک
دانه، تعیین ماهیت شکستگی دشوار است. در این مورد، پیچ خوردگی با استفاده از ذره بین یا
میکروسکوپ دوچشمی
اخیراً شاخه علم فلزات در فراکتوگرافی توسعه یافته است
بررسی شکستگی ها در میکروسکوپ های متالوگرافی و الکترونی که در آن
مزایای جدید روش تحقیق قدیمی در علم فلزات را بیابید
پژوهش
به چنین مطالعاتی در مورد مفهوم فراکتال
ابعاد
اعمال کردن
زنگ تفريح،
2. کلان ساختار روش بعدی برای مطالعه فلزات است.
تحقیقات کلان ساختاری شامل مطالعه صفحه بخش محصول یا
نمونه در جهت طولی، عرضی یا هر جهت دیگر پس از اچ، بدون
استفاده از دستگاه های ذره بین
کرامت
مطالعه کلان ساختاری این واقعیت است که به کمک این
روش، می توانید ساختار کل ریخته گری یا شمش، آهنگری،
مهر زنی و غیره با این روش تحقیق می توانید درونی را کشف کنید
عیوب فلزی: حباب، حفره، ترک، آخال سرباره، بررسی
ساختار کریستالی ریخته گری، برای مطالعه ناهمگنی تبلور شمش و آن
ناهمگنی شیمیایی (Liquation).
کمک
ذره بین ها
در
یا
با استفاده از پرینت های گوگردی برش های ماکروسافت بر روی کاغذ عکاسی مطابق باومن مشخص می شود
توزیع نابرابر گوگرد بر روی بخش شمش. پراهمیتاین روش
تحقیقات در مطالعه جاهای خالی جعلی یا مهر شده برای
تعیین جهت صحیح الیاف در فلز.
3. ریزساختار یکی از روش های اصلی در متالورژی است
مطالعه ریزساختار فلزی در متالوگرافی و الکترونیک
میکروسکوپ ها
این روش امکان مطالعه ریزساختار اجسام فلزی با بزرگ را فراهم می کند
بزرگنمایی: از 50 تا 2000 برابر در میکروسکوپ متالوگرافی نوری و از
2 تا 200 هزار بار در میکروسکوپ الکترونی. تحقیق ریزساختار
تولید شده بر روی مقاطع صیقلی بر روی مقاطع نازک بدون اچ، وجود
اجزاء غیر فلزی مانند اکسیدها، سولفیدها، اجزاء سرباره ریز
و سایر اجزاء که به شدت با ماهیت فلز پایه متفاوت است.
ریزساختار فلزات و آلیاژها بر روی مقاطع اچ شده بررسی می شود. حکاکی کردن
معمولا تولید می شود اسیدهای ضعیف، قلیاها یا محلول های دیگر، بسته به
از ماهیت فلز بخش نازک. عمل اچینگ این است که متفاوت است
اجزای مختلف ساختاری را حل می کند، آنها را با رنگ های مختلف رنگ می کند یا
رنگ ها مرزهای دانه به غیر از محلول پایه معمولاً حک می شوند
متفاوت از پایه است و در قسمت نازک به صورت خطوط تیره یا روشن خودنمایی می کند.
چندوجهی دانه های قابل مشاهده در زیر میکروسکوپ بخش هایی از دانه ها هستند
سطح بخش نازک از آنجایی که این بخش تصادفی است و می تواند در مکان های مختلف انجام شود
فاصله از مرکز هر دانه منفرد، تفاوت در اندازه های چند وجهی نیست
مربوط به تفاوت های واقعی در اندازه دانه است. نزدیکترین مقدار به
6

اندازه واقعی دانه بزرگترین دانه است.
هنگام اچ کردن نمونه ای متشکل از دانه های کریستالی همگن،
به عنوان مثال، فلز خالص، محلول جامد همگن و غیره اغلب مشاهده می شود
سطوح مختلف حکاکی شده از دانه های مختلف.
این پدیده با این واقعیت توضیح داده می شود که دانه ها در سطح ریز مقطع ظاهر می شوند و دارای
جهت گیری های کریستالوگرافی مختلف، در نتیجه درجه قرار گرفتن در معرض
اسیدهای این دانه ها متفاوت است. برخی از دانه ها براق به نظر می رسند، برخی دیگر
به شدت حکاکی شده، تیره می شود. این تیرگی با تشکیل انواع مختلف همراه است
شکل های حکاکی شده، که به طور متفاوت پرتوهای نور را منعکس می کنند. در مورد آلیاژها جدا کنید
اجزای ساختاری یک ریزنقشه بر روی سطح یک بخش نازک تشکیل می دهند که دارای
مناطقی با شیب های مختلف سطوح جداگانه.
نواحی معمولی بیشترین نور را منعکس می کنند و
معلوم می شود سبک ترین است مناطق دیگر تاریک تر هستند. اغلب کنتراست در
تصویر ساختار دانه نه با ساختار سطح دانه ها، بلکه با
تسکین در مرزهای دانه علاوه بر این، سایه های مختلف اجزای ساختاری
می تواند نتیجه تشکیل فیلم هایی باشد که در طول تعامل ایجاد می شوند
اچ با اجزای ساختاری
با کمک بررسی متالوگرافی، می توان با کیفیت بالا انجام داد
شناسایی اجزای ساختاری آلیاژها و مطالعه کمی ریزساختارها
فلزات
مطالعه کرد
ریز اجزای سازه ها و ثانیاً با روش های خاص کمی
متالوگرافی
اول، در مقایسه
با شناخته شده
آلیاژها،
و
اندازه دانه تعیین می شود. با روش ارزیابی بصری، شامل این واقعیت است که
ریزساختار در نظر گرفته شده، تقریباً توسط نقاط مقیاس استاندارد برآورد شده است
مطابق با GOST 563968، GOST 564068. با توجه به جداول مربوطه، برای هر نقطه
مساحت یک دانه و تعداد دانه در 1 میلی متر مربع و در 1 میلی متر مکعب تعیین می شود.
با شمارش تعداد دانه ها در واحد سطح یک مقطع نازک توسط
فرمول های مربوطه اگر S مساحتی باشد که در آن تعداد
دانه های n، و M بزرگنمایی میکروسکوپ، سپس مقدار متوسطدانه ها در سطح مقطع
بخش نازک
تعیین ترکیب فاز ترکیب فازی آلیاژ اغلب با چشم یا
با مقایسه سازه با مقیاس های استاندارد.
یک روش تقریبی برای تعیین کمی ترکیب فاز می تواند باشد
انجام شده به روش سکنت با محاسبه طول قطعات اشغال شده توسط مختلف
اجزای ساختاری نسبت این بخش ها با حجمی مطابقت دارد
محتوای اجزای جداگانه
روش نقطه ای A.A. گلاگولووا این روش با ارزیابی انجام می شود
تعداد نقاط (نقاط تقاطع شبکه چشمی میکروسکوپ) که روی آنها می افتد
سطح هر جزء ساختاری علاوه بر این، با روش کمی
تولید متالوگرافی: تعیین اندازه سطح مشترک بین فازها و دانه ها.
تعیین تعداد ذرات در حجم؛ تعیین جهت گیری دانه در پلی کریستال
نمونه ها.
4. الکترونیکی
میکروسکوپ بزرگ
در متالوگرافی
تحقیقات اخیراً یک میکروسکوپ الکترونی پیدا کرده است. بدون شک او
یک آینده بزرگ متعلق است اگر وضوح میکروسکوپ نوری
به مقادیر 0.00015 میلی متر = 1500 A می رسد، سپس وضوح الکترونیکی
میکروسکوپ به 510 A می رسد، یعنی. چند صد برابر بیشتر از نوری.
معنی
از میکروسکوپ الکترونی برای مطالعه لایه های نازک (مثنی) استفاده می شود.
از سطح یک بخش نازک یا مطالعه مستقیم فلز نازک گرفته شده است
فیلم هایی که از نازک کردن یک نمونه عظیم به دست می آیند.
7

بیشتر به میکروسکوپ الکترونی نیاز دارند
مطالعات فرآیندهای مرتبط با آزادسازی فازهای اضافی، به عنوان مثال، پوسیدگی
محلول های جامد فوق اشباع در طول پیری حرارتی یا کرنشی.
5. روش تحقیق اشعه ایکس. یکی از مهم ترین روش ها در
ایجاد ساختار کریستالوگرافی فلزات و آلیاژهای مختلف است
تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس این روش تحقیق امکان تعیین
ماهیت آرایش متقابل اتم ها در اجسام کریستالی، به عنوان مثال. برای حل تکلیف،
برای میکروسکوپ معمولی یا الکترونی قابل دسترسی نیست.
تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس بر اساس تعامل بین
اشعه ایکس و اتم های بدن مورد بررسی که در مسیر آنها قرار دارند، به لطف
که دومی به عنوان منبع جدیدی از اشعه ایکس تبدیل می شود،
مراکز پراکندگی آنهاست.
پراکندگی پرتوها توسط اتم ها را می توان به بازتاب این پرتوها از اتم تشبیه کرد.
صفحات کریستالی با توجه به قوانین اپتیک هندسی.
اشعه ایکس نه تنها از هواپیماهای دراز کشیده منعکس می شود
سطح، بلکه از اعماق. انعکاس از چندین به طور مساوی
صفحات، پرتو منعکس شده تقویت می شود. هر صفحه از شبکه کریستالی
پرتو امواج منعکس شده خود را می دهد. با دریافت تناوب خاصی از منعکس شده
پرتوهای اشعه ایکس در زوایای خاص، بین صفحه را محاسبه کنید
فاصله، شاخص های کریستالوگرافی صفحات بازتابی، در نهایت،
شکل و اندازه شبکه کریستالی
بخش عملی
محتوای گزارش.
1. ذکر عنوان و هدف کار در گزارش ضروری است.
2. خواص فیزیکی اساسی فلزات را (با تعاریف) فهرست کنید.
3. جدول 12 را در دفتر یادداشت ثبت کنید. از جداول نتیجه گیری کنید.
4. جدول: «روشهای تحقیق پایه در علم مواد» را پر کنید.
نام روش
آنچه در حال مطالعه است
جوهر روش
دستگاه ها،
برای تحقیق
ضروری
زنگ تفريح
کلان ساختار
ریزساختار
الکترونیکی
میکروسکوپ
اشعه ایکس
روش های پژوهش
8

کار عملی شماره 2
موضوع: "کاوش در نمودارهای حالت"
هدف کار: آشنایی دانش آموزان با انواع اصلی نمودار حالت،
خطوط اصلی، نقاط، معنای آنها.
پیش رفتن:
1. بخش تئوری را یاد بگیرید.

بخش تئوری
نمودار حالت است تصویر گرافیکیثروت
هر آلیاژی از سیستم مورد مطالعه، بسته به غلظت و دما (نگاه کنید به شکل 1).
1)
9

شکل 1 نمودار وضعیت
نمودارهای حالت حالت های ثابت را نشان می دهند، یعنی. کشورهایی که
تحت این شرایط حداقل دارند انرژی آزادو بنابراین آن نیز
نمودار تعادل نامیده می شود، زیرا نشان می دهد که در شرایط معین کدام است
مراحل تعادل وجود دارد.
ساختن نمودارهای حالت اغلب با استفاده از آن انجام می شود
تجزیه و تحلیل حرارتی در نتیجه یک سری منحنی خنک کننده به دست می آید که در آن در
در دماهای تبدیل فاز، نقاط عطف و دما
متوقف کردن.
دمای مربوط به تبدیل فاز بحرانی نامیده می شود.
نقطه ها مقداری نقاط بحرانیبرای مثال، نقاط مربوط به آنها نام داشته باشد
شروع تبلور را نقاط مایع و انتهای تبلور نامیده می شود
جامدادی
منحنی های خنک کننده برای ساخت یک نمودار ترکیب در مختصات استفاده می شود: در امتداد محور آبسیسا
غلظت اجزاء، درجه حرارت بر روی محور ارتین. مقیاس غلظت نشان می دهد
محتوای جزء B. خطوط اصلی مایع (1) و خطوط جامد هستند
(2)، و همچنین خطوط مربوط به تبدیل فاز در حالت جامد (3، 4).
نمودار فاز را می توان برای تعیین دمای تبدیل فاز استفاده کرد.
تغییر در ترکیب فاز، تقریبا، خواص آلیاژ، انواع پردازش که
می توان برای آلیاژسازی استفاده کرد.
در زیر انواع مختلف نمودارهای حالت وجود دارد:
10

شکل 2. نمودار حالت آلیاژهای با حلالیت نامحدود
اجزاء در حالت جامد (a)؛ منحنی های خنک کننده معمولی
آلیاژهای (ب)
تجزیه و تحلیل نمودار حاصل (شکل 2).
1. تعداد اجزاء: K = 2 (جزء الف و ب).
2. تعداد فازها: f = 2 (فاز مایع L، بلورهای محلول جامد
3. خطوط اصلی نمودار:


acb - خط مایع، بالای این خط آلیاژها در حالت مایع هستند.
adb - خط جامد، زیر این خط آلیاژها در حالت جامد هستند.
شکل 3. نمودار حالت آلیاژهای بدون حلالیت اجزاء در
حالت جامد (الف) و منحنی های خنک کننده آلیاژها (ب)
تجزیه و تحلیل نمودار حالت (شکل 3).

2. تعداد فازها: f = 3 (بلورهای جزء A، بلورهای جزء B، فاز مایع).
3. خطوط اصلی نمودار:


11


خط جامد ecf، موازی با محور غلظت، به محورهای اجزاء میل می کند، اما
به آنها نمی رسد؛
برنج. 4. نمودار وضعیت آلیاژهای با حلالیت محدود اجزاء در
حالت جامد (a) و منحنی های خنک کننده آلیاژهای معمولی (b)
تجزیه و تحلیل نمودار حالت (شکل 4).
1. تعداد اجزاء: K = 2 (جزء الف و ب).
2. تعداد فازها: f = 3 (فاز مایع و بلورهای محلول جامد
B در جزء A) و
(حلول جزء A در جزء B))؛
(راه حل جزء
3. خطوط اصلی نمودار:




خط مایع acb، از دو شاخه تشکیل شده است که در یک نقطه همگرا هستند.
خط solidus adcfb، از سه بخش تشکیل شده است.
dm خط غلظت محدود کننده جزء B در جزء A است.
fn خط غلظت محدود کننده جزء A در جزء B است.
بخش عملی
تکلیف برای دانش آموزان:
1. عنوان شغل و هدف آن را یادداشت کنید.
2. بنویسید که نمودار وضعیت چیست.
به سوالات پاسخ دهید:
1. نمودار حالت چگونه ساخته می شود؟
2. چه چیزی را می توان از نمودار حالت مشخص کرد؟
3. نام نقاط اصلی نمودار چیست؟
4. در نمودار در امتداد آبسیسا چه چیزی نشان داده شده است؟ محور Y؟
5- خطوط اصلی نمودار چه نامیده می شوند؟
انتساب بر اساس گزینه ها:
دانش آموزان به سؤالات مشابهی پاسخ می دهند، نقاشی ها با توجه به
که باید پاسخ دهند گزینه 1 به شکل 2 پاسخ می دهد، گزینه 2 پاسخ به
شکل 3، گزینه 3 به شکل 4 پاسخ می دهد. شکل باید در دفترچه یادداشت ثبت شود.
1. نام نمودار چیست؟
2. چه اجزایی در تشکیل آلیاژ نقش دارند؟
12

3. چه حروفی خطوط اصلی نمودار را نشان می دهند؟
کار عملی شماره 3
موضوع: مطالعه چدن ها

چدن؛ شکل گیری توانایی رمزگشایی درجه های چدن.
پیش رفتن:

بخش تئوری
چدن با فولاد متفاوت است: ترکیب آن دارای محتوای کربن بالاتر است و
ناخالصی ها؛ با خواص تکنولوژیکی، خواص ریخته گری بالاتر، کم
توانایی تغییر شکل پلاستیک، تقریباً هرگز در سازه های جوش داده شده استفاده نمی شود.
بسته به وضعیت کربن در چدن، آنها را متمایز می کنند: چدن سفید -
کربن در حالت مقیدبه صورت سمنتیت در شکستگی دارای رنگ سفید و
درخشش فلزی؛ چدن خاکستری - تمام یا بیشتر کربن داخل آن است
حالت آزاد به صورت گرافیت و در حالت کران بیش از 0.8 نیست
٪ کربن. به دلیل مقدار زیاد گرافیت، شکستگی آن خاکستری رنگ است.
نیمی از کربن به صورت گرافیت در حالت آزاد قرار دارد اما
کمتر از 2 درصد کربن به شکل سمنتیت است. در تکنولوژی کم استفاده می شود.
بسته به شکل گرافیت و شرایط تشکیل آن، موارد زیر متمایز می شوند:
گروه های چدن: خاکستری با گرافیت لایه ای. با استحکام بالا با کروی
گرافیت؛ چکش خوار با گرافیت پوسته پوسته
آخال های گرافیت را می توان به عنوان متناظر با شکل فضای خالی مشاهده کرد
در ساختار چدن. تنش ها در حین بارگذاری در نزدیکی چنین نقص هایی متمرکز می شوند.
هر چه مقدار آن بیشتر باشد، عیب تیزتر است. از این رو آن گرافیت را دنبال می کند
اجزاء لایه ای فلز را به حداکثر میزان نرم می کنند. بیشتر
شکل پوسته پوسته شدن مطلوب است و شکل کروی گرافیت بهینه است.
پلاستیک به همان شکل به شکل بستگی دارد. وجود گرافیت بسیار چشمگیر است
مقاومت در صورت بارگذاری سخت را کاهش می دهد: ضربه. زنگ تفريح. مقاومت
فشرده سازی کمی کاهش می یابد.
چدن های خاکستری
چدن خاکستری به طور گسترده ای در مهندسی مکانیک استفاده می شود، زیرا آسان است
فرآوری شده و خواص خوبی دارد. بسته به قدرت، خاکستری است
چدن به 10 درجه تقسیم می شود (GOST 1412).
چدن های خاکستری با استحکام کششی کم به اندازه کافی بالا هستند
مقاومت فشاری ساختار پایه فلزی به میزان کربن و
سیلیکون
با توجه به مقاومت کم ریخته گری های آهن خاکستری در برابر کشش و
بارهای شوک، از این ماده برای قطعاتی استفاده کنید که
تحت بارهای فشاری یا خمشی قرار می گیرند. در ساخت ماشین ابزار، اینها اساسی هستند،
قطعات بدنه، براکت، چرخ دنده، راهنما؛ در بلوک های صنعت خودرو
سیلندر، رینگ پیستون، میل بادامک، دیسک کلاچ. ریخته گری از
از چدن خاکستری نیز در مهندسی برق برای ساخت کالا استفاده می شود
مصرف مصرف کننده
علامت گذاری چدن های خاکستری: با شاخص СЧ (چدن خاکستری) و تعداد نشان داده شده است.
که مقدار مقاومت کششی را در 101 نشان می دهد.
13

به عنوان مثال: SCH 10 - چدن خاکستری، استحکام کششی 100 مگاپاسکال.
چدن چکش خوار
خواص خوب ریخته گری ها اگر در طول تبلور و
خنک شدن قطعات ریخته گری در قالب فرآیند گرافیتی شدن رخ نمی دهد. به
جلوگیری از گرافیت شدن، چدن ها باید دارای محتوای کربن کاهش یافته باشند و
سیلیکون
7 درجه چدن چکش خوار وجود دارد: سه با فریت (KCH 30 6) و چهار با با
پایه پرلیت (KCH 65 3) (GOST 1215).
از نظر خواص مکانیکی و فنی، چدن شکل پذیر را اشغال می کند
موقعیت متوسط بین آهن خاکستری و فولاد. مضرات چدن داکتیل
در مقایسه با استحکام بالا محدودیت ضخامت دیواره برای ریخته گری و
نیاز به آنیلینگ
ریخته گری چدن داکتیل برای قطعاتی که تحت ضربه کار می کنند و
بارهای ارتعاشی
از چدن فریتی برای ساخت بدنه جعبه دنده، توپی، قلاب، براکت،
گیره، کوپلینگ، فلنج.
از چدن های پرلیتی که با استحکام بالا مشخص می شود، کافی است
پلاستیسیته، شاخک های میل کاردان، پیوندها و غلتک های زنجیر نقاله ساخته شده است،
لنت های ترمز.
علامت گذاری آهن چکش خوار: مشخص شده توسط شاخص KCH (چدن چکش خوار) و
شماره. عدد اول، استحکام کششی ضربدر است
101، عدد دوم ازدیاد طول است.
به عنوان مثال: KCH 306 - چدن انعطاف پذیر، استحکام کششی 300MPa،
ازدیاد طول 6 درصد
آهن انعطاف پذیر
این چدن ها از چدن های خاکستری در نتیجه اصلاح با منیزیم یا
سریم در مقایسه با چدن های خاکستری، خواص مکانیکی بهبود یافته است
ناشی از عدم توزیع ناهموار تنش به دلیل کروی
اشکال گرافیت
این چدن ها دارای سیالیت بالا، انقباض خطی در حدود 1٪ هستند.
تنش های ریخته گری در ریخته گری کمی بیشتر از چدن خاکستری است. ایزا
مدول الاستیسیته بالا، ماشینکاری به اندازه کافی بالا. در اختیار داشتن
جوش پذیری رضایت بخش
ریخته گری های جدار نازک (رینگ های پیستون) از چدن با استحکام بالا ساخته می شوند.
چکش آهنگری، تخت و چارچوب پرس و آسیاب نورد، قالب،
نگهدارنده ابزار، صفحات رویی.
ریخته گری میل لنگ با وزن تا 2..3 تن، به جای میل های فولادی آهنگری،
ویسکوزیته چرخه ای بالاتری دارند، نسبت به آن حساس نیستند
خارجی
تغلیظ کننده های استرس، خاصیت ضد اصطکاک بهتری دارند و
بسیار ارزان تر.
علامت گذاری چدن داکتیل: با شاخص HF (نشکن
چدن) و عددی که نشان دهنده مقدار مقاومت کششی ضرب در 101 است.
به عنوان مثال: VCh 50 - چدن داکتیل با مقاومت کششی نهایی
500 مگاپاسکال
تکلیف برای دانش آموزان:
1. عنوان اثر، هدف آن را یادداشت کنید.
بخش عملی
14

2. تولید چدن را شرح دهید.
3- جدول را پر کنید:
خواص چدن
علامت گذاری چدن
کاربرد چدن
نام چدن
1. چدن های خاکستری
2 عدد اتو چکش خوار
3-استحکام بالا
چدن ها
موضوع: "بررسی فولادهای ساختاری کربنی و آلیاژی"
کار عملی شماره 4
هدف کار: آشنایی دانش آموزان با علامت گذاری و دامنه
علامت گذاری رمزگشایی
شکل دادن
مهارت ها
فولادها;
ساختاری
فولادهای ساختاری
پیش رفتن:
1. با قسمت تئوری آشنا شوید.
2. وظایف قسمت عملی را کامل کنید.
بخش تئوری
فولاد آلیاژی از آهن با کربن است که در آن کربن به مقدار 0 وجود دارد
2.14 درصد. فولادها رایج ترین مواد هستند. خوب باش

برش دادن.

ترکیب و نوع پردازش

به فولادها تقسیم می شود:
˗
کیفیت معمولی، محتوای تا 0.06٪ گوگرد و تا 0.07٪ فسفر.
˗
کیفیت تا 0.035% گوگرد و فسفر هر کدام جداگانه.
˗
کیفیت بالا تا 0.025% گوگرد و فسفر.
˗
به خصوص با کیفیت بالا، تا 0.025٪ فسفر و تا 0.015٪ گوگرد.
اکسیداسیون فرآیند حذف اکسیژن از فولاد است، یعنی با توجه به درجه آن
اکسید زدایی، وجود دارد: فولادهای آرام، یعنی کاملاً اکسیده شده. چنین فولادی
با حروف "cn" در انتهای مهر مشخص شده است (گاهی اوقات حروف حذف می شوند). فولادهای جوشان -
کمی اکسیده شده؛ با حروف "kp" مشخص شده است. فولادهای نیمه جان اشغال
موقعیت متوسط بین دو مورد قبلی؛ با حروف "ps" مشخص می شود.
فولاد با کیفیت معمولی نیز بر اساس عرضه به 3 گروه فولادی تقسیم می شود
گروه A از نظر خواص مکانیکی به مصرف کنندگان عرضه می شود (مانند قوطی فولادی
دارای محتوای بالای گوگرد یا فسفر)؛ فولاد گروه B - توسط مواد شیمیایی
ترکیب بندی؛ فولاد گروه B - با خواص مکانیکی و شیمیایی تضمین شده
ترکیب بندی.
فولادهای سازه ای برای ساخت سازه ها، قطعات ماشین آلات در نظر گرفته شده اند
و لوازم خانگی

بنابراین در روسیه و در کشورهای CIS (اوکراین، قزاقستان، بلاروس و غیره)
سیستم تعیین الفبایی برای گریدهای فولادی و
15

˗
اتاق
˗
تبدیل شود.
˗
فولاد قرار داده نمی شود.
˗
˗
˗
˗
˗
˗
˗
آلیاژها، که در آن، طبق GOST، حروف به طور معمول نام عناصر و روش ها را نشان می دهد.
ذوب فولاد و به تعداد
- محتوای عناصر تا به حال
سازمان های استاندارد بین المللی یک سیستم برچسب گذاری یکپارچه ایجاد نکرده اند
فولادها
علامت گذاری فولادهای کربنی ساختاری
کیفیت معمولی
مطابق با GOST 38094 با حروف "St" و شماره مشروط مارک (از 0 تا 6) در
بسته به ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی.
هر چه میزان کربن و خواص مقاومت فولاد بیشتر باشد، بیشتر است
حرف "G" بعد از شماره برند نشان دهنده افزایش محتوای منگنز در آن است
گروه فولاد در جلوی نام تجاری و گروه "A" در نام تجاری نشان داده شده است
برای نشان دادن دسته فولاد، یک عدد در انتها به عیار اضافه می شود
مربوط به یک دسته، دسته اول معمولاً نشان داده نمی شود.
برای مثال:
˗
فولاد کربنی St1kp2 با کیفیت معمولی جوشان گرید شماره 1،
دسته دوم که توسط خواص مکانیکی به مصرف کنندگان عرضه می شود (گروه A).
فولاد کربن VSt5G با کیفیت معمولی با افزایش
محتوای منگنز آرام درجه 5 دسته اول با تضمین
خواص مکانیکی و ترکیب شیمیایی(گروه B)؛
فولاد کربنی ВСт0 با کیفیت معمولی، گرید شماره 0، گروه B،
دسته اول (گریدهای فولادی St0 و Bst0 بر اساس درجه اکسیداسیون تقسیم نمی شوند).
علامت گذاری فولادهای کربنی ساختاری با کیفیت
مطابق با GOST 105088، این فولادها با اعداد دو رقمی مشخص شده اند.
نشان دادن میانگین محتوای کربن در صدم درصد: 05; 08; 10 ; 25;
40، 45 و غیره
˗
برای فولادهای ساکن، هیچ حرفی در انتهای نام آنها اضافه نمی شود.
به عنوان مثال، 08kp، 10ps، 15، 18kp، 20، و غیره.
˗
حرف G در عیار فولاد نشان دهنده محتوای بالای منگنز است.
به عنوان مثال: 14G، 18G و غیره.
˗
رایج ترین گروه برای ساخت قطعات ماشین آلات (شفت، محور،
بوش، چرخ دنده و غیره)
برای مثال:
˗
10 - فولاد با کیفیت کربن ساختاری، با محتوای کربن
حدود 0.1٪، آرام است
حدود 0.45٪، آرام است
45 - فولاد با کیفیت کربن ساختاری، با محتوای کربن
18 kp - ساختاری فولاد با کیفیت کربن حاوی
کربن حدود 0.18٪، در حال جوش
˗
14G - فولاد با کیفیت کربن ساختاری با محتوای کربن
حدود 0.14٪، آرام، با محتوای بالای منگنز.
علامت گذاری فولادهای ساختاری آلیاژی
˗
مطابق با GOST 454371، نام چنین فولادهایی از اعداد و حروف تشکیل شده است.
˗
ارقام اول نام تجاری نشان دهنده میانگین محتوای کربن در فولاد در صدم است
کسری از درصد
˗
حروف عناصر آلیاژی اصلی موجود در فولاد را نشان می دهد.
˗
اعداد بعد از هر حرف نشان دهنده تقریبی است درصد
عنصر مربوطه، گرد شده به نزدیکترین عدد صحیح، با محتوای آلیاژی
16

˗
˗
˗
˗
˗
˗
علامت گذاری گروه های دیگر فولادهای سازه ای
فولاد فنری.
˗
وجه تمایز اصلی این فولادها این است که محتوای کربن موجود در آنها باید
حدود 0.8٪ باشد (در این مورد، خواص کشسانی در فولادها ظاهر می شود)
فنرها و فنرها از کربن (65،70،75،80) و آلیاژی ساخته شده اند
(65S2, 50HGS, 60S2HFA, 55HGR) فولادهای سازه ای
این فولادها با عناصری که حد الاستیک را افزایش می دهند آلیاژ می شوند - سیلیکون،
منگنز، کروم، تنگستن، وانادیم، بور
به عنوان مثال: 60S2 - ساختاری فولاد کربنی با فنر
محتوای کربن حدود 0.65٪، سیلیکون حدود 2٪.
GOST 80178 با حروف "ШХ" مشخص شده است، پس از آن محتوا نشان داده شده است
فولادهای بلبرینگ
˗
کروم در دهم درصد
برای فولادهایی که در معرض ذوب مجدد الکتروسرباره قرار می گیرند، حرف Ш اضافه می شود
همچنین در انتهای نام آنها با یک خط تیره جدا شده است.
به عنوان مثال: ШХ15، ШХ20СГ، ШХ4Ш.
˗
از آنها برای ساخت قطعات بلبرینگ استفاده می شود، همچنین برای ساخت استفاده می شود
قطعاتی که تحت بارهای زیاد کار می کنند.
به عنوان مثال: ШХ15 - یاطاقان توپ فولادی ساختاری حاوی
کربن 1٪، کروم 1.5٪
˗
GOST 141475 با حرف A (اتوماتیک) شروع می شود.
˗
اگر فولاد با سرب آلیاژ شود، نام آن با حروف شروع می شود
فولادهای اتوماتیک
AC
عنصر تا 1.5٪، رقم پشت حرف مربوطه نشان داده نشده است.
حرف A در انتهای گرید نشان دهنده کیفیت بالای فولاد است (با
مقدار کم گوگرد و فسفر)
˗
N - نیکل، X - کروم، K - کبالت، M - مولیبدن، B - تنگستن، T - تیتانیوم، D
- مس، G - منگنز، C - سیلیکون.
برای مثال:
˗
12Х2Н4А - فولاد آلیاژی ساختاری، با کیفیت بالا، با
محتوای کربن حدود 0.12٪، کروم حدود 2٪، نیکل حدود 4٪
40ХН - فولاد آلیاژی ساختاری، با محتوای کربن حدود 0.4٪.
کروم و نیکل تا 1.5٪
برای انعکاس محتوای عناصر دیگر در فولادها، همان
قوانین مربوط به فولادهای ساختاری آلیاژی. به عنوان مثال: A20، A40G، AC14،
AS38HGM
به عنوان مثال: АС40 - فولاد ساختاری اتوماتیک با محتوای کربن
0.4٪، سرب 0.150.3٪ (در نام تجاری مشخص نشده است)
بخش عملی
تکلیف برای دانش آموزان:

2. علائم اصلی علامت گذاری تمام گروه های فولادهای سازه ای را بنویسید
(فولادهای با کیفیت معمولی، فولادهای با کیفیت بالا، فولادهای ساختاری آلیاژی،
بهار تو راهه
فولادها، فولادهای بلبرینگ، فولادهای اتوماتیک)، با
مثال ها.
انتساب بر اساس گزینه ها:
1.
نمرات فولاد را رمزگشایی کنید و منطقه کاربرد یک مورد خاص را بنویسید
نام تجاری (یعنی چیزی که برای ساخت در نظر گرفته شده است)
17

شماره کار برای گزینه 1
St0
1
BST3Gps
2
08
3
40
4
18Х2Н4МА
5
30HGSA
6
70
7
55S2A
8
9
50HFA
10 ШХ4Ш
11
A40
کار برای گزینه 2
St3
VSt3ps
10
45
12HN3A
38HMYUA
85
60S2X2
55S2
SHX20
A11
کار عملی شماره 5
موضوع: "بررسی فولادهای ابزار کربنی و آلیاژی"
هدف کار: آشنایی دانش آموزان با علامت گذاری و دامنه
علامت گذاری رمزگشایی
شکل دادن
مهارت ها
ساختاری
فولادهای ساختاری
فولادها;
پیش رفتن:
1. با قسمت تئوری آشنا شوید.
2. تکلیف قسمت عملی را کامل کنید.
فولاد آلیاژی از آهن با کربن است که در آن کربن به مقدار 0 وجود دارد
بخش تئوری
2,14%.
فولادها رایج ترین مواد هستند. خوب باش
خواص تکنولوژیکی محصولات در نتیجه درمان فشار و
برش دادن.
مزیت توانایی به دست آوردن مجموعه ای از خواص مورد نظر با تغییر است
ترکیب و نوع پردازش
بسته به هدف، فولادها به 3 گروه تقسیم می شوند: ساختاری،
فولاد ابزاری و مخصوص.
کیفیت بسته به محتوای ناخالصی های مضر: فولاد گوگرد و فسفر
فولادهای با کیفیت معمولی، محتوای گوگرد تا 0.06٪ و تا 0.07٪
فسفر؛ با کیفیت بالا تا 0.035٪ گوگرد و فسفر هر کدام به طور جداگانه.
کیفیت بالا تا 0.025٪ گوگرد و فسفر؛ به خصوص کیفیت بالا، تا 0.025٪
فسفر و تا 0.015 درصد گوگرد.
فولادهای ابزار برای ساخت ابزارهای مختلف طراحی شده اند.
برای پردازش دستی و مکانیکی.
در دسترس بودن طیف وسیعی از فولادها و آلیاژهای تولید شده در
کشورهای مختلف، شناسایی آنها را ضروری کرده اند، اما تاکنون
زمان، هیچ سیستم واحدی برای علامت گذاری فولادها و آلیاژها وجود ندارد که ایجاد می کند
مشکلات خاصی برای تجارت فلزات.
علامت گذاری فولادهای ابزار کربنی
˗
این فولادها مطابق با GOST 143590 به دو دسته باکیفیت و
کیفیت بالا.
18

فولادهای با کیفیت با حرف U (کربن) و یک عدد نشان دهنده مشخص می شوند
میانگین محتوای کربن در فولاد، به دهم درصد.
به عنوان مثال: U7، U8، U9، U10. U7 - فولاد ابزار کربن با
محتوای کربن حدود 0.7٪
حرف A به نام فولادهای با کیفیت (U8A، U12A و
و غیره.). علاوه بر این، در تعیین هر دو با کیفیت بالا و با کیفیت بالا
فولادهای ابزار کربنی، حرف G ممکن است وجود داشته باشد، که نشان می دهد
افزایش محتوای منگنز در فولاد
به عنوان مثال: U8G، U8GA. U8A - فولاد ابزار کربن با
محتوای کربن حدود 0.8٪، با کیفیت بالا.
آنها ابزاری برای کارهای دستی می سازند (اسکنه، پانچ مرکزی، کاتب و غیره)،
کار مکانیکی در سرعت های پایین (دریل).
علامت گذاری فولادهای ابزار آلیاژی
قوانین تعیین فولادهای آلیاژی ابزار مطابق با GOST 595073 in
اساساً مانند آلیاژ ساختاری است.
تفاوت فقط در اعدادی است که کسر جرمی کربن را نشان می دهد
تبدیل شود.
˗
˗
˗
˗
˗
˗
درصد کربن نیز در ابتدای نام مشخص شده است.
فولاد، در دهم درصد، و نه در صدم، مانند آلیاژ ساختاری
فولادها
˗
اگر در فولاد آلیاژی ابزار محتوای کربن باشد
حدود 1.0٪، سپس رقم مربوطه در ابتدای نام آن معمولاً نشان داده نمی شود.
بیایید مثال هایی بزنیم: فولاد 4X2V5MF، KhVG، KhVCh.
˗
9Х5ВФ - فولاد ابزار آلیاژی، با محتوای کربن در حدود
0.9٪، کروم حدود 5٪، وانادیم و تنگستن تا 1٪
علامت گذاری با آلیاژ بالا (سرعت بالا).
فولادهای ابزار
شکل زیر که با حرف "P" مشخص می شود، درصد را نشان می دهد
محتوای تنگستن در آن: بر خلاف فولادهای آلیاژی در نام ها
فولادهای پرسرعت درصد کروم را نشان نمی دهند، زیرا به آن بالغ می شود
حدود 4 درصد در همه فولادها و کربن (متناسب با محتوای وانادیوم است).
˗
حرف F که نشان دهنده وجود وانادیوم است فقط در صورتی نشان داده می شود که
محتوای وانادیم بیش از 2.5٪ است.
به عنوان مثال: R6M5، R18، R6 M5F3.
˗
معمولاً ابزارهای با کارایی بالا از این فولادها ساخته می شوند: مته ها،
برش و غیره (برای کاهش هزینه فقط قسمت کار)
به عنوان مثال: R6M5K2 - فولاد پرسرعت، با محتوای کربن حدود 1٪.
تنگستن حدود 6٪، کروم حدود 4٪، وانادیم تا 2.5٪، مولیبدن حدود 5٪، کبالت
حدود 2 درصد
بخش عملی
تکلیف برای دانش آموزان:
1. عنوان اثر، هدف آن را یادداشت کنید.
2. اصول اولیه علامت گذاری تمام گروه های فولادهای ابزار را بنویسید
(کربن، آلیاژی، پر آلیاژ)
انتساب بر اساس گزینه ها:
1. نمرات فولاد را رمزگشایی کنید و منطقه کاربرد یک درجه خاص را یادداشت کنید
(یعنی آنچه که برای ساختن آن در نظر گرفته شده است).
19

شماره کار برای گزینه 1
1
2
3
4
5
6
U8
U13A
ایکس
HVSG
P18
R6M5
کار برای گزینه 2
U9
U8A
9XC
CVH
P6
R6M5F3
کار عملی شماره 6
موضوع: "بررسی آلیاژهای بر پایه مس: برنج، برنز"
هدف کار: آشنایی دانش آموزان با علامت گذاری و دامنه
فلزات غیر آهنی - مس و آلیاژهای مبتنی بر آن: برنج و برنز. شکل دادن
توانایی رمزگشایی علامت برنج و برنز.
توصیه هایی برای دانش آموزان: قبل از شروع عملی
بخش هایی از تکلیف، مفاد نظری و همچنین سخنرانی ها را با دقت بخوانید
در شما کتاب کاردر این مورد.
پیش رفتن:
1. با قسمت تئوری آشنا شوید.
2. تکلیف قسمت عملی را کامل کنید.
بخش تئوری
برنج
برنج می تواند تا 45 درصد روی داشته باشد. افزایش محتوا
روی تا 45 درصد منجر به افزایش استحکام نهایی تا 450 مگاپاسکال می شود. بیشترین
پلاستیسیته در محتوای روی در حدود 37٪ اتفاق می افتد.
با توجه به روش ساخت محصولات، برنج تغییر شکل پذیر و ریخته گری متمایز می شود.
برنج های قابل تغییر شکل با حرف L و سپس یک عدد مشخص می شوند.
نشان دادن درصد مس، به عنوان مثال، برنج L62 حاوی 62٪ مس است
و 38 درصد روی اگر علاوه بر مس و روی، عناصر دیگری نیز وجود داشته باشد، آنها قرار می گیرند
حروف اولیه (O قلع، سرب C، آهن F، فسفر فسفر، منگنز Mts، A
آلومینیوم، روی روی).
تعداد این عناصر با اعداد مربوطه بعد از عدد نشان داده می شود.
برای نشان دادن محتوای مس، به عنوان مثال، آلیاژ LAZh6011 حاوی 60٪ مس، 1٪ است.
آلومینیوم، 1% آهن و 38% روی.
برنج ها مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند که می توان آن را بهبود بخشید
علاوه بر این با افزودنی قلع. برنج LO70 1 مقاوم در برابر خوردگی در آب دریا
20

و «برنج دریایی» نامیده می شود. افزودن نیکل و آهن باعث افزایش مکانیکی می شود
قدرت تا 550 مگاپاسکال
برنج های ریخته گری نیز با حرف L، پس از تعیین حروف مشخص می شوند
عنصر آلیاژی اصلی (روی) و هر عدد بعدی قرار می گیرد،
میانگین محتوای آن در آلیاژ را نشان می دهد. به عنوان مثال، برنج ЛЦ23А6Ж3МЦ2
حاوی 23 درصد روی، 6 درصد آلومینیوم، 3 درصد آهن، 2 درصد منگنز است. بهترین
برنج با نام تجاری LTs16K4 دارای سیالیت است. برنج های ریخته گری شامل برنج می باشد
نوع ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМЦ. برنج های ریخته گری مستعد لیکواسیون نیستند، دارند
انقباض متمرکز، ریخته گری با چگالی بالا به دست می آید.
برنج ماده خوبی برای سازه هایی است که در زیر آن کار می کنند
دمای منفی
آلیاژهای مس با عناصری غیر از روی را برنز می نامند. برنز
برنز
به فرفورژه و ریخته گری تقسیم می شوند.
هنگام علامت گذاری برنزهای تغییر شکل پذیر، حروف Br در وهله اول قرار می گیرند، سپس
حروفی که نشان می دهد کدام عناصر به جز مس در آلیاژ گنجانده شده است. بعد از رفتن نامه ها
اعدادی که محتوای اجزای موجود در شناور را نشان می دهند. به عنوان مثال، نام تجاری BROF101
به این معنی که برنز حاوی 10٪ قلع، 1٪ فسفر و بقیه مس است.
برنزهای ریخته‌شده نیز با حروف Br شروع می‌شوند و سپس نشان می‌دهند
نامگذاری حروف عناصر آلیاژی و یک عدد نشان دهنده آن قرار داده شده است
محتوای متوسط در آلیاژ به عنوان مثال، برنز BrO3Ts12S5 حاوی 3٪ قلع، 12 است
٪ روی، 5٪ سرب، بقیه مس است.
برنزهای قلع هنگامی که مس و قلع ذوب می شوند، محلول های جامد تشکیل می شوند. اینها
آلیاژها به دلیل گستره دمایی زیاد بسیار مستعد جداسازی هستند
تبلور به دلیل تفکیک، آلیاژهایی با محتوای قلع بالای 5 درصد هستند
مناسب برای قطعاتی مانند بلبرینگ ساده: فاز نرم فراهم می کند
ذرات جامد در حال اجرا خوب مقاومت در برابر سایش ایجاد می کنند. بنابراین
برنزهای پیوتر مواد ضد اصطکاک خوبی هستند.
بنابراین، برنزهای قلع دارای انقباض حجمی کم (حدود 0.8٪) هستند
در ریخته گری هنری استفاده می شود. وجود فسفر خوب را تضمین می کند
سیالیت برنزهای قلع به دو دسته فرفورژه و ریخته گری تقسیم می شوند.
در برنزهای تغییر شکل پذیر، محتوای قلع نباید از 6 درصد تجاوز کند
اطمینان از پلاستیسیته مورد نیاز، BrOF6،50،15. بسته به ترکیب
برنزهای تغییر شکل پذیر با مکانیکی بالا و ضد خوردگی متمایز می شوند.
خاصیت ضد اصطکاک و کشسانی دارد و در صنایع مختلف کاربرد دارد
صنعت. میله ها، لوله ها، نوار، سیم از این آلیاژها ساخته شده اند.
بخش عملی
تکلیف برای دانش آموزان:
1. عنوان و هدف کار را یادداشت کنید.
2- جدول را پر کنید:
نام
آلیاژ، آن
تعریف
اصلی
خواص
آلیاژ
مثال
علامت گذاری
رمزگشایی
تمبرها
منطقه
کاربرد
21

کار عملی شماره 7
موضوع: "بررسی آلیاژهای آلومینیوم"
هدف کار: آشنایی دانش آموزان با علامت گذاری و دامنه
فلزات غیر آهنی - آلومینیوم و آلیاژهای مبتنی بر آن؛ مطالعه ویژگی های برنامه
آلیاژهای آلومینیوم بسته به ترکیب آنها.
توصیه هایی برای دانش آموزان:
قبل از ادامه
بخش عملی تکلیف، مفاد نظری را با دقت بخوانید و
همچنین سخنرانی‌های مربوط به این موضوع را در کتاب کار خود ببینید.
پیش رفتن:
1. با قسمت تئوری آشنا شوید.
2. تکلیف قسمت عملی را کامل کنید.
بخش تئوری
اصل علامت گذاری آلیاژهای آلومینیوم. در ابتدا نوع آلیاژ مشخص شده است: D
آلیاژهای نوع دورالومین؛ و آلومینیوم فنی؛ آلومینیوم چکش خوار AK
آلیاژها؛ در آلیاژهای با مقاومت بالا؛ آلیاژهای ریخته گری AL.
علاوه بر این، شماره شرطی آلیاژ نشان داده شده است. عدد مشروط به دنبال آن آمده است
نام مشخص کننده وضعیت آلیاژ: M نرم (پخت شده)؛ تی
تحت درمان حرارتی (سخت شدن به علاوه پیری)؛ N سرد کار; پ -
نیمه استاندارد
آلیاژها با توجه به ویژگی های تکنولوژیکی خود به سه گروه فرفورژه تقسیم می شوند
آلیاژهایی که با عملیات حرارتی سخت نشده اند. آلیاژهای فرفورژه، قابل سخت شدن
حرارت درمانی؛ آلیاژهای ریخته گری روش های متالورژی پودر
آلیاژهای آلومینیوم متخلخل (SAS) و پودر آلومینیوم متخلخل را تولید می کند
آلیاژها (SAP).
آلیاژهای ریخته گری فرفورژه با عملیات حرارتی سخت نمی شوند.
استحکام آلومینیوم را می توان با آلیاژسازی افزایش داد. به آلیاژهای سخت نشده تبدیل شود
عملیات حرارتی، منگنز یا منیزیم را معرفی کنید. اتم های این عناصر اساسا هستند
افزایش استحکام آن، کاهش انعطاف پذیری. آلیاژها نشان داده شده اند: با AMts منگنز،
با منیزیم AMg؛ پس از تعیین عنصر، محتوای آن نشان داده شده است (AMg3).
منیزیم فقط به عنوان سخت کننده عمل می کند، منگنز سخت می شود و افزایش می یابد
مقاومت در برابر خوردگی. استحکام آلیاژها فقط در نتیجه تغییر شکل افزایش می یابد
در حالت سرد هر چه درجه تغییر شکل بیشتر باشد، بیشتر رشد می کند
22

استحکام و انعطاف پذیری کاهش می یابد. بسته به درجه سخت شدن، بین آنها تمایز قائل می شود
آلیاژهای سرد و نیمه کاره (AMg3P).
از این آلیاژها برای ساخت انواع ظروف سوخت جوش داده شده استفاده می شود.
نیتریک و سایر اسیدها، ساختارهای با بارگذاری کم و متوسط. تغییر شکل پذیر
آلیاژهای سخت شده با حرارت
این آلیاژها عبارتند از دورالومین (آلیاژهای پیچیده آلومینیوم
مس منیزیم یا مس آلومینیوم منیزیم روی). کاهش یافته اند
مقاومت در برابر خوردگی که برای افزایش آن منگنز وارد می شود. دورالومین
معمولاً در دمای 500 درجه سانتیگراد سخت شدن و پیری طبیعی انجام می شود که
قبل از یک دوره نهفتگی دو تا سه ساعته. حداکثر قدرت
بعد از 4.5 روز رسید. Duralumin به طور گسترده ای در ساخت هواپیما استفاده می شود،
صنعت خودروسازی، ساخت و ساز.
آلیاژهای با استحکام بالا آلیاژهایی هستند که علاوه بر مس و
منیزیم حاوی روی است. آلیاژهای B95، B96 دارای مقاومت کششی حدود 650 مگاپاسکال هستند.
مصرف کننده اصلی ساخت هواپیما (پوست، استرینگر، اسپار) است.
در
آلیاژهای آلومینیوم آهنگری AK، AK8 برای ساخت آهنگری استفاده می شود.
دمای 380-450 درجه سانتیگراد، از سخت شده است
آهنگری
درجه حرارت 500-560 درجه سانتیگراد و پیری در دمای 150-165 درجه سانتیگراد به مدت 6 ساعت.
ساخته
نیکل، آهن، تیتانیوم علاوه بر این به ترکیب آلیاژهای آلومینیوم وارد می شوند که
افزایش دمای تبلور مجدد و مقاومت حرارتی تا 300 درجه سانتیگراد.
پیستون ها، تیغه ها و دیسک های کمپرسورهای محوری، توربوجت ها
موتورها
آلیاژهای ریخته گری
آلیاژهای ریخته گری شامل آلیاژهای سیستم آلومینیوم-سیلیکون (سیلومین) است.
حاوی 1013 درصد سیلیکون افزودنی به سیلومین منیزیم، مس به این اثر کمک می کند
سخت شدن آلیاژهای ریخته گری در طول پیری تیتانیوم و زیرکونیوم دانه ها را آسیاب می کنند.
منگنز خواص ضد خوردگی را بهبود می بخشد. نیکل و آهن افزایش می یابد
مقاومت در برابر حرارت
آلیاژهای ریخته گری از AL2 تا AL20 مشخص شده اند. سیلومین ها به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند
برای ساخت قطعات ریخته گری برای دستگاه ها و سایر وسایل متوسط و سبک
جزئیات، از جمله ریخته گری دیواره نازک با شکل پیچیده.
بخش عملی
تکلیف برای دانش آموزان:
1. عنوان و هدف کار را یادداشت کنید.
2- جدول را پر کنید:
نام
آلیاژ، آن
تعریف
اصلی
خواص
آلیاژ
مثال
علامت گذاری
رمزگشایی
تمبرها
منطقه
کاربرد
23

کار آزمایشگاهی شماره 1
موضوع: "خواص مکانیکی فلزات و روشهای مطالعه آنها (سختی)"

پیش رفتن:
1. با مفاد نظری آشنا شوید.
2. تکلیف مربی را کامل کنید.
3. با توجه به تکلیف گزارشی تهیه کنید.
بخش تئوری
نامیده می شوند
مواد
سختی
توانایی
مقاومت کردن
نفوذ جسم دیگری به داخل آن در تست های سختی، یک بدنه تعبیه شده در
مواد و به نام تورفتگی باید سخت تر باشد، مشخص باشد
اندازه و شکل، نباید تغییر شکل دائمی دریافت کند. تست های سختی
می تواند ایستا و پویا باشد. نوع اول شامل تست ها می شود
با روش تورفتگی، به دوم با فرورفتگی ضربه. علاوه بر این،
روشی برای تعیین سختی با خراشیدن وجود دارد، اسکلرومتری.
با توجه به مقدار سختی فلز، می توانید از سطح آن ایده بگیرید
خواص به عنوان مثال، هر چه سختی تعیین شده توسط فشار نوک بالاتر باشد،
شکل پذیری کمتر فلز و بالعکس.
آزمون سختی فرورفتگی شامل این واقعیت است که یک نمونه در زیر
عمل بار در فرورفتگی فشرده می شود (الماس، فولاد سخت شده، سخت
آلیاژ)، به شکل یک توپ، مخروط یا هرم. پس از برداشتن بار روی
نمونه یک اثر باقی می ماند که مقدار آن (قطر، عمق یا
مورب) و با مقایسه آن با ابعاد فرورفتگی و بزرگی بار می توان قضاوت کرد.
در مورد سختی فلز
سختی با استفاده از سختی سنج های مخصوص تعیین می شود. اغلب اوقات
سختی با روش های برینل (GOST 901259) و راکول (GOST 901359) تعیین می شود.
الزامات کلی برای آماده سازی و آزمایش نمونه وجود دارد
با این روش ها:
1. سطح نمونه باید تمیز و عاری از ایراد باشد.
2. نمونه ها باید ضخامت معینی داشته باشند. پس از دریافت چاپ بر روی
سمت عقب نمونه نباید هیچ گونه نشانه ای از تغییر شکل را نشان دهد.
3. نمونه باید محکم و ثابت روی میز باشد.
4. بار باید عمود بر سطح نمونه عمل کند.
تعیین سختی برینل
سختی برینل فلز با فرورفتگی در نمونه سخت شده تعیین می شود
24

توپ فولادی (شکل 1) با قطر 10; 5 یا 2.5 میلی متر و با تعداد سختی بیان می شوند
HB با تقسیم بار اعمال شده P به N یا kgf (1N = 0.1 kgf) بر
مساحت سطح اثر تشکیل شده روی نمونه F بر حسب میلی متر
عدد سختی برینل HB با نسبت بار اعمال شده F بیان می شود
به ناحیه S سطح کروی فرورفتگی (سوراخ) روی سطح اندازه گیری شده.
HB =
، (Mpa)،
D − √D2 − d2
πD¿
اف
S = 2F
¿
جایی که
F - بار، N;
S مساحت سطح کروی اثر، mm2 (بیان شده بر حسب D و d) است.
D قطر توپ، میلی متر است.
d - قطر فرورفتگی، میلی متر؛
مقدار بار F، قطر توپ D و زمان نگهداری در زیر
بار
τ
، مطابق جدول 1 انتخاب می شوند.
شکل 1. طرح اندازه گیری سختی به روش برینل.
الف) طرح فشار دادن توپ به فلز آزمایش
بار F، D - قطر توپ، دوپ - قطر تورفتگی؛
ب) اندازه گیری قطر فرورفتگی با لوپ (در شکل d = 4.2 میلی متر).
میز 1.
انتخاب قطر توپ، بار و نگهداری بار بسته به
بر روی سختی و ضخامت نمونه
قطر
توپ D،
میلی متر
ضخامت
موضوع آزمون
نمونه، میلی متر
مواد
فلزات سیاه
فاصله
سختی در
واحدها
برینل،
MPa
14004500
بیش از 6
6…3
کمتر از 3
بیش از 6
6…3
10
5
2,5
10
5
کمتر از 1400
گزیده
زیر
بار
با
, τ
10
بار
F، N (kgf)
29430
(3000)
7355 (750)
1840
(187,5)
9800
(1000)
25

فلزات غیر آهنی
و آلیاژها (مس،
برنج، برنز،
آلیاژهای منیزیم
و غیره.)
3501300
فلزات غیر آهنی
(آلومینیوم،
یاتاقان
آلیاژها و غیره)
80350
کمتر از 3
بیش از 6
6…3
کمتر از 3
بیش از 6
6…3
کمتر از 3
2,5
10
5
2,5
10
5
2,5
2450 (750)
613 (62,5)
9800
(1000)
2450 (750)
613 (62,5)
2450 (250)
613 (62,5)
153,2
(15,6)
30
60
شکل 2 نمودار یک دستگاه اهرمی را نشان می دهد. نمونه تنظیم شده است
مرحله 4. چرخ دستی 3 را بچرخانید، نمونه را با پیچ 2 بلند کنید تا لمس شود.
آن را با توپ 5 و بیشتر تا فشرده شدن کامل فنر 7 روی دوک 6 قرار دهید. فنر
یک پیش بار بر روی توپ برابر با 1 کیلو نیوتن (100 کیلوگرم برف) ایجاد می کند که این امر را فراهم می کند
موقعیت پایدار نمونه در حین بارگذاری سپس شامل شود
موتور برق 13 و از طریق دنده حلزونی گیربکس 12، شاتون 11 و سیستم اهرم ها
8.9، واقع در محفظه 1 سختی سنج با وزنه های 10، یک بار کامل مشخص را ایجاد می کند.
روی توپ. یک قالب کروی بر روی قطعه آزمایش به دست می آید. پس از تخلیه دستگاه
نمونه برداشته شده و قطر چاپ با ذره بین مشخص می شود. برای قطر محاسبه شده
چاپ به طور متوسط مقدار حسابیاندازه گیری ها به دو صورت متقابل
جهات عمود بر هم
شکل 2. نمودار دستگاه برینل
با استفاده از فرمول فوق، با استفاده از قطر تورفتگی اندازه گیری شده،
عدد سختی HB محاسبه می شود. عدد سختی بسته به قطر بدست آمده
تورفتگی را می توان در جداول نیز یافت (جدول اعداد سختی را ببینید).
هنگام اندازه گیری سختی با یک توپ با قطر D = 10.0 میلی متر تحت بار F = 29430 N
HB 2335 MPa یا بیشتر
= 10 s - تعداد سختی به صورت زیر نوشته می شود:
τ
(3000 کیلوگرم) با سرعت شاتر
نام گذاری قدیمی HB 238 (به کیلوگرم بر میلی متر مربع)
هنگام اندازه گیری سختی برینل، موارد زیر را در نظر داشته باشید:
1.
می توان موادی را با سختی نه بیشتر از HB 4500 MPa آزمایش کرد، زیرا در
سختی بیشتر نمونه، تغییر شکل غیرقابل قبولی در خود توپ رخ می دهد.
2.
برای جلوگیری از پانچ، حداقل ضخامت نمونه نباید باشد
کمتر از ده برابر عمق چاپ؛
26

3.
4.
چهار قطر چاپ؛
نه کمتر از 2.5 روز.
فاصله بین مرکز دو چاپ مجاور باید حداقل باشد
فاصله از مرکز فرورفتگی تا سطح جانبی نمونه باید باشد
تعیین سختی راکول
طبق روش راکول، سختی فلزات با فرورفتگی در آزمون تعیین می شود
نمونه یک توپ فولادی سخت شده با قطر 1.588 میلی متر یا یک مخروط الماس با زاویه
بالاترین
بارها:
P0 اولیه = 10 kgf و P کل برابر با مجموع P0 اولیه و
بارهای اصلی P1 (شکل 3).
دو به طور متوالی
پیوست شده است
عمل
120 درجه زیر
عدد سختی راکول HR در واحدهای معمولی بدون بعد اندازه گیری می شود و
HRc = 100−
با فرمول های زیر تعیین می شود:
h - h0
0.002 - هنگام فشار دادن مخروط الماس
h - h0
0.002 - هنگامی که یک توپ فولادی به داخل فشار داده می شود،
HRv = 130−
که در آن 100 تعداد تقسیمات مقیاس سیاه C، 130 تعداد تقسیمات مقیاس قرمز B است.
صفحه نشانگر اندازه گیری عمق فرورفتگی؛
h0 عمق فرورفتگی مخروط یا توپ الماس تحت عمل است
پیش بارگذاری مم
h عمق فرورفتگی مخروط یا توپ الماس تحت تأثیر بار کل است.
میلی متر
0.002 - مقدار تقسیم مقیاس صفحه نشانگر (حرکت مخروط الماس
هنگام اندازه گیری سختی 0.002 میلی متر با حرکت فلش نشانگر مطابقت دارد
یک تقسیم)، میلی متر
نوع نوک و مقدار بار بسته به جدول 2 انتخاب می شوند
سختی و ضخامت قطعه تست ...
عدد سختی راکول (HR) اندازه گیری عمق فرورفتگی دندانه و
در واحدهای متعارف بیان می شود. واحد سختی به عنوان یک مقدار بدون بعد در نظر گرفته می شود،
مربوط به جابجایی محوری 0.002 میلی متر است. عدد سختی راکول
مستقیماً با یک فلش در مقیاس C یا B نشانگر بعد از خودکار نشان داده می شود
برداشتن بار اصلی سختی همان فلز، توسط متفاوت تعیین می شود
روش ها در واحدهای مختلف سختی بیان می شوند.
به عنوان مثال، HB 2070، HRc 18 یا HRb 95.
شکل 3. طرح اندازه گیری سختی راکول
27

چشم انداز
نکته
ika
عمومی
بار F،
N (kgf)
کمترین
ضخامت
نمونه
تعیین
سختی روی
راکول
مقیاس
عدد
محکم
sti
V
با
آ
HRB
فولاد
توپ
981 (100)
ساعت
الماس
مخروط
1471 (150)
HRA
الماس
مخروط
588 (60)
0,7
0,7
0,4
جدول 2
محدودیت ها
اندازه گیری ها
در واحدها
راکول
25…100
در مقیاس B
20…67
در مقیاس C
70…85
در مقیاس B
محدودیت ها
اندازه گیری ها
سختی
نمونه در
واحدها
برینل، NV
500 تا 2300
(سخت نشده
استیل رنگی
فلزات و آنها
آلیاژها
از 2000 تا 7000
(سخت شده
تبدیل شدن)
4000 تا
9000 (جزئیات
در معرض
سیمان سازی یا
نیتروژن،
آلیاژهای سخت
و غیره.)
روش راکول با سادگی و بهره وری بالا متمایز می شود
حفظ سطح با کیفیت بالا پس از آزمایش، به شما امکان می دهد فلزات و
آلیاژها با سختی کم و زیاد. این روش برای
آلیاژهای با ساختار ناهمگن (چدن های خاکستری، چکش خوار و با استحکام بالا،
آلیاژهای یاتاقان ضد اصطکاک و غیره).
بخش عملی
محتوای گزارش.

به سوالات پاسخ دهید:
1. سختی به چه چیزی گفته می شود؟
2. ماهیت تعیین سختی چیست؟
3. چه 2 روشی را برای تعیین سختی می شناسید؟ چه تفاوتی بین آنها وجود دارد؟
4. چگونه باید یک نمونه برای آزمایش آماده کرد؟
5. چگونه می توانید عدم وجود یک روش جهانی برای تعیین سختی را توضیح دهید؟
6. چرا، از بسیاری از ویژگی های مکانیکی مواد، رایج ترین
سختی را تعیین کنید؟
7. طرح تعیین سختی را طبق برینل و راکول در دفترچه یادداشت کنید.
28

کار آزمایشگاهی شماره 2
موضوع: "خواص مکانیکی فلزات و روشهای مطالعه آنها (استحکام، کشسانی)"
هدف کار: بررسی خواص مکانیکی فلزات، روش های مطالعه آنها.
پیش رفتن:
1. با مفاد نظری آشنا شوید.
2. تکلیف مربی را کامل کنید.
3. با توجه به تکلیف گزارشی تهیه کنید.
بخش تئوری
خواص مکانیکی اصلی عبارتند از استحکام، کشش، چقرمگی،
طراح معقولانه انتخاب می کند
سختی
مواد مناسب که قابلیت اطمینان و دوام سازه ها را تضمین می کند
حداقل جرم آنها
دانستن خواص مکانیکی،
خواص مکانیکی رفتار ماده را در هنگام تغییر شکل و
تخریب در اثر بارهای خارجی. بسته به شرایط بارگذاری
خواص مکانیکی زمانی قابل تعیین است که:
1. بارگذاری استاتیک، بار روی نمونه به آرامی و هموار افزایش می یابد.
29

2. تحت بارگذاری دینامیکی، بار با سرعت بالایی افزایش می یابد، دارد
شخصیت شوک
3. بارگذاری متناوب یا چرخه ای مکرر بار در فرآیند
آزمایش از نظر قدر یا در قدر و جهت چندین بار متفاوت است.
برای به دست آوردن نتایج، نمونه ها و روش های قابل مقایسه
تست های مکانیکی توسط GOST ها تنظیم می شود. در یک تست استاتیک در
کشش: GOST 1497 ویژگی های استحکام و شکل پذیری را به دست می آورد.
استحکام توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تغییر شکل و تخریب است.
پلاستیسیته توانایی یک ماده برای تغییر اندازه و شکل زیر است
تأثیر نیروهای خارجی؛ معیار پلاستیسیته مقدار تغییر شکل دائمی است.
دستگاهی که استحکام و شکل پذیری را تعیین می کند یک دستگاه تست کشش است.
که نمودار تنش-کرنش را ثبت می کند (نگاه کنید به شکل 4) رابطه بین را بیان می کند
ازدیاد طول نمونه و بار عملی
برنج. 4. نمودار کشش: الف - مطلق، ب - نسبی.
بخش oa در نمودار مربوط به تغییر شکل الاستیک مواد است که
قانون هوک قابل احترام است. تنش مربوط به تغییر شکل حد الاستیک
در نقطه a حد تناسب نامیده می شود.
حد متناسب بالاترین ولتاژ قبل از رسیدن است
که قانون هوک معتبر است.
در ولتاژهای بالاتر از حد متناسب، یکنواخت
تغییر شکل پلاستیک (طول یا باریک شدن بخش).
نقطه b - حد الاستیک - بالاترین تنش، قبل از رسیدن به آن
هیچ تغییر شکل دائمی در نمونه رخ نمی دهد.
منطقه cd نقطه تسلیم است، با نقطه تسلیم مطابقت دارد - این است
تنشی که در آن افزایش تغییر شکل در نمونه بدون افزایش رخ می دهد
بارها ("جریان" مواد).
بسیاری از گریدهای فولادی و فلزات غیرآهنی سطح مشخصی ندارند
قدرت تسلیم، بنابراین، یک نقطه تسلیم مشروط برای آنها تعیین می شود. مشروط
تنش تسلیم تنشی است که با تغییر شکل دائمی مطابقت دارد
معادل 0.2 درصد طول اولیه نمونه (فولاد آلیاژی، برنز، دورالومین و
مواد دیگر).
نقطه B مربوط به قدرت نهایی (محلی
نازک شدن گردن است، تشکیل نازک شدن مشخصه مواد پلاستیکی است).
30

استحکام کششی حداکثر تنشی است که یک نمونه می تواند تحمل کند.
قبل از تفکیک (استحکام کششی موقت).
در پشت نقطه B، بار سقوط می کند (به دلیل طویل شدن گردن) و تخریب
در نقطه K رخ می دهد.
بخش عملی.
محتوای گزارش.
1. عنوان اثر، هدف آن را ذکر کنید.
2. چه خواص مکانیکی را می دانید؟ چه روش هایی برای تعیین استفاده می شود
خواص مکانیکی مواد
3. تعریف استحکام و شکل پذیری را بنویسید. چه روش هایی
مصمم هستند؟ اسم دستگاهی که این خواص را مشخص می کند چیست؟ با
با چه ویژگی هایی تعریف شده است؟
4. نمودار کشش مطلق مواد پلاستیکی را ثبت کنید.
5. بعد از نمودار، نام تمام نقاط و بخش های نمودار را مشخص کنید.
6. محدودیت چیست مشخصه اصلی هنگام انتخاب ماده برای
ساخت هر محصول؟ پاسخ را توجیه کنید.
7. چه موادی در کار قابل اعتمادتر هستند، شکننده یا شکل پذیر؟ پاسخ
توجیه.
کتابشناسی - فهرست کتب
اصلی:
1.
آداسکین A.M.، Zuev V.M. علم مواد (فلزکاری). - M .: OITs
"آکادمی"، 2009 - 240 ص.
انجمن، 2010 - 336 ص.
2.
3.
آداسکین A.M.، Zuev V.M. علم مواد و فناوری مواد. - م.:
چوماچنکو یو.ت. علم مواد و لوله کشی (NGO و SPO). -
Rostov n / a: Phoenix، 2013 - 395 p.

اضافی:
1.
ژوکوفتس I.I. آزمایش مکانیکی فلزات - M .: دبیرستان، 1986. -
199 ص.
2.
3.
لاختین یو.م. مبانی علم مواد. - M .: متالورژی، 1988.
Lakhtin Yu.M., Leontyeva V.P. علم مواد. - م .: مهندسی مکانیک، 1990.
31

منابع الکترونیکی:
1. مجله "علوم مواد". (منبع الکترونیکی) - فرم دسترسی
http://www.nait.ru/journals/index.php?p_journal_id=2.
2. علم مواد: منبع آموزشی، فرم دسترسی http: //
فولادها
(الکترونیکی
منبع)
–
فرم
دسترسی داشته باشید
www.supermetalloved / narod.ru.
3.
قدیمی
www.splav.kharkov.com.
4. مرکز فدرال اطلاعات و منابع آموزشی. (الکترونیکی
منبع) - فرم دسترسی www.fcior.ru.
32