Задания к теме «Материаловедение»

Вариант 1

1. Опишите основные типы кристаллических решеток и привести примеры металлов с этими решетками.

2. Объясните, как и почему при пластической деформации изменяются свойства металлов.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры для сплава с содержанием углерода 0,16 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Сталь 45 подверглась закалке и последующему отпуску. Объясните, из каких основных фазовых превращений складывается этот технологический процесс и какая образуется структура после каждой операции термической обработки.

5. Для изготовления коленчатого вала выбрана сталь 30ХГСА:

а) расшифруйте состав, объяснив назначение всех легирующих элементов;

б) определите структуру стали в равновесном состоянии;

в) назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

г) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 2

1. Опишите явление полиморфизма (аллотропии) и приведите примеры металлов, обладающих полиморфизмом.

2. Объясните, чем отличается техническая прочность от теоретической.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры для сплава с содержанием углерода 0,2 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Как изменяются структура и свойства стали 35 в результате закалки температурой 750 и 870 °С? Объясните с применением диаграммы состояния железо-цементит.

5. Для деталей, работающих в окислительной атмосфере, применяется сталь 08Х13:

а) расшифруйте состав и определите класс стали по структуре;

б) объясните назначение хрома в данной стали и обоснуйте выбор марки стали для этих условий работы.

Вариант 3

1. Как влияет модифицирование на строение и свойства литого металла? Объясните причину воздействия и опишите два основных механизма модифицирования.

2. Укажите, какой вид термической обработки необходимо применять к сплавам, имеющим структуру твердого раствора, для устранения ликвации.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения жидкого сплава до комнатной температуры с содержанием углерода 0,3 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Каков оптимальный режим термической обработки детали из стали 40, обеспечивающий оптимальную конструкционную прочность? Пользуясь диаграммой железо-цементит, определите температуру нагрева для операции термической обработки, опишите происходящие фазовые превращения и получаемую структуру.

5. В результате термической обработки полуоси должны получить повышенную прочность по всему сечению. Для изготовления их выбрана сталь 30ХГС:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 4

1. Опишите явление полиморфизма в приложении к железу, а также строение и основные характеристики кристаллической решетки (параметры, координационное число, плотность упаковки) для различных модификаций железа.

2. Опишите линейные несовершенства кристаллического строения. Объясните, как они влияют на свойства металлов и сплавов.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 0,4 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Режущий инструмент из стали У10 был перегрет при закалке. Объясните, чем вреден перегрев и как можно исправить этот дефект.

5. Для изготовления машинных метчиков выбрана сталь Р18:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению и структуре;

б) назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термообработки данной стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термообработки.

Вариант 5

1. Что называют ликвацией? Виды ликвации и причины ее возникновения.

2. Как можно исправить крупнозернистую структуру стали марки 30? Обоснуйте выбранный режим термической обработки.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 0,5 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Используя диаграмму 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 НВ 2500. Опишите превращения, которые происходили в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру.

5. В результате термической обработки втулки должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость НВ 2500-2800). Для изготовления их выбрана сталь 40ХН:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термообработки данной стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 6

1. Объясните, как влияет скорость охлаждения на строение и свойства кристаллизирующегося металла.

2. Охарактеризуйте дислокации. Как они влияют на механические свойства металлов?

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием температур превращений и концентраций углерода характерных точек. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 0,6 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8. Укажите на ней кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости HRC 40. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

5. Для изготовления детали рулевого управления выбрана сталь 35ХГСА:

а) расшифруйте состав и укажите группу стали по назначению;

б) назначьте режим термообработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки этой стали;

в) укажите структуру, свойства и требования, предъявляемые к штампам горячей штамповки.

Вариант 7

1. Опишите виды несовершенств кристаллического строения и их влияние на свойства металлов.

2. Опишите изменение структуры и свойств деформированного металла при нагреве.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных  областях  диаграммы.  Опишите, что  является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 0,7 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

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 НRC 40. Опишите превращения, которые происходили в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термической обработки структуру.

5. Для изготовления деталей, работающих в активных коррозионных средах, выбрана сталь 12Х18Н9Т:

а) расшифруйте состав и определите структуру в равновесном состоянии;

б) объясните причины введения легирующих элементов в эту сталь;

в) назначьте и обоснуйте режим термообработки и опишите микроструктуру данной стали после термической обработки.

Вариант 8

1. Что называют твердым раствором замещения? Приведите пример.

2. Как влияет изменение структуры на свойства деформированного металла? В чем сущность и каково практическое применение наклепа.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 0,8 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Опишите, в чем заключается низкотемпературная термомеханическая обработка конструкционной стали. Объясните с позиции теории дислокаций, почему этот процесс приводит к получению высокой прочности стали. Какими преимуществами и недостатками обладает вариант низкотемпературной термомеханической обработки по сравнению с высокотемпературной термомеханической обработкой.

5. В результате термообработки оправки должны получить повышенную прочность по всему сечению. Для изготовления их выбрана сталь 40ХФА:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится эта сталь по структуре и назначению;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки этой стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 9

1. Опишите три основных типа сплавов в зависимости от их кристаллического строения.

2. Для чего применяется отжиг после холодной пластической деформации? По каким показателям выбирают режим отжига?

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 0,9 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Чем можно объяснить целесообразность полной закалки доэвтектоидных сталей и неполной закалки заэвтектоидных сталей?

5. В результате термообработки рессоры должны получить высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 70С3А:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению и структуре;

б) назначьте  режим термической обработки, приведите его обоснование;

в) опишите микроструктуру и свойства стали после термообработки.

Вариант 10

1. Опишите явление полиморфизма в приложении к титану, а также строение и основные характеристики кристаллической решетки (параметры, координационное число, плотность упаковки) для гексагональной модификации.

2. Изменение структуры и свойств металла при рекристаллизационном отжиге.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 1 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима обработки, обеспечивающей получение твердости HRC 62. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

5. Для изготовления машинных метчиков выбрана сталь Р9:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению и микроструктуре;

б) назначьте режим термообработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 11

1. Опишите условия образования аморфной структуры металлов, а также отличие свойств аморфных металлических сплавов от свойств кристаллических металлических сплавов.

2. Объясните, как изменяется строение и свойства в процессе отдыха (возврата) предварительно наклепанного металла.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 1,2 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Решите, какими двумя способами можно получить структуру троостит для стали У8. Исходное состояние – равновесное. Пользуясь диаграммой железо-цементит, укажите температуры основных технологических операций.

5. Для изготовления пружины выбрана сталь 70С3А:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки;

в) опишите микроструктуру и механические свойства стали после термической обработки.

Вариант 12

1. Решите, какой способ изготовления отливок (в песчаноглинистую форму или металлическую – кокиль) обеспечит получение более надежных деталей в работе. Объясните, почему.

2. Какой термообработкой можно восстановить пластические свойства холоднодеформированной стали 10? Укажите режим выбранной термообработки.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 1,3 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Что общего и чем отличаются по структуре перлит, сорбит, троостит? Объясните, чем вызван рост твердости структур от перлита к трооститу.

5. В результате термической обработки полуоси должны получить по всему сечению повышенную прочность. Для их изготовления выбрана сталь 45ХНА:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению и структуре;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирующих элементов на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 13

1. Опишите условия образования неограниченных твердых растворов и приведите соответствующую диаграмму состояния.

2. Как изменяется структура, механические свойства и плотность дислокаций в результате пластической деформации металлов?

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 1,4 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. С помощью диаграммы состояния железо-цементит определите температуру полной и неполной закалки для стали 35 и дайте краткое описание микроструктуры и свойств стали после каждого вида термической обработки.

5. Для выхлопных патрубков, работающих при температуре 600 °С, используется сталь 08Х18Н10:

а) расшифруйте состав и определите класс стали по структуре;

б)  объясните  назначение  введения  легирующих  элементов

в данную сталь;

в) назначьте и обоснуйте режим термообработки, опишите получаемую структуру;

г) какое мероприятие необходимо провести для упрочнения данного сплава после закалки?

Вариант 14

1. Что называют твердым раствором? Назовите виды твердых растворов (приведите примеры). Изобразите диаграмму, в которой присутствуют твердые растворы.

2. Объясните, как изменяются структура, механические свойства и плотность дислокаций при нагреве предварительно деформированного металла.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 1,5 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. В чем заключается обработка стали холодом и в каких случаях она применяется?

5. Назначьте жаропрочную сталь (сильхром) для клапанов мощных транспортных двигателей:

а) расшифруйте состав и определите класс по структуре;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки;

в) опишите микроструктуру и свойства стали после термообработки.

Вариант 15

1. Объясните, как влияет степень переохлаждения на структуру и свойства кристаллизующегося металла.

2. Объясните, для каких практических целей применяется наклеп и почему.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 1,6 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Как изменяются структура и свойства стали 45 в результате закалки от температуры 750 и 850 °С. Объясните с применением диаграммы состояния железо-цементит.

5. В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 60С2ХФА:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте режим термической обработки, приведите подробное его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 16

1. Опишите, какими процессами сопровождается кристаллизация и чем отличается первичная кристаллизация от вторичной.

2. Объясните, как изменяются эксплуатационные характеристики деталей после поверхностного наклепа (дробеструйной обработки) и почему.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 1,7 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. С помощью диаграммы состояния железо-цементит определите температуру полной и неполной закалки для стали 45 и дайте краткое описание микроструктуры и свойств стали после каждого вида термической обработки.

5. В результате термической обработки рессоры должны получить высокую упругость. Для их изготовления выбрана сталь 65С2ВА:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте режим термической обработки, приведите подробное его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 17

1. Опишите, какие факторы влияют на величину зерна и свойства кристаллизующегося металла.

2. Для чего применяется отжиг в процессе изготовления холоднокатаной стальной ленты? Объясните, как называется такой вид отжига.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 1,8 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. После термической обработки углеродистой стали получена структура цементит-мартенсит отпуска, нанесите на диаграмму состояния железо-цементит вертикальную линию сплава, соответствующую примерному содержанию углерода и укажите температуру закалки и отпуска, обеспечивающую получение заданной структуры, опишите все превращения, которые происходили в стали в процессе закалки и отпуска.

5. Для изготовления деталей, работающих в активных коррозионных средах, выбрана сталь 08Х18Н12Б:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) объясните   назначение  легирующих   элементов,   введенных в эту сталь;

в) назначьте и обоснуйте режим термической обработки и опишите структуру и свойства стали после обработки.

Вариант 18

1. Опишите строение и основные характеристики кристаллической решетки магния (параметры, координационное число, плотность упаковки).

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

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 1,9 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Сталь 40 подверглась закалке от температур 750 и 840 °С. Опишите превращения, происходящие при данных режимах закалки. Укажите, какие образуются структуры и объясните причины получения разных структур. Какой режим закалки следует рекомендовать?

5. Для изготовления деталей высокой прочности используется мартенситно-стареющая сталь Н18К8М3:

а) расшифруйте состав, укажите группу стали по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирующих элементов на превращения в стали;

в) охарактеризуйте структуру и основные свойства стали после термической обработки.

Вариант 19

1. Опишите строение и основные характеристики кристаллической решетки алюминия (параметры, координационное число, плотность упаковки).

2. Объясните, как отличаются свойства металлов при холодной и горячей пластической деформации.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 2,2 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Углеродистые стали У8 и 35 имеют после закалки и отпуска структуру мартенсит отпуска и твердость: первая – HRC60, вторая – HRC50. Используя диаграмму состояния железоцементит и учитывая превращения, происходящие при отпуске, укажите температуру закалки и отпуска для каждой стали. Опишите все превращения, происходящие в этих сталях в процессе закалки и отпуска, и объясните, почему сталь У8 имеет большую твердость, чем сталь 35.

5. Для изготовления деталей, работающих в окислительной атмосфере при 800 °С, выбрана сталь 12Х17:

а) расшифруйте состав, определите группу стали по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) обоснуйте выбор стали для данных условий работы и объясните, для чего вводится хром в эту сталь.

Вариант 20

1. Решите, какой способ изготовления отливок (в песчано-глинистую форму или металлическую – кокиль) обеспечит получение более надежных деталей в работе.

2. Опишите явление рекристаллизации деформированного металла.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 2,5 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. После закалки углеродистой стали со скоростью охлаждения выше критической была получена структура, состоящая из феррита и мартенсита. Проведите на диаграмме состояния железо-цементит вертикальную линию, примерно соответствующую составу заданной стали, укажите принятую в данном случае температуру нагрева под закалку и опишите превращения, которые происходили в стали при нагреве и охлаждении. Как называется такой вид закалки?

5. Для изготовления крупных подшипников выбрана сталь ШХ15СГ:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки;

в) опишите микроструктуру и механические свойства стали после термической обработки.

Вариант 21

1. Изобразите кривые охлаждения: чистого металла, аморфного тела и металлического сплава.

2. Изделия из стали 40 имеют крупнозернистое строение. Назначьте режим термической обработки для получения мелкого зерна и объясните, почему крупнозернистое строение является нежелательным.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 3 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Покажите графически режим отжига для получения ферритного ковкого чугуна. Опишите структурные превращения, происходящие в процессе отжига, и укажите, каковы механические свойства чугуна после термической обработки.

5. Для изготовления деталей штампов, обрабатывающих металл в горячем состоянии, выбрана сталь 5ХНМА:

а) расшифруйте состав, определите группу стали по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте режим термической обработки, приведите подробное его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки этой стали.

Вариант 22

1. Объясните, что называют степенью переохлаждения и как она влияет на структуру и свойства кристаллизующегося металла?

2. Объясните, с какой целью поковки после горячей пластической деформации могут подвергаться нормализации.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 3,5 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Углеродистая сталь У8 после одного вида термической обработки получила структуру пластинчатого перлита, а после другого – структуру зернистого перлита. Укажите, какой вид термической обработки был применен в первом случае и какие превращения в стали обеспечили получение структуры пластинчатого перлита. Какая термообработка была применена во втором случае и какие превращения в стали обеспечили получение структуры зернистого перлита?

5. Для деталей, работающих в любых коррозионных средах, используется сталь 40Х13:

а) расшифруйте состав, определите группу стали по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) объясните назначение введения хрома в эту сталь;

в) назначьте и обоснуйте режим термической обработки и опишите микроструктуру после обработки.

Вариант 23

1. Объясните, как влияет скорость охлаждения на строение кристаллизующегося металла?

2. Технически чистая медь имеет температуру плавления 1083 °С. Какой обработке давлением (горячей или холодной) она подвергается при температуре 350 °С? Поясните, каким образом это определяется.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 4 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Используя диаграмму состояния железо-цементит, укажите температуру закалки стали У12, опишите происходящие в процессе закалки превращения и получаемую структуру. Объясните, какой дополнительной обработке необходимо подвергать закаленную сталь У12 для устранения остаточного аустенита.

5. Для изготовления фрез выбрана сталь Р6М5:

а) расшифруйте состав и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению и структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите микроструктуру и главные свойства стали после термической обработки.

Вариант 24

1. Опишите физическую сущность процесса плавления.

2. Каким способом можно восстановить пластичность холоднокатаного алюминиевого прутка? Назначьте режим термической обработки и опишите сущность происходящих процессов.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 4,3 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Опишите структуру и свойства стали 40 после закалки от температур 750 и 850 °С (объясните с применением диаграммы состояния железо-цементит).

5. Для изготовления полуоси выбрана сталь 38ХН3МА:

а) расшифруйте состав и укажите группу стали по назначению;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирующих элементов на превращения в стали; в) охарактеризуйте структуру и основные свойства стали.

Вариант 25

1. Опишите физическую сущность процесса кристаллизации.

2. Стальная проволока для тросов производится методом холодного волочения. Расскажите, чем объясняется высокая прочность тросов.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 4,7 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. С помощью диаграммы состояния системы железо-цементит определите температуру нормализации, отжига и закалки для стали У12 и кратко опишите микроструктуру и свойства стали после каждого вида термической обработки.

5. Для выхлопных патрубков, работающих при температуре 600 °С, используется сталь 12Х18Н10Т:

а) расшифруйте состав и определите класс стали по структуре в равновесном состоянии;

б) объясните назначение введения легирующих элементов в данную сталь;

в) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, опишите получаемую структуру.

Вариант 26

1. Опишите точечные несовершенства кристаллического строения.

2. Как можно оценивать явление наклепа металла с точки зрения машиностроителей? Приведите примеры, когда наклеп оценивается положительно и отрицательно.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 4,9 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

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 НRC 40. Опишите превращения, которые происходили в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термической обработки структуру.

5. В машиностроении используется сталь ШХ15:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по назначению и структуре;

б) назначьте режим термической обработки и приведите его обоснование;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 27

1. Дислокации и их влияние на механические свойства металлов.

2. Производство железной проволоки осуществляется волочением при нормальной температуре. После определенных степеней утонения проволока рвется. Объясните, в чем причина отрыва и что следует сделать для получения проволоки нужного сечения.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 5 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. С помощью диаграммы состояния железо-цементит определите температуру полного и неполного отжига, а также температуру нормализации для стали 20. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и приведите краткое описание микроструктуры и свойств стали после каждого вида обработки.

5. Для деталей, работающих в контакте с крепкими кислотами, выбрана сталь 15Х25Т:

а) расшифруйте состав и определите класс стали по структуре в равновесном состоянии;

б) объясните причину введения хрома в эту сталь и обоснуйте выбор данной стали для указанных условий работы.

Вариант 28

1. Опишите строение и основные характеристики кристаллической решетки железа (параметры, координационное число, плотность упаковки).

2. Материал детали имеет температуру рекристаллизации выше, чем температура эксплуатации детали. Объясните, будет ли в этих условиях возможна безаварийная работа детали, если учесть, что деталь предварительно подверглась холодной обработке металлов давлением.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 5,5 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима термической обработки, обеспечивающей получение твердости HRC 60-63. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается при этом.

5. Для изготовления деталей двигателей внутреннего сгорания, работающих при температурах до 550 °С, выбрана сталь 25Х2М1Ф:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по структуре в равновесном состоянии;

б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки;

в) опишите микроструктуру и механические свойства стали после термической обработки.

Вариант 29

1. Опишите виды несовершенств кристаллического строения и их влияние на свойства металлов.

2. Технически чистый алюминий имеет температуру плавления 660 °С. Какой обработке давлением (горячей или холодной) он подвергается при температуре 200 °С? Поясните, каким образом это определяется. Объясните, как влияет степень пластической деформации на процесс рекристаллизации и величину зерна.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 6 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

4. Используя диаграмму состояния железо-цементит и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте режим термической обработки для углеродистой стали 40, необходимый для обеспечения твердости НRC 35. Опишите превращения, которые происходили в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру.

5. Для изготовления рессор выбрана сталь 55С2А:

а) расшифруйте состав и определите группу стали по назначению и структуре;

б) назначьте режим термической обработки, приведите подробное его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки этой стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 30

1. Опишите строение и основные характеристики кристаллической решетки магния (параметры, координационное число, плотность упаковки).

2. Производство алюминиевой проволоки осуществляется волочением при нормальной температуре. После определенных степеней утонения проволока рвется. Объясните, в чем причина отрыва и что следует сделать для получения проволоки нужного сечения.

3. Изобразите диаграмму состояния железо-цементит с указанием характерных точек температур превращений и концентраций углерода. Укажите фазовый состав и структурные составляющие в различных областях диаграммы. Опишите, что является твердыми растворами, химическими соединениями и механическими смесями. Постройте кривую охлаждения до комнатной температуры жидкого сплава с содержанием углерода 6,2 %. Опишите превращения, происходящие при охлаждении данного сплава. Определите структуру сплава при комнатной температуре.

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 НRC45. Опишите превращения, которые происходили в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру.

5. Для изготовления деталей подшипников качения (роликов, шариков и др.) выбрана сталь ШХ20:

а) расшифруйте состав и укажите, к какой группе относится данная сталь по структуре в равновесном состоянии и назначению;

б) назначьте режим термической обработки, приведите подробное его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;

в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки.