Тема 1. Атомно-кристаллическое строение металлов

Типы кристаллических решеток. Полиморфные превращения в металлах. Анизотропия кристаллов. Дефекты кристаллического строения. Структура металлических материалов, понятие фазы, макро и микроструктуры.

Литература: [1, c. 7-13, 19-22, 31-36]

 

Вопросы для самопроверки:

1. Что представляет собой микроструктура металла?

2. Что такое элементарная ячейка решетки? Каков ориентировочный размер ячеек в решетках металлов?

3. Какие металлы имеют гранецентрированную кристаллическую решетку?

4. Объясните, почему монокристалл с гексагональной плотноупакованной решеткой будет иметь различную электропроводность по разным направлениям.

5. Сколько полиморфных модификаций имеет железо?

 

Тема 2. Формирование структуры металлов при кристаллизации

Механизм и кинетика кристаллизации. Структура металлического слитка. Типы фаз, образующихся в металлических сплавах.

Диаграммы состояния двойных сплавов. Диаграмма состояния системы с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Эвтектическая кристаллизация. Диаграмма состояния системы с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Диаграмма состояния с химическим соединением. Связь между структурой и свойствами.

Литература: [1, c. 68-77, 87-95, 97-98]

 

Вопросы для самопроверки:

1. Из каких элементарных процессов состоит процесс кристаллизации металла?

2. Что такое переохлаждение, и как оно влияет на процесс кристаллизации?

3. Объясните, как формируется структура металлического слитка.

4. В чем практическое значение диаграмм состояния и какова методика их построения?

5. При каких условиях достигается неограниченная растворимость компонентов сплава в твердом состоянии?

6. Что такое эвтектика?

7. Что представляют собой интерметаллиды?

8. В чем практическое значение закона Курнакова?

Тема 3. Пластическая деформация и механические свойства

Пластическая деформация. Наклеп. Возврат и рекристаллизация. Холодная и горячая пластическая деформация.

Механические свойства металлов. Свойства, определяемые при статическом растяжении.

Ударная вязкость. Явление хладоломкости.

Литература: [1, c. 122, 125-129, 131-140, 48-60]

 

Вопросы для самопроверки:

1. Каков механизм упругой деформации металла?

2. Каков механизм пластической деформации? Какие изменения происходят в структуре металла при пластической деформации?

3. В чем практическое значение явления наклепа?

4. Какие превращения происходят в структуре деформированного металла при его нагреве, и как это отражается на его свойствах?

5. Что относят к механическим свойствам металла?

6. Какие механические характеристики металлов определяют при статическом растяжении?

7. В чем отличие понятий «твердость» и «прочность»?

8. От каких факторов зависит ударная вязкость металла?

 

Тема 4. Железо и его сплавы

Диаграмма состояния железо-цементит, структурные составляющие и их свойства. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Углеродистые стали. Классификация и маркировка углеродистых сталей.

Чугуны. Влияние химического состава и скорости охлаждения на структуру чугуна. Серый чугун, ковкий чугун, высокопрочный чугун: классификация, маркировка, применение.

Литература: [1, c. 99-109, 237-250, 291-302]

 

Вопросы для самопроверки:

1. В чем практическое значение диаграммы железо-цементит?

2. Какие фазы образуются при взаимодействии железа и углерода?

3. Какова растворимость углерода в различных полиморфных модификациях железа?

4. Дайте определение сталей и чугунов.

5. В чем заключается вредное влияние серы и фосфора на свойства сталей?

6. Как классифицируют чугуны по форме выделения углерода и по структуре металлической основы?

7. Чем обусловлена высокая твердость и хрупкость белого чугуна?

Тема 5. Термическая обработка

Теория термической обработки стали. Превращение феррито-карбидной структуры в аустенит при нагреве. Превращения переохлажденного аустенита. Мартенсит, его строение и свойства. Превращения при нагреве закаленной стали.

Технология термической обработки. Отжиг. Нормализация. Закалка стали. Отпуск стали. Поверхностная закалка. Термомеханическая обработка.

Химико-термическая обработка стали. Назначение и виды цементации. Азотирование. Цианирование. Борирование. Диффузионная металлизация.

Литература: [1, c. 142-143, 174-219]

 

Вопросы для самопроверки:

1. Назовите четыре основных типа фазовых превращений в сталях при нагреве и охлаждении.

2. Что такое мартенсит? Каков механизм его образования?

3. Какие виды термической обработки сталей используют в технологической практике? Дайте их определения и приведите их назначение.

4. Расшифруйте понятия «закаливаемость» и «прокаливаемость стали».

5. В чем отличие собственно термической и химико-термической обработки?

6. Какие свойства приобретают детали в результате цементации?

7. Чем отличается диффузионное хромирование от гальванического?

8. Назовите виды диффузионной металлизации и их назначение.

Тема 6. Легированные стали

Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения. Структурные классы легированных сталей. Маркировка и применение легированных сталей. Инструментальные стали и сплавы. Быстрорежущие стали, штамповые стали.

Спеченные и литые твердые сплавы и их применение в бурильном оборудовании.

Литература: [1, c. 110-116, 250-283, 476-486, 609-622, 624-626], [2, c. 147-172]

 

Вопросы для самопроверки:

1. Какие легирующие элементы в сталях являются α-стабилизаторами, а какие γ-стабилизаторами?

2. Приведите классификацию легированных сталей по структуре в нормализованном состоянии.

3. Как влияют легирующие элементы на прокаливаемость стали?

4. Назовите основные группы низколегированных конструкционных сталей и их характерное применение.

5. Какие стали применяют для изготовления сварных конструкций (резервуаров, трубопроводов) в нефтяной и газовой промышленности?

6. Какие стали называют коррозионностойкими (нержавеющими)? Какие легирующие элементы вводят в их состав для придания коррозионной стойкости?

7. Приведите классификацию инструментальных сталей. Каково влияние легирующих элементов на их структуру и свойства?

8. Что представляет собой структура спеченных твердых сплавов? Как их получают и для чего применяют?

Тема 7. Цветные металлы и сплавы

Медные и ее сплавы. Бронзы, латуни, медно-никелевые сплавы.

Алюминий. Деформируемые и литейные сплавы алюминия.

Титан, магний и их сплавы.

Литература: [1, c. 302-318, 358-372, 406-426, 374-378], [2, 176-189, 191-193, 197-205]

 

Вопросы для самопроверки:

1. Приведите классификацию медных сплавов.

2. Какими ценными свойствами обладают оловянные бронзы?

3. На какие группы делятся алюминиевые сплавы по способам получения из них готовых изделий?

4. Какие преимущества и недостатки имеют сплавы титана по сравнению с нержавеющими сталями?

Тема 9. Неметаллические материалы, композиционные материалы, защитные покрытия

Неметаллические материалы: пластмассы, резины, стекла. Антифрикционные композиционные материалы.

Металлические и неметаллические покрытия и их применение для защиты нефтепромыслового оборудования.

Литература: [1, c. 382-406, 318-326, 486-487], [2, с. 215-220, 225-250]

 

Вопросы для самопроверки:

1. Каковы преимущества и недостатки пластмасс по сравнения с металлами и сплавами?

2. Какие вещества вводят в состав пластмасс в качестве наполнителей и как эти наполнители влияют на свойства пластмасс?

3. Какие материалы называют антифрикционными? Какой комплекс свойств от них требуется?

4. Какие виды покрытий применяют для защиты нефте- и газопроводов от коррозии?

Контрольная работа

При выполнении контрольной работы студенты изучают методику выбора конструкционных материалов для создания машин, аппаратов, инструментов и сооружений, применяемых в различных отраслях промышленности. Одновременно студент должен научиться пользоваться рекомендуемой справочной литературой, с тем, чтобы уметь в дальнейшем правильно выбрать материал при курсовом и дипломном проектировании, при решении конкретных задач на производстве.

 

 

Задания на контрольные работы

 

Вариант 1

1. Что такое ликвация? Опишите виды ликвации, причины их возникновения и способы устранения.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,1 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре, и как такой сплав называется?

3.Что такое нормализация? Используя диаграмму состояния железо-цементит, укажите температуру нормализации стали 45 и стали У12. Опишите превращения, происходящие в сталях при выбранном режиме обработки, получаемую структуру и свойства.

4.Выберите марку чугуна для изготовления ответственных деталей машин. Укажите состав, обработку, структуру и основные механические свойства.

5. Для изготовления деталей, работающих в активных коррозионных средах выбрана сталь 14Х17Н2: а) расшифруйте состав и определите группу стали по назначению; б) объясните назначение легирующих элементов, введенных в эту сталь; в) назначьте и обоснуйте режим термической обработки и опишите структуру и свойства стали после обработки.

Вариант 2

 

1.Опишите основные типы кристаллических решеток металлов (ответ проиллюстрировать рисунками, обозначить параметры решеток и указать их координационные числа).

2.Вычертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,2 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре, и как такой сплав называется?

3.Используя диаграмму состояния железо-карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости 400 НВ. Опишите превращения на всех этапах термической обработки и получаемую структуру.

4. Для изготовления разверток выбрана сталь ХВСГ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства разверток после термической обработки.

5.Для литья пароводяной арматуры применяется бронза БрО6Ц6С3. Расшифруйте марку, обоснуйте применение и опишите свойства этой бронзы.

 

Вариант 3

 

1. Опишите основные виды взаимодействия компонентов в сплавах и условия их образования. Приведите примеры твердых растворов.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,2 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре, и как такой сплав называется?

3. Дайте определение твердости. Какими методами измеряют твердость металлов и сплавов? Опишите их.

4. С помощью диаграммы состояния железо-цементит обоснуйте выбор режима термической обработки, применяемой для устранения цементитной сетки в заэвтектоидной стали. Дайте определение выбранного режима обработки и опишите превращения, которые происходят при нагреве и охлаждении.

5.Для некоторых деталей точных приборов выбран сплав элинвар. Определите к какой группе материалов он относится, опишите этот сплав.

 

Вариант 4

1.Опишите дефекты кристаллического строения металлов (ответ проиллюстрировать рисунками).

2.Вычертите диаграмму состояния железо — карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите пре­вращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,6% С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре, как такой сплав называется?

3.Как изменяются свойства деформированного металла при нагреве, какие процессы происходят при этом?

4..Выберите режим термической обработки для матрицы, изготовленной из стали У9 для получения твердости 630НВ. На основании диаграммы состояния железо-цементит и построенного графика термической обработки напишите о превращениях в структуре стали.

5.Для деталей арматуры выбрана бронза БрО4Ц4. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Объясните влияние легирующих элементов, приведите характеристики механических свойств данного сплава.

 

Вариант 5

 

1.Приведите и опишите диаграмму состояния с нерастворимостью компонентов в твердом виде. Постройте характерные кривые охлаждения с применением правила фаз.

2..Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,7 процентов углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как этот сплав называется?

3.Что такое холодная пластическая деформация, как при этом изменяются структура и свойства материалов?

4. Выберите режим термической обработки детали – сверло – из стали У10 для получения твердости 65НRCэ. На основании диаграммы состояния железо-цементит и построенного графика термической обработки опишите превращения, происходящие в структуре стали.

5.Для изготовления некоторых деталей выбран сплав марки Л59. Опишите этот сплав, его структуру, свойства, области применения.

 

Вариант 6

1.Приведите диаграммы состояния бинарных сплавов с твердыми растворами, опишите их, постройте кривые охлаждения.

2.Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,8 процентов углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как этот сплав называется?

3.В чем сущность полиморфных превращений в железе с точки зрения их практического значения для термической обработки стали? Нарисуйте кривую охлаждения чистого железа.

4. Выберите режим термической обработки детали – резец – из стали У13 для получения твердости 63 НRCэ. На основании диаграммы состояния железо-цементит и построенного графика термической обработки опишите превращения, происходящие в структуре стали.

5.Для нагревательных элементов сопротивления выбран сплав нихром Х20Н80. Укажите состав и требования, предъявляемые к сплавам этого типа. Приведите температурные границы применимости данного сплава.

 

Вариант 7

1. Опишите связь диаграмм состояния со свойствами (закон Н.С.Курнакова) Каково практическое применение этого закона?

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,9 процентов углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как этот сплав называется?

3. Выберите режим термической обработки детали – шестерня – из стали 20 для получения твердости 60 НRCэ. На основании диаграммы состояния железо-цементит и построенного графика термической обработки опишите превращения, происходящие в структуре стали.

4. Как получают ковкий чугун? Зарисуйте исходную и конечную структуру, опишите обработку.

5. Для изготовления постоянных магнитов сечением 50х50мм выбран сплав Е9К5. Укажите состав, назначение, структуру, термическую обработку данного сплава.

 

Вариант 8

1.Как классифицируются по ГОСТ 380-94 и ГОСТ 1050-88 конструкционные углеродистые стали, как они маркируются и где применяются?

2.Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,0 процент углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как этот сплав называется?

3. Выберите режим термической обработки детали –ось – из стали 45 для получения твердости 250 НВ. На основании диаграммы состояния железо-цементит и построенного графика термической обработки опишите превращения, происходящие в структуре стали.

4 Для изготовления режущего инструмента используются сплавы Т15К10 и Т15К6. Укажите состав сплавов, способ изготовления и область применения. Объясните причины высокой теплостойкости этих сплавов в сравнении с углеродистыми и быстрорежущими сталями..

5. Опишите магнитотвердые и магнитомягкие стали и сплавы. Где и почему они применяются?

 

Вариант 9

1.Постройте кривую охлаждения железа и поясните значение критических точек, в чем сущность полиморфных превращений в железе?

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,1 процентов углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как этот сплав называется?

3. Выберите режим термической обработки детали –болт– из стали 50 для получения твердости 250 НВ. На основании диаграммы состояния железо-цементит и построенного графика термической обработки напишите о превращениях в структуре стали.

4. Для изготовления нефтепроводов, газопроводов и других сварных сооружений применяют стали 09Г2С, 10Г2СД, 14ХГС, 19Г. Объясните, что такое свариваемость, от чего зависит свариваемость сталей. Расшифруйте приведенные марки сталей и обоснуйте их применение.

5.Полиметилметакрилат (органическое стекло). Укажите состав, свойства, области применения

 

Вариант 10

1..Дайте характеристику инструментальным углеродистым сталям. Как они маркируются по ГОСТ 1435-90. Приведите примеры их использования

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,2 процента углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как этот сплав называется?

3. Выберите режим термической обработки детали –валик– из стали 15 для получения твердости 600 НВ. На основании диаграммы состояния железо-цементит и построенного графика термической обработки напишите о превращениях в структуре стали

4. Опишите технологию закалки токами высокой частоты. В чем преимущества и недостатки поверхностной закалки по сравнению с цементацией?

5.Для деталей, работающих в окислительной атмосфере, выбрана сталь марки 08Х18Н9Т.Расшифруйте состав, объясните влияние легирующих элементов, обоснуйте выбор для данных условий работы.

 

Вариант 11

1. Какими стандартными характеристиками механических свойств оценивается прочность металлов и сплавов? Как эти характеристики определяются?

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1.3 процентов углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как этот сплав называется?

3. Выберите режим термической обработки детали –рессора– из стали 55 для получения твердости 400 НВ. На основании диаграммы состояния железо-цементит и построенного графика режимов термической обработки напишите о превращениях в структуре стали.

4.Опишите влияние углерода и постоянных примесей на свойства углеродистых сталей.

5.Для корпусов электродвигателя использован сплав АЛ1.Расшифруйте состав сплава, укажите способ изготовления деталей, режим термической обработки и природу упрочнения. Опишите механические свойства.

 

Вариант 12

1. Как влияют дислокации на механические свойства металлов?

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,4 процентов углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как этот сплав называется?

3. Выберите режим термической обработки детали – шестерня– из стали 45 для получения твердости 250 НВ. На основании диаграммы состояния железо-цементит и построенного графика термической обработки напишите о превращениях в структуре стали

4. С помощью диаграммы состояния железо-цементит установите температуру полного и неполного отжига и нормализации для стали 20.

Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и опишите структуру и свойства стали.

5.Опишите термопластичные пластмассы. Приведите основные виды термопластов, их свойства, применение.

 

Вариант 13

1.Опишите физическую сущность и механизм процесса кристаллизации, типы кристаллических решеток.

2.. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,6 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. Что такое нормализация? Используя диаграмму состояния железо-цементит, укажите температуру нормализации стали 45 и стали У12. Опишите превращения, происходящие в сталях при выбранном режиме обработки, получаемую структуру и свойства.

4.Режущий инструмент требуется обработать на максимальную твердость. Для его изготовления выбрана сталь У13А. Назначьте режим термической обработки, опишите структуру и свойства стали.

5. Для деталей, работающих в контакте с крепкими кислотами, выбрана сталь 12Х17. Укажите состав и определите класс стали. Объясните причину введения хрома в эту сталь и обоснуйте выбор данной стали для указанных условий работы.

 

Вариант 14

 

1. Что такое временное сопротивление разрыву (δ_В). Как определяется эта характеристика механических свойств металла?

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 5,5 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. Режущий инструмент из стали У10 был перегрет при закалке. Чем вреден перегрев и как можно исправить этот дефект? Произведите исправление структуры и назначьте режим термической обработки, обеспечивающий нормальную работу инструмента. Опишите его структуру и свойства.

4. Для изготовления некоторых деталей в авиастроении применяется сплав МЛЗ. Расшифруйте состав, укажите способ изготовления деталей из этого сплава и опишите характеристики механических свойств.

5.. В качестве материала для заливки вкладышей подшипников скольжения выбран сплав Б88. Укажите состав и определите группу сплава по назначению. Зарисуйте микроструктуру и укажите основные требования, предъявляемые к сплавам данной группы.

 

Вариант 15

1.Что такое вторичная кристаллизация в стали, в чем ее практическое значение, приведите примеры.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,9 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. Для отливки деталей автомобилей и ряда машин, работающих в условиях динамических нагрузок, используют ковкие чугуны. Назначьте марку чугуна, укажите состав, обработку, структуру и механические свойства.

4. Для изготовления штампов, обрабатывающих металл в горячем состоянии, выбрана сталь 5ХНТ. Укажите состав, назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства штампов после термической обработки.

5. Для изготовления некоторых деталей двигателя внутреннего сгорания выбран сплав АК2. Укажите состав, способ изготовления деталей из этого сплава и опишите характеристики механических свойств.

 

Вариант 16

 

1. Опишите явления полиморфизма в приложении к олову?

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,3 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. С помощью диаграммы состояния железо-цементит определите температуру нормализации, отжига и закалки для стали 30. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и опишите структуру и свойства стали после каждого вида обработки.

4.Выберите сталь для изготовления рессор. Назначьте режим термической обработки, опишите микроструктуру и свойства рессор в готовом виде. Каким способом можно повысить усталостную прочность рессор?

5.Для изготовления машинных метчиков выбрана сталь Р10К5Ф5. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

 

Вариант 17

1.Что такое дислокация, виды дислокаций и их влияние на механические свойства металлов.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,1 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. После закалки углеродистой стали была получена структура, состоящая из феррита и мартенсита. Проведите на диаграмме состояния железо-цементит ординату, соответствующую составу заданной стали (примерно), укажите принятую в данном случае температуру нагрева под закалку. Как называется такая обработка? Какие превращения произошли при нагреве и охлаждении стали

4.В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для их изготовления выбрана сталь 70С3А. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства пружин после термической обработки.

5. Для изготовления постоянных магнитов сечением 50´50 мм выбран сплав ЕХ. Укажите состав и группу сплава по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование и опишите структуру сплава после обработки. Объясните, почему в данном случае нельзя применить сталь У12.

Вариант 18

1. Что представляют собой твердые растворы замещения и внедрения? Приведите примеры.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,8 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. С помощью диаграммы состояния железо-карбид железа и графика зависимости твердости от температуры отпуска назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) изделий из стали 50, которые должны иметь твердость 230…250 НВ. Опишите микроструктуру и свойства стали 50 после термической обработки.

4. В результате термической обработки шестерни должны получить твердый износоустойчивый поверхностный слой при вязкой сердцевине. Для их изготовления выбрана сталь 12ХН3А. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической и химико-термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

5. Укажите металлокерамические твердые сплавы для изготовления режущего инструмента. Опишите их строение, состав, свойства и способ изготовления

Вариант 19

1.Начертите диаграмму состояния в случае образования устойчивого химического соединения. Кривые охлаждения.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 4,3% С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. С помощью диаграммы состояния железо-цементит определите температуру нормализации, отжига и закалки для стали У10. Охарактеризуйте эти виды термической обработки и опишите структуру и свойства стали после каждого режима обработки.

4. Назначьте нержавеющую сталь для работы в слабоагрессивных средах (водные растворы солей и т.п.). Приведите химический состав стали, необходимую термическую обработку и получаемую структуру. Объясните физическую природу коррозионной устойчивости стали и роль каждого легирующего элемента.

5. Для обшивки летательных аппаратов использован сплав ВТ6. Приведите состав сплава, режим упрочняющей термической обработки и получаемую структуру. Опишите процессы, протекающие при термической обработке. Какими преимуществами обладает сплав ВТ6 по сравнению с ВТ5?

 

Вариант 20

1. Что такое холодная пластическая деформация? Как при этом изменяются структура и свойства металла?

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,6 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

 

3. Используя диаграмму состояния железо-карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте режим термической обработки для углеродистой стали 45, необходимый для обеспечения твердости 550 НВ. Опишите превращения, происходящие на всех этапах термической обработки, и получаемую после обработки структуру.

4. Для изготовления пресс-форм выбрана сталь 3Х2В8. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства пресс-форм после термической обработки.

5. Назначьте марку латуни, коррозионно-устойчивой в морской воде. Расшифруйте ее состав и опишите структуру, используя диаграмму состояния медь – цинк. Укажите способ упрочнения латуни и основные свойства.

 

Вариант 21

 

1. В чем различие между холодной и горячей пластической деформацией? Опишите особенности этих видов деформаций

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,3 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. Изделия из стали 45 требуется подвергнуть улучшению. Назначьте режим термической обработки, опишите сущность происходящих превращений, структуру и свойства стали после обработки.

4. Для некоторых деталей в самолето- и ракетостроении применяются титановые сплавы ВТ3-1; ВТ14. Укажите их состав, назначьте режим термической обработки и обоснуйте его выбор. Опишите микроструктуру сплавов и причины их использования в данной области.

5. Опишите процесс получения резины, перечислите ее свойства и области применения.

 

Вариант 22

 

1. Что такое относительное удлинение (δ,%).Как определяется эта характеристика механических свойств металла?

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 4,0 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. Что такое нормализация? Используя диаграмму состояния железо-цементит. Назначьте температуру нормализации любой доэвтектоидной и любой заэвтектоидной стали. Опишите превращения, происходящие в сталях при выбранном режиме обработки, получаемую структуру и свойства

4. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска зубил из стали У7. Опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и твердость инструмента после термической обработки.

5. Для изготовления деталей подшипников качения (роликов, шариков и др.) выбрана сталь ШХ9. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

 

Вариант 23

1.Классификация чугунов в зависимости от формы графита, области применения, свойства, маркировка по ГОСТ1412-85, ГОСТ1215-79,ГОСТ 7293-85

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,8 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

3. Требуется произвести поверхностное упрочнение изделий из стали 15. Назначьте вид обработки, опишите технологию, происходящие в стали превращения, структуру и свойства поверхности и сердцевины изделия.

4. Пружина из стали 75 после правильно выполненной закалки и последующего отпуска имеет твердость значительно выше, чем это предусматривается техническими условиями. Чем вызван этот дефект и как можно его исправить? Укажите структуру и твердость, которые обеспечивают высокие упругие свойства пружин.

5. Для изготовления ряда деталей в судостроении применяется латунь ЛО70-1. Укажите состав и опишите структуру сплава. Приведите общую характеристику механических свойств сплава и причины введения олова в данную латунь.

 

Вариант 24

1. Начертите диаграмму состояния для случая полной нерастворимости компонентов в твердом виде. Укажите структурные составляющие во всех областях этой диаграммы и опишите строение типичных сплавов различного состава, встречающихся в этой системе.