Материаловедение и технология материалов. Лабораторный практикум

И. Е. Овсяник 
С. О. Лях
Материаловедение и технология 
материалов
Лабораторный практикум
 
Допущено Министерством образования Республики Беларусь 
в качестве учебного пособия для учащихся учреждений образования, 
реализующих образовательные программы среднего специального 
образования по специальностям «Технологическое обеспечение 
машиностроительного производства», «Технологическое 
обеспечение машиностроительного производства (педагогическая 
деятельность)», «Техническая эксплуатация оборудования для 
изготовления химических продуктов и строительных материалов» 
Минск 
РИПО
2023

УДК 620.22(075.32)
ББК 30.3я723
	
О-34
Авторы:
преподаватели Технологического колледжа 
УО «Гродненский государственный университет 
имени Янки Купалы» И. Е. Овсяник, С. О. Лях
Рецензенты: 
цикловая комиссия «Металлургическое производство 
и общепрофессиональные предметы» УО «Гомельский 
государственный машиностроительный колледж» (С. И. Друк); 
доцент кафедры технологии металлов УО «Белорусский 
государственный аграрный технический университет» 
кандидат технических наук, доцент А. А. Андрушевич
Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или 
любой ее части без разрешения издательства запрещено.
Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства 
образования Республики Беларусь.
Овсяник, И. Е. 
О-34
Материаловедение и технология материалов. Лабораторный 
практикум : учеб. пособие / И. Е. Овсяник, С. О. Лях. – Минск : 
РИПО, 2023. – 162 с.
ISBN 978-985-895-191-7.
В учебном пособии приведены практические и лабораторные работы, которые помогут учащимся закрепить полученные знания в области 
измерения твердости, микроанализа металлов и сплавов, выбора марки 
материалов для деталей и инструмента, работающих в определенных условиях, контроля качества сварных соединений и др.
Предназначено для учащихся учреждений образования, реализующих образовательные программы среднего специального образования 
по специальностям «Технологическое обеспечение машиностроительного производства», «Технологическое обеспечение машиностроительного 
производства (педагогическая деятельность)», «Техническая эксплуатация оборудования для изготовления химических продуктов и строительных материалов».
УДК 620.22(075.32)
ББК 30.3я723
ISBN 978-985-895-191-7	
	
© Овсяник И. Е., Лях С. О., 2023 
	
	
	
© Оформление. Республиканский институт
  	
	
           профессионального образования, 2023

ПРЕДИСЛОВИЕ
В учебном пособии «Материаловедение и технология материалов» приведены практические и лабораторные работы для учащихся специальностей «Техническое обеспечение машиностроительного производства», «Техническая эксплуатация оборудования для изготовления химических продуктов и строительных 
материалов». 
В практических работах даны общие теоретические сведения, 
задания и методические рекомендации по выполнению работ, 
справочные материалы.
Лабораторные работы, кроме общих теоретических сведений, 
содержат описание лабораторных установок, порядок выполнения лабораторных работ и обработки результатов эксперимента. 
Для изучения диаграмм состояния двойных сплавов и диаграмм железо – цементит использованы различные методики: 
термический и структурно-фазовый анализ равновесных состояний, правило фаз для построения кривых охлаждения. 
Большое внимание уделено:
•
•
приобретению знаний по технологическим процессам литья, обработки металлов давлением, сварки и др.;
•
•
формированию умения расшифровывать марки углеродистых и легированных сталей, чугунов и сплавов на основе цветных металлов; 
•
•
формированию навыков выбора видов термической обработки для улучшения свойств материалов.
Представленные материалы способствуют закреплению знаний и развивают техническое мышление учащихся.
Содержание практических и лабораторных работ соответствует 
требованиям типовой учебной программы для специальности 
«Техническое обеспечение машиностроительного производства». 
Для специальности «Техническая эксплуатация оборудования 
для изготовления химических продуктов и строительных мате3

Предисловие
риалов» соответствие названий практических и лабораторных 
работ, а также порядок их выполнения согласно примерному тематическому плану специальности приведены в таблице.
Номер и название работы
в примерном тематическом плане
в лабораторном практикуме
Практические работы
Практическая работа № 1
«Изучение свойств двойных сплавов»
Практическая работа № 9
«Изучение свойств двойных сплавов»
Практическая работа № 2
«Построение кривых охлаждения 
для сталей и чугунов с последующим анализом превращений»
Практическая работа № 2
«Построение кривых охлаждения 
для заданных железоуглеродистых 
сплавов»
Практическая работа № 3
«Выбор вида режима термической 
обработки для конкретной детали»
Практическая работа № 10
«Выбор вида режима термической 
обработки для конкретной детали»
Практическая работа № 4
«Выбор марки легированной стали 
в зависимости от условий работы 
детали»
Практическая работа № 11
«Выбор марки легированной стали 
в зависимости от условий работы 
детали»
Практическая работа № 5
«Выбор марки сплава цветного 
металла в зависимости от условий 
работы детали»
Практическая работа № 12
«Выбор марки сплава цветного 
металла в зависимости от условий 
работы детали»
Практическая работа № 6
«Изучение методов защиты от коррозии металлических конструкций 
в химической промышленности»
Практическая работа № 13
«Изучение методов защиты от коррозии металлических конструкций 
в химической промышленности»
Лабораторные работы
Лабораторная работа № 1
«Измерение твердости металлов 
методами Бринелля и Роквелла»
Лабораторная работа № 1
«Измерение твердости металлов 
методами Бринелля и Роквелла»
Лабораторная работа № 2
«Изучение структур железоуглеродистых сплавов»
Лабораторная работа № 3
«Микроанализ структуры железоуглеродистых сплавов (сталей и
белых чугунов)  в равновесном состоянии»
4

Предисловие
Окончание таблицы
Номер и название работы
в примерном тематическом плане
в лабораторном практикуме
Лабораторная работа № 5
«Микроанализ стали после химико-термической обработки»
Лабораторная работа № 3
«Микроанализ сталей после термической и химико-термической 
обработки»
Лабораторная работа № 4
«Микроанализ 
серых, 
высокоЛабораторная работа № 7
«Микроанализ 
серых, 
высокопрочных и ковких чугунов»
прочных и ковких чугунов»
5

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ 
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Техника безопасности представляет собой совокупность знаний и положений организационно-технического характера, направленных на создание таких условий труда и трудовой обстановки на рабочих местах, которые позволяют исключить возможность несчастных случаев при выполнении работ.
Знание соответствующих положений техники безопасности 
является обязательным для каждого учащегося, приступающего 
к выполнению лабораторных работ по учебному предмету «Материаловедение и технология материалов».
Меры безопасности при работе с твердомерами:
1)	проверить исправность и комплектность оборудования и 
инструмента (ремонтные и монтажные работы учащимся производить запрещается);
2)	перед началом работы:
•
•
изучить устройство, принцип работы твердомера, методику 
определения твердости;
•
•
ознакомиться с технической документацией;
3)	уделить особое внимание подготовке рабочего места (убрать 
все лишнее, обеспечить чистоту и порядок).
Меры безопасности при работе с маятниковым копром:
1)	манжеты рукавов одежды застегнуть на пуговицы или рукава одежды закатать по локоть во избежание захвата выступающими частями падающего маятника руки учащегося;
2)	перед началом работы проверить:
•
•
исправность спускового колеса и надежность крепления 
молота;
•
•
наличие и исправность ограждений копра;
•
•
исправность спускового устройства;
3)	все ремонтные и монтажные работы производить только 
при опущенном молоте копра;
6

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ
4)	при укладке образца на призму запирать рычаг сбрасывания 
молота специальным фиксатором;
5)	укладывать испытуемый образец на призму специальными 
клещами;
6)	использовать испытуемые образцы квадратного или прямоугольного сечения, установленных размеров и с концентратором 
напряжений.
При работе на копре запрещается:
•
•
самостоятельно взводить маятник копра в рабочее состояние и самостоятельно опускать его;
•
•
прикасаться к движущимся частям копра;
•
•
производить укладку образцов на призму руками;
•
•
осуществлять обслуживание копра при взведенном молоте 
маятника;
•
•
«ловить» маятник на один из зубцов спускового колеса во 
время качания или спуска маятника;
•
•
работать на копре лицам, не ознакомленным с инструкцией по эксплуатации и принципу работы прибора;
•
•
оставлять копер с взведенным маятником без присмотра, 
поручать работу на нем другим лицам.
При разрушении образца учащиеся должны находиться на 
безопасном расстоянии от копра. Запрещается стоять и наблюдать за процессом разрушения образца со стороны вылета молота, несмотря на исправность защитных устройств копра.
Меры безопасности при работе с микроскопом (соответствуют 
мерам безопасности, принимаемым при эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В:
1)	не использовать приборы и аппараты с неисправными клеммами, проводами с поврежденной изоляцией, патронами ламп, 
тумблерами и др.;
2)	включать устройство только по разрешению преподавателя;
3)	не оставлять без присмотра включенный в сеть микроскоп;
4)	во время работы не переключать разъемы микроскопа при 
включенном питании, не допускать попадание влаги или жидкости внутрь микроскопа, не разбирать микроскоп, не −смотреть в 
окуляр микроскопа с подсветкой;
5)	при повреждении оборудования, кабелей, проводов, неисправности заземления, появлении запаха гари, возникновении 
необычного шума, высокого нагрева поверхностей и других неис7

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ
правностях незамедлительно отключить электропитание оборудования и сообщить о случившемся руководителю;
6)	в случае внезапного ухудшения здоровья (усиления сердцебиения, появления головной боли и др.) прекратить работу и 
выключить оборудование.
 По окончании работы привести в порядок рабочее место 
и отключить оборудование.
8

РАЗДЕЛ 1. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Практическая работа № 1 
Устройство металлографического микроскопа 
и последовательность изготовления микрошлифов
Цель: научиться разрабатывать технологию изготовления микрошлифа из конкретного материала и составить алгоритм последовательности работы с металлографическим микроскопом.
Задания:
1) ознакомиться с устройством металлографического микроскопа; 
2) разработать технологию изготовления микрошлифа вручную из конкретного металлического материала в соответствии 
с изученной методикой (согласно варианту задания, определяемому преподавателем); 
3) составить алгоритм действий подготовки устройства для 
изучения микроструктур материалов в виде схемы.
Общие теоретические сведения
Изучение строения металлов и сплавов начинают с помощью 
наиболее простого метода световой микроскопии – микроанализа. Микроанализ образца позволяет определить величину 
и форму мелких зерен, качество термической обработки, а также 
выявить мельчайшие дефекты в металле (волосяные трещины, 
неметаллические включения). Для микроанализа используют 
микроскоп (рис. 1.1) и образец металла (микрошлиф).
Питание осветительной лампы микроскопа осуществляется от 
трансформатора, установленного на лабораторном столе возле микроскопа. На этом блоке имеется переключатель напряжения (0–
30 В), подаваемого на лампу и вольтметр измерения напряжения. 
Микрошлиф – это образец, поверхность которого подготовлена для микроанализа.
9

Раздел 1. Практические работы
Методика приготовления микрошлифа включает последовательность выполнения технологических операций: определение 
размера и формы образца, получение плоской поверхности, шлифование, полирование и травление поверхности образца.
4
5
6
3
2
7
1
 
Рис. 1.1. Микроскоп МИМ-7:
1 – фотокамера; 2 – микрометрический винт настройки резкости изображения; 
3 – окуляр; 4 – предметный столик; 5 – рукоятки перемещения столика; 
6 – макрометрический (грубый) механизм наводки на резкость; 7 – корпус 
Определение размера и формы образца. Наиболее удобны образцы простой формы: цилиндр диаметром 10–12 мм и высотой 
0,7–0,8 диаметра (рис. 1.2, а), а также параллелепипед, например, 
со стороной основания 10–20 мм и высотой 0,7–0,8 стороны основания (рис. 1.2, б).
10
10
∅ 12
12
а
б
Рис. 1.2. Нормальные размеры металлографических образцов: 
а – цилиндр; б – параллелепипед
10