Контрольные работы 1 страница

И МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ИЗДЕЛИЯ

ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Часть III. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Композиционные материалы

Древесные материалы

Ознакомьтесь со строением древесины, ее достоинствами и недостатками как конструкционного материала. Изучите основные методы повышения качества древесины, а так же способы получения древеснослоистых материалов (шпона, фанеры) и древесностружечных плит и т.п. Выясните возможности применения древесного материала в различных отраслях народного хозяйства.

Вопросы для самопроверки

1. Укажите основные достоинства и недостатки древесины как конструкционного материала. 2. Перечислите способы повышения качества древесины. 3. Каким способом получают древеснослоистый материал? 4. Как изготовляют древесностружечные плиты и где их применяют?

Обратите внимание на принципиальное отличие композиционного материала, заключающееся в сочетании разнородных материалов с четкой границей раздела между ними. В связи с тем что композит обладает свойствами, которыми не может обладать ни один из его компонентов в отдельности, такие материалы становятся весьма перспективными в различных областях новой техники. Укажите свойства композитов в зависимости от вида матрицы и формы, размеров и взаимного расположения наполнителя. Уясните возможность использования композитов в качестве жаропрочных материалов и способы повышения их жаропрочности.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое композиты? 2. Как подразделяются композиты в зависимости от формы и размеров наполнителя? 3. Как подразделяют композиты по виду матрицы? 4. От чего зависят механические свойства композитов? 5. Какие композиционные материалы используют для работы при высоких температурах (жаропрочные)?

Стоимость углеродистых сталей в зависимости от их качества и способов выплавки. Сопоставьте стоимость серых, ковки и высокопрочных чугунов и различных сталей в зависимости от степени легирования; Приведите анализ факторов, влияющих на себестоимость термической и химико-термической обработки.

Разберитесь в методике расчета экономической эффективности применения упрочнения процессов с учетом долговечности деталей в эксплуатации. Обоснуйте области применения углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и неметаллических материалов.

Задания на контрольные работы выдают индивидуально каждому студенту. Задание включает вопросы и задачи по основным разделам курса.

При выполнении контрольных работ студенты изучают методику выбора и назначение сталей для изготовления конкретных деталей машин и различного вида инструментов, а также знакомятся с особенностями строения, технологией получения т областью применения наиболее распространенных неметаллических материалов. Одновременно студент должен научится пользоваться рекомендуемыми справочными материалами, с тем чтобы уметь в дальнейшем правильно выбирать материал при курсовом и дипломном проектировании. Диаграммы состояния различных систем, а также диаграмма изотермическогопревращения аустенита эвтектоидной стали У8, необходимые для выполнения контрольной работы 1, приведены в приложения.

ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ 1

Вариант 1

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

2. Вычертите диаграмму состояния системы свинец – олово. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как изменяется плотность дислокаций при пластической деформации металлов и почему?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,6% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. В чем отличие процесса цементации в твердом карбюризаторе от процесса газовой цементации? Как можно исправить крупнозернистую структуру перегрева цементированных изделий?

Вариант 2

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

2. Вычертите диаграмму состояния системы алюминий - германий. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Объясните, почему пластическую деформацию олова при комнатой температуре называют горячей деформацией, а вольфрама и при температуре 1000^о С называют холодной пластической деформацией?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа. Укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,6% С. Для заданного сплава при температуре 1350^о С определите: процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. Сталь 40 подверглась закалке от температур 760 и 840^о С. Опишите превращения, происходящие при данных режимах закалки. Укажите, какие образуются структуры и объясните причины получения разных структур. Какой режим закалки следует рекомендовать?

Вариант 3

1. Опишите условия образования неограниченных твердых растворов.

2. Вычертите диаграмму состояния системы алюминий - кремний. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Какая температура разделяет районы холодной и горячей пластической деформации и почему?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,7% С. Для заданного сплава при температуре 1350^о С определите: процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. Требуется произвести поверхностное упрочнение изделий из стали 20. Назначьте вид обработки, опишите технологию, происходящие в стали превращения, структуру и свойства.

Вариант 4

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

2. Вычертите диаграмму состояния системы медь - серебро. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как изменяются строение и свойства при нагреве предварительно деформированного металла?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,7% С. Для заданного сплава определите при температуре 1400^о С: процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. Углеродистые стали У8 и 35 имеют после закалки и отпуска структуру мартенсит отпуска и твердость: первая – HRC60, вторая – HRC50. Используя диаграмму состояния железо – карбид железа и учитывая превращения, происходящие при отпуске, укажите температуру 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.

Вариант 5

1. Постройте с применением правила фаз кривую нагревания для железа.

2. Вычертите диаграмму состояния системы алюминий - кремний. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Для каких практических целей применяют наклеп и почему?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа. Укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,8% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями солидус и ликвидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. Используя диаграмму состояния железо – карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 45 температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости НВ250. Опишите превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру.

Вариант 6

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

2. Вычертите диаграмму состояния системы магний - кальций. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Объясните природу хрупкого разрушения металлов и факторы, способствующие переходу металла в хрупкое состояние.

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,8% С. Для заданного сплава при температуре 1300^о С определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. После закалки углеродистой стали со скоростью охлаждения выше критической была получена структура, состоящая из феррита и мартенсита. Провидите на диаграмме состояния железо – карбид железа ординату, соответствующую составу заданной стали, укажите приятную в данном случае температуру нагрева под закалку и опишите превращения, которые совершились в стали при нагреве и охлаждении. Как называется такой вид закалки?

Вариант 7

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

2. Вычертите диаграмму состояния системы свинец - магний. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как изменяются эксплуатационные характеристики деталей после поверхностного наклепа (дробеструйной обработки) и почему?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,3% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. В чем заключается отрицательное влияние цементитной сетки на свойства инструментальной стали У10 и У12? Какой термической обработкой можно ее уничтожить? Обоснуйте выбранный режим термической обработки.

Вариант 8

1. Опишите условия получения мелкозернистой структуры при самопроизвольно развивающейся кристаллизации, используя теорию Тамманна.

2. Вычертите диаграмму состояния системы медь – серебро, опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Для чего применяются отжиг в процессе изготовления холоднокатаной стальной ленты? Как называется такой вид отжига?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,3% С. Для заданного сплава при температуре 1250^о С определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита эвтектоидной стали и нанесите на нее кривую режима изотермического отжига. Опишите превращения и получаемую после такой обработки структуру.

Вариант 9

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

2. Вычертите диаграмму состояния системы свинец - сурьма. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Полосы свинца были прокатаны на различную степень деформации. Объясните, можно ли создать значительное упрочнение свинца, если его деформировать при комнатной температуре.

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,5% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. В структуре углеродистой стали 30 после закалки не обнаруживается остаточного аустенита. В структуре углеродистой стали У12 после закалки наблюдается до 30% остаточного аустенита. Объясните причину этого явления в связи с мартенситными кривыми для данных сталей. Какой обработкой можно устранить остаточный аустенит?

Вариант 10

1. Постройте с применением правила фаз кривую нагревания для свинца.

2. Вычертите диаграмму состояния системы магний – кальций. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Волочение проволоки проводят в несколько переходов. Если волочение выполняют без промежуточных операций отжига, то проволока на последних переходах даст разрыв. Объясните причины разрывов и указать меры для предупреждения этого.

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,5% С. Для заданного сплава определите содержание углерода в фазах при температуре 900^о С.

5. С помощью диаграммы железо – карбид железо определите температуры нормализации, отжига и закалки для стали У10. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и кратко опишите микроструктуру и свойства стали после каждого вида обработки.

Вариант 11

1. Опишите явление транскристаллизации и его влияние на свойства слитка.

2. Вычертите диаграмму состояния системы медь - серебро. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как и почему при пластической деформации изменяются свойства металлов?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,1% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости НВ150. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

Вариант 12

1. Что такое переохлаждение и как оно влияет на структуру кристаллизующегося металла?

2. Вычертите диаграмму состояния системы алюминий – медь. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как и почему изменяются механические свойства металлов при холодной пластической деформации?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,2% С. Для заданного сплава определите при температуре 1500^о С: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. Причины возникновения внутренних напряжений при закалке. Каким способом можно предохранить изделие от образования закалочных трещин?

Вариант 13

1. Опишите условия получения мелкозернистой структуры при самопроизвольно развивающейся кристаллизации (используя теорию Тамманна).

2. Вычертите диаграмму состояния системы свинец - магний. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Под действием каких напряжений возникает пластическая деформация? Как при этом изменяются структура и свойства металлов и сплавов?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,1% С. Для заданного сплава при температуре 1500^о С определите: процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. В чем отличие обычной закалки от ступенчатой и изотермической? Каковы преимущества и недостатки каждого из этих видов закалки?

Вариант 14

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

2. Вычертите диаграмму состояния системы медь - никель. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Для чего применяется отжиг после наклепа холоднокатаных прутков стали МСт3? Выбор режима отжига.

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,2% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. Покажите графически режим отжига для получения перлитного ковкого чугуна. Опишите структурные превращения, происходящие в процессе отжига, и механические свойства чугуна после термической обработки.

Вариант 15

1. Охарактеризуйте особенности металлического типа связи и основные свойства металлов.

2. Вычертите диаграмму состояния системы свинец - сурьма. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Что происходит с кристаллической решеткой металлов под действием нормальных напряжений? Укажите вид разрушения.

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,3% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз

5. При непрерывном охлаждении стали У8 получена структура троостит – мартенсит. Нанесите на диаграмму изотермического превращения аустенита кривую охлаждения, обеспечивающую получение данной структуры. Укажите интервал температур превращений и опишите характер превращения в каждом из них.

Вариант 16

1. Опишите явление полиморфизма в приложении к железу.

2. Вычертите диаграмму состояния системы свинец - олово. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Что происходит с кристаллической решеткой металлов под действием касательных напряжений? Укажите вид разрушения.

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,3% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз

5. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости НВ450. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

Вариант 17

1. Что такое ликвация? Виды ликвации и причины ее возникновения.

2. Вычертите диаграмму состояния системы медь - мышьяк. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как влияет степень пластической деформации на процесс рекристаллизации и величину зерна.

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,3% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз.

5. Используя диаграмму состояния железо – карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости НВ400. Опишите превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру.

Вариант 18

1. Как влияет скорость охлаждения на строение кристаллизующегося металла?

2. Вычертите диаграмму состояния системы олово - цинк. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Как влияют состав и степень пластической деформации на протекание рекристаллизационных процессов? Что такое критическая степень деформации?

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,5% С. Для заданного сплава определите процентное содержание углерода в фазах при температуре 750^о С.

5. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости HRC35. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.

Вариант 19

1. Что такое твердый раствор замещения? Приведите пример.

2. Вычертите диаграмму состояния системы магний - кальций. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Курнакова.

3. Объясните сущность процесса первичной рекристаллизации (рекристаллизации обработки).

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600^о С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,5% С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз

5. Используя диаграмму состояния железо – карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 45 температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости НВ300. Опишите превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру.

Вариант 20

Дата добавления: 2017-02-01