Контрольная работа механические свойства металлов с

Содержание

Механические свойства металлов и сплавов
Контрольно-измерительные материалы по теме "Свойства металлов и сплавов" к разделу "Технология обработки металлов" 6 класс
Механические свойства металлов. Производство стали — контрольная работа по прочим предметам
Тезисы:
Похожие работы:
Контрольная работа по "Материаловедение"
2. Описать сущность процесса цементации стали и указать область ее применения

f = f – fноом [ Гц ]
f = ± 0,1 Гц – допускаемое значение
f = ± 0,2 Гц – предельно допускаемое значение
f = ± 0,4 Гц – аварийно допускаемое значение

Изменение нагрузки потребителей в сети может быть различным . При малом изменении нагрузки требуется небольшой резерв мощности. В этих случаях автоматическое регулирование частоты одной так называемой частотно-регулируемой станцией.

При больших изменениях нагрузки, автоматическое регулирование частоты должно быть предусмотрено на значительном числе станций. Для этого составляются графики изменения нагрузок электростанций.

При отключении мощных линий электропередач в послеаварийных режимах, система может оказаться разделенной на отдельно не синхронно работающие части.

На электростанциях, на которых мощности может оказаться не достаточно, произойдет снижение производительности оборудования собственных нужд (питательных и циркуляционных насосов), следовательно вызовет значительное снижение мощности станции , вплоть до выхода ее из строя.

В подобных случаях для предотвращения аварий предусматриваются устройства АЧР, отключающие в таких случаях часть менее ответственных потребителей, а после включения резервных источников питания, устройства ЧАПВ включают отключенных потребителей.

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться деформации (упругой и пластической) и разрушению. Для металлов и сплавов, работающих как конструкционные материалы, эти свойства являются определяющими. Выявляют их испытаниями при воздействии внешних нагрузок.

Количественные характеристики механических свойств: упругость, пластичность, прочность, твердость, вязкость, усталость, трещиностойкость, хладостойкость, жаропрочность. Эти характеристики необходимы для выбора материалов и режимов их технологической обработки, расчетов на прочность деталей и конструкций, контроля и диагностики их прочностного состояния в процессе эксплуатации.

Под действием внешней нагрузки в твердом теле возникают напряжение и деформация.

Напряжение — это нагрузка (сила) P, отнесенная к первоначальной площади поперечного сечения F0 образца:

Деформация — это изменение формы и размеров твердого тела под действием внешних сил или в результате физических процессов, возникающих в теле при фазовых превращениях, усадке и т.п. Деформация может быть упругая (исходные размеры образца восстанавливаются после снятия нагрузки) и пластическая (сохраняется после снятия нагрузки).

Напряжение s измеряют в паскалях (Па), деформацию e — в процентах (%) относительного удлинения (Dl/l)×100 или сужения площади сечения (DS/S)×100.

При все возрастающей нагрузке упругая деформация, как правило, переходит в пластическую, и далее образец разрушается (рис.1). В зависимости от способа приложения нагрузки методы испытания механических свойств металлов, сплавов и других материалов делятся на статические, динамические и знакопеременные.

Прочность — способность металлов оказывать сопротивление деформации или разрушению статическим, динамическим или знакопеременным нагрузкам.

Прочность металлов при статических нагрузках испытывают на растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Испытание на разрыв является обязательным.

Прочность при динамических нагрузках оценивают удельной ударной вязкостью, а при знакопеременных нагрузках — усталостной прочностью.

Прочность при испытании на растяжение оценивают следующими характеристиками (рис.1).

Предел прочности на разрыв (предел прочности или временное сопротивление разрыву) sв — это напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке Рmax, предшествующей разрушению образца:

Эта характеристика является обязательной для металлов.

Предел пропорциональности sпц — это условное напряжение Рпц, при котором начинается отклонение от пропорциональной зависимости между деформацией и нагрузкой:

Предел текучести sт — это наименьшее напряжение Рт, при котором образец деформируется (течет) без заметного увеличения нагрузки:

Условный предел текучести s0,2 — напряжение, после снятия которого остаточная деформация достигает величины 0,2 %.

Если же на кривой напряжение — деформация за пределом упругости образуется площадка текучести (рис.1), то за предел текучести sт принимают напряжение, отвечающее площадке текучести.

Если после того, как напряжение превысило sт, его снять, то деформация уменьшится по пунктирной линии. Отрезок ОО¢ показывает остаточную пластическую деформацию.

Величина sт чрезвычайно чувствительна к скорости деформации (продолжительности действия нагрузки) и к температуре. Если прикладывать к материалу напряжение меньше sт в течение длительного времени, то оно может вызвать пластическую (остаточную) деформацию. Это медленное и непрерывное пластическое деформирование воздействием постоянной нагрузки называют ползучестью (криппом).

Пластичность — свойство металлов деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять измененную форму после снятия этих сил.

Пластичность — одно из важных механических свойств металла, которое в сочетании с высокой прочностью делает его основным конструкционным материалом. Ее характеристиками являются относительное удлинение перед разрывом d и относительное сужение перед разрывом y.

Эти характеристики определяют при испытании металлов на растяжение, а их численные значения вычисляют по формулам (в процентах):

,
,
где l0 и lр — длина образца до и после разрушения соответственно;
F0и Fр — площадь поперечного сечения образца до и после разрушения.

Упругость — свойство металлов восстанавливать свою прежнюю форму после снятия внешних сил, вызывающих деформацию. Упругость — свойство, обратное пластичности.

Твердость — способность металлов оказывать сопротивление проникновению в них более твердого тела. Испытания на твердость — самый доступный и распространенный вид механических испытаний.

Наибольшее применение в технике получили статические методы испытания на твердость при вдавливании индентора: метод Бринелля, метод Виккерса и метод Роквелла.

Твердость, согласно этим методам, определяют следующим образом.

По Бринеллю — в испытуемый образец с определенной силой вдавливается закаленный стальной шарик диаметром D под действием нагрузки P, и после снятия нагрузки измеряется диаметр отпечатка d (рис.2,а). Число твердости по Бринеллю — НВ, характеризуется отношением нагрузки P, действующей на шарик, к площади поверхности сферического отпечатка M:

Чем меньше диаметр отпечатка d, тем больше твердость образца. Диаметр шарика D и нагрузку P выбирают в зависимости от материала и толщины образца. Метод Бринелля не рекомендуется применять для материалов с твердостью более 450 HB, так как стальной шарик может заметно деформироваться, что внесет погрешность в результаты испытаний.

При испытании на твердость по методу Виккерса в поверхность материала вдавливается алмазная четырехгранная пирамида с углом при вершине a = 136° (рис.2,б). После снятия нагрузки вдавливания измеряется диагональ отпечатка d1. Число твердости по Виккерсу HV подсчитывается как отношение нагрузки Р к площади поверхности пирамидального отпечатка М:

Число твердости по Виккерсу обозначается символом HV с указанием нагрузки Р и времени выдержки под нагрузкой, причем размерность числа твердости (кгс/мм2) не ставится.

Продолжительность выдержки индентора под нагрузкой принимают для сталей 10-15 с, а для цветных металлов — 30 с.

Например, 450 HV10/15 означает, что число твердости по Виккерсу 450 получено при Р = 10 кгс (98,1 Н), приложенной к алмазной пирамиде в течение 15 с.

Преимущество метода Виккерса по сравнению с методом Бринелля заключается в том, что методом Виккерса можно испытывать материалы более высокой твердости из-за применения алмазной пирамиды.

При испытании на твердость по методу Роквелла в поверхность материала вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120° или стальной шарик диаметром 1,588 мм. Однако, согласно этому методу, за условную меру твердости принимается глубина отпечатка.

Схема испытания по методу Роквелла показана на рис.2,в. Вначале прикладывается предварительная нагрузка Р0,под действием которой индентор вдавливается на глубину h0. Затем прикладывается основная нагрузка Р1, под действием которой индентор вдавливается на глубину h1.

После этого снимают нагрузку Р1,но оставляют предварительную нагрузку Р0.

При этом под действием упругой деформации индентор поднимается вверх, но не достигает уровня h0. Разность (h – h0) зависит от твердости материала; чем тверже материал, тем меньше эта разность. Глубина отпечатка измеряется индикатором часового типа с ценой деления 0,002 мм.

При испытании мягких металлов методом Роквелла в качестве индентора применяется стальной шарик. Последовательность операций такая же, как и при испытании алмазным конусом. Число твердости, определенное методом Роквелла, обозначается символом HR.

Однако в зависимости от формы индентора и значений нагрузок вдавливания к этому символу добавляется буква А, С, или В, обозначающая соответствующую шкалу измерений.

Числа твердости по Роквеллу определяют в условных единицах по формулам:
;
,
где 100 и 130 — предельно заданное число делений индикатора часового типа с ценой деления 0,002 мм.
Трещиностойкость — свойство материалов сопротивляться развитию трещин при механических и других воздействиях.

Трещины в материалах могут быть металлургического и технологического происхождения, а также возникать и развиваться в процессе эксплуатации. В случае возможности хрупкого разрушения для безопасной работы элементов конструкций необходимо количественно оценивать размеры допустимых трещиноподобных дефектов.

Количественной характеристикой трещиностойкости материала является критический коэффициент интенсивности напряжений в условиях плоской деформации в вершине трещины KIс.

Многие конструкции при эксплуатации испытывают ударные нагрузки. Для решения вопроса об их долговечности и надежности в этих условиях очень важными являются результаты динамических испытаний (нагрузка прилагается ударом с большой силой).

Переход от статических нагружений к динамическим вызывает изменение всех свойств металлов и сплавов, связанных с пластической деформацией.
Для оценки склонности материала к хрупкому разрушению применяют испытания на ударный изгиб образцов с надрезом, в результате которых определяют ударную вязкость.
Ударная вязкость — работа, затраченная при динамическом разрушении надрезанного образца, отнесенная к площади поперечного сечения в месте надреза.

Вязкость — свойство, обратное хрупкости. Ударная вязкость ответственных деталей должна быть высокой.

Кроме числовых значений, получаемых при испытании на удар, важным критерием является характер излома. Волокнистый матовый излом без характерного металлического блеска свидетельствует о вязком разрушении. Хрупкое разрушение дает кристаллический блестящий излом.

Ударная вязкость зависит от многих факторов. Наличие в изделиях резких переходов в сечении, надрезов, вырезов и т. п. вызывает неравномерное распределение напряжений по сечению и их концентрацию. Ударная вязкость зависит также и от состояния поверхности образца. Риски, царапины, следы механической обработки и другие дефекты снижают ударную вязкость.

Динамическое нагружение вызывает повышение предела упругости и предела текучести, не переводя материал в хрупкое состояние. Но при понижении температуры, сопротивление удару резко уменьшается. Это явление называется хладоломкостью.

К хладоломким металлам относятся металлы с объемноцентрированной кубической решеткой (например, a-Fe, Mo, Cr). Для этой группы металлов при определенной минусовой температуре наблюдается резкое снижение ударной вязкости.

К нехладоломким металлам можно отнести металлы с гранецентрированной кубической решеткой (g-Fe, Al, Ni и др.). Хладоломкость у крупнозернистого материала наступает при более высокой температуре, чем у мелкозернистого.

Характер падения ударной вязкости напоминает порог, что привело к выражению «порог хладоломкости».

Температура, при которой происходит определенное падение ударной вязкости, называется критической температурой хрупкости Tкр.

Большинство разрушений деталей и конструкций при эксплуатации происходит в результате циклического нагружения. Причем в ряде случаев разрушение происходит при напряжениях, лежащих ниже предела упругости.

Усталость — процесс постепенного накопления повреждений в материале при действии циклических нагрузок, приводящий к образованию трещин и разрушению.

Термин «усталость» часто заменяют термином «выносливость», который показывает сколько перемен нагрузок может выдержать металл или сплав без разрушения. Сопротивление усталости характеризуется пределом выносливости s-1. Число циклов условно принято для сталей равным 107, для цветных металлов — 10-8.

Явление усталости наблюдается при изгибе, кручении, растяжении-сжатии и при других способах нагружения.

Большое влияние на выносливость оказывают микроскопическая неоднородность, неметаллические включения, газовые пузыри, химические соединения, а также надрезы, риски, царапины, наличие обезуглероженного слоя и следов коррозии на поверхности изделий, которые приводят к неравномерному распределению напряжений и снижают сопротивление материала повторно-переменным нагрузкам.

Износостойкость — сопротивление металлов изнашиванию вследствие процессов трения. Износ заключается в отрыве с трущейся поверхности отдельных ее частиц и определяется по изменению геометрических размеров или массы детали.

Усталостная прочность и износостойкость дают наиболее полное представление о долговечности деталей в конструкциях, а ударная вязкость и трещиностойкость характеризует надежность этих деталей.

Жаропрочность — способность металлов и сплавов длительно сопротивляться началу и развитию пластической деформации и разрушению под действием постоянных нагрузок при высоких температурах. Предел кратковременной прочности, предел ползучести и предел длительной прочности — численные характеристики жаропрочности.

Механические свойства металлов и сплавов

К основным механическим
свойствам металлов относятся прочность, вязкость, пластичность, твердость, выносливость, ползучесть, износостойкость. Они являются главными характеристиками металла или сплава.

Рассмотрим некоторые термины, применяемые при характеристике механических свойств. Изменения размеров и формы, происходящие в твердом теле под действием внешних сил, называются деформациями, а процесс, их вызывающий,— деформированием. Деформации, исчезающие при разгрузке, называются упругими, а не исчезающие после снятия нагрузки — остаточными или пластическими.

Напряжением называется величина внутренних сил, возникающих в твердом теле под влиянием внешних сил.

Под прочностью материала понимают его способность сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. О прочности судят по характеристикам механических свойств, которые получают при механических испытаниях.

К статическим испытаниям на прочность относятся растяжение, сжатие, изгиб, кручение, вдавливание. К динамическим относятся испытания на ударную вязкость, выносливость и износостойкость.

Эластичностью называется способность материалов упруго деформироваться, а пластичностью — способность пластически деформироваться без разрушения.

Вязкость — это свойство материала, которое определяет его способность к поглощению механической энергии при постепенном увеличении пластической деформации вплоть до разрушения материала. Материалы должны быть одновременно прочными и пластичными.

Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению в него других тел.
Выносливость — это способность материала выдерживать, не разрушаясь, большое число повторно-переменных нагрузок.
Износостойкость — это способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения.
Ползучесть — это способность материала медленно и непрерывно пластически деформироваться (ползти) при постоянном напряжении (особенно при высоких температурах).

Поведение некоторых металлов (например, отожженной стали) при испытании на растяжение показано на рис. 3. При увеличении нагрузки в металле сначала развиваются процессы упругой деформации, удлинение образца при этом незначительно.

Затем наблюдается пластическое течение металла без повышения напряжения, этот период называется текучестью. Напряжение, при котором продолжается деформация образца без заметного увеличения нагрузки, называют пределом текучести. При дальнейшем повышении нагрузки происходит развитие в металле процессов наклепа (упрочнения под нагрузкой).

Наибольшее напряжение, предшествующее разрушению образца, называют пределом прочности при растяжении.

Рис. 3. Диаграмма деформации при испытании металлов на растяжение.

Напряженное состояние — это состояние тела, находящегося под действием уравновешенных сил, при установившемся упругом равновесии всех его частиц. Остаточные напряжения — это напряжения, остающиеся в теле, после прекращения действия внешних сил, или возникающие при быстром нагревании и охлаждении, если линейное расширение или усадка слоев металла и частей тела происходит неравномерно.

Внутренние напряжения образуются при быстром охлаждении или нагревании в температурных зонах перехода от пластического к упругому состоянию металла. Эти температуры для стали соответствую 400—600°. Если образующиеся внутренние напряжения превышают предел прочности, то в деталях образуются трещины, если они превышают предел упругости, то происходит коробление детали.

Предел прочности при растяжении в кг/мм2 определяется на разрывной машине как отношение нагрузки Р в кГ, необходимой для разрушения стандартного образца (рис. 4, а), к площади поперечного сечения образца в мм2.

Рис. 4. Методы испытания прочности материалов: а — на растяжение; б — на изгиб; в — на ударную вязкость; г — на твёрдость

Предел прочности при изгибе в кГ/мм2 определяется разрушением образца, который устанавливаете» на двух опорах (рис. 4, б), нагруженного по середине сосредоточенной нагрузкой Р.

Для установления пластичности материала определяют относительное удлинение δ при растяжении или прогиб ƒ при изгибе.

Относительное удлиненней δ в % определяется на образцах, испытуемых на растяжение. На образец наносят деления (рис. 4, а) и измеряют между ними расстояние до испытания (l0) и после разрушения (l) и определяют удлинение

δ = l-lo / lo · 100%

Прогиб при изгибе в мм определяется при помощи прогибомера машины, указывающего прогиб ƒ, образующийся на образце в момент его разрушения (рис. 4, б).

Ударная вязкость в кГм/см2 определяется на образцах (рис. 4, в), подвергаемых на копре разрушению ударом отведенного в сторону маятника. Для этого работу деформации в кГм делят на площадь поперечного сечения образца в см 2.

Твердость по Бринелю (НВ) определяют на зачищенной поверхности образца, в которую вдавливают стальной шарик (рис. 4, г) диаметром 5 или 10 мм под соответствующей нагрузкой в 750 или 3000 кГ и замеряют диаметр d образовавшейся лунки. Отношение нагрузки в кГ к площади лунки πd2 / 4 в мм2 дает число твердости.

Показатели для механических свойств для основных сплавов приведены в табл. 1.

Контрольно-измерительные материалы по теме "Свойства металлов и сплавов" к разделу "Технология обработки металлов" 6 класс

Контрольно-измерительные материалы
по теме «Свойства металлов и сплавов»
к разделу «Технология обработки металла»
предмета «Технология. Технический труд»
6 класс (мальчики)

Кабанов Д.Е.

1 вариант
I. Выберите правильный ответ:
1) Все металлы и сплавы делятся на:
а) белые и черные; б) черные и цветные; в) цветные и благородные;
г) белые и цветные.
2) К черным металлам и сплавам относятся:
а) алюминий, сталь, углерод; б) железо, бронза, латунь, в) медь, алюминий, чугун; г) железо, сталь, чугун.
3) В зависимости от свойств стали делятся на:
а) конструкционные и инструментальные; б) механические и технологические; в) черные и цветные; г) чугунные и стальные
4) Металлы и сплавы обладают свойствами:
а) физическими и механическими; б) технологическими и геометрическими; в) механическими и технологическими; г) техническими и физическими.
5) Способность металла или сплава изменять свою форму под действием нагрузок не разрушаясь — это:
а) прочность; б) упругость; в) пластичность; г) твердость

II. Прочитайте следующие высказывания. Если вы согласны с утверждением, поставьте знак «+», если – нет, знак «-».

1) Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится менее 2 %.
2) Свойство металла сопротивляться внедрению в него другого, менее твердого материала, называется твердостью.
3) Чугун обладает хрупкостью, поэтому из него изготавливают радиаторы отопления.
4) Высокая коррозионная стойкость латуни используется для производства деталей, работающих в условиях повышенной влажности.
5) Сталь для изготовления пружин должна обладать упругостью.
III. Закончите предложение:

1) Сплавы получают путем смешивания…(двух и более металлов в определенном соотношении). 2) Латунь – это сплав…(меди с цинком).

3) Свойство металлов соединяться в пластичном или расплавленном состоянии называется…(свариваемость). 4) Из меди делают электрические провода, потому что она…(хорошо проводит электрический ток). 5) В авиации требуются легкие и прочные конструкции, поэтому их изготавливают из сплава…(дюралюминия).

2 вариант
I. Выберите правильный ответ:
1) К цветным металлам и сплавам относятся:
а) медь, бронза, дюралюминий; б) алюминий, железо, чугун; в) сталь, латунь, бронза; г) железо, сталь, чугун.
2) Легкий металл серебристо-белого цвета, самый распространенный на Земле – это:
а) железо; б) алюминий; в) медь; г) дюралюминий
3) Изделия из чугуна нельзя подвергать ударам, потому что чугун:
а) мягкий; б) упругий; в) пластичный; г) хрупкий
4) К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся:
а) прочность и твердость; б) упругость и пластичность; в) ковкость и свариваемость; г) прочность и жидкотекучесть.
5) Способность металла или сплава воспринимать действующие нагрузки не разрушаясь — это:
а) прочность; б) упругость; в) пластичность; г) твердость

1) Чугун – это сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится менее 2 %.
2) Свойство металла сопротивляться внедрению в него другого, более твердого материала, называется твердостью.
3) Бронза обладает жидкотекучестью, поэтому из нее отливают скульптуры.
4) Из конструкционной стали делают режущие инструменты для обработки металлов.
5) Железо — коррозионно не стойкий металл, во влажной среде оно быстро ржавеет.
III. Закончите предложение:

1) К черным сплавам относят…(сталь и чугун). 2) Свойство металла или сплава получать новую форму под действием удара – это …(ковкость).

3) К механическим свойствам относят:..(прочность, твердость, упругость, пластичность) 4) Из высокотвердой инструментальной стали изготавливают…(режущие инструменты для обработки металлов). 5) Чугун более хрупкий, чем сталь, так как в его составе углерода содержится … (более 2%; от2-6,7% или больше, чем в стали)

Ответы и критерии оценивания представлены в таблице 6.
Ответы и критерии оценивания
1 вариант
2 вариант
№ задания
ответ
№ задания
ответ
I.
I.
1
б
1
а
2
г
2
б
3
а
3
г
4
в
4
в
5
в
5
а
II.
II.
1
+
1
—
2
—
2
+
3
—
3
+
4
+
4
—
5
+
5
+
III.
III.
1
двух и более металлов в определенном соотношении)
1
сталь и чугун
2
меди с цинком
2
ковкость
3
свариваемость
3
прочность, твердость, упругость, пластичность
4
хорошо проводит электрический ток
4
режущие инструменты для обработки металлов
5
дюралюминий
5
более 2%; от2-6,7% или больше, чем в стали
Критерии оценивания
За каждый правильный ответ — 1 балл
5 (отлично) – 14-15 баллов
4 (хорошо) – 11-13 баллов
3 (удовлетворительно) – 8-10 баллов
2 (неудовлетворительно) — 7 и менее баллов
Тестовая работа рассчитана на 15-20 минут урочного времени, пределы зависят от способностей учащихся класса.

Контрольно-измерительные материалы
по теме «Свойства металлов и сплавов»
к разделу «Технология обработки металла»
предмета «Технология. Технический труд»
6 класс (мальчики)

Кабанов Д.Е.

1 вариант
I. Выберите правильный ответ:
1) Все металлы и сплавы делятся на:
а) белые и черные; б) черные и цветные; в) цветные и благородные;
г) белые и цветные.
2) К черным металлам и сплавам относятся:
а) алюминий, сталь, углерод; б) железо, бронза, латунь, в) медь, алюминий, чугун; г) железо, сталь, чугун.
3) В зависимости от свойств стали делятся на:
а) конструкционные и инструментальные; б) механические и технологические; в) черные и цветные; г) чугунные и стальные
4) Металлы и сплавы обладают свойствами:
а) физическими и механическими; б) технологическими и геометрическими; в) механическими и технологическими; г) техническими и физическими.
5) Способность металла или сплава изменять свою форму под действием нагрузок не разрушаясь — это:
а) прочность; б) упругость; в) пластичность; г) твердость

1) Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится менее 2 %.
2) Свойство металла сопротивляться внедрению в него другого, менее твердого материала, называется твердостью.
3) Чугун обладает хрупкостью, поэтому из него изготавливают радиаторы отопления.
4) Высокая коррозионная стойкость латуни используется для производства деталей, работающих в условиях повышенной влажности.
5) Сталь для изготовления пружин должна обладать упругостью.
III. Закончите предложение:

1) Сплавы получают путем смешивания…(двух и более металлов в определенном соотношении). 2) Латунь – это сплав…(меди с цинком).

3) Свойство металлов соединяться в пластичном или расплавленном состоянии называется…(свариваемость). 4) Из меди делают электрические провода, потому что она…(хорошо проводит электрический ток). 5) В авиации требуются легкие и прочные конструкции, поэтому их изготавливают из сплава…(дюралюминия).

2 вариант
I. Выберите правильный ответ:
1) К цветным металлам и сплавам относятся:
а) медь, бронза, дюралюминий; б) алюминий, железо, чугун; в) сталь, латунь, бронза; г) железо, сталь, чугун.
2) Легкий металл серебристо-белого цвета, самый распространенный на Земле – это:
а) железо; б) алюминий; в) медь; г) дюралюминий
3) Изделия из чугуна нельзя подвергать ударам, потому что чугун:
а) мягкий; б) упругий; в) пластичный; г) хрупкий
4) К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся:
а) прочность и твердость; б) упругость и пластичность; в) ковкость и свариваемость; г) прочность и жидкотекучесть.
5) Способность металла или сплава воспринимать действующие нагрузки не разрушаясь — это:
а) прочность; б) упругость; в) пластичность; г) твердость

1) Чугун – это сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится менее 2 %.
2) Свойство металла сопротивляться внедрению в него другого, более твердого материала, называется твердостью.
3) Бронза обладает жидкотекучестью, поэтому из нее отливают скульптуры.
4) Из конструкционной стали делают режущие инструменты для обработки металлов.
5) Железо — коррозионно не стойкий металл, во влажной среде оно быстро ржавеет.
III. Закончите предложение:

1) К черным сплавам относят…(сталь и чугун). 2) Свойство металла или сплава получать новую форму под действием удара – это …(ковкость).

3) К механическим свойствам относят:..(прочность, твердость, упругость, пластичность) 4) Из высокотвердой инструментальной стали изготавливают…(режущие инструменты для обработки металлов). 5) Чугун более хрупкий, чем сталь, так как в его составе углерода содержится … (более 2%; от2-6,7% или больше, чем в стали)

Ответы и критерии оценивания представлены в таблице 6.

Ответы и критерии оценивания

1 вариант	2 вариант
№ задания	ответ	№ задания	ответ
I.	I.
1	б	1	а
2	г	2	б
3	а	3	г
4	в	4	в
5	в	5	а
II.	II.
1	+	1	—
2	—	2	+
3	—	3	+
4	+	4	—
5	+	5	+
III.	III.
1	двух и более металлов в определенном соотношении)	1	сталь и чугун
2	меди с цинком	2	ковкость
3	свариваемость	3	прочность, твердость, упругость, пластичность
4	хорошо проводит электрический ток	4	режущие инструменты для обработки металлов
5	дюралюминий	5	более 2%; от2-6,7% или больше, чем в стали
Критерии оценивания	За каждый правильный ответ — 1 балл 5 (отлично) – 14-15 баллов 4 (хорошо) – 11-13 баллов 3 (удовлетворительно) – 8-10 баллов 2 (неудовлетворительно) — 7 и менее баллов

Тестовая работа рассчитана на 15-20 минут урочного времени, пределы зависят от способностей учащихся класса.

Механические свойства металлов. Производство стали — контрольная работа по прочим предметам

Тезисы:

Производство стали в дуговых электрических печах, кислый металлургический процесс.
При механических испытаниях получают числовые значения механических свойств.
Все другие механические свойства зависят от структуры и изменяются в широких пределах.
Существуют также и переменные нагрузки, поэтому механические свойства определяют и при них.
В электропечах можно быстро нагревать и плавить металл, выплавлять высококачественные стали.
Б) с повышенными механическими свойствами.
Механические нагрузки могут быть статическими, динамическими и циклическими.
Сопротивление металла деформации — прочность.
Для определения механических характеристик проводят испытания на растяжение.
Данный метод не рекомендуется применять для измерения твердости стали, более чем 450НВ.

Читать онлайнСкачать контрольную работу

Контрольная работа по "Материаловедение"

1. Свойства металлов
Свойства металлов подразделяют на: физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные.
1.1 Физические свойства
К физическим свойствам
металлов и сплавов относятся:
— плотность — количество вещества, содержащегося в единице объема, г/см3;
— температура плавления, oС — температура, при которой металл полностью переходит из твердого состояния в жидкое;
— теплопроводность — это способность тел передавать с той или иной скоростью тепло при нагревании и охлаждении.;
— тепловое расширение — металлы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Изменение линейного размера при нагреве называют линейным расширением; изменение объема тела — объемным расширением;
— удельная теплоемкость — это количество тепла, которое необходимо для повышения температуры 1 г вещества на°С;

— электропроводность — способность металлов проводить электрический ток. Под удельным электрическим сопротивлением ? понимают сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2;

— способность намагничиваться — это способность металла создавать собственное магнитное поле либо самостоятельно, либо под действием внешнего магнитного поля.

1.2 Химические свойства

Химические свойства характеризуют способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др. Чем легче металл вступает в соединение с другими элементами, тем быстрее он разрушается. Химическое разрушение металлов под действием на их поверхность внешней агрессивной среды называют коррозией.

Металлы, стойкие к
окислению при сильном нагреве, называют жаростойкими или окалиностойкими. Такие металлы применяют для
изготовления деталей, которые эксплуатируются
в зоне высоких температур.

Сопротивление металлов коррозии, окалинообразованию и растворению определяют по изменению массы испытуемых образцов на единицу поверхности за единицу времени.

Химические свойства металлов обязательно учитываются
при изготовлении тех или иных изделий. Особенно это относится к изделиям или деталям, работающим в химически агрессивных средах.

Например, металлы и
сплавы, стойкие против окисления
при сильном нагреве (жаростойкие, окалиностойкие) применяются для
изготовления различных сильно нагревающихся
деталей автомобилей (выпускные коллекторы, глушители).
1.3 Механические свойства
К основными механическим свойствам металлов относятся:
— твёрдость,
— прочность,
— пластичность,
— вязкость.

Твердость является одной из важнейших
характеристик. Твёрдость — это свойство металла оказывать сопротивление пластической деформации при проникновении в него другого более твердого тела на поверхностные слои материала. Измерение твёрдости имеет широкое применение для контроля качества изделий.

В зависимости от методов испытания
различают значение твердости по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу. Твердость по Бринеллю обозначают символом HB (твердостью менее 450 единиц) и HBW (твердостью более 450 единиц). Твердость по Виккерсу обозначают буквами HV. Твердость по Роквеллу обозначают символом HR с указанием шкалы твердости A, B или C.

Под деформацией (рис.1, приложение А) металла понимают изменение формы
и размеров тела под действием
внешних воздействий или внутренних сил. Деформация в твердых телах
может быть упругой и пластической. Упругой называется деформация, полностью исчезающая после прекращения действующих на неё нагрузок, и пластической если она после снятия нагрузок не исчезает.

Прочность — способность металла
сопротивляться деформациям и разрушению. Под разрушением понимают процесс
развития в металле трещин, приводящий к разделению его на части. Прочность определяют в результате статического испытания на растяжение.

Пластичность — способность металла
к пластической деформации (т.е. получению
остаточных изменений формы и
размеров без нарушения сплошности). Пластичность используют при обработке металлов давлением.

Вязкость — это способность металла
поглощать механическую энергию
внешних сил за счёт пластической деформации.
1.4 Технологические
свойства
Под технологическими свойствами понимают способность подвергаться различным видам обработки.

Технологические свойства определяют при технологических пробах, которые
дают качественную оценку пригодности
металлов к тем или иным способам обработки. Образец, подвергнутый технологической
пробе (рис.2, приложение Б), осматривают. Признаком того, что образец выдержал испытание, является отсутствие трещин, надрывов, расслоения или излома.

Из технологических свойств
наибольшее значение имеют:
— обрабатываемость резанием,
— свариваемость,
— ковкость,
— прокаливаемость
— литейные свойства.

Обрабатываемость резанием — комплексное свойство металла, характеризующее
способность его подвергаться обработке
резанием и определяется по скорости, усилию резания и по чистоте обработки.

Испытания по скорости и усилию резания производятся путем сравнения показателей, полученных при обработке данного металла, с показателями обрабатываемости эталонной марки стали (автоматная сталь марки А12).

Показатель чистоты обработанной поверхности определяется измерением высоты неровностей, образующихся на поверхности металла после снятия стружки режущим инструментом.

Свариваемость — способность
металла давать доброкачественное
соединение при сварке, характеризуется
отсутствием трещин и других пороков
в швах и прилегающих к шву
зонах основного металла. Хорошей свариваемостью обладают конструкционные стали; значительно худшую свариваемость имеют чугуны, медные и алюминиевые сплавы, которые требуют специальных технологических условий при сварке.

Ковкость — способность
металлов и сплавов без разрушения изменять свою форму при обработке давлением. Многие металлы и сплавы обладают достаточно хорошей ковкостью в нагретом состоянии, а в холодном состоянии — латунь и алюминиевые сплавы; пониженной ковкостью характеризуется бронза.

Прокаливаемость — способность стали воспринимать закалку на определенную глубину от поверхности. Она зависит от присутствия легирующих элементов в составе и размеров зерен структуры.

Литейные свойства металлов и сплавов характеризуются жидкотекучестъю
и усадкой.

Жидкотекучесть — способность металла или сплава в расплавленном состоянии заполнять литейную форму. Для повышения жидкотекучести к ним добавляют легирующие компоненты, например, фосфор — в медные сплавы и чугун, кремний — в алюминиевые сплавы.

Усадкой называется уменьшение объема расплавленного металла или сплава при его затвердевании. На степень усадки влияют многие факторы: химический состав расплава, скорость охлаждения и др.

Металлы — наиболее распространенные и широко используемые материалы
в производстве и в быту человека. Особенно велико значение металлов в наше время, когда большое их количество используют в машиностроительной промышленности, на транспорте, в промышленном, жилищном и дорожном строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства.

Все материалы, применяемые
в машиностроении, разделяются на две основные группы — металлические
и неметаллические.

К металлическим материалам относятся металлы и их сплавы. В природе примерно четыре пятых
всех элементов приходится на долю черных и цветных металлов.

Практическое значение металлов неодинаково. Наибольшее применение приобрели сплавы на основе Fe, составляющие подгруппу черных металлов. Остальные
металлы и их сплавы относятся
к подгруппе цветных.

Свойства материалов зависят от кристаллической структуры. Располагая данными о строении можно судить, об их свойствах и пригодности для работы в определенных условиях эксплуатации.

В машиностроении широкое
применение нашли цветные металлы
и их сплавы на основе меди, алюминия, магния, титана.

2. Описать сущность процесса цементации стали и указать область ее применения

Сущность процесса цементации.
Цементация — это химико-термическая
обработка, при которой поверхность
стальных деталей насыщается углеродом.
Цель цементации — получение
на поверхности детали высокой твердости и износостойкости в сочетании с вязкой сердцевиной.

Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода 0,1 — 0,2%.

Насыщение поверхностного слоя происходит при нагреве детали до определенной температуры в среде, легко выделяющей углерод в активном состоянии. В результате изменения химического состава поверхностного слоя меняется также его фазовый состав и микроструктура. Основные параметры химико-термической обработки — температура и продолжительность выдержки.

Она обеспечивает получение упрочненного слоя одинаковой толщины от поверхности. На поверхности концентрация углерода достигает 1,1 — 1,2 %. Более высокое содержание углерода приводит к образованию значительных количеств вторичного цементита, сообщающего слою повышенную хрупкость.

Глубина цементованного слоя зависит не только от температуры, при которой осуществляется процесс, но и от времени выдержки при этой температуре (рис. I).

Обычно скорость цементации составляет примерно 0,1 мм за 1ч выдержки. Поскольку глубина цементованного слоя редко требуется более 0,5 мм, процесс осуществляют,- за 8 — 12 часов. Цементацию проводят в твердом, жидком и газообразном карбюризаторах. Среда, поставляющая углерод к поверхности детали, подвергаемой цементации, называется карбюризатором.

Твердая цементация производится в специальных ящиках, в которых
детали 1 (см.рис.2) укладываются попеременно
с карбюризатором 2. Ящики закрываются
крышками и замазываются огнеупорной глиной для предотвращения утечки газов.

В качестве твердого карбюризатора
используют дубовый или Березовый
древесный уголь и активизаторы ВаСО3 или Nа2СО3 (сода). При нагреве до температуры 930 — 950°С идут диффузионные процессы при которых образующиеся активные атомы углерода диффундируют в кристаллическую решетку железа.

Процесс цементации в твердом карбюризаторе проводят выше Ас3, когда сталь находится в аустенитном состоянии, в котором растворяется до 2 % углерода. Процесс твердой цементации — продолжительная операция и занимает в зависимости от требуемой глубины цементации несколько часов.

Такая продолжительность процесса объясняется

малой скоростью прогрева ящика, наполненного нетеплопроводным карбюризатором.

Для контроля хода процесса цементации в ящик через
отверстия вставляет два контрольных
образца (свидетеля) 3, изготовленных из той же стали.

По излому контрольных образцов судят, достигла ли глубина цементованного слоя заданной величины. Увеличение скорости цементации достигается применением цементации в газовых средах.

При газовой цементации (впервые была осуществлена Аносовым П.Д. на Златоустовском заводе) детали нагревают в герметичных печах в атмосфере углеродосодержащих газов. Для газовой цементации используют природный газ (содержит до 92 — 96 % метана) или искусственные газы, полученные пиролизом жидких углеводородов — керосина, бензола.