Курсовая работа: Термическая обработка материала для изготовления кернера
Жидкотекучесть литейных сплавов зависит от температурного интервала кристаллизации, вязкости и поверхностного натяжения расплава, температуры заливки и формы, свойств литейной формы и т.д.
Жидкотекучесть литейных сплавов определяют путём заливки специальных технологических проб (рис. 13).
Рис. 13. Спиральная проба (а) и литейная форма (б) для определения жидкотекучести сплавов
Расплавленный металл заливают в чашу, отверстие в которой закрыто графитовой пробкой. После подъёма пробки металл сначала сливается в зумпф, а затем плавно заполняет спираль. За меру жидкотекучести принимают длину заполненной части спирали, измеряемую в миллиметрах [4, с. 123].
Испытание на обрабатываемость резанием
Обрабатываемость оценивают рядом показателей: производительностью обработки, качеством обработанной поверхности, видом образующейся стружки. В зависимости от конкретных условий решающим может оказаться любой из критериев [1, с. 49].
Наиболее распространённой является оценка обрабатываемости материала по производительности. Она оценивается скоростью резания, при которой достигается заранее заданная стойкость инструмента. Используют критерий «V60 » - это скорость резания (м/мин), при которой достигается 60 - минутная стойкость режущего инструмента до регламентируемого износа.
Производительность обработки тем ниже, чем выше твёрдость и прочность обрабатываемого материала. Кроме того, обрабатываемость зависит от структуры - наличие твёрдых частиц в структуре снижает обрабатываемость материала.
Шероховатость обработанной поверхности зависит главным образом от твёрдости материала - более высокая твёрдость обеспечивает меньшую шероховатость, т.е. лучшее качество поверхности.
Элементная, «сыпучая» стружка образуется в том случае, если в структуре присутствует фаза, обладающая малой прочностью (графит в чугуне) [1, с. 50].
Испытание на общую коррозию
Для характеристики химических свойств металла в зависимости от состава, структуры и обработки определяют, прежде всего, их стойкость против коррозии [2, с. 157].
При испытании на общую коррозию используется несколько методов: в жидкости при полном погружении образца; в жидкости при переменном многократно повторяемом погружении; в парах; в кипящем соляном растворе; в окружающей атмосфере в лабораторных условиях. Состав жидкости, паров или растворов, выбирают с учётом намечаемого использования металла. Для испытания применяют образцы с большим отношением поверхности к объёму.
Полученные результаты оценивают количественно, чаще по скорости коррозии, характеризуемой потерей массы в течении определённого промежутка времени, отнесённой к единице поверхности. По скорости коррозии определяют также величину проникновения коррозии П = (К/γ)10-3 мм/год , где К - скорость коррозии, г/м2 год; γ - плотность металла, г/см3 . Эта оценка приемлема только в случае однородного коррозионного воздействия. При проявлении локальных нарушений такой метод оценки неприемлем.
Наряду с определением изменения массы образца и глубины коррозии выполняют визуальное (или под микроскопом) наблюдение поверхности образцов. Это позволяет определить стойкость против точечной коррозии. В этом случае измеряют плотность (количество коррозионных точек на единицу поверхности) и глубину точек. Микроисследования позволяют обнаружить возникновение очень малых точек и начало коррозии.
Другим показателем развития коррозии является изменение механических свойств образцов. Общая коррозия, приводящая к уменьшению сечения, сопровождается снижением разрушающей нагрузки. В результате точечной коррозии снижается также и пластичность (относительное удлинение). Коррозионная стойкость металла оценивают по шкале (табл. 2). Меньшим баллом характеризуют более стойкие металлы [2, с. 158].
Таблица 2
Оценка стойкости против коррозии
| Балл стойкости | Стойкость, мм/год | Категория стойкости |
| 1 | < 0,10 | Сильностойкие |
| 2 | 0,10 - 1,0 | Стойкие |
| 3 | 1,10 - 3,0 | Пониженностойкие |
| 4 | 3,10 - 10,0 | Малостойкие |
| 5 | 10,1 | Нестойкие |
Определение ориентировочного химического состава материала
Для определения ориентировочного химического состава материала для кернера необходимо провести анализ различных классов материала.
1. Стали.
Сталями называются железоуглеродистые сплавы, содержание углерода в которых не превышает 2,14%. Стали с содержанием углерода до 0,8% называется доэвтектоидными, 0,8% - эвтектоидными и больше 0,8% - заэвтектоидными [1, с. 54].
Твёрдость и прочность стали могут быть увеличены в результате термической обработки в 3 - 5 раз, а модули упругости при этом изменяются менее чем на 5% [3, с. 180].
Также благодаря термической обработке и введению легирующих элементов можно повысить их коррозионную стойкость.
Основное требование к сталям является обеспечение конструкционной прочности: они должны обладать определённым набором механических свойств, обеспечивающих длительную и надёжную работу материала, иметь хорошие технологические свойства.
Стали являются достаточно недорогим материалом.
Свойства сталей соответствуют нашим требованиям к готовому изделию, и оно может быть изготовлено из данного материала.
2. Чугуны.
Чугунами называются сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2,14%. Чугуны, содержащие менее 4,3% углерода, называются доэвтектическими, содержащие 4,3% - эвтектическими и содержащие более 4,3% - заэвтектическими [1, с. 54].
Чугун отличается от стали по технологическим свойствам - лучшими литейными качествами, малой способностью к пластической деформации. Чугун дешевле стали [3, с. 203].
Чугуны обладают более высокой твердостью, чем стали из-за большого наличия цементита, что одновременно повышает и хрупкость. Однако углерод в этих сплавах может присутствовать в виде графита.
В зависимости от того, в какой форме присутствует графит в сплаве, различают:
- Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида.
- Серый чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого графита.
- Высокопрочный чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита.