МУ збКТО. 1. введение. Кристаллическое строение металлов предмет материаловедение. Атомнокристаллическая структура металлов. Дефекты кристаллического строения металлов. Строение металлического слитка. Модифицирование металлов
 Скачать 227.5 Kb.
|
|
Тема 1. ВВЕДЕНИЕ. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ Предмет материаловедение. Атомно-кристаллическая структура металлов. Дефекты кристаллического строения металлов. Строение металлического слитка. Модифицирование металлов. Вопросы для самопроверки 1. Укажите основные признаки металлов. 2. Что такое элементарная кристаллическая ячейка? 3. Что такое параметр кристаллической решетки, плотность упаковки и координационное число? 4. Какие вам известны типы кристаллических решеток в металлах? 5. Перечислите виды дефектов кристаллического строения металлов. 6. Виды дислокаций. 7. Что такое вектор Бюргерса? 8. Что такое полиморфизм? Приведите примеры элементов, обладающих этим свойством. 9. Что такое изотропия и анизотропия свойств кристалла? 10. В чем сущность модифицирования? Тема 2. ТЕОРИЯ СПЛАВОВ Определение терминов сплав, система, компонент, фаза, структурная составляющая. Твердые растворы. Химические соединения и промежуточные фазы. Смеси. Основные типы диаграмм состояния. Зависимость механических и физических свойств от состава в системах различного типа. (Правила Курнакова). Правило фаз. Правило отрезков. Построение диаграмм состояния сплавов экспериментальным путем. Вопросы для самопроверки 1. Что такое компонент, фаза, физико-химическая система, число степеней свободы? 2. Дайте определение твердого раствора, механической смеси, химического (металлического) соединения. 3. Что представляют собой твердые растворы замещения и внедрения? 4. Закономерности образования неограниченных и ограниченных твердых растворов замещения. 5. Каковы признаки химического соединения? 6. В чем отличие химического соединения от промежуточной фазы? 7. Методы построения диаграмм состояния. 8. Приведите уравнения правила фаз и объясните физический смысл числа степеней свободы. 9. В чем сущность правила отрезков? 10. Объясните принцип построения кривых нагревания и охлаждения с помощью правила фаз. 11. Как будет выглядеть участок кривой охлаждения, если число степеней свободы равно 2 и имеется одна фаза? То же для числа степеней свободы, равного 1, в случае выпадения твердой фазы из жидкой. То же для числа степеней свободы, равного нулю. Тема 3. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Упругая и пластическая деформация металлов. Виды разруше- 2 ния; понятия о вязком и хрупком разрушении. Стандартные испытания на растяжение, сжатие и изгиб. Испытание на твердость. испытание на ударную вязкость. Конструкционная прочность. Методы повышения прочности металла. Вопросы для самопроверки 1. В чем состоит различие между упругой и пластической деформациями? 2. Каковы особенности пластической деформации моно- и поликристалла? 3. Что такое критическая степень деформации? 4. За счет какого механизма растет плотность дислокаций при пластической деформации? 5. Металлы с каким типом решетки наиболее упрочняемы наклепом? 6. Медь имеет ГЦК решетку, а магний – ГПУ. Какой из этих материалов пластичнее? 7. Какой из металлов Fe или Cu более пригоден для изготовления нагруженных деталей? 8. Стальная проволока для тросов производится методом холодной вытяжки. Чем объясняется высокая прочность тросов? 9. Перечислите факторы, содействующие хрупкому разрушению металлов. ТЕМА 4. ВЛИЯНИЕ НАГРЕВА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ДЕФОРМИРОВАННОГО МЕТАЛЛА Возврат. Рекристаллизация. Холодная и горячая деформации. Правило А.А. Бочвара. Диаграмма рекристаллизации для железа. Вопросы для самопроверки 1. Как изменяются структура и свойства металлов в процессе холодной деформации? 2. Опишите характер изменения свойств холоднодеформированного металла при его нагреве. 3 .Какова зависимость размера рекристаллизованных зерен от 3 температуры, времени выдержки, степени пластической деформации. 4. В чем различие между холодной и горячей деформациями? 5. Какое практическое применение имеет наклеп? 6. Назначение рекристаллизационного отжига. Как он осуществляется? 7. В чем состоит различие между полиморфизмом и рекристаллизацией? ТЕМА 5. ЖЕЛЕЗО И ЕГО СПЛАВЫ Компоненты и фазы в системе железо-углерод. Диаграмма состояния железо-цементит. Конструкционные и инструментальные углеродистые стали. Белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны. Основные виды термической обработки. Технология термической обработки. Вопросы для самопроверки 1. Что такое феррит, аустенит, перлит, цементит и ледебурит? 2. Какие превращения происходят в сплавах при температурах А1, А2, А3, А4, Асm? 3. Построить с помощью правила фаз кривую охлаждения для стали с 0,8 % С и для чугуна с 4,3 % С. 4. Каковы структура и свойства технического железа, стали и белого чугуна? 5. Как классифицируют по структуре стали и белые чугуны? 6. В каких условиях выделяется первичный, вторичный и третичный цементит? 7. Каково строение ледебурита при комнатной температуре, немного выше эвтектоидной температуры 727 С и немного ниже эвтектической температуры 1147 С? 8. В чем отличие серого чугуна от белого? 9. Классификация и маркировка серых чугунов? 10. Каковы структуры серых чугунов? 11. Как получают ковкий чугун? Его строение, свойства и назначение. 4 12. Как получают высокопрочный чугун? Его строение, свойства и назначение. 13. Механизм образования аустенита. 14. Каковы механизм и температурные районы образования структуры перлитного типа (перлита, сорбита, троостита)? 15. В чем различие между перлитом, сорбитом и трооститом? 16. Что такое критическая скорость закалки? 17. Что такое мартенсит и в чем сущность и особенности мартенситного превращения? 18. От чего зависит количество остаточного аустенита при закалке? 19. В чем сущность I, II и III превращений при отпуске? 20. Чем отличаются структуры троостита, сорбита и перлита отпуска от одноименных структур, образующихся при распаде переохлажденного аустенита? 21. Дайте определение основных процессов термической обработки: отжига, нормализации и закалки. 22. Какие вам известны разновидности процесса отжига и для чего они применяются? 23. Какие вам известны разновидности закалки и в каких случаях они применяются? 24.Виды и причины брака при закалке. 25. От чего зависит прокаливаемость стали, в чем ее технологическое значение? 26. Для чего применяется обработка холодом? 27. Как влияют легирующие элементы на прокаливаемость стали? ТЕМА 6. МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ СПЛАВЫ Строение керамики. Жаростойкие и жаропрочные материалы. Материалы из металлических порошков. Коррозионно-стойкие покрытия. Вопросы для самопроверки 1. Назовите основные критерии выбора состава и структуры жаропрочных материалов. 5 2. Назовите основные группы жаропрочных сталей. Объясните различие в их жаропрочности. 3. В чем сущность явления ползучести? 4. Что такое окалиностойкость? 5. Дайте определение предела ползучести и предела длительной прочности. Что такое скорость ползучести? Каков физический смысл этих характеристик? 6. Какими способами можно повысить жаропрочность сплавов? Объясните природу упрочнения. 7. Какими способами можно повысить окалиностойкость? 8. Каковы требования предъявляемые к жаростойким сплавам? 9. Приведите примеры жаропрочных сталей перлитного, мартенситного и аустенитного классов. Укажите их состав, обработку, свойства и области применения. 10. То же о жаропрочных сплавах на основе титана. 11. То же о жаропрочных сплавах на основе никеля. 12. То же о металлокерамических жаропрочных сплавах. 13. Сравните жаропрочность сталей 45Х14Н14В2М и 10 Х11Н20Т3Р. Объясните различие. 14. От чего зависят защитные свойства оксидных пленок? 15. Перечислите основные принципы выбора легирующих элементов в сталях с целью повышения их жаростойкости. 16. Что представляют собой твердые сплавы? Теплостойкость и режущие свойства твердых сплавов. Каковы преимущества твердых сплавов? 17. Назовите металлокерамические твердые сплавы на основе карбидов вольфрама и титана. Их строение и свойства. 18. Назовите металлокерамические антифрикционные сплавы. Области их применения. ТЕМА 7. ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ Физические, механические, технологические свойства тугоплавких металлов. Сопротивление окислению и защита от окисления. Области применения. 6 Маркировка, структура, свойства и области применения цветных металлов и сплавов на их основе. Вопросы для самопроверки 1. Какие металлы называют тугоплавкими? 2. Предельная рабочая температура деталей и узлов, изготовленных из сплавов на основе тугоплавких металлов? 3. Что называется жаропрочностью материала? 4. Что является критериями жаропрочности материалов? 5. Какие примеси особенно сильно влияют на температуру порога хладноломкости? 6. Какова коррозионная стойкость тугоплавких металлов? 7. Какова жаростойкость тугоплавких металлов? 8. Способ защиты тугоплавких металлов от окисления. 9. Области применения тугоплавких металлов и сплавов на их основе. 10. Как влияют примеси на свойства чистой меди? 11. Как классифицируют медные сплавы? Маркировка и составы бронз, латуней? 12. Укажите строение, свойства и назначение различных бронз. 13. Каковы требования, предъявляемые к антифрикционным сплавам? 14. Свойства и применение алюминия. 15. Как классифицируют алюминиевые сплавы? 16. Какие сплавы упрочняются путем термической обработки? Укажите их марки, состав, режим термической обработки, свойства. 17. В чем сущность процесса старения? 18. Какие вы знаете литейные алюминиевые сплавы? Приведите их марки, состав, обработку, свойства. 19. Каковы свойства титана, магния? 20. Укажите марки, состав, обработку, свойства и назначение магниевых сплавов. 21. Укажите марки, состав, обработку, свойства и назначение титановых сплавов. 7 ТЕМА 8. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Понятие о неметаллических материалах. Классификация полимеров. Композиционные материалы. Резиновые материалы. Силикатные материалы. Древесные материалы. Лакокрасочные материалы.Методы повышения долговечности изделий. Вопросы для самопроверки 1. В чем преимущества пластмасс по сравнению с металлическими материалами? Каковы их недостатки? 2. Каковы основные группы пластмасс и их характеристики? 3. Как влияют особенности кристаллической структуры полимеров на физико-химические свойства? 4. Каков механизм пластической деформации пластмасс? 5. Какие слоистые и волокнистые пластики наиболее распространены? Их свойства и применение. 6. Полярные и неполярные пластмассы и области их применения. 7. Что представляет собой органическое стекло и в чем его преимущества перед силикатным? 8. Особенности структуры термореактивных и термопластичных полимеров. 9. Какова природа старения полимеров? 10. Что такое фторопласты и их важнейшие особенности. 11. Что представляют собой ситаллы? Их особенности и области применения. 12. Укажите внешние отличительные признаки древесины. 13. Охарактеризуйте способы предохранения древесных материалов от загорания и гниения. Назовите области применения древесных поделочных материалов. 14. Каков состав резины? Назовите виды каучуков, их свойства. 15. Сущность процесса вулканизации. 16. Виды специальных добавок резины, их влияние на ее свойства. 17. Приведите классификацию лакокрасочных покрытий. 8 ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ Вариант 1 1. Типы кристаллических решеток в металлах. Основные характеристики решетки. 2. Сталь 40 подверглась закалке от температур 750 оС и 850 оС. Дайте краткое описание превращений, происходящих при данных режимах закалки. Укажите, какие образуются структуры. Объясните причины получения различных структур. Какой режим закалки следует рекомендовать? Как называется рекомендуемый вид закалки? 3. Для изготовления машинных метчиков выбрана сталь Р10К5Ф5. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки. 4. Опишите процессы, протекающие при старении сплава Д1. Укажите состав данного сплава и его свойства. Назовите области применения. 5. Преимущества и недостатки клеевых соединений пластмасс. Вариант 2 1. Какая температура разделяет районы холодной и горячей пластической деформации и почему? 2. Назначьте режим термической обработки рессор из стали 70 и дайте его обоснование. Опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и свойства стали после обработки. 3. Для деталей, работающих в слабых агрессивных средах, применяется сталь 20Х13. Расшифруйте состав и определите группу стали по структуре, по назначению. Объясните назначение хрома в данной стали. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. 4. Перечислите деформируемые магниевые сплавы. Назовите их марки, примерный химический состав, охарактеризуйте свойства. Назовите области применения. 9 5. Опишите термопластичные и термореактивные полимеры. Укажите различие между ними. Приведите термомеханические кривые. Вариант 3 1. Что такое твердый раствор? Виды твердых растворов. 2. С помощью диаграммы состояния железо - карбид железа определите температуру полного и неполного отжига, нормализации для стали 50. Дайте краткое описание микроструктуры и свойств стали после каждого вида термической обработки. 3. Для изготовления деталей, работающих в контакте с крепкими кислотами, выбрана сталь 15Х28. Расшифруйте состав и определите класс стали. Объясните причину введения хрома и обоснуйте выбор этой стали для данных условий работы. 4. Приведите марки титановых сплавов. Укажите их состав, свойства и области применения. 5. Опишите антифрикционные полимерные покрытия, их свойства, способы нанесения и условия применения. Вариант 4 1. Условия образования неограниченных твердых растворов. 2. 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 НВ 250. Опишите превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска и полученную после термообработки структуру. 3. В результате термической обработки рессоры должны получить высокую упругость. Для их изготовления выбрана сталь 65С2ВА. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. 4. В качестве материала для ответственных подшипников скольжения выбран сплав БрС30. Расшифруйте состав и определите, 10 к какой группе (по назначению) относится данный сплав. Укажите основные требования, предъявляемые к сплавам данной группы. 5. Полиметилметакрилат (органическое стекло). Укажите состав, характерные свойства, способ переработки и область его применения. Вариант 5 1. Как влияет изменение структуры на свойства деформированного металла? В чем сущность и каково практическое применение наклепа? 2. Опишите структуру и свойства стали 40 и У12 после закалки от температур 750 С и 850 С (объясните с применением диаграммы состояния железо - карбид железа). 3. Для изготовления деталей штампов, обрабатывающих металл в горячем состоянии, выбрана сталь 5ХНМ. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите свойства стали после термической обработки. 4. Для изготовления деталей самолета выбран сплав АМц. Расшифруйте состав сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава, и объясните природу упрочнения. Укажите характеристики механических свойств сплава. 5. Опишите основные свойства керамики и области её применения. Вариант 6 1. Как изменяется плотность дислокаций при пластической деформации металлов и почему? 2. Выберите углеродистую сталь для изготовления метчиков. Назначьте режим термической обработки, опишите сущность происходящих превращений, структуру и свойства инструмента. 3. Для изготовления деталей подшипника качения (роликов, шариков) выбрана сталь марки ШХ15. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, 11 объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите свойства стали после термической обработки. 4. Для изготовления деталей самолета выбран сплав Д16. Расшифруйте состав сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава, и объясните природу упрочнения. Укажите характеристики механических свойств сплава. 5. Опишите пористые порошковые материалы, их состав, свойства и применение. Вариант 7 1. Опишите явление полиморфизма. Приведите примеры химических элементов обладающих этим свойством. 2. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости НВ 500. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и структуру, которая получается в данном случае. 3. Назначьте нержавеющую сталь для работы в среде средней агрессивности (растворы солей). Приведите химический состав стали, необходимую термическую обработку и получаемую структуру. Объясните физическую природу коррозионной устойчивости материала и роль каждого легирующего элемента. 4. Приведите состав и свойства сплава Л60 и сплава БрАЖН10-4-4. Назовите области применения предложенных сплавов. 5. Пенопласты. Состав, структура, свойства и области применения. Вариант 8 1. Опишите сущность процесса собирательной рекристаллизации. 2. Причины возникновения внутренних напряжений при закалке. Каким способом можно предохранить изделие от образования закалочных трещин? 3. В результате термической обработки полуоси должны полу- 12 чить повышенную прочность по всему сечению (твердость HRC 2835). Для изготовления их выбрана сталь 40ХН2МА. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и главные свойства после термической обработки. 4. Для изготовления слабонагруженных деталей самолета выбран сплав АЛ2. Расшифруйте состав сплава. Укажите способ изготовления деталей из данного сплава. Опишите метод повышения механических свойств этого сплава и объясните природу явления. 5. Физико-механические свойства резин и их применение. Вариант 9 1. Опишите сущность и назначение процесса модифицирования. 2. После закалки углеродистой стали, со скоростью охлаждения выше критической, была получена структура, состоящая из феррита и мартенсита. Проведите на диаграмме состояния железо - карбид железа ординату, соответствующую составу данной стали, укажите принятую в данном случае температуру нагрева под закалку и опишите все превращения, которые совершились в стали при нагреве и охлаждении. Как называется такой вид закалки? 3. Для изготовления машинных метчиков выбрана сталь Р18Ф2. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите микроструктуру и главные свойства стали после термической обработки. 4. Для изготовления деталей штамповкой применяется сплав Л70. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Назначьте режим термической обработки, обоснуйте выбор режима. Дайте общую характеристику механических свойств сплава. 5. Состав и классификация лакокрасочных материалов. Вариант 10 1. Как изменяются строение и свойства в процессе отдыха (возврата) предварительно наклепанного металла? 13 2. Используя диаграмму изотермического превращения аустенита, объясните, почему нельзя получить в стали чисто мартенситную структуру при охлаждении ее со скоростью, меньшей, чем критическая скорость закалки. 3. В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 60С2Н2А. Расшифруйте состав стали и определите, к какой группе по назначению относится данная сталь. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите микроструктуру и главные свойства стали после термической обработки. 4. Опишите влияние закалки и старения на механические свойства дуралюминов. 5. Особенности свойств полимерных материалов. Вариант 11 1. Опишите точечные несовершенства кристаллического строения металлов. 2. Детали машин из стали 45 закалены: одни от температуры 740 С, а другие от температуры 850 С. Используя диаграмму состояния железо – карбид железа, объясните, какие из этих деталей имеют более высокую твердость и лучшие эксплуатационные свойства. 3. Для изготовления прошивочных пуансонов выбрана сталь Р18. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите микроструктуру и главные свойства стали после термической обработки. 4. Для изготовления деталей двигателя внутреннего сгорания выбран сплав АК4-1. Расшифруйте состав сплава. Укажите способ изготовления деталей из данного сплава (ковка, литье и т.д.). Опишите характеристики механических свойств сплава. 5. Состав, классификация и свойства пластмасс. 14 Вариант 12 1. Как влияет скорость охлаждения на строение кристаллизующегося металла? 2. При непрерывном охлаждении стали У8 получена структура троостит + мартенсит. Нанесите на диаграмму изотермического превращения аустенита кривую охлаждения, обеспечивающую получение данной структуры. Укажите интервал температур превращений и опишите характер превращения в каждом из них. 3. Копиры должны иметь минимальную деформацию и высокую износоустойчивость (твердость поверхностного слоя HV 7501000). Для их изготовления выбрана сталь 38Х2МЮА. Расшифруйте состав и определите, к какой группе по назначению относится данная сталь. Назначьте режимы термической и химико-термической обработок, обоснуйте их. Опишите микроструктуру и свойства стали. 4. Для изготовления средненагруженных деталей выбран сплав АЛ4. Расшифруйте состав сплава. Укажите способ изготовления деталей из данного сплава. Опишите характеристики механических свойств сплава. 5. Конструкционные смоляные и резиновые клеи. Вариант 13 1. Опишите явление транскристаллизации и его влияние на свойства слитка. 2. Плашки из стали У11А закалены: первая - от температуры 760 С, вторая - от температуры 860 С. Используя диаграмму состояния железо-карбид железа, объясните, какая из этих плашек закалена правильно, имеет более высокие режущие свойства и почему? 3. В результате термической обработки рычаги должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость НВ 250280). Для изготовления их выбрана сталь 40ХН. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. 15 Опишите микроструктуру и главные свойства стали после термической обработки. 4. В качестве материала для вкладышей ответственных подшипников скольжения выбран сплав Б16. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данный сплав по назначению. Опишите микроструктуру сплава. Укажите основные требования, предъявляемые к баббитам. 5. Приведите характеристики механических и технологических свойств стекловолокнитов и стеклотекстолитов. Укажите области их применения. Вариант 14 1. Что такое ликвация? Виды ликвации и причины ее возникновения. 2. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости НВ 150. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращения и структуру, которая получается в данном случае. 3. В результате термической и химико-термической обработки червяки должны получить твердый износоустойчивый поверхностный слой при вязкой сердцевине. Для их изготовления выбрана сталь 12Х2Н4А. Укажите состав стали и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической и химико-термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали. Опишите микроструктуру и свойства червяков в готовом виде. 4. Опишите твердые сплавы группы ТТК. Укажите их состав, свойства и области применения. 5. Неорганическое стекло. Состав, свойства и область применения. Вариант 15 1. Постройте с применением правила фаз кривую охлаждения для железа. 2. Назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) деталей машин 16 из стали 50, которые должны иметь твердость HRC 4045. Опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и свойства. 3. Для изготовления силовых лопаток авиационной газовой турбины выбран сплав ХН77ТЮР. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данный сплав по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование. Опишите влияние температуры на характеристики жаропрочности этого сплава в сравнении с жаропрочными сталями. 4. Для антифрикционных деталей выбран сплав БрОЦС4-4-2,5. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Объясните назначение легирующих элементов. Приведите характеристики механических свойств сплава. 5. Опишите классификацию керамики по составу и укажите область ее применения. Вариант 16 1. Конструктивная прочность металлов и сплавов. Методы ее определения. Пути повышения прочности металлов. 2. Назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) рессор из стали 55, которые должны иметь твердость HRC 4550. Опишите их микроструктуру и свойства. 3. В результате термической обработки тяги должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость НВ 250280). Для изготовления их выбрана сталь 30ХГС. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите микроструктуру и главные свойства стали после термической обработки. 4. Для изготовления деталей самолета выбран сплав АМг3. Расшифруйте состав сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава, объясните природу упрочнения. Приведите характеристики механических свойств сплава. 5. Неметаллическая керамика высокой огнеупорности. Состав, 17 свойства, преимущества и недостатки. Вариант 17 1. Как влияет модифицирование на строение и свойства литого металла? 2. Назначьте режим термической обработки штампов холодной штамповки или высадки из стали У10. Дайте его обоснование и опишите структуру и свойства штампа. Объясните, почему из данной стали изготавливают штампы небольшого сечения. 3. Для выхлопных патрубков двигателей, работающих при 600 С, используется сталь 12Х18Н10Т. Расшифруйте состав и определите класс стали по структуре. Объясните назначение введения легирующих элементов в данную сталь. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. 4. Для изготовления лопастей винтов вертолета выбран сплав АК8. Расшифруйте состав сплава. Укажите способ изготовления деталей из данного сплава (ковка, литье и т.д.). Приведите характеристики механических свойств сплава при повышенных температурах и объясните, за счет чего они достигаются. 5. Состав и классификация клеев. Вариант 18 1. Опишите линейные несовершенства кристаллического строения и их влияние на свойства металлов. 2. 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 НВ 400. Опишите превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термической обработки структуру. 3. В результате термической обработки коленчатые валы судовых и автомобильных двигателей должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость НВ 250280). Для их изготовления выбрана сталь 40ХФА. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте 18 режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки. 4. 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. 5. Состав, свойства и применение пенопластов. Вариант 19 1. Влияние степени переохлаждения на размер зерна и скорость кристаллизации. 2. Как изменяются структура и свойства стали 45 и У10 в результате закалки от температуры 750 С и 850 С? Объясните с применением диаграммы состояния железо - карбид железа. 3. Для изготовления обрезных штампов выбрана сталь Х6ВФ. Расшифруйте состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения при термической обработке этой стали. Опишите микроструктуру и свойства штампов после термической обработки. 4. Для червячных пар выбрана бронза БрО4Ц4С17. Расшифруйте состав, объясните назначение легирующих элементов и высокие антифрикционные свойства этой бронзы. 5. Аминопласты. Состав, структура, свойства, области применения. Вариант 20 1. Основные типы фаз в металлических сплавах. 2. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима термической обработки, обеспечивающей получение твердости HRC 6063. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращения и какая структура получается при этом. 3. Для изготовления предметов домашнего обихода (кухонная 19 утварь) выбрана сталь 12Х17. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Объясните причину введения хрома. Назначьте режим термической обработки. 4. Для изготовления деталей вертолета выбран сплав АВ (авиаль). Расшифруйте состав сплава и укажите характеристики механических свойств. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава, объясните природу упрочнения. 5. Состав, структура, свойства и применение полимеров с сетчатой структурой. Вариант 21 1. Технические материалы, кристаллизующиеся по диаграмме железо-цементит. 2. Пружины из стали 65 после правильно выполненной закалки и последующего отпуска имеют твердость выше, чем это требуется по техническим условиям. Чем вызван этот дефект и как можно его исправить? Укажите, какие твердость и микроструктура обеспечивают высокие упругие свойства пружин. 3. Для изготовления деталей высокой прочности используется мартенситностареющая сталь Н18К9М5Т. Расшифруйте состав и укажите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру, свойства и природу упрочнения стали. 4. Для деталей самолетов выбраны сплавы ВТ14 и ВТ22. Расшифруйте состав и укажите, к какой группе сплавов по микроструктуре относятся данные сплавы. Укажите способы их упрочнения. 5. Металлы, армированные волокнами. Состав, физико-механические свойства, области применения. Вариант 22 1. Диаграмма растяжения металлов. Механические свойства металлов и сплавов. 2. Выберите марку чугуна для изготовления ответственных деталей машин (например, коленчатые валы). Укажите состав, обработку, микроструктуру и основные механические свойства деталей из этого чугуна. 20 3. Для изготовления измерительного инструмента выбрана сталь ХВГ. Расшифруйте состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства инструмента в готовом виде. 4. Кратко изложите основы теории термической обработки алюминиевых сплавов в применении к промышленному сплаву типа дуралюмин. Укажите состав упрочняющих фаз, образующихся при старении дуралюмина. 5. Композиционные материалы. Общие сведения, свойства, области применения. Вариант 23 1. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла. 2. Выберите углеродистую сталь для изготовления пил. Назначьте режим термической обработки, опишите сущность происходящих превращений, структуру и свойства инструмента. 3. Для изготовления машинных метчиков и плашек выбрана сталь Р6М5. Расшифруйте состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки. 4. Для изготовления ряда деталей в судостроении применяется сплав ЛО70-1. Расшифруйте состав, опишите микроструктуру сплава. Приведите общую характеристику свойств сплава и причины введения олова в данный сплав. 5. Опишите строение кристаллических полимеров, состав, свойства, области применения. Вариант 24 1. Нормальный механизм полиморфных превращений в металлах. 2. Покажите графически режим отжига для получения перлитного ковкого чугуна. Опишите структурные превращения, происходящие в процессе отжига, и механические свойства чугуна после термической обработки. 3. В результате термической обработки пружины должны полу- 21 чить высокую упругость. Для их изготовления выбрана сталь 60С2ХФА. Расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению. Назначьте режим термической обработки, обоснуйте его выбор. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки. 4. Для крепежных деталей выбран сплав АК6. Расшифруйте состав сплава. Укажите способ изготовления деталей из данного сплава (ковка, литье и т.д.). Приведите характеристики механических свойств сплава. 5. Обоснование технико-экономических преимуществ применения пластмасс в машиностроении. Основные области их эффективного применения. Вариант 25 1. Мартенситный механизм полиморфных превращений в металлах. 2. Режущий инструмент из стали У10 был перегрет при закалке. Чем вреден перегрев и как можно исправить этот дефект? 3. Для деталей, работающих в условиях износа при трении, выбрана сталь 20ХГР. Расшифруйте состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения при термической обработке этой стали. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки. 4. Назначьте марку алюминиевой бронзы для изготовления мелких ответственных деталей (втулок, фланцев и т.д.). Расшифруйте ее состав. Опишите основные свойства и микроструктуру, используя диаграмму состояния медь – алюминий. 5. Опишите ситаллы и их получение. Влияние состава и величины кристаллов на свойства. Область применения. 22 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основная литература: 1. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева Материаловедение. Учебник. -М.: Металлургия,- 1990.-495 c. 2. Б.Н. Арзамасов. Материаловедение. Учебник.- М.: Металлургия,- 2003.-402 с. 3. М.Е. Дриц, М.А. Москалев. Технология конструкционных материалов и материаловедение. Учебник.- М.: Высшая школа,- 1990.- 320 с. 4. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение (Лаб. работы, методы анализа, задачи). М.: Металлургия, 1985.- 447 с. Дополнительная литература: 5. Ю.М. Лахтин. Металловедение и термическая обработка металлов. Учебник.-М.:Металлургия,-1993.-359 с. 6. Научные основы материаловедения. Под ред. Б.Н. Арзамасова. -М.: изд. МГТУ им. Баумана, 1995.- 366 с. 7. Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термообработка и рентгенография. Учебник. – М.:МИСИС, 1994.- 411 с. 8. Мозберг Р.К. Материаловедение.- М.: Высшая школа. - 1986.- 287 с. 9. Марочник сталей и сплавов / Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. и др.; Под общей ред. Сорокина В.Г.. – М.: Машиностроение, 1989.- 640 с. ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Задание 1. Для оборудования морских судов, изготовленного из листового материала сваркой и работающего в контакте с морской водой и при повышенных температурах, выбрана сталь 12Х18Н12Т. Расшифруйте состав и определите класс стали. Объясните назначе- 23 ние легирующих элементов в данной стали. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, опишите получаемую микроструктуру. |