15. 03. 01 Машиностроение
 Скачать 68.83 Kb.
|
|
Вариант 15 15.1 Завод изготовлял червячные колеса для листогибочного оборудования диаметром 150 мм и толщиной 40 мм из серого чугуна. В дальнейшем потребовалось изготовить колеса из чугуна, обладающего временным сопротивлением в (1,5, 2,0, 2,5) раза более высоким, и относительным удлинением не менее δ = 3-5 %. Указать структуру серого чугуна, обладающего наиболее высокими механическими свойствами, которые можно получить в отливке указанной толщины. Привести способ получения чугуна, имеющего прочность в (1,5, 2,0, 2,5) раза больше прочности указанного серого чугуна с и без термической обработки, а также охарактеризовать его структуру. 15.2 Требуется произвести поверхностное упрочнение изделий из стали 15Г. Назначьте вид обработки, опишите ее технологию, происходящие в стали превращения, структуру и свойства поверхности и сердцевины. 15.3 Выберите алюминиевый деформируемый сплав для изготовления деталей двигателя внутреннего сгорания. Расшифруйте его состав, приведите механические характеристики сплава при повышенных температурах и объясните, за счет чего они достигаются. Вариант 16 16.1 Червяк редуктора диаметром 35 мм можно изготовить из цементуемой и нецементуемой стали. Обосновать, в каких случаях целесообразно применять цементуемую, а в каких случая нецементуемую сталь. Временное сопротивление растяжению в сердцевине детали должно быть σв (400, 600, 800) МПа. Выбрать марку цементуемой и нецементуемой углеродистой качественной стали. Указать химический состав, рекомендовать режим химико-термической и термической обработки и сопоставить механические свойства стали обоих типов в готовом изделии. 16.2 Сталь 40 подверглась отжигу при температурах 840 и 1000 °С. Опишите превращения, происходящие при данных режимах отжига, укажите, какие образуются структуры, и объясните причины получения различных свойств и структур. 16.3 Для изготовления деталей самолета выбран сплав В95Т1. Расшифруйте состав сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава и объясните природу упрочнения. Укажите характеристики механических свойств сплава. Вариант 17 17.1 Цех изготавливает зубчатые колеса бурового оборудования диаметром d (50, 90, 150) мм, толщиной Δ (20,60,100) мм из цементуемой стали. Выбрать сталь для зубчатых колес, работающих в условиях износа и удара, но при повышенных напряжениях. Указать химический состав выбранных сталей, рекомендовать режим термической обработки, объяснить назначение каждой операции термической обработки и ее влияние на структуру и свойства стали. Рекомендовать толщину цементованного слоя для данной детали. 17.2 Используя диаграмму состояния железо–карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и отпуска, необходимых для получения твердости HB 250. Опишите превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру. 17.3 Выберите литейный алюминиевый сплав для изготовления деталей. Расшифруйте состав сплава. Опишите метод повышения механических свойств этого сплава и объясните природу явления. Вариант 18 18.1 Станкостроительный завод изготавливает шпиндели токарных станков. Шпиндели работают с большой скоростью в условиях повышенного износа, поэтому твердость в поверхностном слое должна быть HRC 58-62. Выбрать сталь для шпинделя диаметром d (30, 65, 100) мм. Привести состав и марку выбранной стали и рекомендовать режим обработки, обеспечивающий получение заданной твердости в поверхностном слое в условиях термической и химико-термической обработки. Указать структуру стали в поверхностных слоях и в сердцевине шпинделя, механические свойства сердцевины после окончательной термической обработки. 18.2 После закалки углеродистой стали 40 со скоростью выше критической была получена структура, состоящая из феррита и мартенсита. Приведите на диаграмме состояния желез–карбид железа ординату, соответствующую составу заданной 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. 18.3 Выберите деформируемый магниевый сплав, применяемый для изготовления деталей в авиастроении. Расшифруйте состав сплава, опишите характеристики механических свойств. Объясните цель проведения отжига для деформируемых магниевых сплавов. Вариант 19 19.1 Заводу необходимо изготовить шпиндели для токарных станков диаметром d (30, 60, 90) мм, работающих в условиях износа, и для шлифовальных станков, которые, кроме того, должны обеспечить высокую точность обработки. Поэтому деформация шпинделей шлифовальных станков при окончательной термической обработке должна быть минимальной, а шпиндели, кроме того, должны иметь повышенную износостойкость. Выбрать стали для шпинделей обоих типов, рекомендовать режим обработки. Указать структуру стали и твердость поверхностного слоя и механические свойства сердцевины после окончательной обработки. 19.2 Используя диаграмму изотермического превращения аустенита, объясните, почему нельзя в стали получить чисто мартенситную структуру при охлаждении ее со скоростью меньшей, чем критическая скорость закалки? 19.3 Для изготовления деталей самолета выбран сплав Д1. Расшифруйте состав сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава, и объясните природу явления. Укажите механические свойства сплава. Вариант 20 20.1 Станины станков изготавливают литьем, временное сопротивление растяжению должно быть 200-250 МПа. Выбрать марку сплава, пригодного для изготовления станины, имеющей максимальную толщину Δ (15-35,30-50,40-70) мм в разных сечениях, и указать режим термической обработки станины и структуры сплава. При решении задачи учесть, что в литой детали необходимо иметь возможно меньше напряжений и термическая обработка должна предупредить деформацию (коробление) станины в процессе обработки и эксплуатации станка. 20.2 Применяя диаграмму состояния железо–карбид железа, опишите структуру и свойства стали 40 и У12 после закалки от температур 750 и 8500 С. 20.3 Назначьте марку алюминиевой бронзы для изготовления мелких ответственных деталей (втулок, фланцев и т.п.). Расшифруйте ее состав, опишите структуру, используя диаграмму состояния медь–алюминий. Вариант 21 21.1 Блоки цилиндров двигателей трактора изготавливают из чугуна с твердостью HB 170-240 с повышенным пределом прочности σв (300, 500, 700) МПа и износостойкостью. Выбрать марку чугуна, привести его структуру и механические свойства и указать, каким должен быть его состав для того, чтобы обеспечить получение заданных свойств чугуна. Каковы должны быть требования к химическому составу и структуре чугуна, если цилиндры нагреваются в работе до 500-600°С? 21. 2 При непрерывном охлаждении стали У8 получена структура троостит и мартенсит. Нанесите на диаграмму изотермического превращения аустенита кривую охлаждения, обеспечивающую получение данной структуры. Укажите интервал температур превращений и опишите характер превращения в каждой из них. 21.3 Для изготовления слабонагруженных деталей самолета выберите литейный алюминиевый сплав. Расшифруйте состав сплава. Опишите метод повышения механических свойств этого сплава и объясните природу явления. Вариант 22 22.1 Несущие конструкции современных морских и речных танкеров должны иметь повышенные габариты и массу, если их изготавливают из углеродистой строительной стали обыкновенного качества. Выбрать марку строительной стали с примерно таким же относительно низким содержанием углерода, но с пределом текучести в (1,2, 1,5, 1,8) раза более высоким, чем у стали марки Ст3, и хорошей свариваемостью. Объяснить, какими путями может быть достигнуто указанное улучшение свойств. 22.2 Выберите нержавеющую сталь для работы в контакте с крепкими кислотами. Расшифруйте состав и определите класс стали. Объясните причину введения хрома и обоснуйте выбор этой стали для данных условий работы. 22.3 Для изготовления деталей самолета выберите деформируемый алюминиевый сплав не упрочняемый термообработкой. Расшифруйте состав сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава, объясните природу упрочнения. Укажите механические свойства этого сплава. Вариант 23 23.1 Рессоры бензовозов повышенной грузоподъемности изготавливают из качественной легированной стали с толщиной одной полосы рессоры Δ (5, 10, 15) мм. Сталь в готовой рессоре должна обладать высокими пределами текучести, выносливости и упругости. Рекомендовать режим термической обработки, структуру и механические свойства, которые можно получить при правильном выборе состава стали и обработке рессоры. Объяснить, как влияет состояние поверхности на качество рессоры, и указать способ обработки поверхностного слоя, позволяющий повысить предел выносливости. 23.2 Выберите нержавеющую сталь для изготовления деталей, работающих в активных коррозионных средах. Расшифруйте состав и определите группу стали по назначению. Объясните причину введения легирующих элементов в эту сталь. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки и опишите структуру стали после обработки. 23.3 Опишите термо- и реактопласты, в чем их различия по структуре и свойствам. Перечислите методы переработки пластмасс в вязкотекучем состоянии и принципиальное различие при переработке термо- и реактопластов. Вариант 24 24.1 В термическом цехе обрабатывают зубчатые колеса из стали 20Х диаметром 50 мм и толщиной Δ (10, 30, 50) мм. Цех отказался от выполнения цементации в твердом карбюризаторе и наметил более производительный процесс газовой нитроцементации. Сравнить условия и режим всего цикла химико-термической и термической обработки зубчатых колес в случае выполнения цементации в твердом карбюризаторе и нитроцементации. Требуемая толщина поверхностного твердого слоя 0,4-0,6 мм. Указать микроструктуру и твердость поверхности, а также механические свойства в сердцевине после окончательной обработки. 24.2 Выберите хромистую нержавеющую сталь для деталей, работающих в слабых коррозионных средах. Расшифруйте состав и определите группу стали по назначению. Объясните назначение введения хрома в эту сталь. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки и опишите микроструктуру после обработки. 24.3 Опишите термопластичные пенопласты, их разновидности и свойства. Укажите способы получения изделий и области применения пенопластов. Вариант 25 25.1 Завод приводит химико-термическую обработку массовых партий зубчатых колес диаметром 50 мм из стали 20 в термическом цехе. Зубчатые колеса поступали в термический цех из механического цеха, а затем вновь возвращались для окончательной обработки в механический цех. Для повышения производительности и сокращения длительности производственного цикла завод изменил марку стали и начал выполнять закалку с индукционного нагрева. Это позволило проводить термическую обработку непосредственно в потоке механического цеха. Привести марку стали, из которой следует изготавливать зубчатые колеса толщиной Δ (10, 50, 90) мм, закаливаемые с индукционного нагрева. Указать технологический режим обоих процессов термической обработки. Дать описание влияния легирующих элементов на прокаливаемость стали. 25.2 Назначьте нержавеющую сталь для изготовления деталей, работающих в среде уксусной кислоты при температурах до 400 С. Приведите химический состав стали, необходимую термическую обработку, получаемую структуру. Объясните физическую природу коррозионной устойчивости материала и роль каждого легирующего элемента. 25.3 Опишите металлокерамические антифрикционные сплавы на железной и медной основе. Укажите их состав, свойства и область применения. Поясните сущность получения деталей методом порошковой металлургии, достоинства и недостатки метода. Вариант 26 26.1 Стаканы цилиндров двигателей внутреннего сгорания с толщиной стенки Δ (10, 20, 30) мм должны обладать высоким сопротивлением износу на поверхности, На заводе детали изготавливают из стали 20 с последующей цементацией и термической обработкой. В дальнейшем завод начал изготавливать цилиндры более ответственного назначения с повышенной износостойкостью и твердостью на поверхности не ниже HV 950-1000. Эту твердость сталь должна сохранить при нагреве до 300-400 °С. Указать сталь, которую необходимо выбрать для этой цели, и изменения, которые следует внести в технологический процесс термической и химико-термической обработки. 26.2 Выберите нержавеющую хромоникелевую сталь для емкости, работающей в контакте с крепкими кислотами. Расшифруйте состав и определите класс стали. Объясните причину введения хрома и обоснуйте выбор этой стали для данных условий работы. Назначьте и обоснуйте режим термообработки после сварки. Дайте понятие межкристаллитной коррозии. 26.3 Кратко изложите основы теории термической обработки алюминиевых сплавов в применении к промышленному сплаву типа дуралюмин. Укажите состав упрочняющих фаз, образующихся при старении дуралюмина. Вариант 27 27.1 Для повышения износостойкости стаканов цилиндров мощных двигателей внутреннего сгорания, работающих при температурах Т (450,550,650) °С, применяют азотирование. Выбрать сталь для указанных температурных параметров, пригодную для азотирования, привести химический состав, рекомендовать режим термической обработки и режим азотирования и указать твердость поверхностного слоя и механические свойства нижележащих слоев в готовом изделии. 27.2 Назначьте марку жаропрочной стали (сильхром) для клапанов автомобильных двигателей небольшой мощности. Расшифруйте состав и определите класс стали по структуре. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и основные свойства стали после термообработки. 27.3В качестве материала для ответственных подшипников скольжения выберите свинцовистую бронзу. Расшифруйте состав и определите, к какой группе по назначению относится данный сплав. Укажите основные требования, предъявляемые к сплавам данной группы. Вариант 28 28.1 Завод изготовляет средне модульные цилиндрические зубчатые колеса для нефтегазового оборудования из стали (45, 40ХН, 35ХМЮА) и упрочняет их способом индукционной закалки при поверхностном нагреве. Однако впадина зубьев при такой обработке не закаливается, что сокращает срок службы колес. Рекомендовать: марку стали и обработку, обеспечивающую закалку зубчатых колес по всему контуру; привести для сравнения состав углеродистой или низколегированной стали, пригодной для изготовления зубчатых колес, упрочняемых методом химико-термической обработки. 28.2 Выберите сталь для изготовления рессор. Назначьте режим термической обработки, опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и главные свойства рессор после обработки. Каким способом можно повысить усталостную прочность рессор? 28.3 Выберите бериллиевую бронзу для изготовления токопроводящих упругих элементов. Приведите химический состав сплава, режим термообработки и получаемые механические свойства материала. Опишите процессы, происходящие при термообработке, и объясните природу упрочнения в связи с диаграммой состояния медь–бериллий. Вариант 29 29.1 Сталь, применяемая для пароперегревателей котлов высокого давления, должна сохранять повышенные механические свойства при длительных нагрузках при высоких температурах и иметь достаточно высокую пластичность для возможности выполнения холодной пластической деформации (гибки, развальцовки и т.п.) при сборке котла. Указать химический состав, микроструктуру и механические свойства стали при комнатной и при повышенной температурах Т (400,500,600) °С. 29.2 Выберите сталь для изготовления пил. Назначьте режим термообработки, опишите сущность происходящих превращений, структуру и свойства инструмента. 29.3 В качестве материала для вкладышей ответственных подшипников скольжения выберите баббит. Расшифруйте состав и определите к какой группе относится этот сплав. Зарисуйте и опишите микроструктуру сплава. Укажите основные требования, предъявляемые к баббитам. Вариант 30 30.1 Объяснить основные отличия выбранной стали от углеродистой котельной стали. Основным элементов трубчатых печей для нагрева нефти в процессе ректификации подвержены действию высоких температур. Выбрать состав стали для труб, не испытывающих больших нагрузок, но нагревающихся в работе до температур Т (550,650,720) °С. Указать режим термической обработки и микроструктуру стали, а также объяснить роль легирующих элементов, позволяющих использовать эти стали для длительной работы при высоких температурах. 30.2 Назначьте нержавеющую сталь для изготовления деталей, работающих в среде уксусной кислоты при температуре до 400 С. Приведите химический состав стали, необходимую термическую обработку и получаемую структуру. Объясните коррозионную устойчивость материала и роль каждого легирующего элемента 30.3 Для деталей арматуры выберите оловянистую бронзу. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Объясните назначение легирующих элементов. Приведите механические свойства сплава. Вариант 31 31.1 Многие детали паровых турбин, например лопатки, работают при повышенных температурах Т (550,650,700) °С и в условиях воздействия пара и влаги. Сталь этого назначения должна обладать устойчивостью против ползучести и коррозии. Выбрать марку стали для лопаток и указать ее химический состав, а также режим термической обработки и микроструктуру в готовом изделии, Привести механические свойства выбранной стали при 20°С и при температуре эксплуатации. 31.2 Выберите углеродистую сталь для изготовления напильников. Назначьте режим термообработки; опишите сущность происходящих превращений, структуру и свойства инструмента. 31.3 Для изготовления деталей самолета выбран сплав Д18П. Расшифруйте состав сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава. Укажите характеристики механических свойств сплава. |