Задание 20

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 80% 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 1000ºC. 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 6,0% углерода C, построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаж­дении структурно-фазовые превращения. Схематично изобразить и описать структуру задан­ного сплава. Определите химический состав и весовое количество фаз для заданного сплава при температуре 850 °С по диаграмме железо-цементит.

B) 1. Что собой представляет аустенит?

2. Приведите точки диаграммы железо-цементит, которые делят сплавы на стали и чугуны, доэвтектоидные и заэвтектоидные стали, доэвтектические и заэвтектические чугуны?

3. Какую структуру имеет белый доэвтектический чугун?

4. Сколько должно быть феррита и цементита как фазовых составляющих в сплавах с содержанием 0,8; 1,0; 5,0% С при комнатной температуре после медленного охлаждения?

5. Как расшифровать марку сплава КЧ 37-12?

6. При какой температуре протекает и в чем заключается эвтектоидное превращение?

Г) Произвести выбор нержавеющей стали для изготовления деталей, предназначенных для работы в агрессивных средах (растворы солей). Указать состав стали, необходимую термиче­скую обработку и получаемую структуру. Объяснить физическую природу коррозионной ус­тойчивости материала и роль каждого легирующего элемента.

Д) Назначить режимы термической обработки зубил, изготовленных из стали У8. Описать структуру и свойства стали после термообработки.

Е) Трос в одном случае изготовлен из стальной проволоки пос­ле холодного волочения, в другом случае - после горячей пластичес­кой деформации. Какой вариант целесообразен и почему? Опишите про­цессы, протекающие при этих видах обработки, микроструктур и меха­нические свойства использованных проволок.

Ж) Для изготовления деталей самолета выбран сплав В95Т1. Расшифруйте состав сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава и объясните природу упрочнения. Укажите характеристики механических свойств сплава.

З) Сталь 40 подверглась отжигу при температурах 840 и 1000 °С. Опишите превращения, происходящие при данных режимах отжига, укажите, какие образуются структуры, и объясните причины получения различных свойств и структур.

И) Расшифруйте представленные марки сталей и сплавов. Приведите их полный химический состав, назначение и область применения. Х15Н60, 08Х17Н15М3Т, 07Х21Г7АН5, ЛЖМц59-1-1, ВТ8, 30Н25КТЮ, 50Н, Вст3сп, АЛ21.

Задание 21

A) Вычертить диаграмму состояния сплавов системы «алюминий Al – медь Cu» (рис. П.2).Указать основные линии, точки, а также структурно-фазовый состав всех областей диаграм­мы. Для сплава, содержащего 20% меди Cu, построить кривую охлаждения и описать проис­ходящие при охлаждении фазовые превращения. Для заданного сплава определить количест­венное соотношение структурно-фазовых составляющих и их состав при температуре 560ºC. Схематично изобразить и описать структуру сплава.

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

B) 1. Чем обусловлено наличие на диаграмме железо-цементит нескольких областей гомогенных твердых растворов?

2. Что представляет собой перлит?

3. Перечислите условия, которые способствуют выделению графита при охлаждении чугуна.

4. Будет ли изменяться твердость белого чугуна при увеличении в нем содержания углерода?

5. Укажите фазы и структурные составляющие, имеющиеся при комнатной температуре в сплаве с 0,2% С. Дайте характеристику этого сплава по диаграмме железо-цементит.

6. Определите по диаграмме железо-цементит для заданного сплава при температуре 1000°С:

− химический состав фаз,

− число степеней свободы.

Г) В результате термической обработки полуоси должны получить повышенную прочность по всему сечению. Для их изготовления выбрана сталь 40ХНР. Указать состав, определить группу стали по назначению, объяснить влияние легирующих элементов на её свойства.

Д) Назначить режимы термической и химико-термической обработки для шестерни из стали 20Х с целью получения твёрдости поверхностного слоя зубьев HRC 58-62. Описать структу­ру и свойства поверхности и сердцевины зуба после термообработки.

Е) Какой пластической деформации (холодной или горячей) под­вергали металлы (олово, свинец, алюминий,, медь, золото, никель, кобальт и железо), если прокатку полосы производили при температу­рах: -25°С, 0°С, 25°С, 200°С, 500°С и выше (температура прокатки указывается преподавателем).

Ж) Выберите литейный алюминиевый сплав для изготовления деталей. Расшифруйте состав сплава. Опишите метод повышения механических свойств этого сплава и объясните природу явления.

З) Используя диаграмму состояния железо–карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и отпуска, необходимых для получения твердости HB 250. Опишите превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру.

И) Расшифруйте представленные марки сталей и сплавов. Приведите их полный химический состав, назначение и область применения. Х20Н8О, 20К, 15Х5ВМ, Х6В3М, 07Х13Н4АГ20, Л63, 83НФ, 70Г, Бр03Ц12С5, У10.