Материаловедение

Вариант 21

1. Начертите диаграмму состояния железо–карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,6 % углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре после медленного охлаждения и как этот сплав называется?

2. Вычертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 20-28 HRC. Укажите как этот режим называется, опишите сущность превращений, и какая структура получается после такой термической обработки.

3. С помощью диаграммы состояния железо-цементит выберете режим термической обработки стали У12, применяемый для устранения цементитной сетки. Опишите превращения, которые происходят при нагреве и охлаждении, структуру после проведенной термической обработки. Объясните, как влияет на свойства стали присутствие цементитной сетки в ее структуре.

Обоснуйте температуру нагрева этой стали под закалку и температуру отпуска. Какая при этом получится структура?

4. В результате термической обработки полуоси должны получить повышенную прочность по всему сечению (с твердостью 230-280 НВ). Для изготовления их выбрана сталь 20ХГНР. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

5. Для некоторых деталей применяют­ся титановые сплавы ВТ5-1 и ВТ14. Укажите их состав, назначьте режим термической обработки и обоснуйте его выбор. Опишите микроструктуру сплавов.

6. Композиционные материалы на основе металлических и полимерных составляющих. Охарактеризуйте данные материалы. Укажите их состав, строение, свойства и области применения.

Вариант 22

1. Начертите диаграмму состояния железо–карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,75 % углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре после медленного охлаждения и как этот сплав называется?

2. Вычертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 250-300 НВ. Укажите как этот режим называется, опишите сущность превращений, и какая структура получается после такой термической обработки.

3. Почему для изготовления инструмента применяется сталь с исходной структурой зернистого перлита? В результате какой термической обработки можно получить эту структуру? Пользуясь диаграммой железо-цементит, приведите режимы предварительной и окончательной термической обработки инструмента из стали У10. Опишите превращения, происходящие в стали при термической обработке. Какова структура стали в готовом инструменте?

4. В результате термической обработки рычаги должны получить повышенную прочность по всему сечению (с твердостью 28-35 HRC). Для изготовления их выбрана сталь 35ХМА. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

5. Для изготовления деталей выбран титановый сплав марки ВТ22. Укажите состав и приведите механические свойства сплава. Опишите, каким способом производится упрочнение этого сплава и объясните природу упрочнения.

6. Минеральные (неорганические) стекла. Охарактеризуйте данные материалы. Укажите их состав, строение, свойства и области применения.

Вариант 23

1. Начертите диаграмму состояния железо–карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 4,7 % углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре после медленного охлаждения и как этот сплав называется?

2. Вычертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 42 HRC. Укажите как этот режим называется, опишите сущность превращений, и какая структура получается после такой термической обработки.

3. С помощью диаграммы состояния железо-цементит установите температуру полного и неполного отжига, нормализации, полной и неполной закалки стали 50. Выберите оптимальную предварительную и окончательную термическую обработку для данной стали и обоснуйте ее. Опишите превращения, происходящие в стали при выбранной термической обработке, укажите структуру и свойства стали после проведенной термической обработки.

4. Для изготовления измерительного инструмента выбрана сталь ХВГ. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обра­ботки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства инструмента в готовом виде.

5. Для изготовления некоторых деталей выбран алюминиевый сплав марки АК12 (АЛ2). Приведите химический состав и укажите способ изготовления деталей из данного сплава. Опишите методы повышения механических свойств сплава и сущность этого явления.

6. Резины общего назначения. Охарактеризуйте данные материалы. Укажите их состав, строение, свойства и области применения.

Вариант 24

1. Начертите диаграмму состояния железо–карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 5,5 % углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре после медленного охлаждения и как этот сплав называется?

2. Вычертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 42-45 HRC. Укажите как этот режим называется, опишите сущность превращений, и какая структура получается после такой термической обработки.

3. Инструменты из стали У10 закалены: один – от температуры 760 °С, другой – от температуры 850 °С. Используя диаграмму состояния железо-цементит установите какая закалка была проведена в первом случае, а какая – во втором. Объясните после закалки с какой температуры изделие будет иметь более высокую твердость и лучшие эксплуатационные свойства и почему. Назначьте оптимальную предварительную и окончательную термическую обработку для данной стали.

4. В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 60С2ХФА. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объясните влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства пружин после термической обработки.

5. Для деталей арматуры выбрана бронза БрО3Ц12С5. Расшифруйте состав и опишите структуру сплава. Объясните назначение легирующих элементов. Приведите характеристики механических свойств сплава.

6. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы на металлической основе. Охарактеризуйте данные материалы. Укажите их состав, строение, свойства и области применения.

Вариант 25

1. Начертите диаграмму состояния железо–карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 2,5 % углерода. Какова структура этого сплава при комнатной температуре после медленного охлаждения и как этот сплав называется?

2. Вычертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 52-54 HRC. Укажите как этот режим называется, опишите сущность превращений, и какая структура получается после такой термической обработки.

3. Используя диаграмму состояния железо-карбид железа объясните, как изменяются структура и свойства стали 45 в результате отжига и закалки от температуры 750 и 850 °С. Выберите оптимальный режим нагрева под отжиг и закалку стали и обоснуйте его. Какой после этого необходимо провести отпуск и почему? Какая структура будет получена в сплаве после отпуска?

4. В результате термической и химико-термической обработки шестерни должны получить твердый износостойкий поверхностный слой при вязкой сердцевине. Для изготовления их выбрана сталь 18ХГТ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической и химико-термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической и химико-термической обработки данной стали. Опишите микроструктуру и свойства поверхности и сердцевины шестерни после термической обработки.

5. Для деталей арматуры выбрана бронза марки БрО5Ц5С5. Укажите состав и опишите структуру сплава. Объясните назначение легирующих элементов и приведите механические свойства сплава.

6. Волокнистые пластмассы (стекловолокниты, полиамиды и др.). Охарактеризуйте данные материалы. Укажите их состав, строение, свойства и области применения.