Задание 10

A) Вычертить диаграмму состояния сплавов системы «свинец Pb – олово Sn» (рис. П.5). Ука­зать основные линии, точки, а также структурно-фазовый состав всех областей диаграммы. Для сплава, содержащего 10% олова Sn, построить кривую охлаждения и описать происхо­дящие при охлаждении фазовые превращения. Для данного сплава определить количествен­ное соотношение структурно-фазовых составляющих и их состав при температуре 300ºC. Схематично изобразить и описать его структуру.

Б) Вычертить диаграмму состояния сплавов системы «Fe-Fe₃C» (рис. П.7). Указать основные линии, точки и структурно-фазовый состав всех областей диаграммы. Для сплава, содержа­щего 1,5% углерода C, построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаж­дении структурно-фазовые превращения. Схематично изобразить и описать структуру задан­ного сплава.

B) 1. Укажите линии диаграммы железо-цементит, которые соответствуют перитектическому, эвтектическому, эвтектоидному превращениям.

2. Из какой фазы и по какой линии диаграммы железо-цементит выделяется цементит третичный?

3. К какому виду чугуна относится сплав, содержащий 5,0% С?

4. Какая форма графитных включений наиболее благоприятна с точки зрения получения высоких механических свойств?

5. Какую структуру имеет медленно охлажденная сталь с 0,6% С?

6. Определите содержание углерода и весовое количество феррита и цементита в указанной выше стали по диаграмме железо-цементит .

Г) Для изготовления деталей, работающих в активных коррозионных средах, выбрана сталь 12Х17. Указать состав и определить группу стали по назначению. Объяснить влияние леги­рующих элементов, введённых в эту сталь, на её эксплуатационные свойства. Назначить и обосновать режимы термической обработки.

Д) Свёрла из стали У11А подвергнуты закалке: первое — от температуры 760ºC, а второе — от температуры 900ºC. Используя диаграмму состояния «Fe-Fe₃C», определить, какое из свёрл закалено правильно.

Е) Вагонные угольники из стали СтЗ изготавливали путем холод­ной гибки. После приварки к месту назначения разрушались по углу загиба от легких ударов молотка. В чем причина? Как следовало про­изводить работы.

Ж) Выберите оловянистую бронзу для отливок сложной конфигурации. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Приведите термическую обработку, применяемую для снятия внутренних напряжений, возникающих в результате литья. Опишите механические свойства бронзы.

З) Назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) деталей машин из сплава сталь 50, которые должны иметь твердость HRC 40...50. Опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и свойства.

И) Расшифруйте представленные марки сталей и сплавов. Приведите их полный химический состав, назначение и область применения. Х15Ю5, О4Х14К13Н4М3ТВ, ШХ4, ВТ5-1, БрБ2, 29НК, 15ХСНД, Д16.

Задание 11

A) Вычертить диаграмму состояния сплавов системы «алюминий Al – кремний Si» (рис. П.3). Указать основные линии, точки, а также структурно-фазовый состав всех областей диаграммы. Для сплава, содержащего 40% кремния Si, построить кривую охлаждения и опи­сать происходящие при охлаждении фазовые превращения. Для данного сплава определить количественное соотношение структурно-фазовых составляющих и их состав при темпера­туре 800ºC. Схематично изобразить и описать структуру заданного сплава.

Б) Вычертить диаграмму состояния сплавов системы «Fe-Fe₃C» (рис. П.7). Указать основные линии, точки и структурно-фазовый состав всех областей диаграммы. Для сплава, содержа­щего 3,2% углерода C, построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаж­дении структурно-фазовые превращения. Схематично изобразить и описать структуру задан­ного сплава.

B) 1. Приведите обозначение линий диаграммы железо-углерод, соответствующих эвтектоидному и эвтектическому превращениям.

2. Что такое перлит?

3. Из каких фаз состоит сталь с 0,4 % С при температуре 100 и 1000 °С по диаграмме железо-цементит?

4. Определите по диаграмме железо-цементит количество фаз и их химический состав для указанной выше стали при заданных температурах.

5. Какой чугун – белый или серый – обладает большей твердостью?

6. Как расшифровать марку сплава СЧ 18-36.

Г) Назначить коррозионностойкую сталь для изготовления деталей, работающих в среде ук­сусной кислоты при температурах, не выше 40ºC. Указать состав стали, необходимую тер­мическую обработку, получаемую структуру.

Д) Назначить режимы термической обработки для деталей, изготовленных их стали 40Х. Описать сущность происходящих при термообработке превращений.

Е) Можно ли упрочнить металлы (олово, свинец, медь, железо), если деформировать их при комнатной температуре (~20°С)? Как изменяется твердость, прочность и пластичность этих металлов? Обоснуйте свои ответы.

Ж) Выберите латунь, которая пригодна для изготовления тонкостенных труб. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Назначьте режим отжига, применяемого между операциями волочения, обоснуйте выбранный режим. Дайте общую характеристику механических свойств сплава.

З) Назначьте режим термообработки штампов холодной штамповки или высадки из стали У10. Дайте его обоснование и опишите структуру и свойства штампа. Объясните, почему из данной стали изготавливают штампы небольшого сечения.

И) Расшифруйте представленные марки сталей и сплавов. Приведите их полный химический состав, назначение и область применения. Х23Ю5, О4Х14К13Н4М3ТВ, ШХ15Ф, 15Х5ВФ, 20Х1М1Ф1БРОТ4-1, ЛК80-3Л, МА12, 47НД, Вст3сп.