Задания на контрольную работу № 1

 

Вариант 1

 

1. Характерные свойства металлов. Чем они обусловлены?

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,8 % С. При температуре 1200 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Конструкционная углеродистая сталь после закалки и отпуска имеет твердость ниже заданной. Назовите возможные причины этого. Какой дополнительной термической обработкой можно устранить этот дефект?

4. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали.

5. Общая характеристика неметаллических материалов: классификация, характерные особенности, свойства, преимущества и недостатки перед металлическими сплавами.

Вариант 2

1. Какие из распространенных металлов имеют кубическую объемноцентрированную решетку? Нарисуйте ее элементарную ячейку, укажите характеристики данной решетки: период, координационное число, коэффициент компактности и т.д.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 5,5 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Детали из стали 40 закалены: одна - с температуры 760 °С, другая - с 840 °С. Нанесите выбранные температуры на диаграмму состояний железо-цементит и объясните, какая из этих деталей будет иметь более высокую твердость.

4.Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества (марки-ровка, механические свойства, области применения).

5. Получение полимеров: процессы полимеризации и поликонденсации. Естественные и синтетические полимеры, их строение и свойства.

Вариант 3

1. Какие из распространенных металлов имеют кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку? Нарисуйте ее элементарную ячейку, укажите характеристики данной решетки: период, координационное число, коэффициент компактности и т.д.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,6 % С. При температуре 750 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Что такое закаливаемость стали? У какой из приведенных сталей: 18Х2Н4МА, 40Х, 60 более высокая закаливаемость? Почему?

4. Углеродистые качественные конструкционные стали: химический состав, механические свойства, термическая обработка, маркировка, области применения.

5. Влияние нагрева на свойства полимеров. Термопластичные и термореактивные пластмассы. Их свойства и области применения.

Вариант 4

1. Какие из распространенных металлов имеют гексагональную кристаллическую решетку? Нарисуйте ее элементарную ячейку, укажите характеристики данной решетки: период, координационное число, коэффициент компактности и т.д.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 5,2 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Конструкционная углеродистая сталь после закалки и отпуска имеет твердость выше заданной. Назовите возможные причины этого. Какой дополнительной термической обработкой можно устранить этот дефект?

4. Конструкционные низкоуглеродистые (цементуемые) легированные стали: требования, химический состав, термическая обработка, марки сталей.

5. Газонаполненные материалы (пенопласты и поропласты): назначение и способы получения.

 

Вариант 5

1. Сущность металлического, ионного и ковалентного типов связи.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 0,8 % С. При температуре 700 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Металлорежущий инструмент (плашки) из стали У11А закалены: одна – с температуры 760 °С, другая – с 850 °С. Нанесите на диаграмму состояний железо - цементит выбранные температуры и объясните, какая из этих плашек будет иметь более высокие режущие свойства.

4. Конструкционные среднеуглеродистые (улучшаемые) легированные стали: требования, химический состав, термическая обработка, марки сталей.

5. Характерные механические свойства полимеров и способы их определе­ния.

 

Вариант 6

 

1. Дислокации в кристаллах. Виды дислокаций и влияние их на механические свойства металлов.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 4,8 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. В структуре закаленной стали 30 остаточного аустенита мало (до 5 %), а в структуре стали У12 его может быть до 30 %. Почему? Какой дополнительной обработкой можно уменьшить количество остаточного аустенита в стали У12?

4. Стали с повышенной обрабатываемостью резанием (автоматные стали).

5. Резиновые материалы. Классификация и свойства резин общего и специ­ального назначения.

 

Вариант 7

 

1. Точечные дефекты кристаллического строения. Влияние их на свойства металлов.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,0 % С. При температуре 1400 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Углеродистая сталь после закалки имеет структуру феррит + мартенсит + аустенит остаточный. Проведите на диаграмме состояний железо - цементит ординату, соответствующую этой стали (примерно) и укажите температуру нагрева, с которой была проведена закалка. Опишите превращения, происходящие в стали при закалке с этой температуры.

4. Мартенситно-стареющие высокопрочные стали и их термическая обработка.

5. Основные компоненты резин: натуральный и синтетический каучук и их заменители.

Вариант 8

 

1. Поверхностные дефекты кристаллического строения. Влияние размера зерна на механические свойства металлов.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 4,3 % С. При температуре 1100 °С определите у этого сплава содержание уг­лерода в фазах и их количество.

3. Поковки из стали 40 имеют крупнозернистое строение. Назначьте ре­жим термической обработки, обеспечивающий получение мелкого зерна. Опи­шите превращения, происходящие в стали при этой обработке.

4. Рессорно-пружинные стали общего назначения и их термическая обра­ботка.

5. Основные компоненты резин: вулканизаторы, противостарители и пла­стификаторы, наполнители (их функции и влияние, оказываемое на свойства резин).

 

Вариант 9

1. Что такое ударная вязкость? Методика ее определения.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,14 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Факторы, определяющие размер аустенитного зерна. Влияние величины зерна на свойства стали.

4. Шарикоподшипниковые стали и их термическая обработка.

5. Технология получения изделий из резины.

 

Вариант 10

1. Что такое твердость? Методика ее определения по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,8 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Назначьте режим обработки шестерни из стали 20, обеспечивающий получение на поверхности зуба твердости НRС 58...60 при сохранении вязкой сердцевины. Опишите происходящие при этом в стали превращения, структуру и свойства поверхности и сердцевины зуба после термической обработки.

4. Жаростойкость (окалиностойкость). Жаростойкие стали.

5. Углеродные волокна: источники сырья, свойства, области применения.

 

Вариант 11

1. Из листа свинца путем прокатки при комнатной температуре получена тонкая фольга. При этом оказалось, что твердость и прочность этой фольги примерно такие же, как и у исходного листа. Почему?

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 0,9 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Что такое прокаливаемость стали? Какая из приведенных сталей: 18Х2Н4ВА, 40Х, 60 имеет более высокую прокаливаемость. Почему?

4. Механизм электрохимической коррозии. Хромистые коррозионностойкие стали.

5. Опишите основные виды синтетических ненасыщенных каучуков и их особенности.

 

Вариант 12

 

1.Сущность явления наклепа. Примеры его практического применения.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,4 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Почему эвтектоидные и заэвтектоидные стали должны поставляться потребителям со структурой зернистого перлита? Как она может быть получена? Приведите конкретный режим термической обработки стали У8 для получения такой структуры.

4. Хромоникелевые коррозионностойкие стали. Межкристаллитная коррозия и способы уменьшения склонности к ней.

5. Органические и неорганические составляющие древесины. Опишите процесс пиролиза древесины и способы применения его продуктов.

 

Вариант 13

 

1. Волочение медной проволоки проводят в несколько проходов. Часто на последних проходах проволока разрывается. Почему? Как можно этого избежать?

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,3 % С. При температуре 800 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Назначьте режим поверхностного упрочнения гильз цилиндров ДВС, изготовленных из стали 38Х2МЮА. Опишите технологию процесса обработки и структуры поверхности и сердцевины детали.

4. Жаропрочность (определение; характеристики; основные факторы, влияющие на нее; пути повышения).

5. Свойства и области применения хвойных пород дерева: ели, сосны, лиственницы, пихты, кедра, тиса, можжевельника.

Вариант 14

 

1. Явление полиморфизма металлов (на примере железа) и его практическое значение.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,7 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Что такое нормализация стали? Определите температуру нагрева при нормализации сталей 45 и У12, опишите происходящие при нагреве и охлаждении превращения, конечную структуру и свойства.

4. Основные классы жаропрочных сталей и области их применения.

5. Свойства и области применения основных лиственных пород дерева: березы, дуба, ясени, клена, липы, ореха, тополя.

Вариант 15

 

1. Процессы, происходящие при нагреве деформированного металла.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,0 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Деталь из стали 50 должна иметь высокую износостойкость и восприни­мать ударные нагрузки. Назначьте режим обработки, опишите происходящие в стали превращения, структуру и свойства поверхности и сердцевины детали.

4. Углеродистые и низколегированные стали для режущего инструмента и их термическая обработка.

5. Плотность древесины. Классификация древесных пород по плотности. Тепловые свойства древесины (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение).

 

Вариант 16

 

1. Различие между холодной и горячей пластической деформацией металлов.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,2 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита доэвтектоидной углеродистой стали и нанесите на нее режимы изотермического отжига, ступенчатой и изотермической закалок. Опишите превращения, происходящие при этих обработках и конечную структуру стали.

4. Быстрорежущие стали и их термическая обработка.

5. Технические керамические материалы: виды, особенности строения и свойств, области применения.

 

Вариант 17

 

1. Механизм пластической деформации в монокристаллах металлов.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 0,6 % С. При температуре 730 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Детали из стали 45 необходимо подвергнуть улучшению. Назначьте режим термической обработки, опишите происходящие превращения, структуру и свойства стали после этой обработки.

4. Твердые сплавы для режущего инструмента.

5. Технология получения керамических материалов.

 

Вариант 18

 

1. Особенности пластической деформации в поликристаллических металлах.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,6 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Углеродистая сталь после закалки имеет структуру мартенсит + цементит вторичный + аустенит остаточный. Проведите на диаграмме состояний железо – цементит ординату, соответствующую этой стали (примерно) и укажите температуру нагрева, с которой была проведена закалка. Опишите превращения, происходящие в стали при закалке с этой температуры.

4. Стали для измерительного инструмента и их термическая обработка.

5. Композиционные материалы с металлической, керамической и полимерной (органической и неорганической) матрицей: их сходства и отличия. Влияние матрицы на свойства материала.

 

Вариант 19

 

1. Изменение структуры металлов при холодной пластической деформации.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,4 % С. При температуре 800 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. После закалки углеродистая сталь имеет структуру мартенсит + феррит + аустенит остаточный. Проведите на диаграмме состояния железо-цементит ординату, соответствующую этой стали (примерно) и укажите температуру нагрева, с которой была проведена закалка. Опишите превращения, происходящие в стали при закалке с этой температуры.

4. Стали для штампов холодного деформирования металла и их термическая обработка.

5. Композиционные материалы: классификация, принципы и способы упрочнения.

 

Вариант 20

 

1. Виды разрушения металлов. Факторы, способствующие хрупкому разрушению.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 5,4 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Детали из высоколегированной конструкционной стали закалены: одна - в воде, другая - в масле. Какая должна образоваться структура в первом и втором случаях? Какая из этих закалочных сред является оптимальной для данной стали? Почему?

4. Стали для штампов горячего деформирования металла и их термическая обработка.

5. Металлокерамические композиционные материалы (керметы): состав, свойства и области применения.

 

Вариант 21

 

1. Порог хладноломкости металлов и методика его определения.

2. Начертите диаграмму состояний железо-цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,8 % С. При температуре 900 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

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

4. Аморфные сплавы (металлические стекла).

5. Композиционные материалы на основе измельченной древесины: виды, способы получения, области применения.

 

Вариант 22

 

1. Прочностные свойства металлов, определяемые при испытаниях на одноосное растяжение.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 5,6 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. В чем отличие феррито-карбидной структуры (ФКС), полученной при отпуске, от ФКС, образующейся при распаде переохлажденного аустенита? Отражается ли это на свойствах?

4. Классификация чугунов по форме графитных включений и строению металлической основы.

5. Неорганические композиционные материалы (углеграфитовые, углерод-углеродные, металлополимерные и др.): свойства, способы получения, области применения.

 

Вариант 23

 

1. Железо было подвергнуто пластической деформации при температуре 500°С. Какая это деформация (холодная или горячая)? Объясните, как при этом изменятся структура и свойства железа.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,3 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита конструкционной легированной стали 50Г и нанесите на неё режим изотермического отжига. Опишите происходящие при этом в стали превращения и ее конечную структуру.

4. Серый чугун (получение, химический состав, структура, механические свойства, маркировка, области применения).

5. Виды герметизирующих составов. Их отличительные свойства и области применения.

 

Вариант 24

 

1. Влияние нагрева на структуру и свойства наклёпанного металла.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 4,9 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Сталь 40 после закалки содержит небольшое количество остаточного аустенита (до 5 %), а в структуре стали У12 после закалки его может быть до 30 %. Почему? Какой обработкой можно уменьшить количество остаточного аустенита?

4. Ковкий чугун (получение, структура, механические свойства, маркировка, области применения).

5. Стекла (состав, классификация, свойства и области применения).

 

Вариант 25

 

1. Факторы, влияющие на размер рекристаллизованного зерна металла.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,7 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Детали из стали 45 закалены: одна – с температуры 750 °С, другая – с 830 °С. Какая из этих температур нагрева является для этой стали оптимальной при закалке? Почему?

4. Высокопрочный чугун (получение, структура, механические свойства, маркировка, области применения).

5. Стеклокристаллические материалы (ситаллы): состав, способы получения, свойства, области применения. Электроизоляционные ситаллы.

 

Вариант 26

 

1. Объясните природу изменения свойств металла при холодной пластической деформации.

2. Начертите диаграмму состояний железо – цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 4,5 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Поковки из стали 40 перед механической обработкой подвергнуты: одна - полному отжигу, другая - нормализации. У какой из них будет ниже твёрдость? Почему?

4. Чистые металлы: алюминий, магний, медь, титан. Их свойства и области применения.

5. Синтетические облицовочные материалы (липкие ленты, ламинаты, искусственная кожа, минерало-акриловые плиты и т.д.)

Вариант 27

 

1. Какую пластическую деформацию называют холодной? Как она влияет на структуру и свойства металлов?

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,1 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. При непрерывном охлаждении стали У8 образовалась структура троостит + мартенсит + аустенит остаточный. Нанесите на диаграмму превращения переохлажденного аустенита этой стали кривую охлаждения, обеспечивающую получение данной структуры. Укажите интервалы температур превращений и их суть.

4. В авиастроении широко применяются титановые сплавы ВТ5, ВТ5-1, ВТ6, ВТ8, ВТ14. Укажите химический состав сплавов и возможные способы изготовления деталей из них. Опишите способы упрочнения деталей из этих сплавов, природу упрочнения, приведите механические свойства.

5. Декоративные бумажно-слоистые пластики: классификация, способы изготовления, свойства и области применения.

 

Вариант 28

 

1. Какую пластическую деформацию называют горячей? Как она влияет на структуру и свойства металлов?

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 4,7 % С. При температуре 800 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Детали из высоколегированной конструкционной стали закалены: одна - в воде, другая - в минеральном машинном масле. Какая должна образоваться структура в первом и втором случаях? Какая из этих закалочных сред является оптимальной для этой стали? Почему?

4. Опишите процессы, происходящие при закалке и последующем старении алюминиевых сплавов на примере сплавов системы алюминий - медь.

5. Состав, классификация и области применения клеев.

 

Вариант 29

 

1. Пластические свойства металлов, определяемые при испытаниях на одноосное растяжение.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,5 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Стали 40 и У10 закалены в воде с температур 750 °С и 850 °С каждая. Какая из этих температур является оптимальной для каждой из названных сталей? Почему?

4. Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой (химический состав, механические свойства в отожженном и полунагартованном состояниях, области применения).

5. Углепластики: основные матрицы, области применения.

 

Вариант 30

 

1. Какой термической обработкой можно устранить наклёп? Обоснуйте на конкретном примере выбор режима и опишите происходящие при этом в металле превращения.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,2 % С. При температуре 750 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Чем отличается феррито-карбидная структура, полученная при отпуске (сорбит отпуска, троостит отпуска), от феррито-карбидной структуры, образующейся при распаде переохлажденного аустенита (сорбит, троостит)? Отражается ли это на свойствах стали?

4. Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой (химический состав, области применения, типичные режимы термической обработки и получаемые механические свойства).

5. Материалы для непрозрачной отделки поверхностей: классификация, способы получения, назначение.

 

Вариант 31

 

1. Почему после прокатки при комнатной температуре твердость свинца остаётся неизменной, а алюминия возрастает?

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,9 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Причины возникновения внутренних напряжений в закалённой стали. Как можно уменьшить их величину?

4. Строительные низколегированные стали (требования, химический состав, маркировка, области применения).

5. Охарактеризуйте термореактивные пластмассы с порошковым и волокни­стыми наполнителями и укажите области их применения.

 

Вариант 32

 

1. Усталость металлов. Предел выносливости и методика его определения.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,5 % С. При температуре 800 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Назначьте для стали 30ХГС режимы закалки и отпуска, обеспечивающие получение твердости НRC 40. Опишите превращения, происходящие при этом в стали, и получаемую структуру.

4. Литейные алюминиевые сплавы (химический состав, режимы термической обработки, механические свойства, маркировка).

5. Лакокрасочные материалы: классификация, обозначение, области применения.

 

Вариант 33

 

1. Можно ли повысить твердость олова пластической деформацией при комнатной температуре? Ответ обоснуйте.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,1 % С. При температуре 750 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Две детали, из которых одна имеет сквозную прокаливаемость, а другая - неполную, подвергнуты отпуску так, что твердость по сечению обеих деталей одинакова. Будут ли и другие механические свойства этих деталей одинаковыми по всему сечению? Почему?

4. Литейные и деформируемые магниевые сплавы (химический состав, возможные варианты термической обработки, механические свойства и область применения изделий из этих сплавов).

5. Фуллерены, нанотрубки, пипоиды: их структура и возможные области применения.

 

Вариант 34

 

1. Можно ли повысить твердость меди пластической деформацией при комнатной температуре? Ответ обоснуйте.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,9 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Сверла из стали У10А закалены: одна партия - с температуры 760 °С, другая - с 850 °С. Какая из этих температур нагрева является для данной стали оптимальной при закалке? Почему?

4. Латуни (химический состав, структура, механические свойства, маркировка, области применения).

5. Волокнистые композиционные материалы на металлической основе с дискретным и непрерывным наполнителями: получение, свойства, достоинства и недостатки по сравнению с металлическими сплавами, области применения.

Вариант 35

 

1. Почему пластическую деформацию свинца при комнатной температуре считают горячей, а вольфрама при температуре 1000 °С - холодной?

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,5 % С. При температуре 800 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Детали из стали 40ХН требуется подвергнуть улучшению. Назначьте режим термической обработки, опишите происходящие превращения, структуру и свойства стали после этой обработки.

4. Бронзы: оловянные, алюминиевые, кремнистые, бериллиевые и свинцо­вые (химический состав, термическая обработка, структура, механические свойства, области применения).

5. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы на металличе­ской основе: получение, упрочняющие частицы, свойства, области применения.

Вариант 36

 

1. Твердые растворы, их виды. Приведите примеры.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 4,0 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Почему углеродистые инструментальные стали должны поставляться заказчику со структурой зернистого перлита? Какой термической обработкой можно получить такую структуру? Приведите конкретный режим этой обработки для стали У10.

4. Антифрикционные сплавы на оловянной, свинцовой, цинковой и алюминиевой основе (химический состав, маркировка, структура, области применения).

5. Конструкционные порошковые материалы (пористые и компактные): получение, состав, свойства, преимущества и недостатки, области применения.

 

Вариант 37

 

1. Ограниченные и неограниченные твердые растворы замещения. Условия образования неограниченных твердых растворов.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,9 % С. При температуре 900 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Деталь из стали 40ХН должна иметь высокую износостойкость и воспринимать ударные нагрузки. Назначьте режим обработки, опишите происходящие в стали превращения, структуру и свойства поверхности и сердцевины детали.

4. Хладостойкие стали (критерии хладостойкости, основные группы сталей).

5. Натуральные и синтетические полимерные материалы: классификация по составу, форме макромолекул, фазовому состоянию, полярности и отношению к нагреву.

 

Вариант 38

 

1. Основные факторы, влияющие на размер зерна металла при кристаллиза­ции. В чем сущность модифицирования жидкого металла? Приведите примеры этой технологической операции.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,6 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Что такое нормализация стали? Определите температуру нагрева при нормализации сталей 45 и У12, опишите происходящие при нагреве и охлаждении превращения, конечную структуру и свойства.

4. Стали и сплавы для постоянных магнитов (химический состав, термическая обработка, основные марки).

5. Краткая характеристика основных видов термопластических масс: неполярных (полиэтилена, полипропилена, полистирола, фторопласта) и полярных (фторопласта-3, органического стекла, поливинилхлорида и др.).

 

Вариант 39

 

1. Механизм процесса кристаллизации металлов.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,4 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Что понимают под прокаливаемостью стали? Какая из приведенных сталей: У7, 40ХН2МА, 20Х имеет более высокую прокаливаемость и почему?

4. Сталь 110Г13Л (химический состав, структура, термическая обработка, области применения).

5. Основные виды термореактивных пластмасс с порошковыми и волокнистыми наполнителями. Слоистые пластмассы.

Вариант 40

 

1. Строение металлического слитка. Как можно регулировать протяженность зон слитка?

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,2 % С. При температуре 900 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита доэвтектоидной углеродистой стали и нанесите на нее кривые режимов непрерывной, ступенчатой и изотермической закалок. Каковы преимущества и недостатки каждого из них?

4. Магниевые сплавы (химический состав, термическая обработка, литейные и деформируемые сплавы).

5. Применение наноматериалов и нанотехнологий в машиностроении.

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

Контрольная работа № 2 ставит своей целью использовать знания, полученные при изучении курса, для решения задач по выбору материала и упрочняющей обработки деталей машин и инструмента. Работа над этим заданием позволит будущим специалистам лучше ориентироваться в выборе сталей различного назначения и обоснованном определении оптимальных режимов их термической обработки.

Рекомендуется следующий порядок работы над заданием.

1. Провести анализ условий работы детали или инструмента. Исходя из этого сформулировать требования, предъявляемые к материалу.

2. Дать характеристику предложенной стали: химический состав по ГОСТу, критические точки, цель введения легирующих элементов и др.

3. Назначить и обосновать режимы термической обработки изделия для получения требуемых по условиям работы свойств (температуру аустенитизации, охлаждающую среду, температуру отпуска и т.д.).

4. Описать микроструктуру и привести механические свойства стали после окончательной термической обработки.

5. Привести другие марки сталей, из которых может быть изготовлена указанная деталь или инструмент, и кратко описать их термическую обработку.

 

Вариант 1

 

Ходовой винт токарного станка изготовлен из стали 9ХВГ.

 

 

Вариант 2

 

Фрезы для деревообработки изготовлены из стали 9ХФ.

 

Вариант 3

 

Длинный стержневой инструмент с поперечным сечением до 35 мм изготовлен из стали ХВГ.

 

Вариант 4

 

Отрезные и резьбовые резцы токарного станка и сверла изготовлены из стали Р6М5.

Вариант 5

 

Резцы обдирочные металлообрабатывающего станка изготовлены из стали Р18.

Вариант 6

 

Крупные штампы сложной формы для холодной обработки металла давлением изготовлены из стали Х12МВ.

 

Вариант 7

 

Молотовые штампы для горячей обработки металла давлением изготовлены из стали 5ХНМ.

Вариант 8

 

Штампы для горячей высадки металла изготовлены из стали 3Х2В8.

 

Вариант 9

 

Прессформы для литья под давлением цветных сплавов изготовлены из стали 4Х5В2ФС.

 

Вариант 10

 

Для армирования железобетонных конструкций применены прутки из стали 25ХГФ.

 

Вариант 11

 

Валик водяного насоса двигателя внутреннего сгорания изготовлен из стали 12Х13.

Вариант 12

 

Поршневые пальцы двигателя внутреннего сгорания изготовлены из стали 12ХН3А.

Вариант 13

 

Рессоры грузовых автомобилей изготовлены из стали 60С2.

 

Вариант 14

 

Крестовина карданного вала автомобиля изготовлена из стали 20Х.

 

Вариант 15

Шестерни коробки скоростей металлорежущих станков изготовлены из стали 40ХНА.

Вариант 16

 

Траки гусеничных машин изготовлены из стали 110Г13Л.

Вариант 17

 

Кольца диаметром 200…250 мм крупногабаритных подшипников изготовлены из стали 25ХН3МФА.

 

Вариант 18

 

Шатуны автомобильного двигателя изготовлены из стали 35ХН2М.

 

Вариант 19

 

Кольца шарикоподшипников изготовлены из стали ШХ15СГ.

 

Вариант 20

 

Рессоры легкового автомобиля изготовлены из стали 50ХГФА.

 

 

Вариант 21

 

Тяжелонагруженные пружины ответственного назначения изготовлены из стали 70С3А.

 

Вариант 22

 

Червяк рулевого управления автомобиля изготовлен из стали 30ХМ.

Вариант 23

 

Торсионные валы сечением до 100 мм изготовлены из стали 70С2Х.

 

Вариант 24

 

Коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания изготовлены из стали 40ХГТ.

Вариант 25

 

Зубчатые колеса коробки перемены передач автомобилей изготовлены из стали 18ХГТ.

 

Вариант 26

 

Гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания изготовлены из стали 38Х2МЮА.

Вариант 27

 

Червяк привода спидометра изготовлен из стали 20ХН3А.

 

Вариант 28

 

Выпускные клапаны автомобильного двигателя внутреннего сгорания изготовлены из стали 15Х9СМФ.

 

Вариант 29

 

Коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания изготовлены из стали 18Х2Н4ВА.

 

Вариант 30

 

Пружины крупных прессов и станков изготовлены из стали 50ХГФ.

 

Вариант 31

 

Шарики, ролики и кольца подшипников изготовлены из стали 12ХН3А.

Вариант 32

 

Диски плугов, лущильников сельскохозяйственных машин изготовлены из стали У7.

 

Вариант 33

Зубчатые колеса главной передачи трансмиссии автомобиля ЗИЛ изготовлены из стали 20ХН2МР.

Вариант 34

 

Крепежные детали (болты, шпильки, гайки) изготовлены из стали 30ХГС.

Вариант 35

 

Зубчатое колесо включения переднего моста полноприводного автомобиля УАЗ изготовлено из стали 25ХГФ.

 

Вариант 36

 

Кулаки шарнира переднего ведущего моста автомобилей ГАЗ изготовлены из стали 30ХГС.

 

Вариант 37

 

Карданные валы автомобилей изготовлены из стали 40Г2.

 

Вариант 38

 

Рычаг переключения передач автомобиля изготовлен из стали 40ХС.

 

Вариант 39

 

Полуоси ведущих мостов автомобилей ЗИЛ изготовлены из стали 40ХГТР.

 

Вариант 40

 

Зубчатые колеса коробки перемены передач автомобиля ВАЗ изготовлены из стали 20ХГНР.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1. Лахтин, Ю.М. Материаловедение: учеб. для втузов: изд-е 5-е. стереотип. / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. – М.: Издательский дом Альянс, 2009. – 527 с.

2. Материаловедение: учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; под общей редакцией Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 5-е изд. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 648 с.

3. Солнцев, Ю. П. Материаловедение: учеб. для вузов по металлург., машиностроит. и общетехн. специальностям / Ю. П. Солнцев, Е. И. Пряхин. – СПб.: Химиздат, 2004. – 734 с.

 

Дополнительная

1. Гуляев, А.П. Металловедение: учебник для вузов / А.П. Гуляев. – 6-е изд. – М.: Металлургия, 1986. – 544 с.

2. Сильман, Г.И. Материаловедение: учебное пособие / Г. И. Сильман. – М.: Академия, 2008. – 336 с.

3. Солнцев, Ю.П. Специальные материалы в машиностроении / Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин, В.Ю. Пирайнен. – С.Петербург: Химиздат, 2004. – 640 с.

4. Бобович, Б.Б. Неметаллические конструкционные материалы: учебное пособие для вузов / Б.Б. Бобович. – М.: МГИУ, 2009. – 383 с.

5. Ржевская, С.В. Материаловедение / С.В. Ржевская – М.: Изд-во МГГУ, 2000. – 303 с.

6. Журавлев, В.Н. Машиностроительные стали: справочник. - 4-е изд., перераб. и доп. / В.Н. Журавлев, О.И. Николаева. - М.: Машиностроение, 1992. - 480 с.

7. Инструментальные стали: справочник. / Л.А. Позняк, С.И. Тишев, Ю.М. Скрынченко и др. - М.: Металлургия, 1977. - 168 с.

8. Гуляев, А.П. Инструментальные стали: справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. / А.П. Гуляев, К.А. Малинина., С.М. Саверина. - М.: Машиностроение, 1975. - 272 с.

9. Осепчугов, В.В. Автомобиль. Анализ конструкций, элементы расчета / В.В. Осепчугов, А.К. Фрумкин. - М.: Машиностроение, 1989. - 302 с.

10. Бобров, В.А. Справочник по деревообработке / В.А. Бобров. – Ростов на Дону: Феникс, 2003. – 320 с.

11. Степанов, Б.А. Материаловедение для профессий, связанных с обработкой дерева / Б.А. Степанов – М.: ИРПО; Изд. Центр «Академия», 2000. – 328 с.

12. Пул, Ч. Нанотехнологии: учеб. пособие / Ч. Пул, Ф. Оуэнс; пер. с анг. Ю.И. Головина. – М.: Техносфера, 2009. – 355 с.

13. Дьячков, П. Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения: учеб. пособие / П. Н. Дьячков. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2006. – 293 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

Предисловие. 3

Программа и методические указания. 4

Раздел 1. Металловедение. 4

Введение. 4

1.1. Кристаллическое строение металлов. 4

1.2. Кристаллизация металлов. 5

1.3. Деформация и разрушение металлов. 5

1.4. Механические свойства металлов. 6

1.5. Строение сплавов. 7

1.6. Железо и его сплавы.. 8

1.7. Термическая обработка стали. 8

1.8. Поверхностное упрочнение стали. 9

1.9. Конструкционные стали. 10

1.10. Инструментальные стали. 11

1.11. Цветные металлы и сплавы.. 11

Раздел 2. Неметаллические и композиционные материалы.. 12

Введение. 12

2.1. Пластические массы.. 12

2.2. Резиновые материалы.. 13

2.3. Древесные материалы.. 13

2.4. Силикатные материалы.. 14

2.5. Пленкообразующие материалы (клеи, герметики, лакокрасочные материалы) 14

2.6. Композиционные материалы.. 14

2.7. Наноструктурные материалы.. 15

Контрольная работа № 1. 15

Контрольная работа № 2. 32

Билиографический список. 37

 

 

 

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

 

учебное пособие

 

Составители:

Ханиф Мухаметгарифович Ибрагимов

Владимир Иванович Филатов

Наталия Александровна Шабурова

 

Техн. редактор А.В. Миних

 

 

Издательский центр Южно-Уральского государственного
университета

 

Подписано в печать 04.07.2010. Формат 60´84 1/16.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,25. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ    

Отпечатано в типографии Издательского центра ЮУрГУ.

454080, г. Челябинск, пр. им. В.И.Ленина, 76.

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 3,2 % С. При температуре 900 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 4,3 % С. При температуре 900 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

 

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,14 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

 

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,9 % С. При температуре 900 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

 

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 4,0 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

 

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,5 % С. При температуре 800 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 1,1 % С. При температуре 750 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

 

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 0,6 % С. При температуре 730 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

 

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 0,8 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 0,3 % С. При температуре 750 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

 

2. Начертите диаграмму состояний железо - цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 0,1 % С. При температуре 750 °С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.