МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Департамент морской техники и транспорта ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 по дисциплине: «Материаловедение» на тему: «Пластическая деформация, наклеп и рекристаллизация» Студент группы (подпись) (ФИО) Преподаватель: (подпись) (ФИО) «______»________________ 2023 г. г. Владивосток 2023 г. Лабораторная работа 1 «Пластическая деформация, наклёп и рекристаллизация» Цель: Изучение холодной пластической деформации – наклёпа, рекристаллизации отжига и механических свойств латуни Л63, а именно твёрдости. Задачи: 1. Получить образец латуни Л63 в литом состоянии; 2. Произвести пластическую деформацию образца со степенями наклёпа 25, 50 и 75%, исследовать структуру в холодно деформированном состоянии, измерить микротвёрдости полученных образцов, провести рекристализационный обжиг и исследовать структуру после него; 3. Сделать вывод. Материалы, инструменты и оборудование представлены в таблице 1. Материалы Лом Л63 Na2B4O7 x 10H2O (Бура) Парафин Инструменты и оборудование Вальцы ЮМО В9 Электропечь СНОЛ 1150 Пропан-кислородная горелка ГЗУ-З-23 Микротвердомер по методу Виккерсу Shimadzu HMV-G Шамотный тигель Рентгенофлуоресцентный спектрометр Olympus Delta X Микроскоп металлографический ЛОМО МЕТАМ ЛВ-41 Изложница стальная Растворы 3% раствор FeCl3 в 10% растворе HCl Таблица 1 2 Основные положения: Латунь марки Л63 – это двухкомпонентный простой сплав, состоящий из меди на 62–65%, цинка на 34–37,5% и примесей до 0,5%. Из-за большого содержания цинка, хороших механических показателей и низкой стоимости является одной из часто используемых латуней. Она обладает достаточно хорошими механическими и технологическими свойствами. Отлично обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии. Применяется для изготовления полос, листов, лент, проволоки, прутков, труб разных размеров, теплообменной аппаратуры и холодильного оборудования. Рисунок 1. Диаграмма состояния Ликвация – процесс разделения веществ в растворе или расплаве. Наклеп – это упрочнение металла под действием пластической деформации. Пластическая деформация – деформация, остающаяся после снятия нагрузки. Рекристаллизация недеформированных – зёрен процесс при зарождения нагреве и наклепанного роста новых металла до определённой температуры. 3 Как наклеп влияет на прочность: При малых степенях деформации происходит скольжение дислокаций. В процессе деформирования количество движущихся в кристалле дислокаций постоянно увеличивается, что затрудняют их скольжение. Возникают скопления дислокаций, которые уже неспособны перемещаться по кристаллу и затрудняют перемещение других дислокаций, что и вызывает упрочнение сплава. Отжиг: Это процесс термической обработки, состоящий в нагреве, латуни до определенной температуры, выдержке при ней и последующем медленном охлаждении с целью получения более равновесной структуры. Особенностью отжига является медленное охлаждение. Ход работы: Для начала измеряем химический состав лома Л63 при помощи Рентгенофлуоресцентного спектрометра Olympus Delta X. Потом переходим к плавке латуни. В первую очередь прогреваем шамотный тигель и наносим буру для удаления влаги и оксидов с поверхности. Далее нагреваем лом при помощи пропан-кислородной горелки ГЗУ-З-23. Температура плавления никак не контролируется, только по виду материала. Прогреваем изложницу и смазываем её парафином, для того чтобы латунь не прореагировала со стальной изложницей. Латунь в стальной изложнице остывает со скоростью 1000 ℃ в минуту. После остывания образца мы получаем маленький стержень латуни в литом состоянии. У латуни в литом состоянии мы измеряем химический состав. После этого отделяется поперечный образец для исследования структуры латуни в литом состоянии. 4 Рисунок 2 - Структура литого образца под увеличением 200 крат Затем образцы прокатываем на ЮМО В9 со степенями наклёпа: 25%, 50%, 75%. Изготавливаем по 2 образца каждого сечения, для подверженнее одного из них отжигу в электропечи при температуре в 500 ℃ , в течение 30 минут, а второго для исследования структуры Л63 вследствие наклепа. Используя Микроскоп металлографический ЛОМО МЕТАМ ЛВ-41, были получены фотографии образцов при увеличении 200 крат. Рисунок 4 - Структура образца с наклёпом 25% 5 Рисунок 5 - Структура образца с наклёпом 50% Рисунок 6 - Структура образца с наклёпом 75% Рисунок 7 – Структура отожжённого образца 25% 6 Рисунок 8 – Структура отожжённого образца 50% Рисунок 9 – Структура отожжённого образца 75% После чего все образцы шлифуются и обрабатываются 3% раствором хлорного железа в 10 % водном растворе соляной кислоты, и исследуется при помощи инвертированного оптического металлографического микроскопа После наклепа, % В литом сост., HV После наклепа, HV После отжига, HV 0 73,7 – – 25 – 114 81 50 – 138 75,4 75 – 179 77 Таблица твёрдости латунных образцов, после различных операций. 7 Микротвёрдость образцов определяется по методу Виккерса при помощи Микротвердомера Shimadzu HMV-G. График зависимости твердости от деформации 200 179 Твёрдость, HV 180 160 138 140 120 114 100 77 75,4 80 81 60 25% 50% 75% Отжиг Наклёп, % Наклеп График 1 - Результаты измерений микротвёрдости Вывод: В процессе лабораторной работы мы провели исследования о влиянии наклепа и рекристализационного отжига на структуру и микротвердость латуни Л63. И в результате наклепа микротвердость Л63 увеличилась с 114 до 179, а в результате последующего рекристализационного отжига микротвердость снижалась, в среднем, до 77,8. 8
