Технологія термічної обробки

Термічною обробкою прийнято називати технологічні процеси, що складаються з нагрівання та охолодження металевих виробів і напівфабрикатів з метою зміни їх структури і властивостей.

Загартованість – здатність сталі підвищувати твердість внаслідок гартування. Загартованість залежить головним чином від вмісту вуглецю в сталі.

Прогартовуваність – здатність сталі гартуватися на визначену глибину.

Залежно від режимів нагрівання й охолодження термічну обробку поділяють на:

– відпалювання;

– нормалізацію;

– гартування;

– відпускання.

Відпалювання – це операція, при якій сталь нагрівають вище критичних точок, витримують при цієї температурі і потім повільно (звичайно разом з піччю) охолоджують. Розрізняють дифузійне, повне і неповне відпалювання. Дифузійному відпалюванню піддають великі зливки з метою підвищення їх хімічної однорідності, або гомогенізації. При повному відпалюванні зменшується твердість і підвищується пластичність сталі. Метою неповного відпалювання є зняття внутрішніх напружень сталі.

Нормалізація полягає у нагріванні сталі на 30...50 °С вище критичних точок, витримуванні при цій температурі й наступному охолодженні на спокійному повітрі, тобто відрізняється від відпалювання швидкістю охолодження. Для вуглецевих сталей нормалізація звичайно заміняє тривалішій за часом процес відпалювання.

Гартування - зміцнювальний вид термообробки, який широко застосовується в машинобудуванні для підвищення міцності, твердості та стійкості до спрацювання сталевих деталей. Зміна властивості сталі після гартування пов’язана з утворенням метастабільної (нерівноважної) структури.

Для набуття метастабільних структур сталеві деталі нагрівають і витримують при температурі існування аустеніту, а потім охолоджують зі швидкістю, яка дає змогу зафіксувати мартенсит. Мартенсит - орієнтована голчата структура, яка являє собою пересичений твердий розчин вуглецю в ά-залізі. Результати гартування залежать від температури нагрівання, тривалості витримки, швидкості охолодження деталей тощо.

Практично з метою перетворення перліту на аустеніт сталь потрібно нагріти вище лінії евтектоїдного перетворення, витримати до утворення однорідного за складом аустеніту й охолодити з критичною швидкістю гартування, що не допускає утворення рівноважної структури. Процес гартування сталі внаслідок перетворення кристалічних грат супроводжується збільшенням внутрішніх напружень, які можуть бути більшими за границю міцності сталевої деталі, що гартується.

Гартують, як правило сталі, з підвищеним умістом вуглецю, а сталі, в яких він менший за 0,3 %, не гартують, оскільки в них не відбувається суттєвого підвищення твердості та міцності. Міцність сталі після гартування підвищується в міру збільшення вмісту вуглецю до 0,7 %, а потім вона залишається практично сталою на рівні приблизно 670 НВ.

Загартована доевтектоїдна сталь, як правило, має структуру дрібноголкового аустеніту з незначною кількістю залишкового аустеніту, евтектоїдна сталь - структуру мартенситу з залишковим аустенітом, а заевтектоїдна - структуру мартенситу із вторинним цементитом і залишковим аустенітом.

Залежно від режиму термообробки розрізняють повне та неповне гартування сталі. Для повного гартування сталь нагрівають на 30...50 ºС вище критичної точки А_с3 (А_ст), а для неповного - вище точки А_с1, але нижче А_с3 (А_ст). Температура гартування визначається залежно від вмісту вуглецю по лініях діаграми стану сплавів залізо-цементит.

Для доевтектоїдної сталі застосовують тільки повне гартування, а для заевтектоїдної - неповне, коли в її структурі залишається надмірний цементит, який не розчинився. Цементит - складова міцна, тому наявність його в загартованій сталі підвищує міцність, але і крихкість деталі. З метою зменшення крихкості загартованої сталі перед гартуванням слід виконати нормалізацію або сфероїдизацію сталі, щоб подробити цементитну сітку. Нагрівати заевтектоїдну сталь вище критичної точки А_ст (повне гартування) недоцільно, оскільки при охолодженні в сталі утвориться великоголчатий мартенсит. Крім того, збільшується аустенітне зерно, з поверхні виробів вигоряє вуглець і підвищується гартівні напруження.

Для неповного гартування виробів з доевтектоїдної сталі їх потрібно нагрівати в інтервалі температур, що відповідають критичним точкам А_с1 - А_с3, внаслідок чого утворюється структура аустеніту з деякою кількістю фериту. Після охолодження вона буде складатися з мартенситу і фериту. Останній має невелику міцність, він м’який і його присутність в загартованій сталі небажана, тому що ферит зменшує міцність сталі. Отже, неповне гартування доевтектоїдної сталі недоцільне.

У практиці термообробки перетворення аустеніту часто відбувається при неперервному охолодженні сталі з різною швидкістю. Оскільки діаграми ізотермічного перетворення аустеніту побудовано в координатах температура - час, вони дають можливість дістати якісне уявлення про характер перетворень при неперервному охолодженні сталі. Для цього накладемо криві охолодження евтектоїдної вуглецевої сталі на її С-подібну діаграму (рис. 10 а.) Швидкість охолодження V характеризується нахилом кривої (одиниця швидкості охолодження - ºС/с). Чим повільніше відбувається охолодження сталі, тим більш пологою стає крива її охолодження. Перетворення аустеніту при дуже малій швидкості V₁ відбувається в умовах, близьких до рівноважних, за температури, наближеної до А₁. При цьому утворюються грубо дисперсні феритно-цементитні суміші. Під час неперервного охолодження аустеніт переохолоджується до температури нижче точки А_r1, при цьому підвищення швидкості охолодження зумовлює зниження температури перлітного перетворення (рис. 10, б). Ця температура характеризує нерівноважні умови перетворення сталі. Перетворення аустеніту на перліт при неперервному охолодженні сталі розвивається в інтервалі температур. Чим більша швидкість охолодження і менший температурний інтервал розпаду аустеніту, тим вища дисперсність феритно-цементитних сумішей, що утворюються. При невеликій швидкості охолодження V₁ утворюється перліт, при більшій V₂ - сорбіт, а при ще більшій V₃ - троостит.

Рис. 10. Залежність структури евтектоїдної вуглецевої сталі (а) і положення критичної точки (б) від швидкості охолодження

 

При значно більших швидкостях охолодження сталі, наприклад V₄, аустеніт розпадається у двох температурних інтервалах: частина його зазнає спочатку перлітного, а потім бейнітного перетворення, а залишкова частина переохолоджується до температури, що відповідає точці М_п, і перетворюється на мартенсит. Внаслідок цього утворюється мішана структура трооститу, бейніту та мартенситу. При швидкостях охолодження сталі спостерігаються дві критичні точки: А_r^, і М_п. Як випливає з рис. 2.1, а, утворення чисто бейнітної структури при неперервному охолодженні аустеніту вуглецевої сталі неможливе.

При надто швидкому охолодженні, наприклад зі швидкістю V₅, переохолоджений аустеніт повністю зберігається до лінії точок М_п і перетворюється на мартенсит. Нижче точки М_п дифузійна рухливість атомів вуглецю стає дуже малою. В цих умовах перетворення аустеніту відбувається бездифузійним шляхом: кристалічні грати Fe_γ завдяки кооперативному (одночасному) зміщенню однієї чи кількох суміжних площин атомів заліза перетворюються на грати Fe_α. Оскільки дифузійні процеси загальмовані, весь вуглець, розчинений в аустеніті, залишається в гратах Fe_α. Розчинність вуглецю в аустеніті значно більша (максимум у 100 разів), ніж у фериті; тому утворюється пересичений твердий його розчин в α-залізі. який називається мартенситом. Мартенситне перетворення сталі завершується після досягнення температури, що відповідає точці М_к. Це перетворення відбувається в сталі при її гартуванні.

При утворенні мартенситу грати Fe_α дуже спотворюються, перетворюючись із кубічних на тетрагональні. Це дуже міцна та тверда структурна складова сталі, разом з цим і крихка. Велика твердість мартенситу пояснюється значними внутрішніми напруженнями в його гратах, зумовленими надмірно розчинним вуглецем, подрібненням блокової структури його зерна та високою щільністю дислокацій. Властивості мартенситу залежать від умісту вуглецю в ньому: зі збільшенням умісту вуглецю твердість, а в деякому інтервалі й границя міцності зростають, а пластичність та ударна в’язкість спадають.

Мінімальна швидкість охолодження сталі, яка забезпечує утворення чисто мартенситної структури, називається критичною швидкістю гартування (V_кр). Її можна визначити графічно, провівши дотичну до кривої початку ізотермічного перетворення сталі біля її виступу. Числове значення критичної швидкості гартування сталі можна знайти за формулою

V_{кр = ,}

А₁ - температура критичної точки сталі, ºС; Т_m - температура біля виступу кривої початку ізотермічного перетворення сталі, ºС; - тривалість мінімальної стійкості аустеніту, с.

Дійсна критична швидкість гартування сталі приблизно в 1,5 раза менша, ніж визначена графічно. Це і враховується коефіцієнтом у знаменнику формули.

Значення критичної швидкості гартування залежать від стійкості аустеніту. Чим вона вища тобто чим правіше зсунуті криві на С-подібній діаграмі, тим менша критична швидкість гартування сталі. Отже, її значення залежить від умісту вуглецю в сталі.

Вирішальну роль в утворенні мартенситу при гартуванні сталі відіграє швидкість охолодження аустеніту. Як випливає з діаграми ізотермічного розпаду аустеніту (рис. 10) вона має бути більшою за V_кр, не повинна виходити за межі інтервалу температур мінімальної стійкості аустеніту (поблизу точки Т _m).

В області температур, розташованих вище точки Т _m, вигідним є охолоджування сталі з помірною швидкістю. Для середньо вуглецевих сталей область мінімальної стійкості лежить між 650 і 500 ºС. При вищих температурах аустеніт відносно стійкий, і передчасне перетворення його на ферито-перлітну суміш не відбувається. В той же час при плавному охолодженні сталі в області високих температур вирівнюється температура по перерізу і зменшуються температурні напруження. Сталь ще досить пластична, тому ймовірність короблення сталевих виробів та утворення тріщин - мінімальна.

Повільне охолодження сталі бажане також в області, розташованій нижче інтервалу температур мінімальної стійкості аустеніту, тому що там його стійкість знову підвищується. При 300 ºС і нижче швидке охолодження сталі особливо небезпечне внаслідок того, що вона стає не такою пластичною, ніж при високих температурах. Термічні напруження в сталі додаються до напружень, які виникають при перетворенні аустеніту на мартенсит. Тому при швидкому охолодженні підвищується небезпека утворення тріщин і короблення сталі.

Швидкість охолодження сталевих деталей можна регулювати, застосовуючи різноманітні гартівні середовища: воду, водяні розчини солей, кислот, лугів і полімерів, різні масла, розплавленні солі та метали, емульсії тощо.

Головною вимогою до гартівних середовищ є велика охолодна здатність в інтервал температур 650...550 ºС і зменшена охолодна здатність при 300 ºС та нижче.

Відпуск сталі належить до завершальних операцій її термообробки і здійснюється після гартування сталі. Відпуском усувають надмірну крихкість загартованої сталі та здобувають структуру, стійкішу при звичайній температурі, з кращими механічними властивостями. Відпуск сталі полягає в тому, що загартовані деталі нагрівають до температури, нижчої за межу структурних перетворень (727 ºС), витримують і потім охолоджують з довільною швидкістю.

Залежно від температури та структури металу, що утворилася, розрізняють низький, середній та високій відпуск сталі.

Низький відпуск здійснюється нагріванням сталі до 150...250 ºС й охолодженням її з будь якою швидкістю. Цей вид відпуску застосовують для різноманітного різального та вимірювального інструментів з вуглецевих і низьколегованих сталей, а також деталей після обробки їхніх поверхонь гартуванням, цементацією тощо.

Середній відпуск здійснюється нагріванням сталі до 300...450 ºС, коли мартенсит перетворюється на троостит відпуску. Середній відпуск використовується, наприклад, при виготовленні різних сталевих деталей, що працюють за умов тертя (пружин, ресор штампів тощо).

Високій відпуск здійснюється нагріванням сталі до 500...650 ºС, коли мартенсит перетворюється на сорбіт відпуску. Деякі сталі після цього відпуску охолоджують у воді або маслі. Високій відпуск застосовують для деталей з конструкційних сталей, що працюють при підвищених і динамічних навантаженнях.

Процес гартування з високим відпуском називають поліпшенням сталі. Після такої обробки сталь набуває кращого поєднання міцності та в’язкості порівняно з відпалюванням і нормалізацією.

У сталі, обробленій на сорбіт відпуску, зменшується твердість до 250...350 НВ, знижується міцність у 1,5...2 рази, а пластичність і в’язкість збільшується в кілька разів. Відпуск при температурі 600...650 ºС, усуває внутрішні напруження в сталі повністю.

Сталеві деталі гартування мають метастабільну структуру. Нагрівання їх збільшує рухливість атомів, що сприяє процесу утворення більш рівноважної структури. Найважливішою особливістю при відпуску сталі є розпад мартенситу.

Зміна структур, яка відбувається при відпуску деталей з вуглецевих сталей, визначається температурою і тривалістю відпуску, а також концентрацією вуглецю в сталі. Чим більше вміст вуглецю в аустеніті, тим вища перенасиченість α-розчину та нижча температура мартенситного перетворення при гартуванні сталі, тим більша кількість залишкового аустеніту в ній.

Методичні рекомендації

Усвідомте вплив швидкості охолодження на структуру і властивості сталі і фізичну сутність процесів відпалу, нормалізації, гартування й обробки холодом. При вивченні технологічних процесів термічної обробки особливу увагу зверніть на різновиди режимів і їхнє призначення. Для з'ясування причин браку при термічній обробці сталі треба насамперед розібратися в природі термічних і фазових напруг.

Усвідомте розходження між загартовуваністю і прогартовуваністю сталі, а також фактори, що впливають на ці характеристики. Розберіться в сутності способу одержання високоміцних деталей — термомеханічній обробці.

Різні види поверхневого гартування дозволяють отримати особливе сполучення властивостей поверхневого шару і серцевини, що приводить до підвищення експлуатаційних характеристик виробу. При вивченні індукційного гартування усвідомте зв'язок між глибиною проникнення загартованого шару і частотою струму. Загартування при нагріванні струмами високої частоти приводить до одержання більш високих механічних властивостей, ніж при звичайному нагріванні. Для одержання оптимальних результатів варто керуватися діаграмами припустимих і переважних режимів нагрівання під загартування струмами високої частоти.

Необхідно мати на увазі, що сучасні автоматичні і напівавтоматичні агрегати для термічної обробки можуть бути включені в технологічні лінії машинобудівних заводів, у зв'язку з чим при масовому виробництві відпадає необхідність у спеціальних термічних цехах і відділеннях.

Питання для самоперевірки

1. Наведіть визначення основних процесів термічної обробки: відпалу, нормалізації і гартування. 2. Визначте різновиди процесу відпалу і для чого вони застосовуються? 3. Яка природа фазових і термічних напруг? 4. Які вам відомі різновиди загартування й у яких випадках вони застосовуються? 5. Які види і причини браку при загартуванні? 6. Які вам відомі групи охолоджуючих середовищ і які їхні особливості? 7. Від чого залежить прогартовуваність сталі й у чому її технологічне значення? 8. Які вам відомі технологічні засоби зменшення деформації при термічній обробці? 9. Для чого і як виконується обробка холодом? 10. Як змінюються швидкість і температура нагрівання виробів з легованої сталі в порівнянні з вуглецевою? 11. У чому сутність і особливості термомеханічної обробки? 12. Як впливає поверхневе гартування на експлуатаційні характеристики виробів? 13. Як регулюється глибина загартованого шару при обробці струмами високої частоти? 14. Які сутність і призначення діаграми припустимих і переважних режимів нагрівання під гартування струмами високої частоти? 15. Які переваги поверхневого індукційного гартування?

 

ХІМІКО-ТЕРМІЧНА ОБРОБКА

Методичні рекомендації

При вивченні основ хіміко-термічної обробки варто виходити з того, що принципи хіміко-термічної обробки єдині. Процес хіміко-термічної обробки складається з виділення атомарної речовини, що насичує, зовнішнім середовищем, захоплення (сорбція) цих атомів поверхнею металу і дифузії їх усередину металу. Тому потрібно розглянути реакції в газовому середовищі при цементації чи азотуванні і засвоїти сучасні представлення про дифузію в металах. У більшості випадків насичення може походити з твердого, рідкого і газового середовищ, а тому потрібно знати найбільш вдалі варіанти насичення для кожного методу хіміко-термічної обробки і кінцеві результати (поверхневе зміцнення і зміна фізико-хімічних властивостей).

Розберіться в технології проведення окремих видів хіміко-термічної обробки. Усвідомте переваги й області використання цементації, азотування, ціанування і різних видів дифузійної металізації. Поясніть вплив легування на механізм формування структури поверхневого шару.

 

Питання для самоперевірки

 

1. У чому полягають фізичні основи хіміко-термічної обробки? 2. Визначте хімізм процесу азотування. 3. Визначте хімізм процесу цементації. 4. Визначте призначення і режим термічної обробки після цементації. 5. Чим відрізняються режими цементації легованої сталі й вуглецевої? 6. Які властивості цементованих і азотованих виробів? 7. Визначте хімізм і призначення процесу ціанування. 8. У чому розходження між дифузійним і гальванічним хромуванням? 9. Для яких цілей і як відбувається нітроцементація?

 

КОНСТРУКЦІЙНІ СТАЛІ

 

Методичні рекомендації

Потрібно засвоїти принципи маркірування сталі і вміти по маркіруванню визначити склад і особливості даної сталі, а також мати загальне представлення про різні групи сталі.

Добре розберіться у впливі легуючих елементів на зміну структури і властивостей сталі, особливу увагу приділіть технологічним особливостям термічної обробки легованої сталі різних груп.

Розгляньте способи класифікації (за структурою в нормалізованому стані і, що особливо важливо для машинобудівників, по призначенню), основні принципи вибору для різного призначення цементуючих, що поліпшуються, пружинно-ресорних, зносостійких, високоміцних, нержавіючих, жароміцних і інших сталей.

При вивченні жароміцних сталей зверніть увагу на особливості поводження металу в умовах навантаження при підвищених температурах. Усвідомте сутність явища повзучості й основних характеристик жароміцності; які граничні робочі температури й області застосування сталей різного структурного класу.

Як приклади вказати дві- три марки сталі кожної групи, розшифрувати склад, призначити режим термічної обробки й охарактеризувати структуру, властивості й область застосування.

 

Питання для перевірки

1. Як впливають легуючі елементи на положення критичних точок
А₁, А₂, А₃, А₄, А_ст? 2. Які легуючі елементи є карбідоутворюючими? 3. Які легуючі елементи сприяють графітизації? 4. Як впливають легуючі елементи на властивості фериту й аустеніту? 5. Як класифікують леговані сталі за структурою в рівноважному стані? 6.Як класифікуються леговані сталі? Як класифікуються конструкційні сталі за технологією термічної обробки? 7.Які вимоги пред'являються до цементованих виробів? 8. Чим визначається вибір марки цементуємої сталі для виробів різного призначення? Приведіть приклади марок сталей, використовуваних у різних умовах роботи. 9. Яка термічна обробка цементуємих деталей? 10. Чим пояснюється призначення процесу поліпшення для конструкційної сталі? 11. Як впливає ступінь легування на механічні властивості сталі, що поліпшується? 12.Термічна обробка сталей, що поліпшуються. 13.Чим визначається вибір марки сталі, що поліпшується, для виробів різного призначення? Приклади марок сталі, використовуваних у різних умовах роботи. 14. Які вимоги пред'являються до ресорно-пружинних сталей і як вони класифікуються по міцності? 15.Приведіть приклади марок сталі для ресор і пружин, що працюють у різних умовах. 16.Термічна обробка ресорно-пружинної сталі. 17. Які ви знаєте зносостійкі сталі? 18. Які особливості мартенситостаріючих сталей? 19. Приведіть приклади марок високоміцної сталі, призначте режим обробки. 20. Які вимоги пропоновані до нержавіючих сталей? 21. У чому сутність електрохімічної корозії (основи теорії)? 22. Вкажіть марки хромистих нержавіючих сталей, Їх склад, термічна обробка, властивості і призначення. 23. Вкажіть марки хромонікелевих нержавіючих сталей. Їх властивості, склад, термічна обробка, призначення. 24. Що таке окалиностійкість? 25. Які вимоги пропоновані до жаростійких сталей? 26. Якими способами можна підвищити окалиностійкість? 27. Якими способами можна підвищити жароміцність сталі? Поясніть природу зміцнення. 28. Приведіть приклади жароміцних сталей перлітного, мартенситного й аустенітного класів. Вкажіть їх склад, обробку, властивості й області застосування. 29. Які особливості застосування металокерамічних сплавів?

 

ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ СТАЛІ

 

Методичні рекомендації

Вивчіть класифікацію інструментальних сталей у залежності від застосування інструмента й у зв'язку з цим розгляньте основні експлуатаційні властивості інструмента кожної групи. Особливу увагу приділіть швидкорізальним сталям. Усвідомте причини їх високої червоностійкості й особливості термічної обробки.

При вивченні штампових сталей необхідно розрізняти умови роботи штампів для деформування в холодному стані і штампів для деформування в гарячому стані.

Студент зобов'язаний уміти вибрати марку сталі для інструмента різного призначення, розшифрувати її склад, призначити режим термічної обробки, пояснити сутність перетворень, що відбуваються при термічній обробці, і вказати одержувані структуру і властивості.

 

Питання для самоперевірки

1. Як класифікуються інструментальні сталі? 2. Вимоги пропоновані до сталей для різального інструмента. 3. Приведіть приклади вуглецевих і легованих сталей, використовуваних для різального інструмента. Вкажіть їх склад, режим термічної обробки, структуру і властивості. 4. Вкажіть і розшифруйте основні марки швидкорізальної сталі. 5. У чому сутність явища червоностійкості і яким чином можна підвищити червоностійкість інструмента? 6. Яка термічна обробка швидкорізальної сталі? 7. Як підрозділяються штампові сталі? Вимоги пропоновані до штампових сталей для деформування металу в холодному стані та до сталей — для деформування металу в гарячому стані. 8. Які сталі застосовуються для штампів холодного штампування? Вкажіть їх склад, термічну обробку, структуру і властивості. 9. Які сталі застосовуються для пресформ лиття під тиском? 10. Які вимоги пред'являються до сталей для вимірювального інструмента? Вкажіть марки сталі, їх склад, термічну обробку, структуру і властивості. 11.Що являють собою тверді сплави? Які їх властивості і переваги? 12. Вкажіть марки твердих сплавів, їх склад і призначення.

КОЛЬОРОВІ МЕТАЛИ ТА СПЛАВИ

В машинобудуванні і суднобудуванні часто використовують таки кольорові метали як алюміній, магній, титан, мідь, нікель, олово, свинець, вольфрам та інші. Найчастіше використовують сплави на основі цих металів, до яких відносяться: дюралюміній, силумін, бронзи, латуні, бабіт, а також тугоплавкі метали та їх сплави. До тугоплавких металів та їх сплавів відносяться сплави на основі: хрому, ванадію, ніобію, танталу, молібдену, вольфраму. Новим перспективним напрямком удосконалення машино - та суднобудівних галузей є використання спечених порошкових матеріалів.

Силумін – сплав кремнію з алюмінієм, в яких міститься 12...14 % кремнію. Силуміни є ливарними сплавами.

Латунь – сплав міді з цинком. В залежності від складу латуні використовують для обробки тиском або для литва.

Бронза – слав міді зі всіма металами, крім цинку (наприклад з оловом, алюмінієм, берилієм, манганом). Бронзи використовують для вироблення пружин, мембран, підшипників, втулок.

Бабіт – антифрикційний підшипниковий сплав на олов’янистих та свинцевих основах. Використовуються для виготовлення підшипників та інших деталей антифрикційного призначення.

Сплави на основі нікелю мають підвищену корозіє - і жаростійкість, жароміцність, особливі електричні та магнітні властивості. Їх використовують в хімічному апаратобудуванні, для виготовлення камер згоряння, деталей газових турбін, газопроводів.

Сплави на основі хрому використовують для виготовлення лопаток газових турбін, фасонних виливків для роботи в газових продуктах згоряння, агресивних кислих середовищах.

Сплави ванадію використовують для виготовлення оболонок тепловидільних елементів ядерних реакторів з натрієвим теплоносієм, труб для атомних реакторів.

Сплави ніобію використовують як конструкційний матеріал з робочою температурою 1100...1250 °С у термоядерній, комічній і електровакуумній техніці.

Сплави танталу мають виняткову стійкість у сильних кислотах, розплавах лужних металів. Їх поставляють у вигляді листів, тонкостінних труб, дроту, а також заготовок, одержаних методом порошкової металургії або електронно-променевою плавкою. Використовують їх для виготовлення відповідальних деталей ракетних двигунів на твердому та рідкому паливі. Робоча температура цих сплавів становить 1300...1600 °С і вище.

Сплави молібдену застосовують для виготовлення прес-форм, електродів ерозійно-іскрових апаратів, в електронній і вакуумній промисловості – контурів ядерних реакторів. Деталі з цих сплавів можуть працювати тривалий час при температурі 1200...1350 °С і короткочасно – до 1600 °С.

Сплави вольфраму використовуються для виготовлення екранів печей, високотемпературних термопар, електричних контактів, електродів для зварювання металів у газових середовищах реакторів ядерних двигунів.

Питання для самоперевірки

1.Властивості і застосування алюмінію. 2. Як класифікуються алюмінієві сплави? 3. Які сплави змінюються шляхом термічної обробки? Вкажіть їх марки, склад, режим термічної обробки, властивості. 4. У чому сутність процесу старіння? 5. Які сплави змінюються нагартовкою? 6. Які ви знаєте ливарні алюмінієві сплави? Приведіть їх марки, склад, обробку, властивості. 7. Як і для чого виробляється модифікування силуміну? 8. Які ви знаєте жароміцні алюмінієві сплави? Вкажіть граничні робочі температури їх використання. 9. Які властивості магнію? 10. Як класифікуються магнієві сплави? 11. Вкажіть марки, склад, обробку, властивості і призначення різних сплавів на основі магнію. 12. Як впливають домішки на властивості чистої міді? 13. Як класифікуються мідні сплави? 14. Які сплави відносяться до латуней. Їх маркірування і склад. 15. Наведіть кілька прикладів латуней із вказівкою їх складу, структури, властивостей і призначення. 16. Які сплави відносяться до бронз? Їх маркірування і склад. 17. Вкажіть будову, властивості і призначення різних бронз. 18. Якій термічній обробці піддається берилієва бронза? 19. Вкажіть призначення і властивості сплавів на основі цинку. 20. Які вимоги пред’являються до антифрикційних сплавів? 21. Вкажіть склад, властивості й області застосування сплавів на основі олова і свинцю.

Перелік питань для тестів І модуля:

1. Для сухого шліфування мікрошліфів застосовують папір (25, 16, 12, 10, 8, 6, 4), що відповідає відповідно ГОСТу. Що наприклад означає цифра 25?

1) Розмір абразивних часток 2,5 мм, 2) Розмір абразивних часток 25 мм, 3) Розмір абразивних часток 25 мкм, 4) Розмір абразивних часток 250 мкм

2. Для мокрого шліфування використовують водостійкий шліфувальний папір (16Н, 16Л, 12Н,..., 4Н, 4Л). Що означає буква Н?

1) Зміст основної фракції абразивних часток у межах 44-45%, 2) Зміст основної фракції абразивних часток у межах 55-60%, 3) Зміст основної фракції абразивних часток більш 60%, 4) Зміст основної фракції абразивних часток менш 44%.

3. Згідно до ГОСТу 9206-50 застосовують при виготовленні мікро шліфів алмазні пасти (наприклад 60/40 маркується червоним кольором). Що означають цифри 60/40?

1) Розмір абразивних часток 6...4 мкм, 2) Розмір абразивних часток 60...40 мкм,

3) Розмір абразивних часток 0,6...0,4 мм.

4. Для чого проводять травлення мікро шліфів?

1) Для виявлення мікроструктури, 2) Для розчинення неметалічних часток, 3) Різні частинки структури окрашаються у різний колір.

5. Що таке мікроаналіз?

1)Дослідження структури за допомогою мікроскопа, 2) Визначення типу кристалічних грат, 3) Визначення фазового складу сплаву, 4) Визначення механічних властивостей на мікро зразках, 5) Виявлення наявності сірі і фосфору в сплаві.

6. Що називається "аустенітом"?

1) Твердий розчин вуглецю в альфа залізі, 2) Твердий розчин вуглецю в гамма залізі,

3) Механічна суміш фериту з цементитом, 4) Хімічна сполука заліза з вуглецем.

7. Що називають цементитом?

1) Хімічна сполука вуглецю з залізом, 2) Твердий розчин вуглецю в альфа залізі,

3) Твердий розчин вуглецю в гамма залізі, 4) Механічна суміш фериту з цементитом.

8. Що називається феритом?

1) Твердий розчин вуглецю в альфа залізі, 2) Твердий розчин вуглецю в гамма залізі,

3) Механічна суміш фериту з цементитом, 4) Хімічна сполука заліза з вуглецем.

9. Що називається перлітом?

1) Твердий розчин вуглецю в альфа залізі, 2) Твердий розчин вуглецю в гамма залізі,

3) Механічна суміш фериту з цементитом, 4) Хімічна сполука заліза з вуглецем.

10. Твердий розчин вуглецю в альфа залізі називають...?

1) цементитом, 2) феритом, 3) перлітом, 4) аустенітом.

11. Твердий розчин вуглецю в гама залізі називають...?

1) цементитом, 2) феритом, 3) перлітом, 4) аустенітом.

12. Механічну суміш фериту з цементитом називають...?

1) феритом, 2) перлітом, 3) аустенітом.

14. Хімічну сполуку заліза з вуглецем називають...?

1) цементитом, 2) феритом, 3) перлітом, 4) аустенітом.

15. Що означає лінія "ліквідус" на діаграмі стану Fe-C?

1) Лінія початку кристалізації сплаву, 2) Лінія кінця кристалізації сплаву, 3) Лінія алотропічних перетворень у твердої фази, 4) Лінія евтектичних перетворень.

16. Що означає лінія "солідус" на діаграмі подвійних сплавів?

1) Температура кінця кристалізації, 2) Температура початку кристалізації, 3) Температура алотропічного перетворення, 4) Температуру початку вторинних перетворень.

17. Що називають фазою?

1) Однорідна частина металу або сплаву, яка має однаковий хімічний склад, 2) Мелкодисперсна механічна суміш (евтектика), 3) Мелкодисперсна механічна суміш (евтектоїд).

18. Який сплав називається сплавом "хімічна сполука"?

1) При взаємодії компонентів з утворенням нових кристалічних грат, 2) При взаємодії компонентів на атомарному рівні, утворюючи одні грати початкового компоненту, 3) При механічному перемішуванні компонентів.

19. Що означає лінія "солідус" на діаграмі стану?

1) Лінія початку кристалізації, 2) Лінія кінця кристалізації, 3) Лінія алотропичних перетворень, 4) Лінія магнітних перетворень

20. В чому відмінність евтектики від евтектоїда?

1) Способом перетворення, 2) Це різні типи сплавів, 3) Ступенем дисперсності,

4) Характером перетворень.

21. Які кристалічні грати має γ-Fe:

1) ОЦК, 2) ГЦК, 3) ГПУ.

22. Яку поліморфну або алотропічну модифікацію заліза мають ґрати гранецентрованого куба:

1)γ, 2) α, 3) δ, 4)δ.

23. Які кристалічні грати має δ - залізо?

1) Гранецентрованого кубу, 2) Об’ємноцентрованого кубу, 3) Гексагональну.

24. Які кристалічні грати має β - залізо?

1) Гранецентрованого кубу, 2) Об’ємноцентрованого кубу, 3) Гексагональну.

25. Що називають анізотропією?

1) Властивості в усіх напрямках однакові, 2) Властивості в усіх напрямках різні,

3) Коли метал знаходиться у рідкому стані.

26. Які особливості твердого розчину?

1) Мають кристалічні грати металу – розчинника, 2) Кристалічні грати відрізняються від розчинника і розчиненої речовини, 3) Не мають кристалічних грат.

27. Хімічні сполуки мають...?

1) кристалічні грати усіх компонентів, 2) кристалічні грати того компоненту, якого більше у хімічній сполуці, 3) характерні для себе кристалічні грати.

28. Чи можна роздивитися під мікроскопом компоненти, які входять до твердого розчину?

1) Так, 2) Ні

Перелік питань для тестів ІІ модуля:

1. σ якого чавуну є найбільшим:

1) СЧ38, 2) АСЧ1, 3) КЧ38-12, 4) ВЧ40-10.

2. До яких властивостей відноситься корозійна стійкість металів?

1) До хімічного, 2) До фізичного, 3) До експлуатаційного, 4) До механічного, 5) До технологічних проб.

3. Яка величина зчитується зі шкали прибору Роквелла?

1) Число твердості HRB або HRC, 2) Діаметр відбитка, 3) Глибина проникнення наконечника в метал, 4) Відношення навантаження до площі відбитка в МПа, 5) Твердість НВ, МПа.

4. Який вплив надає модифікатор 1-го роду на структуру сірого чавуну?

1) Подрібнює графітні включення, 2) Сприяє округленню графітних зерен, 3) Не робить істотного впливу на форму й розмір графіту, 4) "Заліковує" мікротріщини.

5. Під мікроскопом знайдена структура, що складається з 20% фериту, 80% перліту й графіту пластівчастої форми. Що це за матеріал?

1) Сірий ливарний чавун, 2) Високоміцний чавун, 3) Ковкий чавун, 4) Білий чавун.

6. Що конкретно визначає дослідник при вимірі твердості на пресі Бринелля?

1) Діаметр відбитка лупою Бринелля, 2) Глибину відбитка лупою Бринелля, 3) Величину твердості, указану на приборі, 4) Визначають радіус відбитка.

7. Який вплив робить модифікатор 2-го роду на графітні включення?

1) Подрібнюють графітні включення, 2) Сприяє округленню графітних включень,

3) Не робить істотного впливу на графіт, 4) Переводить графіт у пластівчасту форму.

8. Яке поняття належить до технологічних властивостей?

1) Жидкотекучість, 2) Щільність, 3) Корозійна стійкість, 4) Ударна в'язкість.

9. Що називається ледебуритом?

1) Твердий розчин вуглецю в альфа залізі, 2) Механічна суміш перліту із цементитом, 3) Механічна суміш фериту із цементитом, 4) Хімічна сполука заліза з вуглецем.

10. Які чавуни краще працюють при знакозмінному навантаженні?

1) КЧ500-12, 2) СЧ240, 3) СЧ120, 4) ВЧ1000-6.

11. Який вид термічної обробки полягає в нагріванні металу до 1000-1050ºС, витримці при цій температурі й повільному (разом з піччю) охолодженні:

1) відпал, 2) відпуск, 3) гомогенізація, 4) загартування, 5) нормалізація.

12. До якого виду термічної обробки можна віднести операцію, пов'язану з нагріванням загартованої сталі 40 до t=600⁰С й охолодженням на повітрі:

1) відпуску, 2) загартуванню, 3) нормалізації, 4) відпалу.

13. Яку форму графітових включень має чавун КЧ35-10: