материаловедение

41

рюється в даному випадку.

5.Опишіть структуру і властивості сталей 45 і У12 після гартування від температури 760 і 840°С (поясніть з застосуванням діаграми стану залізо-цементит). Виберіть оптимальний режим нагрівання під гартування кожної сталі.

Варіант 42

1.Які з найбільш поширених металів мають гранецентровану кубічну гратку? Накресліть елементарну комірку і вкажіть її основні характеристики, координаційне число, коефіцієнт компактності.

2.Якою термічною обробкою можна відновити пластичність холоднодеформованих смуг зі сталі 10? Призначте режим термообробки, опишіть сутність процесів, що відбуваються.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 0,9% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.За допомогою діаграми стану залізо - карбід заліза визначте температуру повного, неповного відпалювання і нормалізації сталі 45. Охарактеризуйте ці режими термічної обробки і опишіть структуру і властивості сталі.

5.Виберіть сталь для виготовлення протяжки перерізом до 100 мм. Розшифруйте хімічний склад обраної марки сталі, призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує високі різальні властивості інструменту. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, опишіть основні властивості після термічної обробки. Зазначте максимально припустимі температури розігріву різальної кромки інструменту, виготовленого з обраної вами сталі.

Варіант 43

1.Що таке твердий розчин втілення? Наведіть приклад.

2.Які основні характеристики механічних властивостей визначаються при випробуваннях на розтяг? Опишіть їх.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 3,4% С. Яка структура цього сплаву при кімна-

42

тній температурі і як такий сплав називається?

4.Сталь 40 гартувалася від температур 750 і 830°С. Використовуючи діаграму стану залізо-цементит, вкажіть обрані температури нагрівання й опишіть перетворення, що відбулися при двох режимах гартування. Якому режиму варто віддати перевагу і чому?

5.Виберіть сталь для виготовлення великогабаритних зубчастих колес автомобіля, що працюють в умовах зносу при високих питомих навантаженнях. Розшифруйте хімічний склад обраної сталі, призначте і обгрунтуйте режим хіміко-термічної і термічної обробки, що забезпечує необхідне для даного виробу поєднання високої твердості поверхневого шару і в’язкої серцевини. Опишіть мікроструктуру і наведіть характеристики механічних властивостей поверхні і серцевини зубчастих колес. Зазначте розміри колес, виготовлених з обраної вами сталі.

Варіант 44

1.Що таке ліквація? Причини її виникнення і способи усунення.

2.Чи зберігається наклеп металу, якщо пластична деформація здійснюється при температурі вище температури рекристалізації? Дайте докладне пояснення.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 5,2% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Мітчики зі сталі У10 загартовані: перший - від температури 760°С, а другий - від температури 850°С. Нанесіть на діаграму стану залі- зо-цементит обрані температури нагрівання і поясніть, який із цих мітчиків загартований правильно, має більш високі різальні властивості і чому.

5.Із запропонованих сталей різноманітного складу (30, 30Х, 30ХГСА) потрібно вибрати найбільш раціональну для виготовлення слабонавантажених деталей типу штифтів. Розшифруйте хімічний склад цих сталей, назвіть, яку ви вибрали. Призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує надійну конструкційну міцність деталей. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, наведіть характеристики механічних властивостей після термічної обробки. Зазначте найбільший переріз виробу, що можна виготовити з обраної вами сталі.

43

Варіант 45

1.Гетерогенна кристалізація. Вплив домішок на процес кристалізації.

2.Прутки олова були деформовані при температурі 20°С. Поясніть, чому не спостерігали зміцнення при деформуванні, і опишіть процеси, що відбуваються при цьому.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 0,45% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Після гартування вуглецевої сталі У8 була отримана структура, що складається з трооститу і мартенситу. Накресліть на термокінетичній діаграмі перетворення переохолодженого аустеніту криву охолодження, що забезпечує одержання такої структури. Опишіть перетворення, що відбулися в сталі при охолодженні, вкажіть її твердість.

5.Наведіть графік режиму відпалювання для одержання феритного ковкого чавуну. Опишіть структурні перетворення, що відбуваються в процесі відпалювання. Які механічні властивості чавуну після термічної обробки, його структура?

Варіант 46

1.Чим пояснюються високі електро- і теплопровідність металів?

2.Як змінюються структура і властивості металу при холодній пластичній деформації?

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 1,2% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Поковки зі сталі 40 мають грубозернисту будову. За допомогою діаграми стану залізо-цементит призначте режим термічної обробки для одержання дрібного зерна і поясніть, чому обраний режим забезпечує дрібнозернисту будову сталі.

5.Плашки в процесі обробки твердих матеріалів розігріваються до температур б00...620°С. Виберіть сталь для виготовлення плашок,

44

що працюють у таких умовах. Розшифруйте її склад, призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує високі різальні властивості інструменту. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, опишіть основні властивості після термічної обробки.

Варіант 47

1.Що таке твердий розчин? Види твердих розчинів. Наведіть приклади.

2.Які процеси відбуваються при гарячій пластичній деформації і як при цьому змінюються будова і властивості металу?

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 5,8% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Вуглецева сталь У8 після оптимального гартування і відпускання має твердість 59...60HRС. Використовуючи діаграму стану залізокарбід заліза і враховуючи перетворення, що відбуваються в сталі при відпусканні, виберіть температуру гартування і температуру відпускання. Опишіть перетворення, що відбуваються при обраних режимах термічної обробки, і остаточну структуру.

5.Пропонуються три марки сталі: У10, Р9, Р9М4К8. Розшифруйте їх хімічний склад. Виберіть із них сталь для виготовлення фрез, призначених для обробки сплавів підвищеної міцності. Поясніть причину вибору саме даної сталі. Призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує високі різальні властивості інструменту. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, опишіть основні властивості після термічної обробки.

Варіант 48

1.На прикладі діаграми стану Al-Si (силуміни) поясніть будову евтектики.

2.Чим пояснюється зміцнення металу при пластичній деформації?

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для

45

сплаву, що містить 1,7% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Накресліть діаграму ізотермічного перетворення аустеніту для сталі У8. Нанесіть на неї криву ізотермічної обробки, що забезпечує твердість 50 HRC. Вкажіть, як цей режим називається і яка структура при цьому утворюється.

5.Є сталі різного хімічного складу: 60Г, 60С2, 50ХФ, 60С2ХФА. Розшифруйте їх хімічний склад. Виберіть сталь для виготовлення пружин важконавантажених механізмів машин. Призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує найкращі експлуатаційні властивості пружин. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, наведіть характеристики механічних властивостей після термічної обробки.

Варіант 49

1.Що таке дендрит? Як і чому утворюються дендрити при кристалізації реального зливка?

2.Поясніть, чому пластична деформація свинцю при кімнатній температурі вважається гарячою деформацією, а деформація вольфраму навіть при температурі 1000°С є холодною пластичною деформацією.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 3,0% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Накресліть діаграму стану залізо-карбід заліза і визначте температуру повного і неповного відпалювання і нормалізації для сталі 20. Охарактеризуйте ці види термічної обробки, опишіть структуру і властивості сталі.

5.Запропоновано три марки сталі: 40, 40Х, 40ХНМА. Розшифруйте їх хімічний склад. Виберіть найбільш раціональну сталь для виготовлення середньонавантаженого шатуна перерізом до 20 мм. Призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує необхідний комплекс міцності і пластичності за перерізом деталі. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, наведіть характеристики механічних властивостей після термічної обробки.

46

Варіант 50

1.Які з поширених металів мають гексагональний тип кристалічної гратки? Накресліть елементарну комірку і вкажіть її параметри та характеристики.

2.Прокаткою при кімнатній температурі була отримана олов’яна фольга. Твердість олова при прокатуванні залишалася незмінною. Поясніть, якими процесами супроводжується деформування олова при кімнатній температурі і як при цьому змінюються його структура і властивості.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 2,5% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Використовуючи діаграму стану залізо-цементит, опишіть структурні перетворення, що відбуваються при нагріванні сталі У11. Вкажіть критичні точки і призначте температуру нагрівання цієї сталі під гартування і під нормалізацію. Охарактеризуйте ці види термічної обробки, опишіть структуру, що утворюється, і її властивості.

5.Виберіть найбільш раціональну марку сталі для виготовлення шестерен, що працюють в умовах зносу при підвищених питомих навантаженнях. Розшифруйте хімічний склад обраної сталі, призначте й обгрунтуйте режим хіміко-термічної і термічної обробки, що забезпечує необхідне для даного виробу поєднання високої твердості поверхневого шару і в’язкої серцевини. Опишіть мікроструктуру і наведіть характеристики механічних властивостей поверхні і серцевини шестерні. Зазначте, якого найбільшого розміру шестерні можна виготовити з обраної вами сталі.

47

Рекомендована література

1.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машино-

строение, 1990. – 527 с.

2.Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов.

– М.: Металлургия, 1984. – 359 с.

3.Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986. – 360 с.

4.Основы материаловедения /Под ред. И.И. Сидорина. – М.: Машиностроение, 1976. – 439 с.

5.Материаловедение /Под ред. Б.Н. Арзамасова. – М.: Машино-

строение, 1986. – 384 с.

6.Матеріалознавство. Лабораторний практикум: Навчальний посібник /Під загальною ред. А.Д. Коваля. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2002. – 152 с.

7.Марочник сталей и сплавов /Под ред. В.Г. Сорокина. – М.: Машиностроение, 1989. – 640 с.

48

Додаток А

Перелік Держстандартів на сталі та сплави

1. Сталь
Углеродистая обыкновенного качества		- ГОСТ 380-71
Углеродистая качественная		- ГОСТ 1050-74
Легированная, конструкционная, качественная, рессор-		- ГОСТ 1050-74
но-пружинная
Углеродистая инструментальная		- ГОСТ 1435-74
Легированная инструментальная		- ГОСТ 5950-73
Подшипниковая		- ГОСТ 801-78
Быстрорежущие стали		- ГОСТ 19265-73
Конструкционные повышенной и высокой обрабаты-		- ГОСТ 1414-75
ваемости резанием
Жаростойкие и жаропрочные		- ГОСТ 5632-72
Коррозионностойкие		- ГОСТ 5632-72
Сплавы твердые спеченные		- ГОСТ 3882-74
Магнитотвердые (для постоянных магнитов)		- ГОСТ 6862-71
Электротехнические		- ГОСТ 21427.0-75...
		ГОСТ 21427.3-75
2. Чавун
Серый		- ГОСТ 1412-79
Ковкий		- ГОСТ 1215-79
Высокопрочный		- ГОСТ 7293-85
Жаростойкий		- ГОСТ 7769-75
3. Алюміній та його сплави
Алюминий		- ГОСТ 11069-74
Деформируемые		- ГОСТ 4784-74
Литейные		- ГОСТ 2685-75
4. Мідь та її сплави
Медь		- ГОСТ 859-78
Латунь двойная и многокомпонентная деформируемая		- ГОСТ 15527-70
Латунь литейная		- ГОСТ 17711-8
Бронза оловяннистая деформируемая		- ГОСТ5017-74
Бронза безоловяннистая деформируемая		- ГОСТ 18175-78
Бронза оловяннистая литейная		- ГОСТ 613-79
Бронза безоловяннистая литейная		- ГОСТ 493-79
Медно-никелевые сплавы		- ГОСТ 492-73
5. Титанові сплави - ГОСТ19807-74
6. Антифрікційні сплави
Алюминиевые	- ГОСТ 14113-78
Цинковые	- ГОСТ 21437-75
Баббиты	- ГОСТ 1320-74

49

Додаток Б

Рисунок 1 - Діаграма стану залізо-цементит

50

Крива охолодження побудована на підставі розрахунків ступенів волі з використанням правила фаз (закон Гіббса):

С=К-Ф+1

де С – число ступенів свободи (варіантність системи) К – число компонентів системи Ф – число фаз системи

	m
A	c

Рисунок 2 - Сталева частина діаграми Fe-Fe3C (а) та крива охолодження сплаву Х1