Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ




ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование производства, выпуск современных разнооб­разных машиностроительных конструкций, специальных приборов, ма­шин и различной аппаратуры невозможны без дальнейшего развития производства и изыскания новых материалов, как металлических, так и неметаллических.

Материаловедение является одной из первых инженерных дисцип­лин, основы которой широко используются при курсовом и дипломном проектировании, а также в практической деятельности инженера-маши­ностроителя.

Прогресс в области машиностроения тесно связан с созданием и освоением новых, наиболее экономичных материалов, обладающих самыми разнообразными механическими и физико-химическими свой­ствами. Свойства материала определяются его внутренним строением, которое, в свою очередь, зависит от состава и характера предваритель­ной обработки. В курсе "Материаловедение" изучаются физические осно­вы этих связей.

ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ЧАСТЬ I. МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

Строение металлов

Металловедение как наука о свойствах металлов и сплавов. Типы связи в твердых телах. Атомно-кристаллическое строение металлов. Процесс кристаллизации.

Рассмотрите типы химической связи в твердых телах, основное вни­мание обратите на особый тип металлической связи, который обуслов­ливает отличительные свойства металлов: высокую электропроводность и теплопроводность, высокую пластичность и металлический блеск. Ме­таллические тела характеризуются кристаллическим строением. Однако свойства реальных кристаллов определяются известными несовершенст­вами кристаллического строения. В связи с этим необходимо разобраться в видах несовершенств и особенно в строении дислокаций (линейных несовершенств), причинах их легкого перемещения в кристаллической решетке и влияния на механические свойства.

Термодинамические причины фазовых превращений являются одним из частных случаев общего закона природы: стремления любой системы

к состоянию с наименьшим запасом энергии (в данном случае свободной энергии). Уясните теоретические основы процесса кристаллизации, состо­ящего из двух элементарных процессов: зарождения и роста кристаллов, и влияния на эти параметры степени переохлаждения.

В процессе кристаллизации при формировании структуры литого металла решающее значение имеет реальная среда, а также возможность искусственного воздействия на строение путем модифицирования.

Вопросы для самопроверки

1. В чем сущность металлического, ионного и ковалентного типов связи? 2. Каковы характерные свойства металлов и чем они определяют­ся? 3. Что такое элементарная ячейка? 4. Что такое полиморфизм? 5. Что такое параметр кристаллической решетки, плотность упаковки и коорди­национное число? 6. Что такое мозаичная структура? 7. Виды дислока­ций и их строение. 8. Каковы термодинамические условия фазового превращения? 9. Каковы параметры процесса кристаллизации? 10. Что такое переохлаждение? 11. Какова связь между величиной зерна, ско­ростью зарождения, скоростью роста кристаллов и степенью переохлаж­дения? 12. Формы кристаллов и влияние реальной среды на процесс кри­сталлизации. Образование дендритной структуры. 13. В чем сущность модифицирования?

Теория сплавов

Сплавы, виды взаимодействия компонентов в твердом состоянии. Диаграммы состояния для случаев полной нерастворимости, неограни­ченной и ограниченной растворимости компонентов в твердом виде, а также для случая образования устойчивого химического соединения.

Необходимо отчетливо представлять строение металлов и сплавов в твердом состоянии. Уясните, что такое твердый раствор, химическое (металлическое) соединение, механическая смесь. Наглядное представ­ление о состоянии любого сплава в зависимости от его состава и тем­пературы дают диаграммы состояния. Нужно усвоить общую методику построения диаграмм состояния для различных случаев взаимодействия компонентов в твердом состоянии.

При изучении диаграмм состояния нужно уметь применять правило отрезков (для определения доли каждой фазы или структурной состав­ляющей в сплаве), правило фаз (для построения кривых нагревания и охлаждения), определять химический состав фаз. С помощью правил Курнакова нужно уметь установить связь между составом, строением и свойствами сплава.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое компонент, фаза, физико-химическая система, число сте­пеней свободы? 2. Приведите объяснение твердого раствора, механичес­кой смеси, химического (металлического) соединения. 3. Что представ­ляют собой твердые растворы замещения и внедрения? 4. Как строятся диаграммы состояния? 5. Объясните принцип построения кривых нагре­вания и охлаждения с помощью правила фаз. 6. Как будет выглядеть участок кривой охлаждения, если число степеней свободы равно двум и имеется одна фаза? То же, для числа степеней свободы, равного единице, в случае выпадения твердой фазы из жидкой. То же, для числа степеней сво­боды, равного нулю. 7. Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая образования непрерывного ряда твердых растворов. 8. Начер­тите и проанализируйте диаграмму состояния для случая полной нераст­воримости компонентов в твердом состоянии. 9. Начертите и проанали­зируйте диаграмму состояния для случая образования эвтектики, состоя­щей из ограниченных твердых растворов. 10. Каким образом определяют­ся состав фаз и их количественное соотношение? 11. В чем различие меж­ду эвтектоидным и эвтектическим превращениями? 12. Виды ликвации и методы их устранения. 13. Правила Курнакова.

Вопросы для самопроверки

1. В чем различие между упругой и пластической деформациями? 2. Как изменяется строение металла в процессе пластического деформи­рования? 3. Как изменяется плотность дислокаций при пластической деформации? 4. Как влияют дислокации на прочность металла? 5. Почему наблюдается огромное различие теоретической и практической прочнос­ти? 6. Как влияет изменение строения на свойства деформированного металла? 7. В чем сущность явления наклепа и какое он имеет практи­ческое использование? 8. Какие характеристики механических свойств определяются при испытании на растяжение? 9. Что такое твердость?

10. Какие методы определения твердости вы знаете? 11. Что такое удар­ная вязкость? 12. Что такое порог хладноломкости? 13. Что такое кон­струкционная прочность? 14. От чего зависит и как определяется конст­рукционная прочность?

Вопросы для самопроверки

1. Как изменяются свойства деформированного металла при нагре­ве? 2. В чем сущность процесса возврата? 3. Что такое полигонизация? 4. Сущность процессов первичной и вторичной рекристаллизации. 5. Как влияют состав сплава и степень пластической деформации на температуру рекристаллизации? 6. Что такое критическая степень деформации? 7. В чем различие между холодной и горячей пластическими деформациями? 8. Как изменяются строение и свойства металла при горячей пластичес­кой деформации? 9. Каково назначение рекристаллизационного отжига и как он осуществляется?

Железо и его сплавы

Диаграмма состояния железо - цементит. Классификация железоуг­леродистых сплавов. ГОСТы на металлы и сплавы. Фазы, образуемые ле­гирующими элементами в сплавах железа. Структурные классы легиро­ванных сталей. Чугуны.

Научитесь вычерчивать диаграмму состояния (см. рис. 1 в прило­жении) железо - цементит и определять все фазы и структурные состав­ляющие этой системы. С помощью правила фаз постройте кривые охлаж­дения (или нагревания) для любого сплава; разберитесь в классифика­ции железоуглеродистых сплавов и усвойте, что различие между тремя классами (техническое железо, сталь, чугун) не является формальным (по содержанию углерода). Разные классы сплавов принципиально раз­личны по структуре и свойствам. Технические железоуглеродистые спла­вы состоят не только из железа и углерода, но и обязательно содержат по­стоянные примеси, попадающие в сплав в результате предыдущих опера­ций при выплавке.

Разберите диаграмму состояния железо - графит, которая по графи­ческому начертанию почти не отличается от диаграммы железо -цементит, что облегчает ее запоминание. Количественные изменения в положении линий диаграммы касаются смещения эвтектической и эвтектоидной линий в точках S' и Е'. Качественное изменение заключается в замене в структуре во всех случаях цементита графитом.

Изучите влияние легирующих элементов на критические точки же­леза и стали и объясните, при каком сочетании углерода и соответствую­щего легирующего элемента могут быть получены легированные стали ферритного, перлитного, аустенитного и ледебуритного классов.

Уясните влияние постоянных примесей на строение чугуна и разбе­ритесь в различии металлической основы серых чугунов разных классов. Запомните основные механические свойства и назначение чугунов раз­личных классов и их маркировку. Обратите внимание на способы полу­чения ковких и высокопрочных чугунов. Изучите физическую сущность процесса графитизации.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое феррит, аустенит, перлит, цементит и ледебурит? 2. Ка­кие превращения происходят в сплавах при температурах A1, А2, A3, A4, Acm? 3. Постройте 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. В каких условиях выде­ляется первичный, вторичный или третичный цементит? 6. Каково строе­ние ледебурита при комнатной температуре, немного выше эвтектоид­ной температуры 727° С и немного ниже эвтектической температуры 1147° С? 7. Как влияют легирующие элементы на положение критических точек железа и стали? 8. Какие легирующие элементы являются карбидообразующими? 9. Какие легирующие элементы способствуют графитиза­ции? 10. Как влияют легирующие элементы на свойства феррита и аустенита? 11. Как классифицируют легированные стали по структуре в равно­весном состоянии? 12. В чем отличие серого чугуна от белого? 13. Класси­фикация и маркировка серых чугунов. 14. Каковы структуры серых чу­гунов? 15. Как получают высокопрочный чугун? Его строение, свойства и назначение. 16. В чем различие в строении ковкого и модифицирован­ного чугунов? 17. Сравните механические свойства серого, ковкого и вы­сокопрочного чугунов.

Вопросы для самопроверки

1. Механизм образования аустенита при нагреве стали. 2. Каковы ме­ханизмы и температурные районы образования структур перлитного типа (перлита, сорбита, тростита) и бейнита? 3. В чем различие между перли­том, сорбитом и троститом? 4. Что такое мартенсит и в чем сущность и особенности мартенситного превращения? 5. Что такое критическая скорость закалки? 6. От чего зависит количество остаточного аустенита? 7. В чем сущность превращений, происходящих при отпуске? 8. Что такое коагуляция и как изменяются структура и свойства стали в связи с коа­гуляцией карбидной фазы при отпуске? 9. Чем отличаются структуры тростита, сорбита и перлита отпуска от одноименных структур, образую­щихся при распаде переохлажденного аустенита? 10. Каково практичес­кое значение термокинетических диаграмм? 11. Как влияют легирующие элементы на перлитное превращение? 12. Как влияют легирующие эле­менты на мартенситное превращение? 13. Как протекает промежуточное превращение в легированной стали? 14. Как влияют легирующие элемен­ты на превращения при отпуске? 15. В чем сущность явления отпускной хрупкости? 16. Как можно устранить отпускную хрупкость второго рода?

Вопросы для самопроверки

1. Приведите определения основных процессов термической обра­ботки: отжига, нормализации и закалки. 2. Какие вам известны разно­видности процесса отжига и для чего они применяются? 3. Какова приро­да фазовых и термических напряжений? 4. Какие вам известны разновид­ности закалки и в каких случаях они применяются? 5. Каковы виды и причины брака при закалке? 6. Какие Вам известны группы охлаждающих сред и каковы их особенности? 7. От чего зависит прокаливаемость ста­ли и в чем ее технологическое значение? 8. Какие вам известны техноло­гические приемы уменьшения деформации при термической обработке? 9. Для чего и как производится обработка холодом? 10. Как изменяются скорость и температура нагрева изделий из легированной стали по сравне­нию с углеродистой? 11. В чем сущность и особенности термомеханичес­кой обработки? 12. Как влияет поверхностная закалка на эксплуатацион­ные характеристики изделия? 13. Как регулируется глубина закаленного слоя при нагреве токами высокой частоты? 14. Каковы сущность и назна­чение диаграмм допустимых и преимущественных режимов нагрева под закалку токами высокой частоты? 15. Каковы преимущества поверхност­ной индукционной закалки?

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключаются физические основы химико-термической об­работки? 2. Химизм процесса азотирования. 3. Химизм процесса цемен­тации. 4. Назначение цементации и режим термической обработки после нее. 5. Чем отличаются режимы цементации легированной и углеродистой стали? 6. Каковы свойства цементированных и азотированных изделий? 7. Химизм и назначение процесса цианирования. 8. В чем различие между диффузионным и гальваническим хромированием? 9. Для каких целей и как производится нитроцементация? 10. Сущность и назначение процес­са борирования. 11. Как изменяются свойства изделий при дробеструй­ной обработке и какова природа этих изменений? 12. Как влияет поверх­ностное упрочнение на эксплуатационные характеристики изделий?

Конструкционные стали

Конструкционные стали общего назначения. Цементуемые, улучшае­мые, пружинно-рессорные стали. Высокопрочные мартенситостареющие стали. Коррозионно-стойкие и жаростойкие стали и сплавы. Жаропрочные стали и сплавы.

Нужно усвоить принципы маркировки сталей и уметь по маркировке определить состав и особенности данной стали, а также иметь общее пред­ставление о разных группах стали.

Разберитесь во влиянии легирующих элементов на изменение струк­туры и свойств стали, особое внимание уделите технологическим особен­ностям термической обработки легированной стали различных групп.

Рассмотрите способы классификации (по структуре в нормализо­ванном состоянии и, что особенно важно для машиностроителей, по на­значению), основные принципы выбора для различного назначения цемен­туемых, улучшаемых, пружинно-рессорных, износостойких, высоко­прочных, нержавеющих, жаропрочных и других сталей.

При изучении жаропрочных сталей обратите внимание на особенности поведения металла в условиях нагружения при повышенных температу­рах. Уясните сущность явления ползучести и основные характеристики жаропрочности; каковы предельные рабочие температуры и области применения сталей различного структурного класса.

В качестве примеров указать две-три марки стали каждой группы, расшифровать состав, назначить режим термической обработки и охарак­теризовать структуру, свойства и область применения.

Вопросы для самопроверки

1. Укажите химический состав сталей марок: 40, 20Х, 30ХГСА, 50Г, Г13, ШХ15, 18Х2Н4ВА, 5ХНМ, Х18Н9Т, Н18К8М5Т. 2. Как класси­фицируются конструкционные стали по технологии термической обработ­ки? 3. Какие требования предъявляются к цементуемым изделиям? 4. Чем определяется выбор марки цементуемой стали для изделий раз­личного назначения? Приведите примеры марок стали, используемых в различных условиях работы. 5. Какова термическая обработка цемен­туемых деталей? 6. Чем объясняется назначение процесса улучшения для конструкционной стали? 7. Как влияет степень легирования на механи­ческие свойства улучшаемой стали? 8. Чем определяется выбор марки улучшаемой стали для изделий различного назначения? Приведите при­меры марок стали, используемых в различных условиях работы. 9. Какие требования предъявляются к рессорно-пружинным сталям? 10. Приведи­те примеры марок стали для рессор и пружин, работающих в различных ус­ловиях. 11. Термическая обработка рессорно-пружинной стали. 12. Какие вы знаете износостойкие стали? 13. Каковы особенности мартенситно-стареющих сталей? 14. Приведите примеры марок высокопрочной стали, укажите режим обработки. 15. Каковы требования, предъявляемые к нержавеющим сталям? 16. В чем сущность электрохимической коррозии (основы теории)? 17. Укажите марки хромистых нержавеющих сталей. их состав, термическую обработку, свойства и назначение. 18. Укажите марки хромоникелевых нержавеющих сталей, их свойства, состав, терми­ческую обработку, назначение. 19. Что такое окалиностойкость? 20. Ка­ковы требования, предъявляемые к жаростойким сталям? 21. Какими способами можно повысить окалиностойкость? 22. Каковы требования, предъявляемые к жаропрочным сталям? 23. В чем сущность явления ползучести? 24. Приведите определения предела ползучести и предела длительной прочности. Что такое скорость ползучести? 25. Какими спо­собами можно повысить жаропрочность стали? Объясните природу упроч­нения. 26. Приведите примеры жаропрочных сталей перлитного, мартенситного и аустенитного классов. Укажите их состав, обработку, свой­ства и области применения. 27. Каковы особенности и области примене­ния металлокерамических сплавов?

Инструментальные стали

Классификация и маркировка инструментальных сталей. Стали, не обладающие и обладающие теплостойкостью. Стали для режущего, измерительного и штампов ого инструмента. Твердые сплавы.

Изучите классификацию инструментальных сталей в зависимости от назначения инструмента и в связи с этим рассмотрите основные эк сплуатационные свойства инструмента каждой группы. Особое внимание уделите быстрорежущим сталям. Уясните причины их высокой красно­стойкости и особенности термической обработки.

При изучении штамповых сталей необходимо различать условия работы штампов для деформирования в холодном состоянии и штампов для деформирования в горячем состоянии.

Студент обязан уметь выбрать марку стали для инструмента раз­личного назначения, расшифровать ее состав, назначить режим термичес­кой обработки, объяснить сущность происходящих при термической обработке превращений и указать получаемые структуру и свойства.

Вопросы для самопроверки

1. Укажите химический состав сталей марок: У10, 9ХС, ХВГ, Р18, Р18Ф2, Р9К10, Р9М4К8, Х12, 6ХВ2С, Х12М. 2. Как классифицируются инструментальные стали? 3. Требования, предъявляемые к сталям для режущего инструмента. 4. Приведите примеры углеродистых и легиро­ванных сталей, используемых для режущего инструмента. Укажите их состав, режим термической обработки, структуру и свойства. 5. Укажите и расшифруйте основные марки быстрорежущей стали. 6. В чем сущ­ность явления красностойкости и каким образом можно повысить крас­ностойкость инструмента? 7. Какова термическая обработка быстроре­жущей стали? 8. Как подразделяются штамповые стали? Требования, предъявляемые к штамповым сталям для деформирования металла в холодном состоянии и к сталям для деформирования металла в горячем состоянии. 9. Какие стали применяются для штампов холодной штам­повки? Укажите их состав, термическую обработку, структуру и свой­ства. 10. Какие стали применяются для пресс-форм литья под давле­нием? 11. Какие требования предъявляются к сталям для измерительного инструмента? Укажите марки стали, их состав, термическую обработ­ку, структуру и свойства. 12. Что представляют собой твердые сплавы? Каковы их свойства и преимущества? 13. Укажите марки твердых спла­вов, их состав и назначение.

Специальные сплавы

В этом разделе изучают стали и сплавы, обладающие особыми физи­ческими свойствами: магнитные, с заданным коэффициентом теплового расширения и электрическим сопротивлением, а также новые сплавы на основе титана, никеля, кобальта и тугоплавких металлов.

Необходимо знать требования, предъявляемые к каждой группе сплавов, и их назначение. В качестве примеров укажите две-три марки стали или сплава данной группы, расшифруйте их состав и укажите режим термической обработки с объяснением происходящих структурных пре­вращений, охарактеризуйте получаемую структуру и свойства.

Обратите внимание на использование титановых сплавов как в ка­честве конструкционных, работающих при обычных температурах, так и в качестве жаропрочных. Уясните преимущества, предельные температуры и области использования сплавов на основе титана, никеля и ко­бальта.

Общая характеристика и перспективы использования сплавов на основе тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама, хрома, тантала, ниобия, циркония).

Вопросы для самопроверки

1. Как классифицируются магнитные стали и сплавы? Требования, предъявляемые к магнитомягким и магнитотвердым материалам. 2. Ка­кие вы знаете магнитомягкие стали и сплавы? Укажите их состав, свой­ства и назначение. 3. Какие вы знаете магнитотвердые материалы? Укажи­те их состав, термическую обработку, свойства и назначение. 4. Какие требования предъявляются к сплавам с высоким электросопротивлени­ем? Приведите примеры таких сплавов с указанием их состава, структу­ры, свойств и области применения. 5. Приведите примеры сплавов с осо­бенностями теплового расширения. Их состав, свойства и назначение. 6. Какие вы знаете сплавы с заданными упругими свойствами? Их состав, свойства и назначение. 7. Каковы особенности титановых сплавов и об­ласти их применения? 8. Какой термической обработке подвергают спла­вы на основе титана? 9. Приведите примеры сплавов на основе титана. Укажите их состав, обработку, свойства и область применения. 10. То же, о сплавах на основе никеля. 11. То же, о сплавах на основе кобальта. 12. То же, о сплавах на основе тугоплавких металлов.

Вопросы для самопроверки

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

 

Медь и ее сплавы

Латуни и бронзы.

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

Вопросы для самопроверки

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

Вопросы для самопроверки

1. Укажите назначение и свойства сплавов на основе цинка. 2. Како­вы требования, предъявляемые к антифрикционным сплавам? 3. Укажите состав, свойства и области применения сплавов на основе олова. 4. То же, о сплавах на основе свинца. 5. Требования, предъявляемые к припоям. 6. Приведите состав, свойства и назначение твердых припоев.

Композиционные материалы

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

Вопросы для самопроверки

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

Пластические массы

Классификация полимерных материалов. Свойства и области приме­нения пластмасс.

В основе неметаллических материалов лежат полимеры. Обратите внимание на особенности строения полимеров, которые определяют их механические и физико-химические свойства. Классификацию полимеров рассмотрите с учетом особенностей их состава и строения.

Пластические массы - искусственные материалы, получаемые на ос­нове органических полимерных связывающих веществ, которые являют­ся обязательными компонентами пластмасс. Изучите различные группы пластических масс, их свойства и области применения.

Вопросы для самопроверки

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

Резиновые материалы

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

Вопросы для самопроверки

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

Неорганические материалы

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

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

Вопросы для самопроверки

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

Древесные материалы

Ознакомьтесь со строением древесины, ее достоинствами и недо­статками как конструкционного материала. Изучите основные методы повышения качества древесины, а также способы получения древесно-слоистых материалов (шпона, фанеры) и древесностружечных плит и т.п. Выясните возможности применения древесного материала в различ­ных отраслях народного хозяйства.

Вопросы для самопроверки

1. Укажите основные достоинства и недостатки древесины как кон­струкционного материала. 2. Перечислите способы повышения качества древесины. 3. Каким способом получают древеснослоистый материал? 4. Как изготовляют древесностружечные плиты и где их применяют?

КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Задания на контрольные работы выдают индивидуально каждому студенту. Задание включает вопросы и задачи по основным разделам курса.

При выполнении контрольных работ студенты изучают методику выбора и назначения сталей и сплавов для изготовления конкретных де­талей машин и различного вида инструментов, а также знакомятся с особенностями строения, технологией получения и областью применения наиболее распространенных неметаллических материалов. Одновременно студент должен научиться пользоваться рекомендуемыми справочными материалами, с тем чтобы уметь в дальнейшем правильно выбрать мате­риал при курсовом и дипломном проектировании.

Перечень ГОСТов, необходимых для выполнения контрольных работ, приведен в приложении. Диаграмма состояния железо-цементит и диаг­рамма изотермического превращения аустенита эвтектоидной стали У8 также приведены в приложении (см. рис. 1 и 2).

ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ 1

Вариант 1

1. Что такое ликвация? Виды ликвации, причины их возникновения и способы устранения.

2. Дайте определение ударной вязкости (KCV). Опишите методику измерения этой характеристики механических свойств металла.

3. Вычертите диаграмму состояния железо - карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите прев­ращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,6% С. Какова структура этого сплава при ком­натной температуре и как такой сплав называется?

4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 45...50 HRC. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

5. Как изменяются структура и свойства стали 40 и У12 в результате закалки от температуры 750 и 850° С. Объясните с применением диаграм­мы состояния железо-цементит. Выберите оптимальный режим нагрева под закалку каждой стали.

Вариант 2

1. Как и почему скорость охлаждения при кристаллизации влияет на строение слитка?

2. Из листа свинца путем прокатки при комнатной температуре была получена тонкая фольга. Твердость и прочность этой фольги оказа­лись такими же, как у исходного листа. Объясните, какие процессы происходили при пластической деформации свинца и какими изменения­ми структуры и свойств они сопровождались.

3. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите прев­ращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,8% С. Какова структура этого сплава при ком­натной температуре и как такой сплав называется?

4. 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 400 НВ. Опишите превращения на всех этапах термической обработки и получаемую структуру.

5. Для каких целей применяется диффузионный отжиг? Как выбира­ется режим такого отжига? Приведите примеры.

Вариант 3

1. Опишите виды твердых растворов. Приведите примеры.

2. Дайте определение твердости. Какими методами измеряют твер­дость металлов и сплавов? Опишите их.

3. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите пре­вращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,2% С. Какова структура этого сплава при ком­натной температуре и как такой сплав называется?

4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 150 НВ. Укажите, как этот режим называется и какая структура получается в данном случае.

5. С помощью диаграммы состояния железо-цементит обоснуйте выбор режима термической обработки, применяемой для устранения цементитной сетки в заэвтектоидной стали. Дайте определение выбранно­го режима обработки и опишите превращения, которые происходят при нагреве и охлаждении.

Вариант 4

1. Опишите физическую сущность и механизм процесса кристалли­зации.

2. Для чего проводится рекристаллизационный отжиг? Как назна­чается режим этого вида обработки? Приведите несколько конкретных примеров.

3. Вычертите диаграмму состояния железо - карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите пре­вращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,4% С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Используя диаграмму изотермического превращения аустенита, объясните, почему нельзя получить в стали чисто мартенситную структуру при охлаждении ее со скоростью меньше критической?

5. После термической обработки углеродистой стали получена струк­тура цементит + мартенсит отпуска. Нанесите на диаграмму состояния железо-цементит ординату заданной стали (примерно) и обоснуйте температуру нагрева этой стали под закалку. Так же укажите темпера­туру отпуска.. Опишите превращения, которые произошли при терми­ческой обработке.

Вариант 5

1. Что такое ограниченные и неограниченные твердые растворы? Каковы необходимые условия образования неограниченных твердых растворов?

2. Опишите сущность явления наклепа и примеры его практического использования.

3. Вычертите диаграмму состояния железо - карбид железа, укажи­те структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,1% С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. При непрерывном охлаждении стали У8 получена структура трос­тит + мартенсит. Нанесите на диаграмму изотермического превращения аустенита кривую охлаждения, обеспечивающую получение данной струк­туры. Укажите интервалы температур превращений и опишите характер превращения в каждом из них.

5. С помощью диаграммы состояния железо - цементит установите температуру полной и неполной закалки для стали 45 и опишите структу­ру и свойства стали после каждого вида термической обработки.

Вариант 6

1. Начертите диаграмму состояния для случая ограниченной раство­римости компонентов в твердом виде. Укажите структурные составляю­щие во всех областях этой диаграммы и опишите строение типичных сплавов различного состава, встречающихся в этой системе.

2. Волочение медной проволоки проводят в несколько переходов. В некоторых случаях проволока на последних переходах разрывается. Объясните причину разрыва и укажите способ его предупреждения.





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 488; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2019 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.035 с.) Главная | Обратная связь