Question

Материаловедение 1. Кратко опишите метод определения твердости материалов по
Бринеллю. Укажите его достоинства и недостатки.
2. Пользуясь диаграммой «железо – цементит» произвести закалку и
отпуск гладкого калибра – пробки, изготовленного из стали У13А.
Определить температуру нагрева, охлаждающую среду при закалке и
полученную структуру после закалки. Укажите температуру отпуска и
получаемую после него структуру для сохранения высокой твердости и
износоустойчивости после отпуска.
3. Подберите марки сплавов для изготовления следующих деталей машин
и инструментов:
а.) зенкера;
б.) стального ребра тормозной колодки автомобиля, изготовленного
холодной штамповкой;
в.) выхлопного клапана автомобиля.
Выбор марок надо кратко обосновать соответственно требованиям,
предъявленным к данным деталям. Расшифровать их примерный состав по
принятой ГОСТом маркировке.
4. Как была бы обозначена ГОСТу бронза, содержащая 3% олова,
7%цинка, 5% свинца, 1 %никеля и 84% меди?

Answer 1

1. Метод определения твердости материалов по Бринеллю основывается на использовании шарика из твердого материала (например, закаленной стали) или алмазной пирамиды. Шарик или пирамида нажимаются на поверхность материала с определенной силой, затем измеряется оставшаяся после испытания глубина следа. Твердость материала вычисляется как отношение силы нажатия к площади следа. Достоинствами этого метода являются точность измерений и возможность определения твердости материалов различной структуры и состава. Недостатками метода являются необходимость проведения испытания на специальных станках и потребность в предварительной подготовке образца.

2. Для проведения закалки и отпуска гладкого калибра - пробки, изготовленного из стали У13А, необходимо использовать диаграмму «железо - цементит». Диаграмма позволяет определить точную температуру нагрева и характер структуры после закалки. В данном случае, для закалки стали У13А, рекомендуется нагревать образец до температуры около 800-850 градусов Цельсия и последующее быстрое охлаждение в воде или масле. После закалки структура стали становится мартенситной. Для отпуска, температура составляет около 200-300 градусов Цельсия, при этом структура стали меняется на твердость мартенсита и сохраняет высокую износоустойчивость.

3. Для изготовления зенкера, подходящей маркой сплава может быть W18Cr4V, так как этот сплав обладает высокой твердостью, стойкостью к износу и хорошей стойкостью к высоким температурам. Стальное ребро тормозной колодки автомобиля, изготовленное холодной штамповкой, может быть изготовлено из SPCC, который обладает хорошей гибкостью и стойкостью к износу. Выхлопной клапан автомобиля должен быть изготовлен из теплостойкой стали, такой как 21-4N, которая обладает хорошей стойкостью к высоким температурам и окружающей среде двигателя.

4. Бронза, содержащая 3% олова, 7% цинка, 5% свинца, 1% никеля и 84% меди, может быть обозначена по ГОСТу как БрО2-1-5-3-84. Здесь "Бр" - обозначение бронзы, "О2" - процент содержания олова, "1" - процент содержания цинка, "5" - процент содержания свинца, "3" - процент содержания никеля, и "84" - процент содержания меди.