Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями компонентов и эвтектоидным превращением.

Диаграмма состояния сплавов, у которых высокотемпературные модификации компонентов γ обладают полной взаимной растворимостью, а низкотемпературные α_F, β_N – ограничены, приведена на рис. 2.2з.

По аналогии с линией эвтектического превращения DCE и эвтектической точкой C на рис. 2.2в линию СDE называют линией эвтектоидного превращения, а D – эвтектоидной точкой. Смесь кристаллов ограниченных растворов α (на основе низкотемпературной модификации полиморфного компонента А) и β (на основе низкотемпературной модификации полиморфного компонента В), которая образуется в твердом состоянии по реакции γ_D → α_C + β_E, получила название эвтектоида.

Сплавы, расположенные левее эвтектоидной точки D, называют доэвтектоидными, а сплавы, расположенные правее D, – заэвтектоидными.

2.6. Описание диаграммы состояния

Диаграммы состояния систем конкретных компонентов (например, «Железо – углерод», «Медь – алюминий» и др.) редко являются простейшими (типовыми) диаграммами. Они, как правило, являются сложными (комбинированными) диаграммами, в строении которых нужно уметь выделить простейшие (типовые) части их. На рис. 2.3 приведена сводная таблица так называемых геометричес­ких образов различных превращений, т.е. показано расположение линий диаграмм, характерное для различных случаев взаимодействия компонен­тов и фаз.

солидус
Полиморфные превращения

Рис. 2.3. Сводная таблица геометрических образов различных превращений

В этом подразделе задания студент, изучив простейшие (типовые) диаграммы состояния (рис. 2.2) и ориентируясь по свод­ной таблице геометрических образов (рис. 2.3), должен дать общий анализ заданной диаграммы состояния, т. е. ответить на следующие воп­росы:

· Растворяются ли компоненты в жидком состоянии и как (ограниченно или неограниченно)?

· Растворяются компоненты в твердом состоянии, образуя ограниченные или неограниченные твердые растворы, или не растворяются, образуя смеси чистых компонентов, химических соединений и т.п.? Если образуются твердые растворы, то нужно их перечислить.

· Образуют ли компоненты устойчивые или неустойчивые химические соединения? Если образуют, то нужно перечислить их формулы и хи­мические составы.

· Перечислить все нонвариантные превращения, протекающие в заданной системе (эвтектические, эвтектоидные, перитектические, перитектоидные и др.), дать при этом словесное описание сути этих превращений, написать их уравнения, указать температуру и химические составы участвующих фаз.

2.7. построение кривой охлаждения заданного
сплава и Описание процесса кристаллизации

Сначала необходимо указать, до какой температуры сплав охлаждается, находясь в жидком состоянии (точка ликвидус), и на гра­фике в координатах «Температура – Время» от любой точки, расположенной на оси ординат выше точки ликвидус, провести до нее круто падающую кривую. Это будет первый участок кривой охлаждения.

Затем для каждого температурного ин­тервала, образованного критическими точками, а также для ин­тервала под нижней критической точкой:

· описать процесс кристаллизации, который начинается при достиже­нии сплавом данной критической точки;

· пользуясь правилом фаз, установить, идёт ли описываемый процесс в интервале температур или при постоянной температуре;

· на кривой охлаждения изобразить новый ее участок в рассматривае­мом интервале температур, идущий под другим углом, нежели преды­дущий, если процесс идёт при изменении температуры, или изобра­зить горизонтальную площадку, если процесс идёт при постоянной температуре;

· написать уравнение рассматриваемого процесса;

· описать структуру, которая сформировалась в сплаве к моменту окончания рассматриваемого процесса.

После рассмотрения последнего температурного интервала (под ниж­ней критической точкой) ответ на этот пункт задания следует завершить описанием структуры сплава, сформировавшейся к моменту окончания последнего превращения.

Для правильного описания процесса кристаллизации заданного сплава надо, опираясь на знание типовых диаграмм и ориентируясь по таблице геометрических образов (рис. 2.3), правильно устано­вить, каким фазовым превращениям соответствуют линии диаграммы, пе­ресекаемые ординатой заданного сплава.

Применяя «правило фаз» (2.1) определить можно ли менять внешний
фактор, не нарушая равновесие фаз. При К = 2, Ф = 3, С = 0 – нонвариантная система и, следовательно, чтобы сохранить равновесие фаз, охлаж­дать сплав нельзя, процесс идёт при постоянной температуре (на кривой охлаждения – горизонтальная площадка) и при строго определенных
(единственных) концентрациях фаз, участвующих в этом процессе. Если
число степеней свободы С = 1 (моновариантная система) или С = 2 (бивариантная система), то процесс идёт в интервале температур и на кривой
охлаждения началу данного процесса соответствует точка перегиба (из­менение наклона кривой).

Первичной кристаллизации (образования твёрдых фаз из жидкого сос­тояния) соответствуют три типовые кривые охлаждения (рис. 2.4, 2.5, 2.6).

I	III	IV
Рис. 2.4. Кристаллизация при С = 0. I – чистые металлы: ЖМе→Ме. К = 1 (Ме), Ф = 2 (ЖМе, Ме), С = 0. II – сплавы, образующие смеси фаз: Ж→(α+β) К = 2 (А, В), Ф = 3 (Ж, α, β), С = 0.	Рис. 2.5. Кристаллизация при С = 1. Сплавы, образующие неограниченные твердые растворы: Ж→α. К = 2 (А, В), Ф = 2 (Ж, α), С = 1.	Рис. 2.6. Кристаллизация в два этапа (например, до- и заэвтектоидные сплавы). Ж→α. К = 2 (А, В), Ф = 2 (Ж, α), С = 1. Ж→(α+β) К = 2 (А, В), Ф = 3 (Ж, α, β), С = 0.

Точки 1 соответствуют началу кристаллизации. Выше этих точек сплавы охлаждаются по физическим законам (без тепловых эффектов). Площадки 1_I–1_I', 1_II–1_II', 2_IV–2_IV' обусловлены выделением скрытой тепло­ты кристаллизации, которая уравновешивает отвод тепла от системы.

Охлаждение в интервалах 1_III–2_III и 1_IV–2_IV также сопровождается выделением теплоты, которой не хватает для сбалансирования отведенно­го от системы тепла. Поэтому в точках 1_III и 1_IV наблюдается перегиб в сторону замедления охлаждения. Точки 2 соответствуют окончанию процесса первичной кристаллизации.

Дальнейшее охлаждение чистых металлов идёт по физическим законам. Также охлаждаются сплавы, состоящие из компонентов, нерастворяющихся друг в друге в твердом состоянии. Большинство других сплавов по мере охлаждения претерпевают фазовую перекристаллизация, образуя сме­си фаз или вторичные выделения.

Вопрос о возможности вторичных выделений решается легко. Если линии диаграммы, показывающие состав охлаждающихся твёрдых фаз, нак­лонны (состав их фаз изменяется с падением температуры), то в сплаве образуются вторичные выделения. Надо правильно решить вопрос о том, какие именно вторичные фазы выделяются. Вторичные выделения сопровож­даются тепловым эффектом, поэтому на кривой охлаждения температуре начала выделения вторичных кристаллов соответствует перегиб.

Если линии диаграммы, показывающие состав охлаждающихся твёрдых фаз, вертикальны (состав фаз не изменяется с падением температуры), то вторичных выделений в сплаве не происходит.

При определении структуры сплава, сформировавшейся к моменту достижения конца данного температурного интервала, а также окончательной структуры сплава, образовавшейся после последнего прев­ращения, нужно четко отличить структурный состав (структуру) сплава от фазового состава.

Фазами, как известно, называют однородные части системы, имею­щие одинаковый состав, строение, свойства и отделенные от других частей системы поверхностью раздела.

Температурный интервал, °С Фазы Структура 1400–1200 Ж Ж 1200–1000 Ж, Ж+γ 1000–600 γI γ 600–500 γ, В γ+ВII 500–0 γ, В ВII+(α+В)

Рис. 2.7. Диаграмма сплава с эвтектоидным превращением и таблица с указанием
фазового и структурного состава сплава I в разных интервалах температур

Под структурными составляющими понимают отдельные, обособленные части сплава, имеющие при рассмотрении под микроскопом однообразное строение с присущими им характерными особенностями. Структура ха­рактеризуется видом, формой, величиной, относительным количеством, распределением составляющих по объему или в плоскости шлифа. Струк­турная составляющая может состоять из одной, двух и более фаз. Фор­мирование структуры прослеживается легче всего по превращениям, ука­занным на кривой охлаждения. Нужно следить за тем, какая (или какие) фаза участвует в фазовом превращении. Могут быть различные варианты. Например, двухфазный сплав, достигнув критической температуры, испы­тывает фазовое превращение. При этом фазы, взаимодействуя, расходу­ются полностью и образуется новая фаза. Возможен и другой путь. Одна фаза превращается в смесь фаз, а другая переходит в область низких температур как структурно свободная составляющая. Приведем пример (рис. 2.7).

Рис. 2.8. Примерная структура сплава I при комнатной температуре

В интервале 1000–600 °С сплав был однофазным. При охлаждении от 600 до 500 °С из γ-твёрдого раствора выделяются вторичные кристаллы компонента В_II. При 500 °С имеет место эвтектоидное превращение γ→(α+В). Вторичные кристаллы В_II в реакции участия не принимают. После завершения реакции они оказались на границе раздела эвтектоидных колоний (рис. 2.8). Таким образом, структура сплава при температуре ниже 500 °С состоит из вторичных кристаллов компонента и эвтектоида: В_II+(α+В).

2.8. Анализ состояния сплава при заданной температуре

На ординате, соответствующей заданному (согласно варианту задания) сплаву, нанести точку, отвечающую указанной в таблице температуре. Обозначить ее любой буквой. Написать ответ на первую часть вопроса: из каких фаз состоит сплав при заданной температуре. Название фаз выписать из области диаграммы, в которую попадает горизонтальная линия (конода), соответствующая заданной в варианте температуре.

Для определения количественного соотношения фаз необходимо провести горизонталь (коноду) до пересечения с ближайшими линиями диаграммы. Конечные точки этой горизонтали обозначить какими-либо буквами и спроектировать на ось концентраций для определения состава (содержания компонентов А и В в процентах).

Для определения веса фаз на 1 килограмм сплава необходимо воспользоваться формулой (2.4). Длины отрезков не следует измерять линейкой. Необходимо воспользоваться осью концентраций, т. к. при нахождении составов фаз были спроектированы конечные точки коноды на эту ось и определены их абсциссы в соответствующем масштабе.

2.9. Варианты заданий для домашней работы
«Анализ двойных диаграмм»

ДомашнЯЯ РАБОТА «Контрольная работа
по материаловедению»

3.1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ДОМАШНЕЙ РАБОТЫ «Контрольная работа по материаловедениЮ».

Задания выдаются индивидуально каждому студенту в соответствии с рабочими программами и учебными планами.

Каждый вариант задания состоит из вопросов и задач по основным разделам дисциплины «Материаловедение».

При выполнении домашнего задания студенты должны проявить знание теоретических основ дисциплины, умение выбирать металлические материалы для изготовления различных изделий и назначать им термическую обработку, а также ознакомиться с особенностями состава, строения и областями применения наиболее распространенных неметаллических материалов.

Для выполнения домашнего задания приводится список рекомендуемой литературы.

К выполнению домашнего задания предъявляются следующие требования:

· домашнее задание выполняется на формате А4 в печатном виде;

· структура отчета по домашнему заданию: титульный лист; лист с вариантом задания с подписью преподавателя; ответы на вопросы домашнего задания; список используемой литературы.

· от студента требуются четко сформулированные ответы на поставленные вопросы, поэтому объем домашнего задания может не превышать 6 листов (страниц);

· диаграмма «Железо – цементит» вычерчивается студентом самостоятельно. Копирование из электронного учебника недопустимо! Диаграмма вычерчивается на листе так, чтобы справа было место для изображения кривой охлаждения заданного сплава. Ордината сплава должна отчетливо выделяться на диаграмме. Правее диаграммы необходимо вычертить оси «Температура – Время» для построения кривой охлаждения. На ось ординат следует также нанести критические точки заданного сплава в градусах Цельсия;

· оформление титульного листа дано в приложении П1.

3.2. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ РАБОТЫ
«Контрольная работа по материаловедению №1»

Вариант 1.

1. Объясните сущность явления дендритной ликвации и методы ее устранения.

2. Какими стандартными характеристиками механических свойств оценивается пластичность металлов и сплавов? Как они определяются?

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержаще­го 1,2 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Как можно устранить крупнозернистую структуру кованой стали 30? Используя диаграмму состояния «Железо – цементит», обоснуйте выбор режима термической обработки для исправления структуры. Опишите структурные превращения и характер изменения свойств.

5. Приведите обоснование технико-экономических преимуществ использования пластмасс. Укажите основные области их применения.

Вариант 2.

1. Опишите явление полиморфизма в приложении к железу. Начертите элементарные кристаллические ячейки железа, укажите их параметры и координационное число.

2. В чем сущность явления наклепа и какое он имеет практическое использование?

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные 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. В чем отличие процесса цементации в твердом карбюризаторе от процесса газовой цементации? Как можно исправить крупнозернистую структуру перегрева цементированных изделий?

5. Состав, классификация и свойства пластмасс.

Вариант 3.

1. Что такое твёрдый раствор? Виды твёрдых растворов, примеры.

2. Какая термическая обработка применяется после холодной пластической деформации для устранения наклепа? Обоснуйте выбор режима (на примере алюминия) и опишите происходящие превращения.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные 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 – цементит», определите температуру полного и неполного отжига и нормализации для стали 15. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и опишите микроструктуру и свойства стали.

5. Состав, классификация, свойства и области применения резин.

Вариант 4.

1. Как влияет скорость охлаждения на строение кристаллизующегося металла? Объясните сущность воздействия.

2. Опишите поведение конструкционных материалов в условиях высоких температур.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 4,6 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. После закалки углеродистой стали была получена структура, состоящая из феррита и мартенсита. Нанесите на диаграмму состояния «Железо – цементит» ординату, соответствующую составу заданной стали (примерно), укажите принятую в данном случае температуру нагрева под закалку и опишите все превращения, которые происходили в стали при нагреве и охлаждении. Как называется такой вид закалки?

5. Опишите структуры и свойства термопластичных и термореактивных полимеров. Приведите примеры.

Вариант 5.

1. Опишите точечные несовершенства кристаллического строения металла. Каково их влияние на свойства?

2. Детали из меди, штампованные в холодном состоянии, имели низкую пластичность. Объясните причину этого явления и укажите, каким способом можно восстановить пластичность. Назначьте режим обработки и приведите характер изменения структуры и свойств.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,2 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Используя диаграмму состояния «Железо – цементит», определите температуру полного и неполного отжига и нормализации для
стали 10. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и опишите структуру и свойства стали.

5. Опишите неорганические материалы. Укажите области их применения.

Вариант 6.

1. Начертите диаграмму состояния для случая образования эвтектики, состоящей из ограниченных твёрдых растворов. Опишите строение различных сплавов, образующихся в этой системе.

2. Как изменяется плотность дислокаций при пластической деформации металлов? Влияние дислокаций на свойства металла.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные 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. Вычертите диаграмму состояния изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 5000 НВ. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

5. Эластомеры, каучуки и резины. Структуры, свойства и области применения.

Вариант 7.

1. От каких основных факторов зависит величина зерна закристаллизовавшегося металла и почему?

2. Как определяется температура порога рекристаллизации? Как влияют состав сплава и степень пластической деформации на эту температуру?

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,8 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Что такое закалка? Используя диаграмму состояния «Железо – цементит», укажите температуру нагрева под закалку стали 40 и У10. Опишите превращения, происходящие в сталях при выбранном режиме обработки, получаемую структуру и свойства.

5. Термопластичные пластмассы, их особенности, структура и области применения. Приведите примеры.

Вариант 8.

1. Начертите диаграмму состояния для случая образования непрерывного ряда твёрдых растворов. Что такое твёрдый раствор?

2. Опишите процессы, происходящие при горячей пластической деформации.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,4 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Доэвтектоидная углеродистая сталь имеет крупнозернистую структуру перегрева. Какой вид термической обработки следует применять для устранения состояния перегрева? Нанесите на диаграмму состояния «Железо – цементит» ординату любой доэвтектоидной стали и объясните, какие изменения происходят в структуре стали при этой термообработке.

5. Термореактивные пластмассы, их особенности, структура и область применения. Приведите примеры термореактивных пластмасс.

Вариант 9.

1. В чем сущность явления полиморфизма и какое оно имеет практическое значение? Приведите примеры.

2. Как выбирается режим рекристаллизационного отжига? Для каких целей он назначается? Рассмотрите на примере никеля.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,8 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Изделия из стали 50 закалены: первое – от температуры 740 °С, а второе – от температуры 820 °С. Используя диаграмму состояния «Железо – цементит», укажите выбранные температуры нагрева и объясните, какое из этих изделий имеет более высокую твердость и лучшие эксплуатационные свойства и почему.

5. Композиционные материалы с металлической матрицей. Классификация, особенности строения, свойства и области применения.

Вариант 10.

1. Начертите диаграмму состояния для случая образования устойчивого химического соединения. Укажите структурные составляющие во всех областях этой диаграммы и опишите строение типичных сплавов различного состава, встречающихся в этой системе.

2. Как и почему при холодной пластической деформации изменяются свойства металлов.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,1 % 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 термической обработки, обеспечивающей получение твердости 60 – 63 НRС. Укажите, как этот режим называется. Опишите сущность превращений и структуру, получаемую при этом.

5. Композиционные материалы с неметаллической матрицей. Классификация, особенности строения, свойства и область применения.

Вариант 11.

1. Что такое дислокация? Виды дислокаций и их влияние на механические свойства металла.

2. .Как и почему изменяется плотность дислокаций при пластической деформации? Влияние дислокаций на свойства металлов.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,01 % С.Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для сталиУ8, нанесите на нее кривую режима термической обработки, обеспечивающей твердость 3500 НВ. Опишите сущность превращений и структуру, получаемую при этом.

5. Титан. Основные физические и механические свойства. Классификация титановых сплавов.

Вариант 12.

1. Каковы основные свойства металлов и чем они определяются?

2. Каким способом можно восстановить пластичность холоднокатаных медных лент? Назначьте режим термической обработки и опишите сущность происходящих процессов.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,2 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Используя диаграмму состояния «Железо – цементит», опишите структурные превращения, происходящие при нагреве стали У10. Укажите критические точки и выберите оптимальный режим нагрева этой стали под закалку. Охарактеризуйте этот вид термической обработки и опишите получаемую структуру и свойства стали.

5. Сплавы с эффектом памяти механической формы.

Вариант 13.

1. Охарактеризуйте параметры процесса кристаллизации, их влияние на величину зерна кристаллизующегося металла.

2. Опишите механические свойства, определяемые при испытаниях на растяжение, изгиб.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,3 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Что такое закалка? Используя диаграмму состояния «Железо – цементит», укажите температуру нагрева под закалку стали 50 и У12. Опишите превращения, происходящие в сталях при выбранном режиме обработки, получаемую структу­ру и свойства.

5. Литий. Основные физические и механические свойства. Классификация литиевых сплавов.

Вариант 14.

1. Начертите диаграмму состояния для случая ограниченной растворимости компонентов в твердом виде с перитектикой. Охарактеризуйте структуры образующихся сплавов.

2. Что такое твердость материала? Опишите основные испытания на твердость.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,35 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. С помощью диаграммы состояния «Железо – цементит» определите температуру нормализации, отжига и закалки для стали 30. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки, опишите структуру и свойства стали после каждого вида обработки.

5. Никель. Основные физические и механические свойства. Классификация никелевых сплавов.

Вариант 15.

1. Опишите виды несовершенств кристаллического строения реальных металлов.

2. Как изменяются эксплуатационные характеристики деталей после дробеструйной обработки и почему?

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кри­вую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,7 % 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 термической обработки, обеспечивающей получение твердости 1500 НВ. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае?

5. Бериллий. Основные физические и механические свойства. Классификация бериллиевых сплавов.

Вариант 16.

1. Какие из наиболее распространенных металлов имеют гранецентрированную кубическую решетку? Начертите элементарную ячейку и укажите ее параметры, координационное число, коэффициент компактности, базис.

2. Какой термической обработкой можно восстановить пластичность холоднодеформированных полос из стали 10? Назначьте режим термообработки и опишите сущность происходящих процессов.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,9 % 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 закалки. Охарактеризуйте этот режим термической обработки и опишите структуру и свойства стали.

5. Титан. Основные физические и механические свойства. Классификация титановых сплавов.

Вариант 17.

1. Опишите и нарисуйте основные дефекты кристаллов.

2. Какие основные характеристики механических свойств определяются при динамических и циклических нагрузках? Опишите их.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,4 % 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 2500 НВ. Укажите, как этот режим называется, какая структура получается в этом случае?

5. Опишите термопластичные и термореактивные полимеры.

Вариант 18.

1. От чего зависит форма кристаллов и строение слитков?

2. Сохраняется ли наклеп металла, если пластическая деформация осуществляется при температуре выше температуры рекристаллизации? Дайте подробное объяснение.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 5,2 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Используя диаграмму состояния «Железо – цементит» и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости 4500 НВ. Опишите превращения, которые совершались в стали в процессе закалки и отпуска и полученную после термической обработки структуру.

5. Приведите обоснование технико-экономических преимуществ использования пластмасс. Укажите основные области их применения.

Вариант 19.

1. Монокристаллы. Опишите основные методы получения монокристаллов.

2. Опишите основные пути повышения прочности металлов.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,45 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. После закалки углеродистой стали была получена бейнитная структура. Проведите на диаграмме термокинетического превращения переохлажденного аустенита кривую охлаждения, обеспечивающую получение такой структуры. Опишите превращения, которые совершились в стали при нагреве и охлаждении, ее твердость.

5. Магний. Основные физические и механические свойства. Классификация магниевых сплавов.

Вариант 20.

1. Опишите строение реального слитка.

2. Опишите закономерности зависимости свойств сплавов в равновесном состоянии от вида диаграмм состояний.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,2 % 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 55 НRС. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и структуру, получаемую в этом случае.

5. Состав, классификация и свойства пластмасс.

Вариант 21.

1. Влияние типа связи между частицами на структуру и свойства кристаллов.

2. Разрушение металлических материалов.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 5,8 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Углеродистая сталь У8 после закалки и отпуска имеет твердость
55–60 НRС. Используя диаграмму состояния «Железо – цементит» и учитывая превращения, происходящие в стали при отпуске, выберите температуру закалки и температу­ру отпуска. Опишите превращения, происходящие в сталях при выбранных ре­жимах термической обработки и окончательную структуру.

5. Графит. Классификация, свойства и области применения.

Вариант 23.

1. Зарисуйте кристаллическую решетку ОЦК и ГЦК. Укажите параметры, координа­ционное число. Приведите примеры.

2. Влияние нагрева на строение и свойства деформированного металла. Опишите процессы рекристаллизации металлов.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,7 % 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 5000 НВ. Укажите, как этот режим называется, опишите сущ­ность превращений и структуру, получаемую в этом случае.

5. Неорганические стекла (минеральные). Классификация, свойства и области применения.

Вариант 24.

1. Какими свойствами обладают металлы и какими особенностями типа связи эти свойства обусловлены?

2. Дайте разъяснение упругой и пластической деформаций металлов.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,0 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Углеродистые стали 45 и У8 после закалки и отпуска имеют структуру мар­тенсит отпуска и твердость: первая – 50 НRС, вторая – 60 НRС. Используя диа­грамму состояния «Железо – цементит» и учитывая превращения, происходящие в этих сталях при отпуске, укажите температуру закалки и температуру отпуска для каждой стали. Опишите превращения, происходящие в этих сталях в процессе закалки и отпуска и объясните, почему сталь У8 имеет большую твердость, чем сталь 45?

5. Ситаллы. Классификация, свойства и области применения.

Вариант 25.

1. Разъясните, что такое «компонент», «фаза», «структура». Приведите приме­ры.

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

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,5 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

4. Используя диаграмму состояния «Железо – цементит», опишите структурные превращения, происходящие при нагреве стали У11. Укажите критические точки и назначьте температуру нагрева этой стали под закалку и под нормализацию. Охарактеризуйте эти виды термической обработки, опишите получаемую струк­туру и свойства.

5. Быстрорежущие стали. Маркировка, состав, термическая обработка и назна­чение.

Вариант 26.

1. Опишите тип связи в металлах, укажите структуру металлов и типы кристаллических решеток.

2. Опишите поведение конструкционных материалов в условиях низких температур.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные превращения и постройте кривую охлаждения 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 НRС. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и структуру, получаемую в этом случае.

5. Твердые сплавы. Классификация, маркировка, свойства и области применения.

Вариант 27.

1. Энергетические условия процесса кристаллизации.

2. Опишите поведение конструкционных материалов в коррозионно-активных средах.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные 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. С помощью диаграммы состояния «Железо – цементит» определите температуру нормализации, отжига и закалки для стали У10. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки, опишите структуру и свойства стали после каждого вида обработки.

5. Резины. Классификация, состав, свойства и области применения.

Вариант 28.

1. Опишите физическую сущность и механизм процесса первичной кристаллизации.

2. Сверхбыстрая кристаллизация.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные 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 термической обработки, обеспечивающей получение твердости 1500 НВ. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

5. Композиционные материалы с неметаллической матрицей. Классификация, особенности строения, свойств и область применения.

Вариант 29.

1. Опишите сущность и механизмы процессов вторичной кристаллизаци.

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

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные 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. Композиционные материалы с металлической матрицей. Классификация, особенности строения, свойств и область применения.

Вариант 30.

1. Что такое ограниченные и неограниченные твердые растворы? Каковы необ­ходимые условия образования неограниченных и ограниченных твёрдых растворов замещения и внедрения?

2. Что называют сплавом? Опишите строение сплавов при различном взаимодействии компонентов в металлических сплавах.

3. Вычертите диаграмму состояния «Железо – цементит»; укажите структурные со­ставляющие во всех областях диаграммы; опишите все нонвариантные 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. С помощью диаграммы «Железо – цементит» определите температуру нормализации, отжига и закалки для стали У10. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки, опишите структуру и свойства стали после каждого вида обработки.

5. Антифрикционные сплавы на основе цветных металлов (оловянные и свин­цовые). Составы, строение, маркировка и области применения.

3.3. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ домашней работы «КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по материаловедеию №2»

Вариант 1.

1. Укажите температуры, при которых производится процесс прочностного азотирования. Объясните, почему азотирование не производится при температурах ниже 500 и выше 700 °С (используя диаграмму состояния «Железо – азот»). Назовите марки сталей, применяемых для азотирования и опишите полный цикл их термической и химико-термической обработки.

2. Для изготовления штампов выбрана сталь 6ХС. Укажите состав и определи­те группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

3. Назначьте марку жаропрочной стали (сильхром) для клапанов автомобиль­ных двигателей небольшой мощности. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки стали. Опишите микроструктуру и основные свой­ства стали после термической обработки.

4. Для изготовления токопроводящих упругих элементов выбрана бронза БрБНТ–1,7. Приведите химический состав, режим термической обработки и полу­чаемые механические свойства сплава. Опишите процессы, происходящие при термической обработке, и объясните природу упрочнения в связи с диаграммой состояния «Медь–бериллий».

Вариант 2.

1. В результате термической обработки некоторые детали машин должны иметь твёрдый износоустойчивый поверхностный слой при вязкой сердцевине. Для изготовления их выбрана сталь 15ХФ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

2. В результате термической обработки коленчатые валы судовых и автомо­бильных двигателей должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость 3000–3500 НВ). Для изготовления их выбрана сталь 40ХФА. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения при тер­мической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

3. Для деталей, работающих в слабых агрессивных средах, применяется сталь 30X13. Укажите состав и определите группу стали по структуре. Объясните назначение хрома в данной стали, назначьте и обоснуйте режим термической обработки.

4. Для изготовления токопроводящих упругих элементов выбран сплав БрБНТ–1,9. Приведите химический состав, режим термической обработки и полу­чаемые механические свойства сплава. Опишите процессы, происходящие при термической обработке и объясните природу упрочнения в связи с диаграммой состояния «Медь – бериллий».

Вариант 3.

1. Назначьте режим термической обработки слабонагруженных деталей из ста­ли 45. Приведите его обоснование и опишите структуру и механические свойства деталей. Объясните, почему удовлетворительные свойства на изделиях из данной стали могут быть получены в небольших сечениях?

2. Для изготовления деталей штампов, обрабатывающих металл в холодном со­стоянии, выбрана сталь ХГ3СВ. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки стали, объяснив влияние легирования на превращения при термической обработке. Опишите микроструктуру и свойства штампов после термической обработки.

3. Для реостатных элементов сопротивления выбран сплав манганин МНМц3–12. Расшифруйте состав, опишите структуру и электротехнические характеристики этого сплава.

4. Для поршней двигателя внутреннего сгорания, работающих при температу­рах 200–250°С, используется сплав АЛ1. Расшифруйте состав и укажите способ изготовления деталей из данного сплава. Опишите режим упрочняющей термиче­ской обработки и кратко объясните природу упрочнения.

Вариант 4.

1. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду, температуру отпуска напильников из стали У13. Опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и твердость инструмента после термической обработки.

2. Для изготовления обрезных штампов выбрана сталь XI2М. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки стали, объяснив влияние легирования на все превращения, происходящие при термической обработке. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

3. В теплоэнергетике используется сталь 12Х2МФСР. Укажите состав и опре­делите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки и приведите его обоснование. Объясните влияние легирующих элементов на пре­вращения при термической обработке стали. Опишите влияние температуры на механические свойства стали.

4. Для изготовления деталей путем глубокой вытяжки применяется латунь Л70. Укажите состав и опишите структуру сплава. Назначьте режим промежуточной термической обработки, применяемой между отдельными операциями вытяжки, обоснуйте выбранный режим и приведите общую характеристику механических свойств сплава.

Вариант 5.

1. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпус­ка пружин из стали 70. Опишите сущность происходящих превращений, микро­структуру и свойства стали после термической обработки.

2. Для изготовления резцов выбрана сталь Р6М5. Укажите состав и определи­те группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приве­дите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происхо­дящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и главные свойства резцов после термической обработки.

3. Для некоторых деталей (щеки барабанов, шары дробильных мельниц и т. п.) выбрана сталь 110Г13. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование. Опишите микроструктуру стали и причины ее высокой износоустойчивости.

4. Для изготовления деталей в авиастроении применяется сплав МЛ5. Рас­шифруйте состав сплава, укажите способ изготовления деталей из данного сплава и опишите характеристики механических свойств сплава.

Вариант 6.

1. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду, температуру отпуска гладких и резьбовых калибров из стали У12А. Опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и твердость инструмента после термической обра­ботки.

2. В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 63С2А. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

3. Объясните природу жаропрочности сплавов на никелевой основе в связи с их составом, термической обработкой и получаемой структурой. Приведите при­меры этих сплавов и укажите область применения.

4. В качестве материала для ответственных подшипников скольжения выбран сплав БрС30. Укажите состав и определите группу сплава по назначению. Опи­шите основные свойства и требования, предъявляемые к сплавам этой группы.

Вариант 7.

1. Назначьте режим термической обработки штампов холодной штамповки из стали У10. Приведите его обоснование и опишите структуру и свойства штампов. Объясните, почему из данной стали изготавливают штампы небольшого сечения.

2. В результате термической и химико-термической обработки червяки должны получить твёрдый износоустойчивый поверхностный слой при вязкой сердцеви­не. Для их изготовления выбрана сталь 12Х2Н4ВА. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали. Опишите структуру и свойства червяков в готовом виде.

3. Назначьте нержавеющую сталь для изготовления деталей, работающих в среде уксусной кислоты при температуре 40 °С. Приведите химический состав стали, необходимую термическую обработку и получаемую структуру. Объясните коррозионную устойчивость материала и роль каждого легирующего элемента.

4. Назначьте марку алюминиевой бронзы для изготовления мелких ответствен­ных деталей (втулок, фланцев и т. п.). Укажите ее состав, опишите структуру, ис­пользуя диаграмму состояния «Медь–алюминий» и основные свойства бронзы.

Вариант 8.

1. Назначьте режим термической обработки рессор из стали 65 и приведите его обоснование. Опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

2. Для изготовления плит высокого класса точности выбрана сталь 12X1. Оп­ределите состав и группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки стали, объяснив влияние легирования на все превраще­ния, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структу­ру и свойства стали после термической обработки.

3. Для изготовления деталей, работающих в окислительной атмосфере при 800 °С, выбрана сталь 12Х18Н9Т. Укажите состав, обоснуйте выбор стали для данных условий работы и объясните, для чего вводится хром в эту сталь?

4. Для изготовления деталей двигателей внутреннего сгорания выбран сплав АК8. Расшифруйте состав, укажите способ изготовления деталей из данного сплава и приведите характеристики механических свойств сплава при повышен­ных температурах.

Вариант 9.

1. Режущий инструмент требуется обработать на максимальную твердость. Для его изготовления выбрана сталь У13А. Назначьте режим термической обработки, опишите сущность происходящих превращений, структуру и свойства данной стали.

2. Для изготовления молотовых штампов выбрана сталь 5ХНСВ. Укажите со­став и группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки стали, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превраще­ния при термической обработке этой стали. Укажите структуру, свойства и тре­бования, предъявляемые к штампам горячей штамповки.

3. Дайте общую характеристику магнитомягких материалов, укажите их со­став, свойства и область применения в машино- и приборостроении.

4. Для обшивки летательных аппаратов использован сплав ВТ6. Приведите со­став сплава, режим упрочняющей термической обработки и получаемую структу­ру. Опишите процессы, протекающие при термической обработке, и преимущест­ва сплава ВТ6 по сравнению с ВТ5.

Вариант 10.

1. Выберите легированную сталь для изготовления сверл. Назначьте режим термической обработки, опишите сущность происходящих превращений, струк­туру и свойства инструмента.

2. Копиры должны иметь минимальную деформацию и высокую износоустой­чивость поверхностного слоя при твердости 7500–10000 НV. Для их изготовления выбрана сталь 38ХВФЮА. Укажите состав и определите группу стали по назна­чению. Назначьте режим термической и химико-термической обработки, объяс­нив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработ­ки данной стали. Опишите структуру и свойства стали после обработки.

3. Для изготовления деталей, работающих в активных коррозионных средах, выбрана сталь 08Х18Н12Т. Укажите состав и объясните причину введения леги­рующих элементов в эту сталь. Назначьте и обоснуйте режим термической обра­ботки и опишите микроструктуру данной стали после термической обработки.

4. Укажите марки, состав, свойства и способ изготовления металлокерамических твёрдых сплавов для режущего инструмента.

Вариант 11.

1. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду, температуру отпуска различных приспособлений из стали 45, которые должны иметь твердость 28–35 НRС. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

2. Для изготовления высадочных и чеканочных штампов выбрана сталь 4ХВС. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения при термической обработке этой стали. Опишите структуру и свойства штампов после термической обработки.

3. Для деталей, работающих в слабых коррозионных средах, используется сталь 20X13. Укажите состав и объясните причину введения хрома в эту сталь. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки и опишите микроструктуру после обработки.

4. Для изготовления ответственных деталей (втулки, клапаны, зубчатые колеса и т.п.) выбран сплав БрАЖН10–4–4. Расшифруйте состав, укажите режим терми­ческой обработки, механические свойства и опишите структуру, используя диа­грамму состояния «Медь – алюминий».

Вариант 12.

1. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду, температуру отпуска деталей из стали 40ХГ, которые должны иметь твердость 2300–2500 НВ. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

2. Для изготовления режущего инструмента выбрана сталь Р6М5К5. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на пре­вращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

3. Для некоторых деталей точных приборов выбран сплав элинвар. Укажите состав и определите группу, к которой относится данный сплав по назначению. Опишите влияние легирующих элементов на основную характеристику сплава и причины выбора данного состава сплава.

4. Для изготовления деталей двигателя внутреннего сгорания выбран сплав АК4–1. Укажите состав и способ изготовления деталей из этого сплава. Приведите характеристики механических свойств сплава при повышенных температурах и объясните, за счет чего они достигаются.

Вариант 13.

1. Требуется произвести поверхностное упрочнение изделий из стали 15Х. На­значьте вид обработки, опишите его технологию, происходящие в стали превра­щения, структуру и свойства поверхности и сердцевины.

2. В результате термической обработки оправки должны получить повышен­ную прочность по всему сечению (твердость 3000–3500 НВ). Для их изготовления выбрана сталь 40ХН. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легиро­вания на превращения, происходящие при термической обработке этой стали. Опишите структуру и свойства оправок после термической обработки.

3. Для нагревательных элементов сопротивления выбран сплав хромаль Х23Ю5. Расшифруйте состав и укажите требования, предъявляемые к сплавам этого типа, температурные границы применения этого сплава.

4. Опишите металлокерамические твердые сплавы группы ТТК. Укажите их состав, свойства и область применения в машиностроении.

Вариант 14.

1. На изделиях из стали 15 требуется получить поверхностный слой высокой прочности. Приведите обоснование выбора метода химико-термической обработ­ки, опишите его технологию и структуру изделия после окончательной термиче­ской обработки.

2. В результате термической обработки рессоры должны получить повышен­ную упругость. Для их изготовления выбрана сталь 60С2ВА. Укажите состав, на­значьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства рессор после термической обработки.

3. Для обшивки скоростных самолетов применяются сплавы на основе титана. Обоснуйте причины применения этих сплавов взамен алюминиевых. Приведите примеры титановых сплавов и сравните их механические характеристики с харак­теристиками алюминиевых сплавов при температуре 200–500 °С.

4. Для изготовления деталей путем глубокой вытяжки применяется латунь Л96. Укажите состав и опишите структуру сплава и назначьте режим промежуточной термической обработки, применяемой между отдельными операциями вытяжки, обоснуйте выбранный режим. Приведите общую характеристику механических свойств сплава.

Вариант 15.

1. Изделия из стали 40Х требуется подвергнуть улучшению. Назначьте режим термической обработки, опишите сущность происходящих превращений, струк­туру и свойства данной стали.

2. Для изготовления обрезных штампов выбрана сталь Х6ВФ. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легиро­вания на превращения, происходящие при термической обработке этой стали. Опишите структуру и свойства штампов после термической обработки.

3. Для нагревательных элементов сопротивления выбран сплав нихром Х20Н80. Укажите состав и требования, предъявляемые к сплавам этого типа. Приведите температурные границы применимости сплава.

4. Для отливок сложной конфигурации используется бронза БрО10Ф1. Ука­жите состав сплава, его структуру и