Материаловедение

Вариант 1

1. Что такое ликвация? Охарактеризуйте виды ликвации, причины возникновения и способы устранения.

2. Вычертите диаграмму состояния «железо – карбид железа», укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите фазовые и структурные превращения в сплаве, содержащем 0,2% углерода, при охлаждении из жидкого состояния. Постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз Гиббса) для этого сплава. Какова структура сплава при комнатной температуре, как сплав называется? По правилу Курнакова определите количественное соотношение фаз в сплаве при температуре 800 °С.

3. Метчики из стали У10 закалены: первый – от температуры 760°С, второй – от температуры 850оС. Нанесите на диаграмму состояния «железо – карбид железа» выбранные температуры нагрева и объясните, какой из метчиков закален правильно, имеет более высокие режущие свойства. Обоснуйте выбор, указав, какие при этом происходили превращения.

4. Для изготовления деталей машин, которые должны иметь твердость 28÷35 HRC, использована сталь 40Х. Расшифруйте марку стали, приведите примерный химический состав данной стали, определите группу стали. Назначьте типовой режим упрочняющей термообработки стали (температуру закалки и вид отпуска, охлаждающие среды). Опишите сущность происходящих при термообработке превращений, микроструктуру и свойства. Для каких деталей применяется данная сталь?

5. Что такое пластмассы? Опишите (в общем) состав и свойства пластмасс, их достоинства и недостатки как конструкционных материалов.

Вариант 2

1. Что такое твердый раствор? Опишите виды твердых растворов, приведите примеры. Дайте общую характеристику свойств твердых растворов, используйте закономерности Курнакова.

2. Вычертите диаграмму состояния «железо – карбид железа», укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите фазовые и структурные превращения в сплаве, содержащем 0,3% углерода, при охлаждении из жидкого состояния. Постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз Гиббса) для этого сплава. Какова структура сплава при комнатной температуре, как сплав называется? По правилу Курнакова определите количественное соотношение фаз в сплаве при температуре 800°С

3. Изделия из углеродистой стали 60 после правильно выполненной закалки и последующего отпуска имеют твердость более низкую, чем предусмотрено техническими условиями. Чем вызван этот дефект, и как можно его исправить? Используйте при ответе диаграмму состояния «железо – карбид железа», опишите превращения структуры и изменение свойств стали.

4. Для изготовления матриц холодной штамповки выбрана сталь Х12Ф1. Расшифруйте марку стали, приведите примерный химический состав данной стали, определите группу стали. Назначьте и обоснуйте режимы термообработки. Опишите сущность происходящих при термообработке превращений, микроструктуру и главные свойства матриц после термообработки.

5. Для изготовления деталей методом глубокой вытяжки применяют латунь Л68. Укажите состав. Используя диаграмму медь-цинк, определите структуру сплава. Назначьте режим термообработки, применяемый между отдельными операциями вытяжки, обоснуйте его выбор. Приведите общие характеристики механических свойств сплава.

Вариант 3

1. Приведите условия образования твердых растворов с неограниченной растворимостью компонентов и упорядоченных твердых растворов. Каковы свойства этих растворов?

2. Вычертите диаграмму состояния «железо – карбид железа», укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите фазовые и структурные превращения в сплаве, содержащем 0,7% углерода, при охлаждении из жидкого состояния. Постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз Гиббса) для этого сплава. Какова структура сплава при комнатной температуре, как сплав называется? По правилу Курнакова определите количественное соотношение фаз в сплаве при температуре 800 °С.

3. Сталь 40 подвергалась закалке от температур 750, 830 и 900 °С. Используя диаграмму состояния «железо – карбид железа», укажите выбранные температуры нагрева, назовите режимы закалки и опишите превращения, которые произошли при этих режимах. Какие при этом получились свойства? Какому режиму отдать предпочтение?

4. В результате термообработки пружины должны получить высокую упругость. Для их изготовления использована сталь 60С2ХФА. Расшифруйте марку стали, приведите примерный химический состав данной стали. Назначьте типовой режим упрочняющей термообработки стали (температуру закалки и вид отпуска, охлаждающие среды). Опишите сущность происходящих при термообработке превращений, микроструктуру и свойства стали.

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

Вариант 4

1. Опишите физическую сущность и механизм процесса кристаллизации. Охарактеризуйте наиболее общие закономерности кристаллизации самопроизвольной и несамопроизвольной.

2. Вычертите диаграмму состояния «железо – карбид железа», укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите фазовые и структурные превращения в сплаве, содержащем 0,8% углерода, при охлаждении из жидкого состояния. Постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз Гиббса) для этого сплава. Какова структура сплава при комнатной температуре, как сплав называется? По правилу Курнакова определите количественное соотношение фаз в сплаве при температуре 1400 °С.

3. Используя диаграмму состояния «железо – карбид железа», назначьте для стали 50 температуру закалки, а также температуру отпуска, необходимую для получения твердости 32HRC. Опишите превращения на всех этапах обработки и получаемую структуру.

4. В результате обработки шестерни должны получить твердую износостойкую поверхность и вязкую сердцевину. Для их изготовления использована сталь 18ХГТ. Расшифруйте марку стали, приведите примерный химический состав данной стали. Назначьте режим ХТО и термической обработки. Опишите сущность происходящих при термообработке превращений, микроструктуру и свойства поверхности и сердцевины шестерни после всей обработки.

5. Для изготовления лопастей воздушных винтов выбран сплав Д1. Приведите состав, опишите способ упрочнения сплава и объясните природу упрочнения. Укажите микроструктуру и характеристики механических свойств сплава.

Вариант 5

1. Объясните, что такое модифицирование. Какие виды модификаторов бывают, и каково их влияние на структуру и свойства сплавов (связать это с влиянием модификаторов на размер критического зародыша)? Приведите конкретные примеры модификаторов разного рода.

2. Вычертите диаграмму состояния «железо – карбид железа», укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите фазовые и структурные превращения в сплаве, содержащем 0,9% углерода, при охлаждении из жидкого состояния. Постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз Гиббса) для этого сплава. Какова структура сплава при комнатной температуре, как сплав называется? По правилу Курнакова определите количественное соотношение фаз в сплаве при температуре 800 °С.

3. Поковки из стали 40 имеют крупнозернистое строение. Как при этом изменились свойства стали? С помощью диаграммы состояния «железо – карбид железа» назначьте режим термической обработки для получения мелкого зерна и объясните, почему выбранный режим обеспечивает мелкозернистое строение.

4. Кулачки должны иметь минимальную деформацию и высокую износостойкость при твердости поверхностного слоя 750÷1000HV. Для их изготовления использована сталь 38Х2МЮА. Расшифруйте марку стали, приведите примерный химический состав данной стали. Назначьте режим термической и химико-термической обработки. Опишите сущность происходящих при термообработке превращений, микроструктуру и свойства кулачков после всей обработки.

5. Опишите современное представление о молекулярном строении полимеров. В чем различие между термопластичными и термореактивными полимерами? Охарактеризуйте зависимость деформации полимеров от температуры.