Тематика лабораторных работ

1) Определение механических свойств материалов.

2) Изучение диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов.

3) Микроструктура сталей и чугунов.

4) Влияние термической обработки на структуру и свойства сталей.

5) Методы поверхностного упрочнения деталей.

6) Микроструктура легированных сталей.

7) Микроструктура цветных металлов и сплавов.

 

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к изучению РАЗДЕЛА

 

Для успешного изучения материала раздела «Материаловедение» нужно усвоить основные понятия, определения и металловедческую терминологию. Необходимо уяснить, что свойства металлов определяются их строением и структурой. Требуется четко представлять принципиальную разницу в строении кристаллических и аморфных тел; разобраться в форме элементарных ячеек пространственных решеток металлов; понять, чем объясняется анизотропия свойств кристаллов, в чем физический смысл аллотропических (полиморфных) превращений, связанных с изменением свойств металла, и каково практическое значение аллотропии.

Важным является понимание существенного отличия реального кристаллического строения металла от идеального, лишенного структурных несовершенств, так как расположение атомов, близкое к правильному, встречается лишь в отдельных частях реальных кристаллов. Различные дефекты кристаллического строения (линейные искажения (дислокации), точечные дефекты – не занятые атомами места (вакансии) и включения чужеродных атомов (примеси), а также их перемещения с образованием скоплений) в значительной мере определяют характеристики прочности металла. Это влияние неоднозначно, так как уменьшая количество этих дефектов путем очистки металла от примесей способами химического рафинирования, электрошлакового переплава, зонной плавки, вакуумирования, а также используя способы сокращения числа дислокаций и вакансий, можно добиться приближения к идеальному строению кристалла и соответственно к теоретической прочности. Таким образом, например, удалось добиться прочности кристаллов железа до 15000 Мпа (реальная прочность их – не более 250 МПа); при некоторой критической концентрации дефектов кристаллического строения прочность металлов минимальна; повышения прочности можно добиться увеличением плотности дефектов кристаллического строения сверх критического, применяя наклеп, закалку, легирование.

Знание физической сущности характеристик механических свойств металлов и сплавов и методов определения их числовых значений исключительно важно для инженера.

При изучении процессов расплавления и кристаллизации металлов необходимо уяснить то, что причиной, приводящей к фазовым превращениям, является стремление системы к переходу в состояние с минимальным запасом свободной энергии. образование устойчивых центров кристаллизации, их количество и скорость роста кристаллов из этих центров определяются степенью переохлаждения сплава. Нужно иметь в виду, что образование дендритной структуры при кристаллизации является следствием неравномерности роста кристалла в разных направлениях. Необходимо также ознакомиться с условиями образования неоднородности химического состава сплава (ликвации) в пределах слитка и одного кристаллита, понять практическое значение этого явления.

Нужно разобраться в физическом смысле температурных остановок, проявляемых в виде площадок и перегибов на кривых охлаждения сплавов, и усвоить определение критической точки (критической температуры).

Взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях определяет структуру, а значит, и свойства сплава, поэтому важно выяснить условия, при которых оно происходит. Химическое соединение обладает особой кристаллической решеткой, отличной от кристаллических решеток компонентов, из которых оно состоит, и поэтому его свойства резко отличаются от свойств этих компонентов. Зная объемное соотношение и механические свойства отдельных фаз и структурных составляющих сплава, можно предопределить его поведение под действием внешних сил в том или ином состоянии, например большую пластичность чистых металлов, повышенную хрупкость механических смесей и особенно химических соединений.

При изучении металлических сплавов, прежде всего, нужно научиться анализировать диаграмму их состояния, пользуясь правилом фаз и правилом отрезков. При этом необходимо уметь определять процентное соотношение фаз и структурных составляющих для данного состояния сплава (температура, химический состав). Важно понять разницу между эвтектическим и эвтектоидным превращениями.

Для изучения железоуглеродистых сплавов необходимо научиться анализировать диаграмму состояний «железо – цементит»; знать состав, строение и условия образования различных фаз и структурных составляющих; понимать, в чем структурное различие между техническим железом, сталью и чугуном; разобраться, как влияет углерод и нормальные (постоянные) примеси – кремний, марганец, сера и фосфор – на свойства сталей, в чем состоит вредное влияние фосфора и серы, определяющие явления хладно- и красноломкости стали. Нужно понять, какие требования предъявляются к сталям обыкновенного качества и к качественным сталям, знать обозначение марок этих сталей (маркировку) в соответствии с действующими стандартами (см. Приложения 1 и3).

Химический состав и механические свойства сталей должны соответствовать требованиям государственных стандартов. Для углеродистых сталей обыкновенного качества это соответствие проверяется по ГОСТ 380-2005, для углеродистых качественных – по ГОСТ 1050-88, для углеродистых инструментальных – по ГОСТ 1435-99, для легированных – по ГОСТ 19281-89, 14959-79 и др. в зависимости от способа раскисления может быть получена сталь различного качества. способ раскисления обозначается в конце марки стали следующими индексами: сп – сталь спокойная, пс – полуспокойная, кп – кипящая.

В ответах на вопросы, касающиеся конкретных марок сплавов, необходимо на основании ГОСТов указать принципы их классификации и привести примеры. Например, серые чугуны по ГОСТ 1412-85 маркируются так: СЧ25, где СЧ – серый чугун, 25 – предел прочности при растяжении s_в (250 МПа); ковкие чугуны (ГОСТ 1215-79) – КЧ45-7, где КЧ – ковкий чугун; 45 – предел прочности при растяжении s_в (450 МПа), 7 – относительное удлинение d в процентах; высокопрочные чугуны (ГОСТ 7293-85) – ВЧ80, где 80 – s_в (800 МПа); ЧВГ30 – чугун с вермикулярным графитом для отливок ГОСТ 28394-89, где 30 – предел прочности при растяжении s_в (300 МПа).

При изучении процесса графитизации важно уяснить, каково влияние элементов Si, Mn, S, P и элементов-модификаторов на процесс графитизации и форму графитных включений и соответственно на механические и эксплуатационные свойства отливок.

Необходимо понять связь между способом нагружения, напряженным состоянием и характером разрушения. Важно усвоить, что поведение одного и того же сплава в образце при одноосном статическом нагружении, например при растяжении или изгибе, и в детали при сложном нагружении, например при одновременном действии изгиба и кручения, различно. на характер разрушения (хрупкое или вязкое) оказывают существенное влияние температура и скорость нагружения, определяющие степень предшествующей пластической деформации, которая приводит к увеличению плотности дислокаций, изменению субструктуры и соответственно к изменению свойств сплавов. конструкционная прочность деталей машин не только связана с характером нагружения, но и с наличием концентраторов напряжений (надрезов, рисок, выточек и пр.).

Термическая обработка – один из основных способов влияния на строение, а следовательно, и на свойства сплавов. Сущность термической обработки стали и чугуна можно понять, зная структурные превращения, происходящие при нагреве и охлаждении железоуглеродистых сплавов с различным содержанием углерода.

изучение структурных превращений при нагреве наклепанного металла предполагает рассмотрение рекристаллизационных процессов. следует четко определять три стадии рекристаллизации (возврат, первичную и собирательную рекристаллизацию), связав изменения микроструктуры с изменением свойств по этим стадиям. Необходимо особо отметить практическое значение температуры «порога» рекристаллизации.

Необходимо разобраться, какие превращения претерпевают феррит, перлит и ледебурит при нагреве и какое влияние оказывает степень переохлаждения (скорость охлаждения) на превращение аустенита. Вопросы охлаждения аустенита лучше разобрать, используя диаграмму его изотермического распада, и на ее основе уяснить, при какой скорости охлаждения образуются перлит, сорбит, троостит и мартенсит, что называется критической скоростью охлаждения при закалке, в чем разница между мартенситом и приведенными выше структурами.

Следует иметь в виду, что чем ниже содержание углерода в стали, тем больше критическая скорость ее охлаждения при закалке, вследствие чего низкоуглеродистые стали (менее 0,3 % С) практически не закаливаются. Нужно усвоить следующее: при образовании мартенсита кристаллическая решетка железа в результате полиморфного превращения (g ® a) перестраивается из гранецентрированной кубической в объемно центрированную, но так как скорость охлаждения сплава при этом выше критической, углерод из железа не успевает выделиться, а остается в твердом растворе. В результате этого превращения образуется пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе, который получил название «мартенсит». При этом объемно центрированная кубическая кристаллическая решетка мартенсита искажается и становится объемно центрированной тетрагональной.

Процесс образования мартенсита бездиффузионный, так как при температуре мартенситного превращения низка скорость диффузии углерода. Образование мартенсита происходит между температурой начала (М_н) и температурой конца (М_к) мартенситного превращения тем полнее, чем ниже температура превращения в этом интервале. Интервал мартенситного превращения при увеличении содержания углерода смещается в область более низких температур. Часть аустенита, находясь между образовавшимися пластинами мартенсита в состоянии всестороннего сжатия, не превращается в мартенсит. Этот остаточный аустенит снижает твердость стали, поэтому для уменьшения количества остаточного аустенита некоторые стали необходимо охлаждать до отрицательной температуры (– 40°С и ниже). Такая обработка называется обработкой холодом.

Закалка не является окончательной операцией термической обработки. Структура и свойства формируются при отпуске закаленной стали, поэтому необходимо разобраться в структурных превращениях, происходящих при отпуске стали, и их влиянии на изменение свойств стали после закалки и отпуска (низкого, среднего и высокого). Важно понять, почему уменьшается искаженность (тетрагональность) мартенсита, какие условия необходимы для перехода остаточного аустенита в мартенсит и для его распада на ферритоцементитную смесь. Под улучшением стали понимают закалку на мартенсит с последующим высоким отпуском на сорбит.

При рассмотрении вопросов термической обработки чугуна нужно изучить процесс графитизирующего отжига, который применяется для получения ковкого чугуна.

Поверхностная прочность деталей может быть повышена непосредственно термической обработкой, химико-термической обработкой (ХТО) и методами пластической деформации поверхности. Важно уяснить, какие конструкционные стали относятся к улучшаемым (подвергаются термическому улучшению), а какие – к цементируемым (упрочняются ХТО), а следовательно, какой способ упрочнения нужно выбрать для детали, изготовленной из той или иной марки стали в зависимости от ее химического состава.

При ознакомлении с различными способами термического поверхностного упрочнения особое внимание нужно уделить высокочастотной закалке. Изучение различных методов химико-термической обработки необходимо начать с цементации в твердой, газовой и жидкой средах (карбюризаторах). После этого можно рассматривать и другие виды ХТО, так как принцип всех методов химико-термической обработки один и тот же: получение насыщающего вещества в атомарной форме (диссоциация), адсорбирование (захват) этих атомов поверхностью металла и диффузия их внутрь металла. Необходимо уяснить назначение отдельных процессов ХТО и влияние их на свойства, приобретаемые поверхностью изделий: износоустойчивость, усталостную прочность, коррозионную устойчивость.

Для изменения структуры и свойств стали легируют. Рассматривая влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей, необходимо изучить особенностивновь появляющихся фаз: легированного феррита, легированного аустенита и специальных карбидов. Нужно иметь в виду, что принципы термической обработки как для углеродистых, так и для легированных сталей остаются неизменными. однако положение критических точек у них в зависимости от состава меняется и соответственно меняются структура в равновесном состоянии, критическая скорость закалки, прокаливаемость и закаливаемость стали, необходимая температура нагрева для различных видов термической обработки. Надо помнить, что легирующие элементы в зависимости от их содержания по-разному влияют на структуру и свойства стали как в исходном, так и в термообработанном состоянии.

Необходимо ознакомиться с порошковыми твердыми сплавами, применяемыми как для наплавки изношенных поверхностей деталей машин, так и для изготовления твердосплавных пластин для режущего инструмента. Особое внимание нужно обратить на температуростойкость (красностойкость) и твердость этих сплавов. Требуется изучить современную технологию производства порошковых материалов, которая позволяет получать изделия с весьма ценными свойствами при минимальных затратах, ознакомиться с основными видами изделий порошковой металлургии, с их свойствами и областью использования.

Следует уяснить, почему применение большинства цветных металлов в технике ограниченно, а их сплавы используются широко.

важно ознакомиться с диаграммами состоянии сплавов «медь – цинк» (латуни), «медь – олово» (оловянистая бронза), «алюминий – кремний» (силумины) и «алюминий – медь» (дуралюмины) с тем, чтобы выяснить взаимозависимость структуры и свойств тех или иных промышленных сплавов. Необходимо понять, почему изделия из этих сплавов получают как методами пластической деформации при обработке давлением, так и литьем. Необходимо разобраться в маркировке сплавов меди и алюминия, знать области их применения и уметь привести конкретные примеры. Например, медь по ГОСТ 859-78 (в зависимости от содержания примесей) маркируется так: МОО, МО, Ml, M2, М3 и М4; литейные латуни (ГОСТ 17711-80) – ЛЦ40С, где Л – латунь; Ц – цинк (40 %); С – свинец (1 %). Деформируемые бронзы маркируются иначе (ГОСТ 5017-74): БрОФ4-0,25, где Бр – бронза; О – олово; Ф – фосфор; цифры – их среднее содержание в процентах.

В зависимости от содержания примесей различают алюминий высокой чистоты (например, марки А99 – не менее 99,99 % Al, А95 – не менее 99,95 % Al) и алюминий технической чистоты (например, марки А0 – не менее 99,0 % Al, А1 – не менее 99,1 % Al, АД0, АД1, где буква «Д» – деформированный). сплавы алюминия маркируются так: деформируемые не упрочняемые термической обработкой (ГОСТ 4784-74) – АМц (содержится марганец), АМг2 (магний – 2 %); упрочняемые термической обработкой – дюралюминий Д16 (медь, магний, марганец), высокопрочный В95 (медь, марганец, магний, хром, цинк), ковочный АК6 (то же и кремний).

Литейные алюминиевые сплавы маркируются по ГОСТ 1583–93: после буквы А стоят буквы, обозначающие легирующие элементы, и сразу после нее – количество весовых процентов данного элемента (середина марочного интервала). В конце марки могут быть строчные буквы, указывающие на количество примесей в сплаве: ч – чистый; пч – повышенной чистоты; оч – особой чистоты; р – рафинированный. Например. Сплав АК9пч ГОСТ 1583–93 – алюминиевый литейный сплав с содержанием 9 % кремния (К9) повышенной чистоты. Сплав АМ5 ГОСТ 1583–93 – алюминиевый литейный сплав с содержанием 5 % меди. В зависимости от режима термической обработки в обозначение марки сплава вводят в скобках букву «Т» и номер одного из восьми режимов термической обработки (Т1 – Т8). Например, АМ5 (Т2), где Т2 – отжиг при 300°С, если Т7 – закалка и старение при 290°С.

Особое внимание нужно обратить на процессы старения деформируемых алюминиевых сплавов, упрочняемых термической обработкой после их закалки. изучив превращения в структуре и изменения свойств, следует разобраться в физической сущности упрочнения при старении (когерентность кристаллических решеток твердого раствора и образующегося химического соединения).

Среди неметаллических материалов очень важны синтетические полимерные материалы. К ним относятся различные пластмассы, резина, клеи и лакокрасочные материалы.

Важно четко представлять, что полимер – химическое вещество специфического строения, а полимерный материал – технический продукт, изготовленный из полимера или на его основе. Полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, эластичном и текучем (состояние полимера обусловлено его структурой и температурой нагрева).

Свойства полимеров зависят от их химического состава (карбо-, гетероцепные и элементоорганические), а также от количественного соотношения атомов в молекуле и от их сочетания. Например, замена водорода углеводородным радикалом приводит к увеличению эластичности и морозостойкости и к снижению прочности, твердости и теплостойкости.

Важно изучить и уметь оценивать эксплуатационные свойства пластмасс, так как в ряде случаев они могут с успехом заменить другие материалы, в том числе и металлические материалы. например, стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) превышает по удельной прочности сталь, титан и дюралюминий; политетрафторэтилен (фторопласт) обладает высокими диэлектрическими свойствами, а гетинакс – высокими фрикционными свойствами.

Необходимо понять роль защитных покрытий металлических и неметаллических изделий, изучить классификацию покрытий, технические требования к ним и определить технико-экономическую эффективность их применения как средства борьбы с коррозией металлов.

 

3. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

 

Таблица 1

Перечень номеров вопросов по вариантам заданий

Вариант задания*	Номера вопросов задания	Вариант задания*	Номера вопросов задания
30, 60, 90 29, 59, 89 28, 58, 88 27, 57, 87 26, 56, 86 25, 55, 85 24, 54, 84 23, 53, 83 22, 52, 82 21, 51, 81 20, 50, 80 19, 49, 79 18, 48, 78 17, 47, 77 16, 46, 76	1, 31, 61, 91, 121, 151 2, 32,62, 92, 122, 152 3, 33, 63, 93, 123, 153 4, 34, 64, 94, 124, 154 5, 35, 65, 95, 125, 155 6, 36, 66, 96, 126, 156 7, 37, 67, 97, 127, 157 8, 38, 68, 98, 128, 158 9, 39, 69, 99, 129, 159 10, 40, 70, 100, 130, 160 11, 41, 71, 101, 131, 161 12, 42, 72, 102, 132, 162 13, 43, 73, 103, 133, 163 14, 44, 74, 104, 134, 164 15, 45, 75, 105, 135, 165	15, 45, 75 14, 44, 74 13, 43, 73 12, 42, 72 11, 41, 71 10, 40, 70, 00 09, 39, 69, 99 08, 38, 68, 98 07, 37, 67, 97 06, 36, 66, 96 05, 35, 65, 95 04, 34, 64, 94 03, 33, 63, 93 02, 32, 62, 92 01, 31, 61, 91	16, 46, 76, 106, 136, 166 17, 47, 77, 107, 137, 167 18, 48, 78, 108, 138, 168 19, 49, 79, 109, 139, 169 20, 50, 80, 110, 140, 170 21, 51, 81, 111, 141, 171 22, 52, 82, 112, 142, 172 23, 53, 83, 113, 143, 173 24, 54, 84, 114, 144, 174 25, 55, 85, 115, 145, 175 26, 56, 86, 116, 146, 176 27, 57, 87, 117, 147, 177 28, 58, 88, 118, 148, 178 29, 59, 89, 119,149, 179 30, 60, 90, 120, 150, 180

* Выбирается по двум последним цифрам шифра студента.

Вопросы к заданиям

1 – 30. По диаграмме состояний «железо – цементит» опишите, какие структурные и фазовые превращения будут происходить при медленном охлаждении из жидкого состояния сплава с заданным содержанием углерода. Охарактеризуйте этот сплав и определите для него при заданной температуре количество, состав фаз и процентное соотношение, используя данные, приведенные в табл. 2. Постройте кривую охлаждения сплава.

Таблица 2

Исходные данные для выполнения задания по теме

«Диаграмма железо – цементит»

Номер вопроса
Концентрация углерода, %	0,35	3,0	0,60	1,45	0,65	2,40	1,70	0,55	3,60	0,90
Температура, °C
Номер варианта
Концентрация углерода, %	0,40	4,0	1,85	0,70	3,20	1,0	0,45	2,70	1,65	0,30
Температура, °C
Номер вопроса
Концентрация углерода, %	4,10	0,75	1,30	2,65	0,37	0,95	3,95	0,50	1,40	0,25
Температура, °C

 

31 – 60. По количеству структурных составляющих (табл. 3) определить содержание углерода в отожженной горячекатаной стали. Используя данные таблиц ГОСТ 1050-88 и ГОСТ 1435-99 найти марку углеродистой качественной конструкционной или инструментальной стали (см. Приложение 1, табл. П.1 – П.3) (вычисленное количество углерода должно попасть в выбранный интервал значений его содержания для предполагаемой марки). Расшифровать марку стали, привести ее химический состав по контролируемым элементам и значение стандартных механических свойств. Привести полную характеристику фаз и структурных составляющих стали. Охарактеризовать ее по признакам классификации. Дать примеры применения этой стали на железнодорожном транспорте.

Таблица 3

Исходные данные для выполнения задания по теме

«Железоуглеродистые сплавы»

Номер вопроса	Количество структурных составляющих, %	Номер вопроса	Количество структурных составляющих, %
Перлит	Феррит	Цементит	Перлит	Феррит	Цементит
					97,5		2,5
					96,5		3,5
					95,5		4,5
	99,5		0,5
	98,5		1,5		94,5		5,5

 

61 – 90. Выберите режим термической обработки детали из стали указанной марки для получения заданных свойств и обоснуйте его. На основе диаграммы состояний «железо — цементит» и построенного графика термической обработки опишите превращения в структуре стали при нагреве, выдержке, охлаждении при закалке и отпуске, используя данные табл. 4. Дайте определения структурных составляющих, образующихся в результате термической обработки.

Таблица 4

Задание по теме «Термическая и химико-термическая обработка стали»

 

Номер варианта	Деталь	Марка стали	Свойства	Номер варианта	Деталь	Марка стали	Свойства
	Зубило	У7	58 HRC		Червяк		60 HRC
	Вал		250 HB		Ножовочное полотно	У7А	60 HRC
	Сверло	У9	62 HRC		Валик		60 HRC
	Пружина		43 HRC		Метчик	У10	63 HRC
	Зенкер	У11	64 HRC		Рессора		40 HRC
	Ось		300 HB		Напильник	У12	64 HRC
	Резец	У13	62 HRC		Палец		60 HRC
	Шестерня		350 HB		Пружина		45 HRC
	Бородок	У10	63 HRC		Втулка		250 HB
	Валик		550 HB		Валик	50Г	60 HRC
	Матрица	У8А	60 HRC		Шабер	У10	62 HRC
	Колесо		280 HB		Шестерня		60 HRC
	Штамп	У9	62 HRC		Ролик	У12А	63 HRC
	Болт		200 HB		Вал	У8	450 HB
	Кернер	У13	64 HRC		Гайка		250 HB

 

91 – 120. Расшифруйте марки сплавов согласно варианту (табл. 5) и укажите их назначение. Какие из этих сплавов подвергаются поверхностному упрочнению (указать метод: накатка, поверхностная закалка, химико-термическая обработка и др.; его сущность и цель поверхностного упрочнения изделия из этого сплава)?

Таблица 5

Задание по теме «Конструкционные и инструментальные стали и сплавы»

№	Марки сплавов	№	Марки сплавов
	СЧ15, 45Г, 12ХН3А, 9ХС, 30Х13		СЧ20, 40ХМФ, 14Х17Н2, Х12, 20ГЛ
	СЧ10, 50ХГС, Р12, 06Х18Н11, 20ХС		КЧ33-8, ВК8, 18ХГТ, 110Г13Л, 40ХН
	СЧ20, 40Х13, 30ХГСА, ВК8, ШХ9		ВЧ45, 20Н2М, Т15К6, 17Х18Н9, 35Х
	СЧ25, 55С2, 08Х18Н10Т, 20ХНМ, Р9		ЧВГ35, 20ХМ, 20Х2Н4А, 6ХВГ, 50Х
	СЧ30, 30ХН3А, 18ХГТ, Т14К8,09Г2С		КЧ35-10, 40Г2, 20Х13Л, ШХ9, 5ХНМ
	ЧВГ20, 60С2, 20Х2Н4, 08Х18Н10, В1		ВЧ60, 15ГФ, 60С2, 08Х17Т, Р6М5
	СЧ35, 110Г13Л, 40ХН, ХВСГ, 15ГФ		ЧВГ45, АС40Г, 15Х25Т, 18ХГТ, ВК6
	КЧ37-12, АС30, Р6М5, 55С2, 25ХГМ		ВЧ100, 55С2, 20ХГС, 110Г13Л, Х12
	КЧ30-6, 20ГФЛ, 18ХНВА, 40Х9С2, Х1		КЧ37-12, 55С2, 30ХГСН2А, Р9, 20Г2
	ВЧ40, 40ХГС, 12Х18Н9Т, ХВГ, 14Г2		ВЧ50, 25ХГМ, 40Х10С2М, Р9, Ст3 сп
	СЧ15, 30Х3МФ, 06Х23Н28, ШХ15, Р9		СЧ10, АС30ХМ, 20Х13, ВК2, 38ХС
	ЧВГ40, 25ГЛ, ВК8, 36Х18Н25С2, 45Г		ВЧ70, 20ХН3А, АС45Г2, 8Х3, 08Х13
	КЧ60-3, 25ХГ, 03Х18Н10Т, ХВ4, 14С2		ЧВГ30, 30Х2Ю, 15Х25Т, 60С2, Р12
	ВЧ35, 20Х13, 5ХНМ, Р6М5, 18ХГТ		КЧ80-1,5; 09Г2С, 110Г13Л, 9ХС, 40Х
	КЧ35-10, 14Х2Н3МА, 13Х13, Р9, 40Х		ВЧ60, 40ХМФ, 20ГЛ, 6ХС, ШХ15СГ

 

121 – 150. Расшифруйте марки цветных металлов и сплавов согласно варианту (табл. 6) и укажите их назначение. Какие из этих сплавов упрочняются термической обработкой (указать вид, её сущность и краткое описание технологии)?

Таблица 6

Задание по теме «Цветные металлы и сплавы»

 

№	Марки сплавов	№	Марки сплавов
	М00к, БрА10Ж3Мц2, Л85, МНМц43–0,5; А995, АМц, АК12		М0, БрА11Ж6Н6, ЛО62–1, МНМц40–0,5; А999, АМг2, АК7
	М2р, БрАЖМц10–3–1,5; ЛЦ30А3, МНМц3–12, А7Е, В95, АК9Ц6		М00 б, БрС60Н2,5, ЛС63–3, ЦАМ9_1,5; А85, АМг3, АК7пч
	М4, БрО3Ц12С5, ЛЖС58–1–1, МН19, А99, АМцС, АК9		М0р, БрОЦС4–4–2,5; ЛС60–2, Б16, А8, АМг4, АК8М, БрБ2
	М0б, БрОЦ4–3, ЛМц58–2, Б83; А95, Д16, АК9ч		М1, БрОФ4–0,25, ЛЖМц59–1–1, МНЦ15–20, А7, АК4
	М00б, БрОФ2–0,25, ЛЦ30А3, МНЦ16–29; А97, АМг1, АК9пч		М0к, БрОФ6–0,15, ЛЦ23А6Ж3Мц2, Б88, А5, В95 АК5М
	М00, БрО3Ц7С5Н1, ЛЦ40Мц3Ж, М; БКА, А7Е АМг3, АК6М2		М00к, БрО4Ц7С5, ЛМш68–0,05; Б16, А5Е, АМг3С, АК8М3ч
	М1ф, БрО4Ц4С17, ЛЖС58–1–1, МНА13–3, А0, АК6, АК12		М2р, БрО10Ц2, Л80, МН19, АД00, Д18, АК12М2
	М3, БрО5С25, ЛО90–1, МНМц3–12, АД0, АМг6, АК12М2Л62		М2к, БрО6Ц6С3, ЛС63–2, БКА; АД1, Д16, АК9М2
	М1б, БрО8Ц4, ЛС60–1, МН19, АД, В65, АМ5		М1р, БрО10Ф1, ЛО70–1, МНМц3–12, А5, АК8, АМ4
	БрО10С10, Л63, БК2; А7Е, АМг5, АК7Ц9, М2		М2р, БрСу6С12Ф0,3; ЛМш68–0,05, Б16, А97, Д18, АМг4
	М1ф, БрА7Мц15Ж3Н2Ц2, Л68, ЦАМ10-5, А85, Д1, АМг5Мц		М3, БрМг0,3; ЛС59–3, МНМц43–0,5; А99, АК6, АМг6лч
	М3к, БрАМц10–2, ЛЦ40Мц3А, МНМц3–12, А999, В65, АМг6		М3р, БрБНТ1,9Мг; ЛОМш70–1–0,05; МНМц40–0,5; А999, Д12, АМг7
	М1р, БрАЖН10–4–4, ЛМш68–0,05; МНЖМц30–1–1, А95, АМг4, АЦ4Мг		М3р, БрА7Ж1,5С1,5; ЛС74–3, МНМцС16–29–1,8; А5, Д16, АЦ4Мг
	М3, БрСу6С12Ф0.3; ЛН65–5, МНМц40–0,5; А7, Д18, АК7Ц9		М2ф, БрСу3Н3Ц3С20Ф, ЛАН59–3–2, ЦАМ10-5, А8, АД33, АЦ4Мг
	М1р, БрАМц9–2, ЛЦ23А6Ж3Мц2, МНА13–3, А85, АД35, АК7Ц9		М1ф, БрАЖ9–4, ЛЦ37Мц2С2К, БК2, А5Е, АД31, АК9Ц6

 

151 – 180. Задания по теме: Неметаллические и композиционные материалы

 

Найти правильный ответ на поставленный вопрос и обосновать его. Привести примеры и, при необходимости, иллюстрировать ответ рисунками.

151. Что не входит в признаки классификации полимеров?: полярность, форма молекул, отношение к нагреву, количество макромолекул.

152. Какой из этих материалов относится к неорганическим полимерам?: силикатные стёкла, натуральный каучук, синтетический каучук, эпоксидная смола.

153. Какой из этих материалов относится к органическим полимерам?: силикатные стёкла, ситаллы, синтетический каучук, керамзит.

154. Какое свойство из предложенных является недостатком пластмасс?: невысокая плотность, невысокая теплостойкость, высокая химическая стойкость, высокие электроизоляционные свойства.

155. Какое свойство из предложенных является преимуществом пластмасс?: невысокая прочность, невысокая теплостойкость, высокая склонность к старению, невысокая электропроводность.

156. Термопластичные полимеры имеют структуру: фибриллярную, сферолитную, сетчатую, линейную.

157. Термореактивные полимеры после отверждения имеют структуру: линейную, пространственную (сшитую), разветвленную, сферолитную

158. Термопластичны полимеры это полимеры: необратимо затвердевающие в результате протекания химических реакций, обратимо затвердевающие без участия химических реакций, получаемые поликонденсацией мономеров, имеющие пространственную («сшитую») структуру.

159. Термореактивными называют полимеры: получаемые полимеризацией мономеров, имеющих кратные связи, необратимо затвердевающие в результате протекания химических реакций, обратимо затвердевающие без участия химических реакций, имеющие линейную структуру макромолекул.

160. К термопластам относится: силикатные стёкла, полипропилен, бакелит, эпоксидная смола.

161. К реактопластам относится: силикатные стёкла, полипропилен, асбест, эпоксидная смола.

162. В качестве теплоизоляционного материала можно использовать: текстолит, полистирол, пенопласт, гетинакс.

163. Процесс самопроизвольного необратимого изменения свойств полимера в процессе его хранения или эксплуатации называется: полимеризацией, деструкцией, старением, коррозией.

164. Для изготовления подшипников скольжения можно использовать: ударопрочный полистирол, фторопласт, полиэтилен, пенопласт.

165. Стабилизаторы вводят в состав пластмасс для: повышения прочности,

формирования требуемой структуры материала, защиты полимеров от старения, уменьшения усадки.

166. При вулканизации каучуков в процессе производства резины используется: сера, каолин, мел, сажа.

167. Резина отличается от других материалов высокими эластическими свойствами. Какой компонент резины влияет на эти свойства?: пластификатор, антиоксидант, каучук, наполнитель.

168. Изменение физико-механических свойств резины при вулканизации каучука обусловлено: деструкцией макромолекул каучука; увеличением длины макромолекул каучука; образованием пространственной сшитой структуры; изменением химического состава полимера.

169. Как влияет увеличение количества серы, вводимой в каучук при производстве резин, на твердость продукта?: уменьшает, не влияет, увеличивает, стабилизирует.

170. Композиционные материалы состоят из матрицы и упрочнителей. Какой из предложенных металлов может служить матрицей?: марганец, вольфрам, алюминий, ванадий.

171. Композиционные материалы (КМ) типа «сэндвич» относятся: к дисперсно-упрочняемым КМ, к слоистым КМ, к армированным КМ, к волокнистым.

172. Матрицей композиционного материала называют компонент, который: воспринимает основные нагрузки, оказывает определяющее влияние на свойства композита, является распределенным, связывает разнородные материалы.

173. Наполнитель композиционного материала это компонент, который воспринимает и перераспределяет нагрузки от внешних сил, оказывает определяющее влияние на свойства композита, определяет уровень рабочей температуры всей системы, определяет работоспособность в агрессивной среде.

174. Нуль-мерный наполнитель композиционного материала – это: листовой материал, пруток из металла, сетчатый материал, металлический порошок.

175. Чем ситталы отличаются от неорганических стёкол?: кристаллическим строением, мелкозернистой структурой, основой пластмассы, видом стеклообразующего элемента.

176. Какое свойство ситталов делает их малочувствительными к поверхностным дефектам?: отсутствие пористости, большая абразивная стойкость, небольшая усадка, однородная микрокристаллическая структура.

177. САП – спеченный алюминиевый порошок представляет собой алюминий, упрочнённый окислами: SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, MgO.

178. Какие матрицы относятся к угольным?: коксованная, эпоксидная, фенолформальдегидная, полиамидная.

179. Слоистый пластик на основе фенолоформальдегидной смолы с наполнителем из бумаги называется: текстолитом; асботекстолитом; ДСП; гетинаксом.

180. Изменение физико-механических свойств при вулканизации каучука обусловлено: увеличением длины макромолекул каучука; образованием пространственной сшитой структуры; деструкцией макромолекул каучука; изменением химического состава полимера.

 

4. Методические указания

к выполнению контрольной работы

 

прежде чем отвечать на вопросы 1 – 60, необходимо усвоить учебный материал по темам «строение и свойства металлов» и «основы теории сплавов»; разобраться в понятиях «критическая точка», «фаза», «структурная составляющая»; ознакомиться с принципами построения и особенностями диаграмм состояний основных типов сплавов; изучить все фазовые и структурные превращения, происходящие при нагреве и охлаждении сплавов.

Для полного ответа на первую часть вопросов 1 – 60 необходимо начертить диаграмму состояний «железо – цементит», провести на ней ординату, соответствующую заданному сплаву, и обозначить все критические точки. Рядом с диаграммой требуется начертить кривую охлаждения данного сплава, показав связь критических точек на диаграмме и кривой, и описать сущность превращений, происходящих в сплаве при медленном его охлаждении.

Для ответа на вторую часть вопросов 1 – 60 нужно на ординате сплава через точку, соответствующую заданным температуре и концентрации, провести горизонтальную линию до границ соответствующих фазовых областей, обозначить крайние и заданную точки, найти концентрацию углерода в этих точках и, пользуясь правилом отрезков, определить соотношение фаз. Например, определяя соотношение фаз для сплава с содержанием 2,5 % углерода при температуре 900°С, в котором имеются структурные составляющие – аустенит, цементит