Раздел 2. Методические указания по изучению содержания тем и разделов курса

Методические указания

по выполнению контрольных работ по дисциплине

«Материаловедение и технология конструкционных материалов»

для студентов заочной формы обучения направления подготовки 110800.62 «Агроинженерия»

(Профили «Технический сервис в АПК»,

«Машины и оборудование в агробизнесе», «Электротехнологии и электрооборудование в АПК»)

Ярославль

Методические указания составлены на основании ФГОС ВПО и учебной программы дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов». Предназначены для студентов инженерного факультета заочной форм обучения для направления подготовки 110800.62 «Агроинженерия» (Профили «Технический сервис в АПК», «Машины и оборудование в агробизнесе», «Электротехнологии и электрооборудование в АПК»).

Рекомендованы к изданию Ученым советом инженерного факультета ФГБОУ ВПО «Ярославская ГСХА»

Методические указания подготовлены к.т.н., доцентом, зав. кафедрой «Технический сервис» И.М.Соцкой.

Рецензенты: д.т.н., профессор кафедры «Электрификации» ФГБОУ ВПО «Ярославская ГСХА» П.С.Орлов, к.т.н., доцент кафедры «Теоретическая и пркладная механика» МИИТ О.Г.Несиоловский.

Методические указания по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов» для студентов направления подготовки 110800.62 «Агроинженерия», (Профили «Технический сервис в АПК», «Машины и оборудование в агробизнесе», «Электротехнологии и электрооборудование в АПК») [Текст] / И.М. Соцкая. – Ярославль: ФГБОУ ВПО «Ярославская ГСХА», 2013. – 70 с.

Методические указания содержат теоретические положения по основам строения, свойствам и области применения материалов, используемых в технике. Рассмотрены технологии термической обработки, горячей обработки металлов, обработки конструкционных материалов резанием. Даны вопросы студентам для выполнения контрольных заданий.

Содержание

1.	Раздел 1. Общие методические рекомендации
2.	Раздел 2. Методические указания по изучению содержания тем и разделов курса
3.	Раздел 3. Задания и методические указания по выполнению контрольных работ
4.	Список использованной литературы
5.	Приложение 1
6.	Приложение 2

Раздел 1. Общие методические рекомендации

Цели и задачи курса

Целью дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» является подготовка будущего бакалавра- инженера в области конструкционных материалов и их термической обработки, горячей обработки металлов, обработки конструкционных материалов резанием и закладка базы для освоения курсов «Тракторы и автомобили», «Сельскохозяйственные машины», Технология сельскохозяйственного машиностроения», «Технология ремонта машин», «Надежность и ремонт машин», «Электрооборудование тракторов и автомобилей» и др.

Изучение данной учебной дисциплины направлено на формирование у обучающихся следующих профессиональных (ПК) компетенций:

№	Номер/индекс компетенции	Содержание компетенции (или ее части)	В результате изучения учебной дисциплины обучающиеся должны:
Знать	Уметь	Владеть
	ПК-4.1	способность обоснованно выбирать материал	Современные материалы, применяемые в машиностроении.	Подбирать материалы по их назначению.	Методикой выбора конструкционных материалов для изготовления деталей машин.
	ПК-4.2	назначать обработку материала для получения свойств, обеспечивающих высокую надежность детали	Виды обработки металлов и сплавов.	Подбирать способы и режимы обработки металлов для изготовления деталей.	Методикой оценки выбора термической и механической обработки металлов и сплавов.
	ПК-5	способность проводить и оценивать результаты измерений	Методы испытаний материалов, применяемых в машиностроении.	Определять твердость материалов, определять режимы термической обработки.	Методами контроля качества материалов, технологических процессов и изделий.

Введение

Материаловедение – наука, изучающая строение и свойства материалов и устанавливающая связь между составом, строением и свойствами, а также разрабатывающая пути воздействия на их свойства с целью получения необходимых эксплуатационных характеристик.

Большой вклад в развитие этой науки сделали знаменитые ученые и производственники: М.В.Ломоносов, П.П.Аносов, Д.К.Менделеев, Д.К.Чернов, А.М.Бутлеров, Н.С.Курнаков, С.В.Лебедев, Г.В.Курдюмов, А.А.Байков, А.М.Бочвар и их последователи.

Материаловедение существует с древнейших времен, когда люди использовали еще только природные материалы и не могли задумываться о создании новых, более качественных. Но человек развивался, и увеличивались его потребности, в том числе потребность к более прочным изделиям. Как наука материаловедение сформировалась только в ХIХ веке. Дальнейшее ее развитие неотъемлемо связано с получением новых высококачественных композиционных материалов, которые необходимы для создания конструкций, более стойких в эксплуатации.

Раздел 2. Методические указания по изучению содержания тем и разделов курса

Строение и свойства металлов и сплавов

3.1 Общие сведения о металлах. Прежде всего нужно уяснить, что такое металл, какими основными свойствами обладают металлы и чем эти свойства обусловлены. Познакомиться и разобраться с классификацией металлов. Уяснить атомно – кpиcталличecкое строение металлов, отличие их строения от строения неметаллов. Узнать основные типы кристаллических решеток. Здесь нужно разобраться, почему металлы, имеющие однотипные кристаллические решетки, обладают неодинаковыми свойствами. Характеристики кристаллических решеток: параметры, координационное число, плотность упаковки. Познакомиться с основными типами связей, встречающимися в твердых телах и металлах. Уясните отличие строения «реальных» кристаллов от «идеальных». При этом необходимо понять, что металлы, используемые на практике, тела поликристаллические, состоят из множества мелких кристаллов (зерен), на которых имеется большое количество точечных, линейных и поверхностных дефектов (вакансий, дислокаций). Уясните их появление в кристаллах и влияние па свойства металлов, обратив особое внимание на роль дислокаций при пластической деформации. Познакомьтесь c явлением анизотропии свойств в кристаллах. Разберитесь с явлением аллотропии металлов и в его использовании для получения нужных эксплуатационных свойств металлов.

При рассмотрении вопросов плавления и кристаллизации металлов нужно разобраться в термодинамических основах фазовых превращений. Следует уяснись, что стремление к наименьшему запасу свободной энергии, которое обусловливает плавление и кристаллизацию металла, является частным случаем общего закона природы. Этим же объясняется наличие при разных температурах в одних и тех же металлах разных типов кристаллических решеток.

Разберитесь в механизме процесса кристаллизации чистых металлов, влиянии примесей на этот процесс, образовании зерен, дендритов, образовании и строении слитка. Уясните, какими параметрами характеризуются механические, технологические, физические и химические свойства металлов и основные методы их определения.

Вопросы для самопроверки

1. В чем отличие строения металлов от неметаллов?

2. Чем отличается строение «реального» кристалла металла от «идеального»?

3. Какими основными механическими, технологическими, физическими и химическими свойствами обладают металлы?

4. Какое условие необходимо для протекания процесса кристаллизации?

5. Как получить мелкое зерно в литом металле?

6. Что такое полиморфное превращение и от чего оно зависит?

Способы получения металлов

По материалу, из которого изготовлялись орудия труда, называли века: каменный век, бронзовый век, железный век.

20- ый век называли по-разному: космический, ядерный и т. д. Но основным материалом, из которого изготовляют современные орудия труда, машины, конструкции, является железо.

Железо, как и многие другие металлы, в чистом виде для изготовления деталей, конструкций не используются из-за низких механических и др. свойств. Используются сплавы металлов. Основными сплавами железа являются сталь и чугун. При рассмотрении вопросов получения чугуна обратите внимание на исходные материалы доменного процесс; процесс восстановления железа в доменной печи; формирование чугуна. Рассмотрите продукты доменного производства: предельный и литейный чугуны, ферросплавы, шлак, доменный газ и их применение в народном хозяйстве..

Изучая производство стали, уясните отличие химического состава ее от чугуна и, в связи с этим, основные физико-химические процессы, происходящие в сталеплавильных агрегатах. Разберитесь в устройстве и работе кислородного конвертора, электрической печи. Рассмотрите и уясните вопросы, связанные с раскислением стали, получением при этом спокойной, полуспокойной и кипящей стали, различие свойств стали, строении слитков и применения.

Познакомьтесь с различными способами разливки стали после ее выплавки (сверху, сифонный, непрерывный) и методами повышения чистоты сталей: обработка синтетическим шлаком, вакуумирование, электрошлаковый переплав. На примере Старооскольского электрометаллургического комбината разберите прямое восстановление железа из руд, минуя доменное производство чугуна и перспективы его развитии.

Разберитесь в схемах производства меди, алюминия, титана.

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается сущность технологии получении чугуна в доменных печах?

2. В чем заключается сущность технологии получения стали в кислородном конверторе и электрической печи?

3. Для каких целей проводится раскисление стали, сущность, разновидности?

Основы теории сплавов

При изучении этой важной темы нужно сначала разобраться c понятиями: система, компонент, фаза, структура, сплав. Сплавы можно получать различными способами: металлургическим из расплавов и спеканием порошков, гальваническим и др. При этом свойства сплавов будут зависеть от того, в какие взаимодействия вступают при сплавлении компоненты, образующие сплав при кристаллизации: 1) элементы не растворяются друг в друге и не образуют химического соединения, а при кристаллизации образуются кристаллические решетки сплавляемых чистых металлов, например система сплавов Pb—Sb; 2) элементы растворяются частично или полностью друг в друге —образуется кристаллическая решетка твердого раствора —решетка одного металла, в которой часть атомов замещена атомами другого металла (Сu—Ni) или атомы другого элемента (чаще неметалла) внедряются, размещаются между атомами первого – твердый раствор внедрения (Fе-С); 3) элементы, образующие сплав, при кристаллизации образуют совершенно новую решетку, более сложную, химического соединения, где на определенное количество атомов одного элемента приходится постоянное число атомов другого элемента (цементит Fе₃С).

Изменение строении сплавов конкретной системы в зависимости от температуры, т. е. сплавов, образованных одними и теми же элементами, но с разной их концентрацией принято анализировать на диаграммах состоянии сплавов. Диаграммы состоянии строятся экспериментальным путем с помощью термического анализа. Уясните методику его проведения. Для анализа сплавов используют правило фраз (закон Гиббса), которое позволяет понять многие особенности фазовых превращений, происходящих в реальных системах.

Для того чтобы разобраться с более сложной и важной диаграммой Fe—Fе₃С, уясните основные типы диаграмм: 1) отсутствие растворимости компонентов в твердом состоянии; 2) растворимость в твердом состоянии; 3) образование химических соединений. H. C. Курнаков установил связь между диаграммами состояния и свойствами сплавов. Уясните эту связь.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое система, компонент, фаза, структура, сплав?

2. В чем заключается термический метод построения диаграмм сплавов?

3. Что такое эвтектика, ликвидус, солидус?

Железоуглеродистые сплавы

Углеродистые стали

Уяснить влияние углерода и постоянных примесей на микроструктуру, механические и технологические свойства стали. Изучить современную классификацию и маркировку сталей по назначению и качеству согласно ГОСТ 380-2005, ГОСТ 1050-88, ГОСТ 1435-90 и области их применения.

Вопросы для самопроверки

1. Как влияют углерод и постоянные примеси на свойства углеродистой стали?

2. Как классифицируются и маркируются углеродистые стали?

Чугуны

Изучить влияние углерода и примесей на строение и свойства чугуна. Разобраться с условиями графитизации чугуна, получением, строением и свойствами белого, серого, ковкого и высокопрочного чугуна, их маркировкой по ГОСТ 1412-85, ГОСТ 1215-79, ГОСТ 7293-85 и областями их применения.

Вопросы для самопроверки

1. Как влияют углерод и примеси на строение и свойства чугуна?

2. Как классифицируются и маркируются чугуны?

Легированные стали

Рассмотрите влияние легирующих элементов на полиморфизм железа, на свойства феррита и аустенита, на положение критических точек, структуру и свойства стали. Разберитесь, какие элементы образуют в стали карбиды, что они собой представляют, как влияют на ее свойства. Внимательно разберитесь с классификацией и маркировкой легированной стали по ГОСТ 4543-71.

Вопросы для самопроверки

1. Как влияют легирующие элементы на критические точки, структуру и свойства стали?

2. Как классифицируются и маркируются легированные стали по ГОCТ?

Цветные металлы и сплавы.

Изучение начните со свойств чистой меди, затем перейдите к изучению строения, свойств и термической обработки медных сплавов, которые делятся на две основные группы: латуни и бронзы. Латунь и бронза классифицируются по технологическим свойствам на литейные и деформируемые. В свою очередь, бронзы литейные и деформируемые делятся на оловянные (содержащие в своем составе олово) и безоловянные. Рассматривая маркировку по ГОСТ, обратите внимание на различие маркировки литейных и деформируемых бронз и латуней. Изучение алюминиевых и магниевых сплавов также начните с рассмотрения свойств чистого алюминия и магния.

Как и медные сплавы, алюминиевые и магниевые сплавы делятся на литейные и деформируемые. Обратите особое внимание на термическую обработку сплавов этих металлов. Познакомьтесь с их маркировкой и применением. Рассмотрение антифрикционных сплавов нужно начать c требований, предъявляемых к ним. Изучить структуру, обеспечивающую выполнение этих требований, маркировку. Применение цветных металлов и сплавов в сельскохозяйственном, автотракторном машиностроении, в технике.

Вопросы для самопроверки

1. Какой термической обработке подвергаются медные, алюминиевые, магниевые сплавы и как при этом изменяются их свойства?

2. Какие сплавы отвечают требованиям, предъявляемым к антифрикционным сплавам?

Композиционные материалы.

Одним из направлений повышения надежности и долговечности деталей машин является применение для их изготовления новых материалов. Большое будущее здесь за композиционными материалами—волокнистыми и дисперсно-упрочненными. Необходимо разобраться с их получением, строением, свойствами и возможным применением. Широкие перспективы применения в будущем имеют аморфные сплавы — металлические стекла, обладающие прочностью, близкой к теоретической. Необходимо иметь понятие об этих сплавах и сплавах с эффектом «памяти формы».

Вопросы для самопроверки

1. Какие композиционные материалы применяются для изготовления деталей машин?

2. Какие свойства имеют аморфные сплавы? Где применяют аморфные сплавы?

3. Можно ли повысить конструктивную прочность низколегированных сталей и как, если можно?

ГОРЯЧАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ.

Материал этого раздела посвящен рассмотрению методов получения конкретных деталей, конструкций и полуфабрикатов литьем, обработкой давлением и сваркой. Познакомьтесь c историей развития этих методов, вкладом русских и советских ученых и производственников в совершенствование процессов литья, обработки давлением и сварки.

2.1. Литейное производство. Литье является одним из древних методов получения конкретных деталей машин из металлов, который в наше время получил большое развитие. Уясните значение литейного производства для сельскохозяйственного машиностроения и тракторостроения. Изучение начните с рассмотрения общей схемы технологического процесса получения отливок. Затем разберитесь с каждой частью этого процесса подробнее. Изучите литейные сплавы и теоретические основы литейного производства отливок, изготовление отливок в песчано-глинистых формах, заострив внимание на модельном комплекте, формовочных и стержневых смесях, литниковых системах и технологии изготовления литейной формы. Познакомтесь с машинной формовкой, механизацией и автоматизацией изготовления литейных форм. При массовом производстве находят такие прогрессивные способы литья, как литьё в металлические формы, центробежное литье, литье под давлением, оболочковое литьё, литьё по выплавляемым моделям. Уясните схемы технологий получения отливок этими методами, их преимущества и недостатки. Изучите особенности изготовления отливок из различных сплавов: чугуна (серого, высокопрочного, ковкого), стали, алюминиевых, медных сплавов. Обратите при этом внимание на литейные свойства этих сплавов (температура плавления и заливки, жидкотекучесть, усадка) способы плавления их и материалы для шихтовки, заливки сплавом форм. Познакомьтесь с технологичностью конструкций литых деталей, основой их конструирования, дефектами литья, причинами их возникновения и методами исправления.

Вопросы для самопроверки

1. Из каких элементов состоит схема технологического процесса изготовления отливки?

2. Какие требования предъявляются к формовочным стержневым материалам, какие материалы отвечают этим требованиям?

3. В чем сущность получения отливок в металлические и оболочковые формы, центробежного литья, литья по выплавляемым моделям, под давлением?

2.2 Обработка металлов давлением.

Обработка давлением широко применяется при изготовлении и ремонте деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин. Изучение следует начать с рассмотрения теоретических основ обработки давлением. Необходимо хорошо усвоить понятие физической природы упругой и пластической деформации, влияние обработки давлением на структуру и свойства металлов. Изучая процессы, происходящие в металле при нагреве, уясните сущность явлений пережога, перегрева, обезуглероживания, угара и способы их предотвращения. Научитесь определять температурный интервал горячей обработки давлением углеродистых сталей и обосновывать этот выбор. Познакомитесь с печами и устройствами, применяемыми для нагрева заготовок. Сначала уясните сущность процесса продольной прокатки как наиболее распространенной. Уясните, благодаря чему и как происходит захват заготовки валками, как происходит деформация металла в валках. Ознакомитесь с устройством прокатного стана, схемами расположения рабочих клетей. Рассмотрите поперечную и поперечно-винтовую прокатку. Необходимо запомнить названия и назначение прокатных станов для проката различных заготовок, последовательность выполнения операций прокатки разных видов продукции, знать основные сортовые профили, некоторые специальные виды проката и их применение. При рассмотрении процесса волочения поймите его сущность, возможности. Разберите различные схемы волочения для получения большого разнообразия продуктов волочения. Поясните весь технологический процесс волочения в целом, обратите внимание на предварительную подготовку заготовки перед волочением. Познакомьтесь с продукцией волочильного производства и ее применением. При изучении процесса прессования, вникните в его сущность и широкие возможности применения благодаря увеличению пластичности металла за счет его всестороннего неравномерного сжатия. Познакомьтесь с различными схемами прессования, продукцией и областью ее применения. Изучение процесса свободной ковки начните с рассмотрения основных операций ковки. с последовательностью и методикой разработки технологического процесса: разработкой чертежа поковки, расчет размеров заготовки, выбором оборудования, последовательностью операций ковки, технологических требований к деталям. Разберитесь с разновидностями объемной штамповки: горячей и холодной, в открытых и закрытых штампах. Познакомьтесь с технологией одноручьевой, многоручьевой и раздельной штамповки на молотах, применяемыми инструментом и оборудованием.Разберитесь с технологией листовой штамповки.

Вопросы для самопроверки

1. Чем обусловливается выбор температурного режима горячей обработки давлением?

2. Чем отличается структура и свойства литого металла от кованого?

3. В чем сущность технологий ковки, прокатки, волочения, прессования, объемной и листовой штамповки?

Сварка металлов

Начните с рассмотрения общих сведений о сварке, как о технологическом процессе, в результате которого достигается неразъемное соединение вследствие образования межатомных связей между соединяемыми деталями. При этом следует обратить внимание на преимущества сварки по сравнению с другими видами соединений металлов. Приступая к изучению классификации способов сварки, следует уяснить, что сближение атомом может быть достигнуто путем пластического деформирования (в холодном или нагретом состоянии) или расплавлением соединяемых кромок, что и определяет физическую сущность сварки давлением и сварки плавлением. Необходимо также уяснить, как сварочные процессы при сварке плавлением классифицируются пo виду энергии, применяемой для нагревания металла. Следует разобраться, почему однородные металлы хорошо свариваются, а разнородные плохо, какие надо принимать меры для улучшения свариваемости. Необходимо знать роль русских (Н. H. Бенардос, H. Г. Славянов) и советских (Е. O. Патон и др.) ученых в развитии сварочного производства. Прежде чем приступить к изучению отдельных видов сварки, надо четко уяснить сварочные свойства электрической дуги, а затем рассмотреть способы ручной дуговой сварки, полуавтоматической и автоматической сварки плавлением: сварку под флюсом, сварку в среде защитных газов, электрошлаковую сварку, плазменную сварку и др. При этом необходимо уяснить сущность каждого способа сварки, применяемого оборудования и сварочных материалов, а также изучить их технологические возможности и область применения.

При изучении газовой сварки, рассмотреть устройства и работу оборудования; указать технологические возможности и область применения газовой сварки. При изучении огневой резки металлов следует уяснить сущность способов резки металлов: кислородной, плaзменной, лазерной. Изучить технологические особенности каждого способа резки. Изучение способов сварки давлением следует начинать c рассмотрения трех основных разновидностей контактной сварки: стыковой, точечной и шовной. Следует усвоить физическую сущность, устройство и электрические схемы каждого вида контактной сварки, разобраться в основах их технологии. При этом надо уяснить, что общим для всех видов контактной сварки является то, что металл в зоне контакта двух свариваемых элементов при прохождении электрического тока достаточно большой силы нагревается в одних случаях до пластического состоянии, в других — до температуры плавления, после чего производится сжатие.

Следует также уделить внимание изучению новых способов сварки давлением: диффузионной в вакууме, ультразвуковой, трением. Нужно четко уяснить сущность и технологические особенности каждого из этих способов сварки, область их применения. Изучите особенности кристаллизации сварного шва. Возникновение деформаций и напряжений в сварных деталях. Классификации материалов по их свариваемости. Сварка конструкционных сталей: углеродистых, низколегированных и легированных. Понятие о сварке высоколегированных сталей, чугуна, меди, алюминия, титана и их сплавов. Для усвоения теоретических основ сварки плавлением необходимо знать диаграмму желeзо-углерод, температурные точки аллотропических превращений. Знание диаграммы поможет изучить структурные изменения в зоне шва и близлежащих зонах при кристаллизации и охлаждении cвaрного шва, а также уяснить, какие структурные превращения происходят в металле в зоне термического влияния, возникающего в процессе сварки. Особое внимание следует уделить принципам и механизму образования напряжений и деформаций при сварке, мерам по их уменьшению и устранению. Необходимо внимательно изучить три основные причины: неравномерный нагрев свариваемого металла, линейную усадку расплавленного металла и структурные изменения в металле шва при его затвердевании. Изучая особенности технологии сварки различных сталей, чугуна, металлов и сплавов, а также наплавки твердых сплавов, необходимо прежде всего запомнить зависимость свариваемости углеродистых и низкоуглеродистых сталей от процентного содержания в них углерода. Далее необходимо обратить внимание на холодную и горячую сварку чугуна, различие в подготовке к сварке чугунных изделий, электроды. Надо знать меры, предупреждающие отбеливание чугуна при холодной сварке, а также недостатки и достоинства каждого из этих видов сварки чугуна. Следует хорошо разобраться в особенностях сварки некоторых легированных сталей, обладающих плохой теплопроводностью, а также цветных металлов и сплавов. Особое внимание при этом необходимо обратить на окисление алюминия, затрудняющее сварку, и на способы его уменьшения.

При пайке возможно соединение не только всех однородных металлов и сплавов, но и разнородных, нередко с резко различными свойствами. Поэтому при таком разнообразии соединяемых металлов и сплавов и применяемых припоев необходимо усвоить сущность и схемы процесса пайки, его принципиальное различие от процесса сварки плавлением, а также следует знать, как классифицируются припои, указать основные технологические требования, которые они должны удовлетворять. Следует также изучить способы пайки, их характерные особенности в зависимости от используемых источников нагрева и оборудования. Изучение вопросов контроля сварных и паяных соединений рекомендуется начинать с классификации дефектов. При этом нужно уяснить, что дефекты подразделяются на две группы.

1. Дефекты, возникающие в связи с особенностями металлургических и тепловых процессов (кристаллизационные трещины, поры, холодные трещины, неметаллические исключения и др.).

2. Дефекты формирования шва, происхождение которых связано с нарушением режима сварки, и неправильной подготовкой под сварку, неисправностью сварочной аппаратуры и другими причинами.

Дефекты могут быть внешние и внутренние. Надо знать причины их появления и способы устранения. Затем необходимо перейти к изучению методов контроля дефектов. При этом следует усвоить, что для обнаружения наружных дефектов, кроме визуального осмотра, применяют контроль красками, люминофорами, магнитно-порошковым методом. Для обнаружения внутренних дефектов применяют физические методы контроля: просвечивание проникающим излучением, ультразвуковую дефектоскопию, магнитно-индукционный метод и др.

Дефекты структуры шва сварного соединения и зоны термического влияния, внутренние и наружные трещины, шлаковые включения могут быть выявлены при металлографическом исследовании.

Вопросы для самопроверки

1. Как классифицируются сварочные процессы?

2. Изложите физическую сущность сварки давлением и сварки плавлением.

3. Как влияет содержание углерода на свариваемость стали?

4. Изложите сущность автоматической сварки под флюсом, область применения.

5. В чем сущность кислородной и плазменной резки металлов?

6. Изложите сущность контактной сварки.

7. Изложите сущность диффузионной сварки в вакууме и ультразвуковой сварки, область их применения.

8. Каковы особенности кристаллизации в сварочной ванне?

9. Каковы причины возникновения напряжений и деформаций при сварке?

10. В чем трудность сварки чугуна и легированных сталей?

11. Чем отличается пайка металлов от сварки плавлением?

12. Перечислите способы контроля сварных швов.

Материаловедение

1. История развития науки о материалах. Роль отечественных ученых и производственников в развитии материаловедения.

2. Какими свойствами обладают металлы и чем обусловлены эти свойства?

3. Опишите классификацию металлов и их применение в народном хозяйстве.

4. Опишите кристаллическое строение металлов. Приведите схематично основные типы кристаллических решеток, встречающихся у металлов, и укажите, какими параметрами они характеризуются.

5. Опишите несовершенства строения реальных кристаллов металлов (вакансии, дислокации, блоки) и их влияние на
механические и технологические свойства металлов.

6. В чем проявляется сущность явления анизотропии,
свойств в кристаллах? Как можно получить и использовать анизотропию в металлах?

7. Опишите основные закономерности процесса кристаллизации. Влияние примесей и условий охлаждения на процесс
кристаллизации металлов. Ответ поясните схемами.

8. Изложите условия получения мелкозернистой и крупнозернистой структуры при кристаллизации металлов.

9. Постройте кривую охлаждения для чистого железа на этом примере пояснить сущность аллотропических(полиморфных) превращений металлов и их использование.

10. Опишите термодинамические основы фазовых превращений в металлах.

11. Как происходит кристаллизация металла в изложнице? Схематично поясните строение слитка спокойной стали.

12. Какими физическими, химическими, механическими и технологическими свойствами характеризуются металлы? Как можно изменять ряд этих свойств?

13. Какие требования предъявляются к железно-рудному сырью и топливу для современных доменных печей? Какие материалы отвечают этим требованиям и применяются для выплавки чугуна?

14. Изобразите схему доменной печи, опишите основные ее части и работу.

15. Какие физико-химические процессы происходят в доменной печи при производстве чугуна? Представьте схематически профиль доменной печи, укажите основные ее части и изменение температуры по высоте печи.

16. Изложите ход доменного процесса выплавки чугуна, напишите происходящие при этом реакции.

17. Охарактеризуйте продукты доменного производства и их применение.

18. Какими параметрами характеризуются доменные печи? Приведите основные технико-экономические показатели работы доменных печей.

19. В чем заключается сущность производства стали из чугуна? Какие существуют разновидности процессов получения стали? Дайте их сравнительную характеристику.

20. Изобразите схему устройства кислородного конвертора. Поясните физико-химические процессы, протекающие в конверторе. Укажите перспективы развития этого способа получения стали.

21. Опишите схему технологического процесса выплавки стали в кислородном конверторе. Какие стали получают этим способом?

22. Опишите этапы процесса выплавки стали в сталеплавильных агрегатах.

23.Опишите схему технологического процесса выплавки стали в основной дуговой электропечи. Приведите схему печи и укажите перспективы развития этого способа производства стали.

24.Опишите существующие способы раскисления стали при ее выплавке. Как классифицируются стали в зависимости от степени раскисления и как при этом изменяются их свойства? Приведите схему строения слитка кипящей стали.

25. Какие способы разливки стали после ее выплавки нашли широкое распространение в металлургии? Приведите их схемы и поясните сущность технологии разливки по каждой схеме, укажите преимущества и недостатки.

26. Опишите сущность современных способов повышения качества стали: обработка синтетическим шлаком, вакуумирование; приведите схемы электрошлакового и вакуумно-дугового переплава стали. Область применения этих сталей.

27. Приведите схему, опишите процесс прямого восстановления железа из руд, его применение и перспективы развития.

31.Опишите схему технологии пирометаллургического
способа производства рафинированной меди.

32. Опишите схему технологии получения рафинированного алюминия.

33. Поясните основы дислокационной теории пластической деформации.

34. Опишите процессы, происходящие в металле при упругой и пластической деформации.

35. Поясните основные механические свойства металлов и методы их определения.

36. Опишите процессы, происходящие при холодной пластической деформации? Как при этом изменяются и за счет чего свойства металла?

37. Опишите процессы, происходящие при горячей пластической деформации? Как при этом изменяются свойства металла и за счет чего?

38. Поясните сущность явления наклепа. Как при наклепе изменяются свойства металла и его структура? Привести примеры использования этого явления.

39. Опишите сущность явлений возврата и рекристаллизации, условия их проведения и влияние на структуру и свойства металлов.

40. Поясните понятия: система, фаза, структура компонент, сплав. Опишите процессы, происходящие при кристаллизации сплавов.

41. Опишите и поясните схематически строение кристаллических решеток твердого раствора замещения и внедрения. Приведите примеры твердых растворов.

42. Что собой представляет диаграмма состояния сплавов? Поясните термический метод построения диаграмм.

43. Изобразите диаграмму состояния сплава медь – никель, постройте кривую охлаждения для сплава с 25% никеля и проанализируйте ее с применением правила фаз.

44. Изобразите диаграмму состояния сплавов системы медь – никель, постройте кривую охлаждения для сплава с 40% никеля и приведите ее анализ.

45. Изобразите диаграмму состояния сплавов системы медь – никель. Определите состав и количественное соотношение фаз сплава с 30% никеля при температуре 1200° С.

46. Изобразите диаграмму состояния сплавов системы свинец – сурьма, постройте кривую охлаждения сплава с 50% свинца.

47. Изобразите диаграмму состояния сплавов свинец – сурьма. Определите состав и количественное соотношение фаз сплава с 60% сурьмы при температуре 350°С.

48. Изобразите диаграмму состояния сплавов системы алюминий – медь, постройте кривую охлаждения для сплава с 4% меди и проанализируйте ее с применением правила фаз.

49. Изобразите диаграмму состояния сплавов системы алюминий – кремний, постройте кривую охлаждения для сплава с 8% кремния и проанализируйте ее с применением правила фаз.

50. Изобразите диаграмму состояния сплавов системы алюминий –кремний, опишите ее. Определите состав и количественное соотношение фаз сплава с 5% кремния при температуре 600° С.

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒