Нагрев и нагревательные устройства

Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ НАГРЕВЕ

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Перед выполнением лабораторных работ все студенты должны пройти инструктаж по технике безопасности, который оформляется записью в контрольном листке.

При выполнении работ необходимо соблюдать общие правила техники безопасности и следующие дополнительные требования.

Производить включение оборудования (испытательной машины, гидравлического пресса, электропечи, электроконтактного нагре­вателя) только по указанию преподавателя. О включении необходи­мо предупредить всех окружающих. Запрещается находиться а опас­ной зоне работающего оборудования в процессе проведения экспе­риментов.

Настройку и смену инструмента производить только после включения оборудования и полной его остановки. Запрещается поправлять образцы при включенном оборудовании.

Загрузку и выгрузку электропечи производить только в выключенном положении с помощью клешей и в рукавицах в присутствии преподавателя или лаборанта.

     

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА 1

 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ НАГРЕВЕ

 Основным назначением нагрева перед ковкой и штамповкой является изменение механических свойств металла (снижение предела прочности повышение пластичности).

Нагрев металла является процессом не только физический, но и химическим, так как газы печной атмосферы (кислород, углекислый газ, водяной пар) при нагреве в пламенных печах и кислород воздуха при нагреве в электрических печах при высокой температуре вступают в активное взаимодействие с металлом. В результате происходит окис­ление - угар металла.

Окисление (угар) - процесс нежелательный, так как приводит к значительным потерям металла на угар, а также понижает качество поковок, ускоряет износ штампов, повышает затраты на дополнитель­ную обработку поковок. На процесс окисления оказывают существен­ное влияние различные факторы: температура и продолжительность нагрева, химический состав материала, состояние поверхности и фор­ма заготовки, состав печной атмосферы и др.

При оценке качества нагрева металла с точки зрения величины угара (окисления) в практике принято различать: угар по массе, поверхностный угар, скорость окислении, толщину слоя окалины.

Пол массой угара понимают количество окисленного в процессе нагрева металла, выраженное в процентах к его первоначальной массе. Поверхностный угар означает количество окисленного ме­талла, отнесенного к единице поверхности нагреваемой заготовки. Скорость окисления рассматривают как отношение поверхностного угара ко времени нагрева. Толщина слоя окалины определяется от­ношением поверхностного угара к объемному весу окалины и средне ну содержанию железа в окалине.

ЦЕЛЬ  РАБОТЫ

 Экспериментальное исследование влияния температуры нагрева и химического состава материала заготовок на величину угара (окис­ления) металла.

ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ, ИНСТРУМЕНТ

1. Электропечь сопротивления модели СНОЛ 1.6.2, 5/11-И2.

2. Набор образцов из углеродистой и легированной сталей.

3. Измерительный инструмент: штангенциркуль, весы с комплектов разновесов.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Измерить диаметр и длину исходных заготовок с точностью 0,1 мм.

2. Взвесить образцы с точностью 0,01 г. Массу и размеры образцов записать в таблицу.

3. Включить электропечь и разогреть ее до температуры 800º С. Загрузить образцы в электропечь. Включить печь и записать время включения печи.

4. Производить нагрев до заданной температуры. После достижения температуры 900º С отключить печь, записать время нагрева и вынуть два образца (один из углеродистой стали, другой из легированной стали). Охладить их в воде.

5. Включить печь и произвести нагрев заготовок последовательно до температуры 1000ºС и 1100ºС и затеи провести аналогичные действия согласно пункта 4.

6. Очистить образцы от окалины и взвесить их с точностью 0.01 г.
Результаты взвешивания записать в таблицу.

7. Рассчитать:

            - весовой угар           

                   

     - поверхностный угар по формуле

                        

где       F – боковая поверхность образца

            - скорость окисления по формуле
                        

            - толщину слоя окалины по формуле
                        

где     ρ – объёмный вес окалины (принимаем равным 0,039-0,04 г/мм):

          q – среднее содержание железа в окалине, которое колеблется в пределах 0,715 – 0,765 г/г.

Таблица 1

№	Размеры образца		Марка стали	Масса образца до нагрева, G1	Продол- житель- ность нагрева, τ	Мас-са образца после нагрева, Gz	Весовой угар		Поверх- ност- ный угар, а	Скорость окис-ления, W	Толщина слоя окалины, S
	d, мм	l, мм					ΔG	у

 

8. По данным таблицы построить кривые зависимости угара от температуры нагрева.

9. Сделать выводы по работе.