Контрольные задания

При изучении курса студент должен выполнить контрольное задание. Номер варианта задания, выполняемого студентом, должен соответствовать порядковому номеру его фамилии в журнале группы.

Студенты заочной формы сокращенного срока обучения выполняют контрольное задание № 1. Студенты заочной формы полного срока обучения выполняют контрольные задания № 2 и №3 в третьем и четвертом семестре соответственно. Рисунки для выполнения 6-го пункта задания № 2 (Приложение 1).

Задание включает в себя вопросы по основным разделам курса. Выполнение контрольных заданий ни в коем случае не следует сводить к списыванию соответствующих страниц текста учебника. Материал необходимо излагать своими словами. Ответы на вопросы должны быть конкретными, обоснованными. Диаграммы и различные графики нужно выполнять тщательно, в масштабе, с отметкой осей координат и обозначением всех характерных точек и областей. Для механических и физических свойств рассматриваемых сплавов должны быть указаны размерности. В конце контрольного задания необходимо указать список используемой литературы.

Контрольная работа оформляется на листах формата А4. Лист заполняется с одной стороны. Возможен компьютерный или рукописный вариант оформления. Все листы работы должны быть скреплены.

Задание № 1

Вариант 1

1. Опишите влияние степени переохлаждения на кристаллизационные параметры (число центров и линейную скорость роста) и величину зерна чистых металлов.

2. Детали, изготовленные из прутков меди диаметром 20 мм, должны иметь предел прочности не ниже 300 МПа. Между тем на заводе имеются прутки меди большего диаметра с пределом прочности 200–250 МПа. Укажите, как можно повысить предел прочности меди. Дайте пояснения.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы, опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 3,6%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Используя диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита, объясните, почему нельзя получить в стали чисто мартенситную структуру при охлаждении ее со скоростью меньше критической скорости закалки.

5. С помощью диаграммы состояния «железо – цементит» определите температуру полного отжига для стали 40. Охарактеризуйте этот режим термической обработки, её назначение и опишите структуру и свойства стали 40, полученные в результате полного отжига.

6. Для изготовления резцов выбрана сталь Р6М5. Определите состав стали и её группу по назначению. Назначьте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали, и обоснуйте свой выбор.

Вариант 2

1.Опишите строение металлического слитка. Укажите зоны слитка и условия для их возникновения и развития.

2. Детали из низкоуглеродистой стали, изготовленные штамповкой в холодном состоянии, имели после штамповки неодинаковую твердость: в различных участках она колебалась от 100 НВ до 200 НВ. Объясните, почему деталь получила неодинаковую твердость.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит». Укажите фазы во всех областях диаграммы, опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 4,8%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима термической обработки, обеспечивающей получение твердости 60–63 HRC. Укажите, как этот режим называется и какая структура при этом получается. Опишите сущность происходящих превращений.

5. С помощью диаграммы состояния «железо – цементит» определите температуру неполного отжига стали 45. Охарактеризуйте этот режим термической обработки, ее назначение и опишите структуру и свойства стали, полученные в результате неполного отжига.

6. Кулачки должны иметь минимальную деформацию и высокую износоустойчивость при твердости поверхностного слоя 750–1000 HV. Для их изготовления выбрана сталь 38ХМЮ. Определите состав стали и её группу по назначению. Назначьте режим термической и химико-термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали, обоснуйте свой выбор. Опишите микроструктуру и свойства кулачков после термической обработки.

Вариант 3

1. Объясните влияние условий кристаллизации на получение глобулярной и столбчатой формы кристаллов.

2. Стальная проволока для тросов производится методом холодной вытяжки. Чем объясняется высокая прочность тросов?

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 5,0%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. При непрерывном охлаждении стали У8 получена такая структура: троостит+мартенсит. Нанесите на диаграмму изотермического превращения аустенита кривую охлаждения, обеспечивающую получение данной структуры.

5. С помощью диаграммы состояния «железо – цементит» определите температуру нормализации для стали 40. Охарактеризуйте этот режим термической обработки, ее назначение и опишите структуру и свойства стали, полученные в результате нормализации.

6. Для изготовления фрез выбрана сталь 9ХС. Определите состав стали и её группу по назначению. Назначьте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали, и обоснуйте свой выбор. Опишите микроструктуру и свойства фрез после термической обработки.

Вариант 4

1. Объясните, каковы термодинамические условия перехода жидкого состояния в кристаллическое.

2. Как следует оценивать влияние дефектов кристаллического строения металлов и сплавов типа дислокаций на свойства металлов?

3. Начертите диаграмму состояния «железо – графит», укажите фазы во всех областях диаграммы, опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 3%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. С помощью диаграммы состояния «железо – цементит» установите температуру полной и неполной закалки для стали 45 и опишите структуру и свойства стали после каждого вида термической обработки.

5. В чем заключается отрицательное влияние цементитной сетки на свойства инструментальной стали У10. Какой термической обработкой можно ее уничтожить? С помощью диаграммы изотермического превращения переохлажденного аустенита обоснуйте выбранный режим термической обработки.

6. В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для их изготовления выбрана сталь 70СЗА. Определите состав стали и её группу по назначению. Назначьте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали, и обоснуйте свой выбор. Опишите структуру и свойства пружин после термической обработки.

Вариант 5

1. Опишите самопроизвольное образование зародышевых центров при кристаллизации металлов.

2. Волочение медной проволоки производят в несколько переходов. В некоторых случаях проволока на последних переходах разрывается. Объясните причину разрыва и укажите способ его предупреждения.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – графит», укажите фазы во всех областях диаграммы, опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 4,26%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 180 НВ. Укажите, какая структура получается в данном случае.

5. Объясните с применением диаграммы состояния железо-цементит, как изменяются структура и свойства стали 40 в результате закалки от температуры 750 и 850 ^оС? Выберите оптимальный режим нагрева под закалку каждой стали.

6. Для изготовления деталей штампов, обрабатывающих металл в горячем состоянии, выбрана сталь 5ХНМ. Определите состав стали и её группу по назначению. Назовите режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали, обоснуйте свой выбор. Опишите структуру и свойства штампов после термической обработки.

Вариант 6

1. Опишите строение и основные свойства кристаллических тел. Расскажите об анизотропии свойств металлов.

2. Объясните, можно ли отличить по микроструктуре металл, деформированный в холодном состоянии, от металла, деформированного в горячем состоянии. Укажите, в чем заключается различие в микроструктуре и чем объясняется различие в механических свойствах.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – графит», укажите фазы во всех областях диаграммы, опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 5 %. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 300 НВ. Укажите, какая структура получается в данном случае.

5. Как изменяются структура и свойства стали У12 в результате закалки от температуры 750 и 850 ^оС. Объясните с применением диаграммы состояние «железо – цементит». Выберите оптимальный режим нагрева под закалку данной стали.

6. В результате термической обработки коленчатые валы судовых и автомобильных двигателей должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость 250...280НВ). Для их изготовления выбрали сталь 40ХФА. Определите состав стали и её группу по назначению. Назначьте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения при термической обработке данной стали, обоснуйте свой выбор. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 7

1. Опишите дендритный способ кристаллизации металлов. Укажите факторы, определяющие величину и форму зерна литого металла.

2.Каким способом можно восстановить пластичность холоднокатаной медной ленты? Назначьте режим термической обработки и опишите сущность происходящих процессов.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 1,4%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для доэвтектоидной углеродистой стали. Нанесите на нее кривую режима, обеспечивающего получение также структур, как перлит и феррит.

5. С помощью диаграммы состояния железо-цементит определите температуру нормализации для стали 20. Охарактеризуйте этот режим термической обработки и опишите структуру и свойства стали.

6. В результате термической обработки на шестернях должен появиться твердый износоустойчивый поверхностный слой при вязкой сердцевине. Для изготовления шестерён выбрана сталь 12ХНЗА. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической и химико-термической обработки, обоснуйте свой выбор, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 8

1. Кратко опишите дефекты кристаллической структуры металлов.

2. Объясните, можно ли создать упрочнение свинца, если его подвергнуть деформации при комнатной температуре.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,5%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для доэвтектоидной углеродистой стали. Нанесите на нее кривую режима, обеспечивающего получение перлита с минимальным количеством феррита.

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

6. Для изготовления разверток выбрана сталь ХВСГ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, обоснуйте свой выбор и опишите структуру стали после термической обработки. Как влияет температура эксплуатации на механические свойства данной стали?

Вариант 9

1. Опишите процесс гетерогенного (несамопроизвольного) образования зародышей при кристаллизации, укажите его роль при формировании структуры слитков (отливок).

2. Каким видом пластической деформации (холодной или горячей) является деформирование железа при температуре 300 ^оС? Объясните, как при этом изменяются структура и свойства железа.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,7%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение структуры сорбита. Какая получается твердость при этой обработке?

5. Почему для изготовления инструмента применяется сталь с исходной структурой зернистого перлита. В результате какой термической обработки можно получить эту структуру? Приведите конкретный режим для любой инструментальной стали.

6. В результате термической обработки детали машин должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость 250...280 НВ). Для их изготовления выбрали сталь 30ХФА. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, обоснуйте свой выбор, объяснив влияние легирования на превращения при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 10

1. Объясните, что называется зерном (кристаллом) металлического тела. Опишите тонкую (блочную) структуру реальных кристаллических металлов.

2. Из листа свинца путем прокатки при комнатной температуре была получена тонкая фольга. Твердость и прочность этой фольги оказались такими же, как у исходного листа. Объясните, какие процессы происходили при пластической деформации свинца и какими изменениями структуры и свойств они сопровождались.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,8%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для доэвтектоидной углеродистой стали. Нанесите на нее кривую режима изотермического отжига. Укажите, какие структурные составляющие получаются при этой термической обработке.

5. С помощью диаграммы состояния «железо – цементит» установите температуру полной и неполной закалки для стали 40 и опишите структуру и свойства стали после каждого вида термической обработки.

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

Вариант 11

1. На чем основан принцип модифицирования металлов и сплавов?

2. Прокаткой при комнатной температуре была получена оловянная фольга. Твердость олова при прокатке оставалась неизменной. Объясните, какими процессами сопровождается формирование олова при комнатной температуре и как при этом изменяются его структура и свойства.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 4,3%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение структуры троостита. Какая получается твердость при такой обработке?

5. С помощью диаграммы состояния «железо – цементит» опишите структурные превращения, происходящие при нагреве стали У12. Укажите критические точки и выберите оптимальный режим нагрева этой стали под закалку. Охарактеризуйте процесс закалки, опишите получаемую структуру и свойства стали.

6. В результате термической обработки тяги должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость 250...280 НВ). Для изготовления их выбрали сталь 30ХМ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки и обоснуйте свой выбор, объяснив влияние легирования на превращения при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 12

1. Расскажите о полиморфных превращениях, об изменениях свободной энергии при полиморфных превращениях, о значениях объемных изменений.

2. Три образца алюминия были продеформированы при 20, 50 и 100 ^оС. Объясните, при какой температуре была холодная деформация, а при какой горячая.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,4% С. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для заэвтектоидной углеродистой стали. Нанесите на нее кривую режима обработки, обеспечивающей получение структуры перлита и цементитной сетки.

5. Изобразите графически режим отжига для получения ферритного ковкого чугуна. Опишите структурные превращения, происходящие в процессе отжига. Укажите маркировку чугуна, его структуру и механические свойства после термической обработки.

6. В результате термической и химико-термической обработки червяки должны получить твердый износоустойчивый поверхностный слой при вязкой сердцевине. Для их изготовления выбрана сталь 12Х2Н4ВА. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической и химико-термической обработки, обоснуйте свой выбор, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали. Опишите микроструктуру и свойства червяков в готовом виде.

Вариант 13

1. Дайте определение критического размера зародыша при кристаллизации металлов, укажите факторы, влияющие на эту величину.

2. Объясните характер и природу изменения структуры металла при пластической деформации.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 3%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для заэвтектоидной углеродистой стали. Нанесите на нее кривую режима обработки, обеспечивающей получение структуры пластинчатого перлита без выделения сетки.

5. Углеродистая сталь У8 после закалки и отпуска имеет структуру мартенсита отпуска и твердость 60 HRC. Используя диаграмму состояния «железо – цементит» и учитывая превращения, происходящие в этой стали при отпуске, укажите температуру закалки и температуру отпуска. Опишите превращения, происходящие в стали в процессе закалки и отпуска.

6. Для изготовления прошивочных пуансонов выбрана сталь Р18. Укажите состав стали и определите, к какой группе по назначению относится данная сталь. Назначьте режим термической обработки и обоснуйте свой выбор, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и свойства пуансонов после термической обработки.

Вариант 14

1. Кратко опишите, в чем заключается сущность макроструктурного метода исследования металлов.

2. С какими целями на практике применяется наклеп? Объясните сущность этого явления.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 1,6%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для заэвтектоидной углеродистой стали. Нанесите на нее кривую режима обработки, обеспечивающей получение структуры мартенсита.

5. После закалки углеродистой стали была получена структура, состоящая из феррита и мартенсита. Проведите на диаграмме состояния «железо – цементит» ординату, соответствующую составу заданной стали (примерно), укажите принятую в данном случае температуру нагрева под закалку. Как называется такая обработка? Какие превращения произошли при нагреве и охлаждении стали?

6. Гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания должны иметь высокую твердость(750...1000 HV) и износоустойчивость поверхностного слоя. Для их изготовление выбрана сталь 38Х2МЮА. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической и химико-термической обработки обоснуйте свой выбор, объяснив влияние легирования на превращения в стали при ее термической обработке. Опишите структуру, свойства поверхностного слоя и сердцевины гильзы.

Вариант 15

1. Объясните, как получить при кристаллизации металлы и сплавы мелкозернистого строения.

2. Что такое холодная пластическая деформация? Как при такой деформации изменяются структура и свойства металла?

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,16%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение структуры верхнего бейнита.

5. Поковки из стали 40 имеют крупнозернистое строение. С помощью диаграммы состояния «железо – цементит» назначьте режим термической обработки для получения мелкого зерна и объясните, почему выбранный режим обеспечивает мелкозернистое строение стали.

6. Для изготовления деталей подшипников качения (роликов, шариков и др.) выбрана сталь ШХ9. Укажите состав, назначьте режим термической обработки и обоснуйте свой выбор, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 16

1. Объясните, как и почему скорость охлаждения при кристаллизации слитка влияет на его строение.

2. Три образца меди были подвергнуты деформации при комнатной температуре, 100 и 300 ^оС. Укажите, в каком случае была холодная деформация, а в каком горячая.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,2%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре, а также его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение структуры нижнего бейнита.

5. Для деталей, работающих в контакте с крепкими кислотами, выбрана сталь 12Х17. Укажите состав и определите класс стали. Объясните причину введения хрома в состав этой стали и обоснуйте выбор данной стали для указанных условий работы.

6. Для изготовления машинных метчиков выбрана сталь Р10К5Ф5. Укажите состав стали и определите её группу по назначению. Назначьте режим термической обработки, обоснуйте свой выбор, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 17

1. Объясните, как влияет степень чистоты металла на протекание процесса кристаллизации и структуру закристаллизовавшегося металла.

2. В чем различие между холодной и горячей пластической деформацией? Опишите особенности обоих видов деформации.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 2,5%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима термической обработки, обеспечивающей получение структуры мартенсита.

5. Используя диаграмму состояния «железо – цементит» и график зависимости твердости от температуры отпуска, назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) различных приспособлений из стали 45, которые должны иметь твердость 28...30 HRC. Опишите превращения, происходящие на всех этапах термической обработки, и получаемую структуру.

6. В машиностроении используется сталь ШХ15. Укажите состав стали и определите её группу по назначению. Назначьте режим термической обработки, обоснуйте свой выбор. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 18

1. Кратко опишите, в чем заключается сущность макроскопического метода исследования металлов.

2. В чем заключается сущность и назначение дробеструйной обработки?

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 1%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 450 НВ. Опишите сущность превращений и укажите, какая структура получается в данном случае.

5. После закалки углеродистой стали была получена структура «мартенсит+цементит». Нанесите на диаграмму состояния «железо – цементит» ординату (примерно) обрабатываемой стали, укажите температуру ее нагрева под закалку. Опишите превращения, которые произошли при нагреве и охлаждении стали.

6. В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для их изготовления выбрана сталь 50ХГФА. Укажите состав, назначьте режим термической обработки, объясните влияние легирования на превращения, происходящие при температурной обработке данной стали. Опишите структуру и свойства пружин после термической обработки.

Вариант 19

1. Кратко опишите, в чем заключается сущность микроскопического метода исследования металлов.

2. Как и почему изменяется плотность дислокаций при пластической деформации? Опишите влияние дислокаций на свойства металлов.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,6%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для эвтектоидной углеродистой стали. Нанесите на нее кривую режима изотермической закалки. Опишите превращения и получаемую после такой обработки структуру, ее свойства.

5. Углеродистая сталь У8 после одного вида термической обработки получила структуру пластинчатого перлита, а после другого вида – структуру зернистого перлита. Какая термообработка была применена в первом и во втором случаях?

6. Для изготовления некоторых деталей (щек барабанов, шаров дробильных мельниц и т.п.) выбрана сталь 110Г13. Укажите состав стали и определите её группу по назначению. Назначьте режим термической обработки и обоснуйте его выбор. Опишите микроструктуру стали и причины ее высокой износоустойчивости.

Вариант 20

1. Кратко опишите, что представляет собой линейный дефект кристаллического строения металлов (краевая дислокация).

2. Каким видом пластической деформации (холодной или горячей) является деформирование железа при температуре 500 ^оС? Объясните, как при этом изменяются структура и свойства железа.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 1,1%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита для эвтектоидной углеродистой стали. Нанесите на нее кривую режима ступенчатой закалки. Опишите превращения и получаемую после такой обработки структуру, ее свойства.

5. После термической обработки углеродистой стали была получена структура: «цементит+мартенсит отпуска». Нанесите (примерно) на диаграмму состояния «железо – цементит» ординату обрабатываемой ста­ли, укажите температуру ее нагрева под закалку. Назначьте температуру отпуска, обеспечивающую получение указанной структуры и опишите все превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска.

6. В результате термической обработки тяги должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость 230...280 НВ). Для их изготовления выбрали сталь 40ХНР. Укажите состав стали и определите её группу по назначению. Назначьте режим термической обработки, обоснуйте свой выбор, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 21

1. Опишите явление полиморфизма применительно к железу. Начертите элементарные кристаллические ячейки.

2. Объясните, какая температура разделяет районы холодной и горячей пластической деформации. Рассмотрите на примере меди.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит». Укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,3%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима термической обработки, обеспечивающей твердость 350 HB. Опишите сущность превращения и структуру получающуюся при этой обработке.

5. Используя диаграмму состояния «железо – цементит» и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и отпуска, необходимую для обеспечения твердости 250НВ. Опишите превращения, происходящие при термической обработке, и полученную после обработки структуру.

6. В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для их изготовления выбрана сталь 60С2А. Укажите состав, назначьте режим термической обработки и обоснуйте свой выбор. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 22

1. Объясните, почему отдельные кристаллы анизотропны, а свойства металлических изделий одинаковы во всех направлениях.

2. При исследовании структуры стального кованого вала обнаружено, что в поверхностных слоях структура была мелкозернистой, а в середине крупнозернистой. Укажите возможную причину этого явления.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит». Укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,45%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую изотермической обработки, обеспечивающей твердость 500 НВ. Укажите, как этот режим называется и какая структура при этой обработке получается.

5. Углеродистая сталь 45 после закалки и отпуска имеет твердость 50 НRС. Используя диаграмму состояния «железо – цементит» и учитывая превращения, происходящие в стали при отпуске, укажите температуру закалки и отпуска. Опишите превращения, которые происходят при выбранных режимах термической обработки, и окончательную структуру.

6. В результате термической обработки детали машин должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость 250...280 НВ). Для их изготовления выбрана сталь 30ХГС. Укажите состав стали и определите её группу по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Вариант 23

1. Объясните, от каких основных факторов зависит величина зерна закристаллизовавшегося металла и почему.

2. Детали, штампованные из меди в холодном состоянии, имели пониженную пластичность. Укажите, можно ли повысить относительное удлинение такой меди, назначьте режим обработки и объясните, как и почему изменятся при этом механические свойства металла.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазовые составляющие во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,9%. Укажите структурные составляющие сплава и его название.

4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8, нанесите на нее кривую режима термической обработки, обеспечивающей твердость 150 НВ. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращения и определите какая структура получается в данном случае.

5. С помощью диаграммы состояния «железо – цементит» определите температуру полного отжига стали 45. Охарактеризуйте этот режим термической обработки, определите назначение стали и опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

6. Для изготовления деталей, работающих в активных коррозионных средах, выбрана сталь 14Х17Н2. Расшифруйте состав и определите группу стали по назначению, объясните назначение легирующих элементов, введенных в эту сталь. Назначьте режим термической обработки, обоснуйте свой выбор и опишите структуру и свойства стали после обработки.

Вариант 24

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

2. Объясните, к какому виду деформации (холодной или горячей) надо отнести прокатку олова при комнатной температуре и деформацию стали при 400 ^оС.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 3,8%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. Начертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 250 НВ. Укажите, как этот режим называется, какая структура получается в этом случае.

5. Доэвтектоидная углеродистая сталь имеет крупнозернистую структуру перегрева. Какой вид термической обработки следует применить для устранения состояния перегрева? Нанесите на диаграмму состояния «железо – цементит» ординату любой доэвтектоидной стали и объясните, какие изменения происходят в структуре стали при этой термообработке.

6. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска деталей машин из стали 40Х, которые должны иметь твердость 28...35 HRC. Опишите сущность происходящих превращений при термической обработке, микроструктуру и свойства.

Вариант 25

1. Укажите, при каком строении металла (размер, форма зерен) обеспечивается его высокая пластичность и вязкость.

2. Два образца были продеформированы в холодном состоянии со степенью деформации 30%. Затем один образец был нагрет до температуры чуть ниже температуры рекристаллизации, а другой – чуть выше. Укажите различия механических свойств этих образцов. Приведите обоснование.

3. Начертите диаграмму состояния «железо – цементит», укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения при медленном охлаждении в сплаве с содержанием углерода 0,45%. Укажите структурные составляющие сплава при комнатной температуре и его название.

4. После закалки углеродистой стали У8 была получена структура, состоящая из троостита и мартенсита. Проведите на диаграмме изотермического превращения переохлажденного аустенита кривую охлаждения, показывающую получение такой структуры. Опишите превращения, которые произошли в стали при охлаждении, ее твердость.

5. Используя диаграмму состояния «железо – цементит», определите температуру нормализации для стали 10. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и опишите структуру и свойства стали.

6. Для деталей, работающих в слабых коррозионных средах, используется сталь 20Х13. Укажите состав и объясните причину введения хрома в эту сталь. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки и опишите микроструктуру стали после обработки.