Алюминий, магний и их сплавы

 

Обратите внимание на основные преимущества алюминиевых и магниевых сплавов, связанные с их высокой удельной прочностью. Рассмотрите классификацию алюминиевых сплавов и обоснуйте технологический способ изготовления изделий из сплавов каждой группы. Разберитесь в основах теории термической обработки (старения) легких сплавов. Обоснуйте выбор способа упрочнения деформируемых и литейных сплавов.

Рассмотрите классификацию магниевых сплавов.

Вопросы для самопроверки

 

1. Свойства и применение алюминия. 2. Как классифицируются алюминиевые сплавы? 3. Какие сплавы упрочняются путем термической обработки? Укажите их марки, состав, режим термической обработки, свойства. 4. В чем сущность процесса старения? 5. Какие сплавы упрочняются нагартовкой? 6. Какие вы знаете литейные алюминиевые сплавы? Приведите их марки, состав, обработку, свойства. 7. Как и для чего производится модифицирование силумина? 8. Какие вы знаете жаропрочные алюминиевые сплавы? Укажите предельные рабочие температуры их использования. 9. Каковы свойства магния? 10. Как классифицируются магниевые сплавы? 11. Укажите марки, состав, обработку, свойства и назначение различных сплавов на основе магния.

 

Медь и ее сплавы

 

Изучите классификацию медных сплавов и уясните маркировку, состав, структуру, свойства и области применения разных групп медных сплавов.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Как влияют примеси на свойства чистой меди? 2. Как классифицируются медные сплавы? 3. Какие сплавы относятся к латуням? Их маркировка и состав. 4. Приведите несколько примеров латуней с указанием их состава, структуры, свойств и назначения. 5. Какие сплавы относятся к бронзам? Их маркировка и состав. 6. Укажите строение, свойства и назначение различных бронз. 7. Какой термической обработке подвергается бериллиевая бронза?

 

Титан и его сплавы

 

Изучите классификацию титановых сплавов, их маркировку, состав, структуру, свойства и области применения.

 

Вопросы для самопроверки

1. Какие свойства характеризуют титан как конструкционный материал?

2. Как влияют легирующие элементы на аллотропические формы титана? 3. По каким признакам и как классифицируются сплавы титана? 4. Каким видам термообработки подвергают сплавы титана? 5. Как происходит термическое упрочнение титановых сплавов? 6. Чем отличается мартенсит стали от мартенсита титана? 7. Где применяют сплавы титана?

 

Полимерные материалы

 

При изучении неметаллических материалов необходимо прежде всего усвоить, что в основе неметаллических материалов лежат полимеры. Обратите внимание на особенности строения полимеров, которые определяют их механические и физико – химические свойства. Классификацию полимеров рассмотрите с учетом особенностей их состава и строения.

Рассматривая пластические массы, необходимо понять, что это искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связывающих веществ, которые являются обязательными компонентами пластмасс. Другими важными компонентами являются наполнители и отвердители. Изучите различные группы пластических масс, их свойства и области применения.

 

Вопросы для самопроверки

1. Что лежит в основе классификации полимеров? 2. Какие материалы относятся к обратимым и необратимым полимерам? 3. Какие вы знаете наполнители пластмасс? 4. Для чего вводят в пластмассы отвердители? 5. Приведите примеры пластиков с твердыми наполнителями. 6. Укажите область применения термопластов и реактопластов. 7. В чем преимущества пластмасс по сравнению с металлическими материалами? 7. Каковы их недостатки?

 

Резиновые материалы

 

Как технический материал резина отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, что связано со свойствами самой основы резины – каучука. Уясните состав резины, способы получения и влияние различных добавок на ее свойства. Подробно рассмотрите влияние порошковых и органических наполнителей на свойства резины, изучите физико – механические свойства и области применения резин различных марок.

 

Вопросы для самопроверки

1. Что представляет собой резина? 2. Какие компоненты относятся к совмещающимся и как они влияют на свойства резины? 3. Объясните роль порошковых наполнителей. 4. В каких случаях применяются волокнистые наполнители?

 

Силикатные материалы

 

Поскольку большинство неорганических материалов содержит различные соединения кремния с другими элементами, эти материалы получили общее название силикатных материалов. Обратите внимание на внутреннее строение неорганического стекла. Уясните сущность стекорообразного состояния как разновидности аморфного состояния вещества. Разберитесь в изменении свойств стекла в зависимости от состава. Рассмотрите стеклокристаллические материалы (ситаллы) и их отличие от стекла минерального. Уясните причины образования кристаллической структуры ситаллов.

При изучении керамических материалов обратите внимание на отличие технической керамики от обычной. Разберитесь в химическом и фазовом составах технической керамики, ее свойствах и области применения.

 

Вопросы для самопроверки

1. Какие силикатные материалы относятся к минеральному стеклу? Их отличительные свойства. 2. Как достигаются электроизоляционные или электропроводящие свойства стекла? 3. Объясните причины, вызывающие кристаллизацию ситаллов (стеклокристаллитов). 4. Укажите область применения ситаллов. 5. В чем отличие технической керамики от обычной? Укажите область ее применения.

 

Композиционные материалы

Обратите внимание на принципиальное отличие композиционного материала, заключающееся в сочетании разнородных материалов с четкой границей раздела между ними. В связи с тем, что композит обладает свойствами, которыми не может обладать ни один из его компонентов в отдельности, такие материалы становятся весьма перспективными в различных областях новой техники. Укажите свойства композитов в зависимости от вида матрицы и формы, размеров и взаимного расположения наполнителя. Уясните возможность использования композитов в качестве жаропрочных материалов и способы повышения их жаропрочности.

 

Вопросы для самопроверки

1. Что такое композиты? 2. Как подразделяются композиты в зависимости от формы и размеров наполнителя? 3. Как подразделяются композиты по виду матрицы? 4. От чего зависят механические свойства композитов? 5. Какие композиционные материалы используют для работы при высоких температурах (жаропрочные)?

 

ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

 

Вариант 1

 

1. Опишите основные типы кристаллических решеток и приведите примеры металлов с этими решетками.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы медь-серебро (рис. 4.6). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как и почему при пластической деформации изменяются свойства металлов?

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 0,16 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Сталь 45 подверглась закалке и последующему отпуску. Из каких основных фазовых превращений складывается этот технологический процесс и какая образуется структура после каждой операции термической обработки?

6. Для изготовления коленчатого вала выбрана сталь 30ХГСА:

а) расшифруйте состав, объяснив назначение всех легирующих элементов;

б) определите структуру стали в равновесном состоянии;

в) назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

г) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

7. Для изготовления некоторых деталей двигателей внутреннего сгорания выбран сплав АК6:

а) расшифруйте состав и укажите способ изготовления деталей из данного сплава;

б) приведите характеристики механических свойств сплава при повышенных температурах и объясните, за счет чего они достигаются.

8.Опишите, в чем заключается отличие природных, искусственных и синтетических неметаллических материалов.

 

Вариант 2

 

1. Опишите явление полиморфизма (аллотропии) и приведите примеры металлов, обладающих полиморфизмом.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы свинец-магний (рис.4.14). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Объясните, в чем заключается отличие технической прочности и теоретической.

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 0,2 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Как изменяются структура и свойства стали 35 в результате закалки от температуры 750 и 870⁰С. Объясните с применением диаграммы состояния железо-цементит.

6. Для деталей, работающих в окислительной атмосфере, применяется сталь 08Х13:

а) расшифруйте состав и определите класс стали по структуре;

б) объясните назначение хрома в данной стали и обоснуйте выбор марки стали для этих условий работы.

7. Для изготовления ряда деталей самолета выбран сплав Д16:

а) расшифруйте состав и укажите характеристики механических свойств сплава после термической обработки;

б) опишите способ упрочнения этого сплава и объясните природу упрочнения.

8. Дайте определение полимеров и опишите их молекулярную структуру.

 

Вариант 3

 

1. Как влияет модифицирование на строение и свойства литого металла? Объясните причину воздействия и опишите два основных механизма модифицирования.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы медь-мышьяк (рис.4.7.). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Укажите, какой вид термической обработки необходимо применять к сплавам, имеющим структуру твердого раствора, для устранения ликвации.

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 0,3 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Каков оптимальный режим термической обработки детали из стали 40, обеспечивающий оптимальную конструкционную прочность? Пользуясь диаграммой железо – цементит, определите температуру нагрева для операции термической обработки, опишите происходящие фазовые превращения и получаемую структуру.

6. В результате термической обработки полуоси должны получить повышенную прочность по всему сечению. Для изготовления их выбрана сталь 30ХГС:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

7. Для изготовления некоторых деталей самолета выбран сплав В95:

а) расшифруйте состав и укажите характеристики механических свойств;

б) опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава, объяснив природу упрочнения.

8.Классификация полимеров по их реакции к повторным нагревам.

 

 

Вариант 4

1. Опишите явление полиморфизма в приложении к железу, а также строение и основные характеристики кристаллической решетки (параметры, координационное число, плотность упаковки) для различных модификаций железа.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы свинец-сурьма (рис.4.19). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Опишите линейные несовершенства кристаллического строения. Как они влияют на свойства металлов и сплавов?

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 0,4 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Режущий инструмент из стали У10 был перегрет при закалке. Чем вреден перегрев и как можно исправить этот дефект?

6. Для изготовления машинных метчиков выбрана сталь Р18:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению и структуре;

б) назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термообработки данной стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термообработки.

7. Назначьте марку латуни, коррозионно-устойчивой в морской воде:

а) расшифруйте ее состав и опишите структуру, используя диаграмму состояния медь-цинк;

б) укажите способ упрочнения латуни и основные свойства.

8. Дать определение пластмасс, описать их состав и объяснить, чем пластмассы отличаются от полимеров.

 

Вариант 5

 

1. Что такое ликвация? Виды ликвации и причины ее возникновения.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы свинец-олово (рис.4.12). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как можно исправить крупнозернистую структуру стали марки 30? Обоснуйте выбранный режим термической обработки.

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 0,5 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Используя диаграмму железо-цементит и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости НВ 2500. Опишите превращения, которые происходили в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру.

6. В результате термической обработки втулки должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость НВ 2500-2800). Для изготовления их выбрана сталь 40ХН:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термообработки данной стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

7. Для изготовления токопроводящих упругих элементов выбран сплав БрБ2 Приведите химический состав, режим термической обработки и получаемые механические свойства материала. Опишите процессы, происходящие при термообработке, и объясните природу упрочнения в связи с диаграммой состояния медь-бериллий.

8. Классификация пластмасс по виду наполнителя. Привести примеры пластмасс с различными видами наполнителя.

 

Вариант 6

 

1. Как влияет скорость охлаждения на строение и свойства кристаллизирующегося металла?

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы алюминий-медь (рис.4.2). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Дислокации и их влияние на механические свойства металлов.

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 0,6 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8. Укажите на ней кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости HRC 40. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

6. Для изготовления детали рулевого управления выбрана сталь 35ХГСА:

а) расшифруйте состав и укажите группу стали по назначению;

б) назначьте режим термообработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки этой стали;

в) укажите структуру, свойства и требования, предъявляемые к штампам горячей штамповки.

7. Для обшивки летательных аппаратов использован сплав ВТ6. Приведите состав сплава, режим упрочняющей термической обработки и получаемую структуру. Опишите процессы, протекающие при термической обработке.

8. Дать определение термопластичных пластмасс, объяснить, что является их основой. Какая структура характерна для этой основы?

 

Вариант 7

 

1. Опишите виды несовершенств кристаллического строения и их влияния на свойства металлов.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы свинец-олово (рис.4.12). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Опишите изменение структуры и свойств деформированного металла при нагреве.

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 0,7 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Используя диаграмму состояния железо-цементит и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости НRC 40. Опишите превращения, которые происходили в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термической обработки структуру.

6. Для изготовления деталей, работающих в активных коррозионных средах выбрана сталь 12Х18Н9Т:

а) расшифруйте состав и определите структуру в равновесном состоянии;

б) объясните причины введения легирующих элементов в эту сталь;

в) назначьте и обоснуйте режим термообработки и опишите микроструктуру данной стали после термической обработки.

7. Для изготовления деталей двигателей внутреннего сгорания выбран сплав АК8:

а) расшифруйте состав и укажите способ изготовления деталей из данного сплава;

б) приведите характеристики механических свойств сплава при повышенных температурах и объясните, за счет чего они достигаются.

8. Приведите примеры пластмасс, получаемых полимеризацией. Объяснить, что такое полимеризация.

 

Вариант 8

 

1. Что такое твердый раствор замещения? Приведите пример.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы олово-цинк (рис.4.15). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как влияет изменение структуры на свойства деформированного металла? В чем сущность и каково практическое применение наклепа.

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 0,8 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Опишите, в чем заключается низкотемпературная термомеханическая обработка конструкционной стали. Объясните с позиции теории дислокаций, почему этот процесс приводит к получению высокой прочности стали. Какими преимуществами и недостатками обладает вариант низкотемпературной термомеханической обработки по сравнению с высокотемпературной термомеханической обработкой.

6. В результате термообработки оправки должны получить повышенную прочность по всему сечению. Для изготовления их выбрана сталь 40ХФА:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится эта сталь по структуре и назначению;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки этой стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

7. Для обшивки скоростных самолетов применяются сплавы на основе титана:

а) обоснуйте причины применения этих сплавов взамен алюминиевых;

б) приведите примеры титановых сплавов и сравните их механические характеристики с характеристиками алюминиевых сплавов при температуре 250-500⁰С.

8. Приведите примеры трех видов термопластичных пластмасс и назовите области их применения.

 

Вариант 9

 

1. Опишите три основные типа сплавов в зависимости от их кристаллического строения.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы магний-кальций (рис.4.9). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Для чего применяется отжиг после холодной пластической деформации? Выбор режима отжига.

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 0,9 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Чем можно объяснить целесообразность полной закалки доэвтектоидных сталей и неполной закалки заэвтектоидных сталей?

6. В результате термообработки рессоры должны получить высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 70С3А:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению и структуре;

б) назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование;

в) опишите микроструктуру и свойства стали после термообработки.

7. Для изготовления деталей путем глубокой вытяжки применяется латунь Л96:

а) расшифруйте состав и опишите структуру сплава;

б) назначьте режим промежуточной термической обработки, применяемой между отдельными операциями вытяжки, обоснуйте выбранный режим;

в) приведите общую характеристику механических свойств сплава.

8. Приведите примеры трех видов термореактивных пластмасс и укажите области их применения.

 

Вариант 10

 

1.Опишите явление полиморфизма в приложении к титану, а так же строение и основные характеристики кристаллической решетки (параметры, координационное число, плотность упаковки) для гексагональной модификации.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы кадмий-цинк (рис.4.5). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Изменение структуры и свойств металла при рекристаллизационном отжиге.

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 1 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима обработки, обеспечивающей получение твердости HRC 62. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

6. Для изготовления машинных метчиков выбрана сталь Р9:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению и микроструктуре;

б) назначьте режим термообработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

7. Силумин АК12 (АЛ2), литой в песчаную форму, имеет _в=130 МПа, =2%. Какие мероприятия необходимо провести, чтобы прочность после литья стала равной 180 МПа, а =6%. Зарисовать микроструктуру.

8.Описать состав, структуру, свойства и области применения не менее двух видов органического стекла.

 

Вариант 11

 

1. Опишите условия образования аморфной структуры металлов, а также отличие свойств аморфных металлических сплавов от свойств кристаллических металлических сплавов.

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы алюминий-германий (рис.4.16). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как изменяется строение и свойства в процессе отдыха (возврата) предварительно наклепанного металла?

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода 1,2 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Решите, какими двумя способами можно получить структуру троостит для стали У8. Исходное состояние – равновесное. Пользуясь диаграммой железо-цементит, укажите температуры основных технологических операций.

6. Для изготовления пружины выбрана сталь 70С3А

а) расшифруйте состав и определите группу стали по структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки;

в) опишите микроструктуру и механические свойства стали после термической обработки.

7. Изделие из дюралюмина подверглось закалке и искусственному старению при температуре 200⁰С. После 12-тичасовой выдержки получили _в=395 МПа, а после 48 часов выдержки предел прочности понизился до 360 МПа. Объяснить, почему произошло разупрочнение. Схематично изобразить структуру сплава после каждого этапа термической обработки.

8.Опишите, что является основой термореактивных пластмасс и их поведение при повторном нагреве.

 

Вариант 12

 

1. Решите, какой способ изготовления отливок (в песчано-глинистую форму или металлическую – кокиль) обеспечит получение более надежных деталей в работе. Почему?

2. Вычертите диаграмму состояния сплавов системы магний-германий (рис.4.10). Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях следующим образом:

а) укажите линию ликвидус и линию солидус;

б) определите что является фазами в данной системе сплавов;

в) опишите изотермические (нонвариантные) превращения;

г) на диаграмме укажите фазовый состав всех областей и структуру сплавов;

д) объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Какой термообработкой можно восстановить пластические свойства холоднодеформированной стали 10? Укажите режим выбранной термообработки.

4. Изобразите диаграмму состояния железо – цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения для сплава с содержанием углерода1,3 % из жидкого состояния до комнатной температуры. Опишите превращения, происходящие при охлаждении лияго сплава. Определить структуру сплава при комнатной температуре.

5. Что общего и чем отличаются по структуре перлит, сорбит, троостит? Чем объясняется рост твердости структур от перлита к трооститу?

6. В результате термической обработки полуоси должны получить по всему сечению повышенную прочность. Для их изготовления выбрана сталь 45ХНА:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению и структуре;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив лияяние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

7. Изобразите диаграмму состояния системы алюминий-медь. Пользуясь этой диаграммой объясните, что происходит при закалке из однофазной области сплава, в состав которого входит 2% Cu. Покажите на диаграмме, как выбирается температура нагрева под закалку для этого сплава. Объясните, в чем заключается упрочняющая термообработка. Зарисуйте микроструктуру этого сплава в равновесном состоянии и на всех этапах упрочняющей термообработки.

8. Газонаполненные пластмассы: состав, макроструктура, свойства и области применения.

 

Вариант 13