Общий алгоритм решения задач

1. Прочитайте и сформулируйте условие задачи, представьте физико-химические и химические явления и процессы, описанные в ней, определите, что необходимо найти;

2. выделите ключевые слова в задании;

3. изучите теоретическую литературу по выделенным ключевым словам и понятиям;

4. продумайте, какие новые данные необходимо найти, чтобы ответить на вопрос задачи; сформулируйте подзадачи (отдельные вопросы), которые необходимо решить для получения ответа на поставленный в ней вопрос;

5. найдите взаимосвязь между изученными понятиями и тем, что необходимо найти;

6. определите, каким методом будет решаться задача (аналитическим, графическим, арифметическим);

7. определите в какой последовательности рациональнее решать промежуточные задачи; запишите эту последовательность;

8. произведите все необходимые в данной задаче действия согласно плану;

9. проверьте и проанализируйте полученный результат; сравните его с целью, поставленной в задаче;

10. запишите полученный ответ.

Решение задач по диаграммам состояния включает выполнение следующих заданий:

1. Начертить заданную диаграмму состояния.

2. В каждой области диаграммы указать структуры, образующиеся в сплавах данной системы в состоянии равновесия. На диаграммах указать соответствующий равновесию фазовый состав. При решении задач следует выделить вертикальными пунктир­ными линиями области, имеющие разный структурный состав, и в каждой области указать соответствующие структурные состав­ляющие.

3. Указать на диаграмме состояния составы заданных в зада­че сплавов и провести соответствующие им вертикальные линии.

4. Построить схематически в координатах температура — вре­мя кривые охлаждения сплавов. Диаграммы состояний характеризуют превращения, протекающие при медленном охлаждении (нагреве). Они в зависимости от состава сплава могут протекать различно, а следовательно, сплавы могут иметь разные по характеру температурные кривые охлаждения (нагревания). Первичная кристаллизация, т. е. кристаллизация из жидкого состояния, про­текает для чистых металлов при постоянной температуре с определенным тепловым эффектом, вследствие чего на кривых охлаждения при температуре затвердевания (и на кривых нагревания при температуре плавления) обнаруживается остановка (горизонтальный участок).

В системах из двух компонентов первичная кристаллизация протекает указанным образом, т. е. при постоянной температуре, только в сплавах эвтектического состава, в сплавах - химических соединениях и в тех твердых растворах, состав которых отвечает на диаграмме положению минимума или максимума.

Кристаллизация остальных сплавов происходит в интервале температур. Так как образование кристаллов из жидкости идет с выделением тепла, то этому процессу соответствует замедление охлаждения сплава, что изменяет наклон кривой охлаждения. Поэтому начало процесса кристаллизации этих сплавов характе­ризуется перегибом на кривой охлаждения. Окончание процесса кристаллизации может в зависимости от числа фаз характери­зоваться на кривой охлаждения перегибом или горизонтальным участком.

Если сплав по окончании затвердевания однофазный (твер­дый раствор), то в течение всего процесса кристаллизации в равновесии находятся две фазы: жидкость и кристаллы твер­дого раствора. Окончание затвердевания характеризуется перегибом (изменяется наклон кривой) на кривой охлаждения. На диаграмме состояния этому случаю соответствует наклонный ход линии солидуса и из­менение температуры кристаллизации при изменении концентра­ции сплава (рис. 2.2).

В сплавах - механических смесях (гетерогенные системы), об­разующих эвтектику, в момент окончания затвердевания на линии солидуса находятся в равновесии три фазы: кристаллы обоих ком­понентов (или их растворов и соединений) и жидкость. Поэтому окончание первичной кристаллиза­ции происходит при постоянной температуре и характеризуется остановкой (горизонтальным участком) на кривой охлаждения (рис. 2.3). На диаграмме состояния этому случаю соответствует горизонтальный ход линии солидуса (прямая линия).

Кривая охлаждения, которую строят при выполнении задачи, должна показывать не только характер превращения, но кроме того, и относительное количество сплава, превращающегося при по­стоянной температуре. Это следует из того, что температурная остановка зависит от теплового эффекта превращения и при одина­ковой массе и скорости охлаждения сплава пропорциональна ко­личеству образующейся эвтектики.

Чтобы указать протяженность горизонтального участка на кривой охлаждения, следует выбрать масштаб для изображения кристаллизации сплава, содержащего 100 % эвтектики. При по­строении требуемых в задаче кривых охлаждения удобно, напри­мер, принять горизонтальный участок кривой для эвтектического сплава длиной 10 мм, а затем по правилу отрезков определить относительное количество эвтектики, образующейся при кристал­лизации данного сплава, и показать кристаллизацию эвтектики на кривой охлаждения в виде горизонтального участка, соответству­ющего по длине ее относительному количеству. Например, при наличии в сплаве 50 % эвтектики крис-таллизацию следует пред­ставить (в принятом масштабе) горизонтальным участком длиной 5 мм.

Часто в сплавах одной системы в зависимости от концентрации и числа образующихся фаз происходят оба вида превращения. Например, в сплавах системы, приведенной на рис. 2.4,кристаллизация α -фазы (а также β-фазы) протекает при перемен­ной температуре, а затвердевание эвтектики - при постоянной.

В сплавах с перитектическим превращением (рис. 2.5. ) кривая охлаждения 1 обнаруживает: перегиб, указывающий на­чало кристаллизации (в равновесии находятся две фазы: жидкость и выделяющиеся первичные кристаллы фазы, богатой более туго­плавким компонентом); горизонтальный участок (остановка), от­вечающий перитектической реакции, при которой в условиях рав­новесия находятся три фазы: первичные, кристаллы фазы, бога­той тугоплавким компонентом, жидкость и образующиеся кристал­лы фазы, богатой более легкоплавким компонентом.

5. Построить схему кристаллизации заданных сплавов, пока­зать графически структуры, образующиеся в процессе кристалли­зации, а также превращения, протекающие в этих сплавах при охлаждении. Схема кристаллизации должна быть построена в том же масштабе (для температур), какой был принят ранее. Для изо­бражения каждой отдельной структуры необходимо предвари­тельно установить условные обозначения, указав, что представ­ляет собой данная структурная составляющая (твердый раствор, механическая смесь, химическое соединение).

Необходимо стремиться к тому, чтобы приводимые изображе­ния максимально близко воспроизводили реальные структуры, ко­торые наблюдаются в заданном или аналогичном сплаве при метал­лографическом анализе. Чистые металлы и твердые растворы в состоянии равновесия (после отжига) имеют в микроскопе зер­нистое (полиэдрическое) строение, подобное, например, полиэдри­ческой структуре α-железа (феррита) или полиэдрам твердого раствора цинка в меди после обработки давлением и отжига. Если в сплавах данной системы образуются твердые растворы нескольких типов, то каждому из них следует давать другое условное изображение, как это показано, нап-ри­мер, на диаграмме, приведенной на рис. 2.4.

Химические соединения могут быть в виде кристаллов различ­ной формы: при распаде твердых растворов они часто отлагаются в виде сетки по границам зерен или образуют включения пластин­чатой или игольчатой формы. Эвтектики и эвтектоиды, кристалли­зуются в виде участков гетерогенной структуры различной измельченности: точечного, плас-тинчатого или зернистого вида.

При построении схемы кристаллизации следует учитывать при­мерное количество каждой составляющей. Так, при выделении из твердого раствора небольшого количества вторичных кристаллов другой фазы вследствие уменьшения растворимости с понижением температуры следует изображать эту фазу в виде мелких кристал­ликов (например, на границах зерен) на фоне полиэдрической структуры основного твердого раствора.

6. Дать характеристику состояния заданных сплавов при температурах, указанных в задаче.

7. Если сплав при температуре, указанной в задаче, окажется гетерогенным, то надо определить фазы или структуры, присут­ствующие в сплаве, указать состав каждой составляющей и коли­чество отдельных составляющих в процентах. Для этого необхо­димо провести через точку, определяющую данный сплав при за­данной температуре, горизонталь до пересечения с линиями диа­граммы, т. е. коноду - линию, показывающую составы фаз, находящиеся в равновесии; затем, опустив перпендикуляры из концов коноды на абсциссу, определить концентрацию каждой фазы.

Далее по правилу отрезков надо определить относи-тельное ко­личество отдельных фаз или структур, присут-ствующих в спла­ве в состоянии равновесия. Количество присутствующих в сплаве эвтектики или эвтектоида следует рассчитывать для температур их образования. Результаты расчета необходимо привести в виде таблицы ниже диаг-раммы, как это показано, например, в решении задачи.

ЗАДАЧА № 1. По диаграмме состояния Cu-Ni опре-делить фазовый состав и количественное соотношение фаз спла-ва с 50% меди и 50% никеля при температуре 1250°С. Оп-ределить температуры фазовых превращений этого сплава и постройте кривую охлаждения. Объяснить ход полученных кри-вых и указать, какие процессы, происходящие в этом сплаве, характеризуют отдельные участки кривых. Определить темпе-ратуру плавления этого сплава.

РЕШЕНИЕ.

1. Прочитав содержание задачи, выделяем исходные данные. Исходными данными будут: диаграмма состояния Cu-Ni, сплав с содержанием 50% Cu и 50% Ni, температура - 1250°С.

2. Определяем, что необходимо найти. Необходимо найти: фазовый состав сплава при 1250°С; количественное соотношение фаз сплава при 1250°С; температуру плавления; температуры фазовых превращений (критические точки).

3. Выделяем ключевые слова: сплав, диаграмма состо-яния, фаза, фазовый состав, количественное соотношение фаз, температура фазовых превращений, кривая охлаждения, температура плавления.

4. Дадим определения выделенным словам. Сплавы - сложные вещества, получаемые сплавлением двух и более простых веществ. Диаграмма состояния представляет собой график в координатах состав сплава - температура, на котором отражены продукты, образующиеся в результате взаи-модействия компонентов сплава друг с другом в условиях термодинамического равновесия при различных температурах. Этими про­дуктами являются вещества, имеющие в зависимости от температуры и со­става определенное агрегатное состояние, специфический характер строения и вполне определенные свойства. Их принято называть фазами. Причем фа­зой считается определенная часть системы, образованной компонентами сплава, которая во всех своих точках имеет одинаковые состав, строение и свойства.

Жидкая фаза представляет собой раствор расплавленных компонентов.

Твердые фазы являются зернами, имеющими опре-деленную форму, размер, состав, специфику строения и свойства. Твердые фазы можно на­блюдать в микроскоп. Это могут быть твердые растворы, химические соеди­нения, а также зерна чистых компонентов, не образующих с другими компонентами ни твердых растворов, ни химических соеди-нений.

Диаграмма состояния разделена линиями на области. Отдельные облас­ти могут состоять только из одной фазы, а некоторые - из двух, имеющих разные составы, строение и свойства. Анализируя диаграмму состояния, можно составить представление о специфике свойств сплавов данной систе­мы компонентов и характере их изменения в зависимости от состава, а также о возможности термической обработки сплавов и температуре нагрева для ее проведения.

В диаграммах состояния содержится информация, необходимая для соз­дания и обработки сплавов различного назначения.

Температуры фазовых превращений – это критические температуры при которых сплав переходит из твердого состояния в жидкое. Эта температура находится на линии ликвидус.

Кривая охлаждения строится по найденным критическим точкам в координатах температура – время.

5. Выделим новые данные, т.е. данные, необходимые для решения задачи.

Для определения фазового состава и количественного соотношения фаз, необходимо знать правило отрезков и правило фаз.

6. Вычертим диаграмму состояния (как указано на рис. 4.1). Заданная диаграмма представляет собой диаграмму состо-яния с неограниченной растворимостью компонентов друг в друге, имеющих одинаковые типы решеток и исходное строение наружных электронных оболочек.

7. В каждой области укажем структуры. Выше линии ликвидуса АСВ находиться область жидкой фазы Ж. Под ней до линии солидуса ADB расположена дфухфазная область α + Ж. Фаза α представляет собой твердый раствор компонентов Cu и Ni. Область, расположенная под линией солидуса, является однофазной (фаза α).

8. Укажем на диаграмме состояния состав заданной в задаче сплава и проведем соответствующую вертикальную линию (см. рис. 4.1, а).

9. Построим схематично в координатах температура – время кривую охлаждения сплава (см. рис. 4.1, б). Кристалл-лизация сплава происходит в интервале температур. Точка С соответствует началу процесса кристаллизации, при которой из жидкости начинается выделение зерен твердого раствора α (Ж→α). Эта температура соответствует 1350°С. Процесс кристаллизации продолжается до точки D. При температуре, соответствующей точке D, кристаллизация завершается. Ниже точки D идет охлаждение сплава со структурой твердого раствора α.

Приведем схематичное изображение структур (см. рис. 4.1, в).

а б

в

Рис. 4.1. Диаграмма состояния Cu - Ni: а - диаграмма; б - кривая охлаждения; в - схема кристаллизации

10. При заданной температуре 1250°С сплав состоит из двух фаз - жидкой и твердой α - фазы. Укажем состав этих фаз при 1250°С. Для этого необходимо провести через точку, определяющую заданный состав при заданной температуре (точка а), горизонталь до пересечения с линиями диаграммы, т.е. коноду - линию, показывающую составы фаз (точки b и с). Опускаем перпендикуляры из концов коноды на абциссу и определяем концентрацию каждой фазы. Проекция точки пересечения коноды с линией ликвидус (b) на концен-трационную ось (b') определяет состав жидкой фазы, а проекция точки пересечения с линией солидус (с') – определяет состав твердой фазы α. Согласно этому получаем: состав жидкой фазы – 60% Ni и 40% Cu.

11. Далее по правилу отрезков определяем относительное количество фаз.

Количество жидкой фазы: Q_ж = ac/bc∙100% = 10/25∙100% = 40%. Количество твердой фазы: Q_α = ba/bc∙100% = 15/25∙100% = 60%.

12. Температура плавления соответствует точке С(1350⁰С).

ЗАДАЧА 2. Вычертите диаграмму состояния железо – це-ментит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0.83% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

РЕШЕНИЕ.

1. Выделяем исходные данные. Ими будут: диаграмма состояния железо – цементит, сплав с 0.9% углерода.

2. Необходимо найти: критические точки фазовых прев-ращений, структуру при комнатной температуре, название сплава.

3. Ключевые слова: диаграмма состояния железо – цементит.

4. Дадим определения ключевым словам. Диаграмма состояния железо – цементит дает представление о строении железографитовых сплавов – сталей и чугунов. Содержание углерода в диаграмме ограничивается 6.67%, так как при этой концентрации образуется химическое соединение – карбид железа (Fe₃C) или цементит, который и является вторым компонентом данной диаграммы. В системе (Fe – Fe₃C) сплавы с содержанием углерода до 2.14% называют сталями. Если в стали углерода более 0.8%, то ее называют заэвтектоидной.

5. Вычертим диаграмму состояния и укажем на ней заданный сплав. Проведем соответствующую вертикальную линию 1 (см. рис. 4.2.).

6. Построим схематично в координатах температура – время кривую охлаждения заданного состава сплава.Опишем превращения, которые испытывает сплав при критических точках. Образование кристаллов аустенита (А) происходит в интервале температур 1- 2 (Ж→А). Состав аустенита изменяется по линии солидус AE, состав жидкой фазы по линии ликвидус AС. В точке 2 кристаллизация аустенита закан-чивается, и от точки 2 до точки 3 структурных изменений в нем не происхо­дит, аустенит просто охлаждается. При охлаждении в диапазоне температур между точками 3 - 4 из кристаллической решетки аустенита выде­ляется избыточный углерод с образованием вторичного цементита Ц₁₁ (А→Ц₁₁). При этом содержание углерода в аустените изменяется по ли­нии ES. На линии PSK при температуре 727°С происходит эвтек­тоидное превращение, при котором аустенит превращается в пер­лит (А→П). Поэтому при комнатной температуре структура сплава со­стоит из перлита и вторичного цементита (П+Ц₁₁).

7. Так как заданный сплав содержит углерода более 0.8%, значит он относится к завтектоидной стали.

а б

Рис. 4.2. Диаграмма состояния Fe - C: а - диаграмма состояния; б - кривая охлаждения для стали с 0.8% углерода

8. Запишем полученный ответ: структура заданного спла-ва при комнатной температуре – перлит и вторичный цементит. Заданный сплав относится к заэвтектоидной стали.

Варианты контрольной работы

Вариант 1

1. Какими ценными свойствами обладает металл – хром, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для хрома. Определите, чему равно координационное число?

2. Какими способами можно ускорить процесс кристаллизации металлического слитка.

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для α – Fe и γ – Fe. Укажите интервалы температур существо-вания данных модификаций.

4. Укажите возможные причины появления точечных де-фектов кристаллического строения. Покажите при помощи рисунков какое влияние оказывают точечные дефекты на строение и свойства кристаллов.

5. Почему при обработке давлением металл упрочняется? Ответ свой обоснуйте.

6. Для проволоки и ленты, служащей элементами соп-ротивления во многих нагревательных приборах и печах, используют сплавы системы никель – хром (нихром), рабочая температура которых менее 1200°С. Легирование хромом обеспечивает высокое электросопротивление и жаростойкость. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава с 30% никеля и 70% хрома при 1500°С и количественное соотношение фаз при 800°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой метали-ческой основы, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 8%Sb, 92%Sn; 20%Sb, 80%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,1% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 40% перлита и 60% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. В чем отличие линейного полимера от разветвленного? Ответ обоснуйте и покажите с помощью рисунков.

Вариант 2

1. Какими ценными свойствами обладает металл – свинец, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для свинца. Определите, чему равно координационное число?

2. Какое влияние оказывает процесс модифицирования на строение металлического слитка?

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для α – Со и β – Со. Укажите интервалы температур существования данных модификаций.

4. Укажите возможные причины появления линейных дефектов. Покажите с помощью рисунков, какое влияние оказывают они на строение кристаллов.

5. Как изменяется строение кристаллов (зерен) металла в результате пластической деформации. Покажите с помощью рисунков эти изменения зерен. Ответ свой обоснуйте.

6. Для проволоки и ленты, служащей элементами сопротивления во многих нагревательных приборах и печах, используют сплавы системы никель – хром (нихром), рабочая температура которых менее 1200°С. Легирование хромом обеспечивает высокое электросопротивление и жаростойкость. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава с 30% никеля и 70% хрома при 1100°С и количественное соотношение фаз при 1500°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 9%Sb, 91%Sn; 22%Sb, 78%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,2% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 35% перлита и 65% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. В чем отличие линейного полимера и пространст-венного? Ответ обоснуйте и покажите с помощью рисунков.

Вариант 3

1. Какими ценными свойствами обладает металл – ни-кель, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для никеля. Определите, чему равно координационное число?

2. Какие факторы влияют на размер, форму зерен, образующихся при кристаллизации металлического слитка? Ответ обоснуйте.

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для α – Sn и β – Sn. Укажите интервалы температур су-ществования данных модификаций.

4. В чем отличие точечных дефектов кристаллического строения от линейных? Ответ свой обоснуйте и покажите с помощью рисунков.

5. Вал был изготовлен методом холодной деформации. Далее его подвергли нагреву до температуры равной 0,4∙Т_пл. Как изменится строение зерен металла после нагрева? Ответ обоснуйте. Покажите с помощью рисунков строение зерен металла после деформации и после нагрева.

6. Для проволоки и ленты, служащей элементами соп-ротивления во многих нагревательных приборах и печах, используют сплавы системы никель – хром (нихром), рабочая температура которых менее 1200°С. Легирование хромом обеспечивает высокое электросопротивление и жаростойкость. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава с 45% никеля и 55% хрома при 1100°С и количественное соотношение фаз при 1500°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 35%Sb, 65%Sn; 92%Sb, 8%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,25% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 20% перлита и 80% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Приведите примеры линейных полимеров. Запишите формулы их макромолекул.

Вариант 4

1. Какими ценными свойствами обладает металл – магний, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для магния. Опре-делите, чему равно координационное число?

2. Что предоставляют собой теоретическая и фактическая температура кристаллизации? Почему эти температуры не совпадают.

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для α – Мn и β – Мn. Укажите интервалы температур существо-вания данных модификаций.

4. Что предоставляют собой поверхностные дефекты кристаллического строения? Как можно избежать появления этих дефектов?

5. Как изменится строение кристаллов (зерен) холод-нодеформированного металла при нагреве до температуры превышающей температуры рекристаллизации? Ответ обоснуйте и покажите с помощью рисунков изменения строения зерен.

6. Для проволоки и ленты, служащей элементами соп-ротивления во многих нагревательных приборах и печах, ис-пользуют сплавы системы никель – хром (нихром), рабочая температура которых менее 1200°С. Легирование хромом обеспечивает высокое электросопротивление и жаростойкость. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава с 30% никеля и 70% хрома при 1500°С и количественное соотношение фаз при 800°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 10%Sb, 90%Sn; 21%Sb, 79%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,3% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 10% перлита и 90% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. В чем отличие разветвленного полимера от сет-чатого? Ответ обоснуйте и покажите с помощью рисунков.

Вариант 5

1. Какими ценными свойствами обладает металл – медь, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для меди. Определите, чему равно координационное число?

2. Какая зона металлического слитка имеет наиболее плотное строение? Ответ обоснуйте.

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для γ – Мn и δ – Мn. Укажите интервалы температур существования данных модификаций.

4. Почему кристаллическая решетка металлов имеет де-фекты, несовершенства? Покажите с помощью рисунков искажения кристаллического строения.

5. Почему, если имеется возможность, процесс изго-товления деталей резанием на металлорежущих станках заменяют процессом изготовления обработкой давления (ковкой, штамповкой и т. д.)? Ответ должен быть дан с точки зрения кристаллического строения. Ответ обоснуйте и покажите с помощью рисунков.

6. Окалиностойкость определяет срок службы нагре-вательных элементов печей и приборов, имеющих значительно более высокую температуру. Для нагревателей применяют сплавы на основе хрома и никеля, например нихром, содержащий около 20% хрома и 80% никеля. Его допустимая рабочая температура составляет не менее 1150°С. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава с 10% хрома при 1200°С и количественное соотношение фаз при 1100°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 13%Sb, 87%Sn; 23%Sb, 67%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,3% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 30% перлита и 70% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Приведите примеры разветвленных полимеров. Ука-жите формулы их макромолекул.

Вариант 6

1. Какими ценными свойствами обладает металл – алюминий, обуславливающими его широкое применение в нефтехимической промышленности. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку хрома. Определите чему равно координационное число.

2. Образующаяся при кристаллизации структура ме-таллического слитка влияет на качество изделий из него. Каким образом можно регулировать процесс образования кристаллов (зерен) при кристаллизации? Как влияет строение слитка на качество металла?

3. Почему титан имеет две кристаллографические мо-дификации? Каков температурный интервал их существования. Какое значение это имеет для техники?

4. Опишите причины появления дислокаций. Какое вли-яние они оказывают на кристаллическое строение металла? Ответ обоснуйте и покажите с помощью рисунков. Как влияет количество дислокаций на прочность кристаллического тела? Ответ обоснуйте и покажите с помощью графика?

5. Опишите явление наклепа металла. Какое применение в технике имеет это явление?

6. Окалиностойкость определяет срок службы нагрева-тельных элементов печей и приборов, имеющих значительно более высокую температуру. Для нагревателей применяют сплавы на основе хрома и никеля, например нихром, содержащий около 25% хрома и 75% никеля. Его допустимая рабочая температура составляет не менее 1150°С. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав указанного сплава при 1200°С и количественное соотношение фаз при 1100°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 23%Sb, 77%Sn; 34%Sb, 66%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,35% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 95% перлита и 5% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Почему для высоких рабочих температур, например, более 100°С, рекомендуется использовать полимеры с сетчатой структурой, а не с линейной?

Вариант 7

1. Какими ценными свойствами металл – молибден, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимической промышленности. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку молибдена. Определите, чему равно координационное число.

2. Что может быть зародышами при кристаллизации металлического слитка?

3. Чем отличаются модификации α – Fe и γ – Fe друг от друга? Какое значение имеют эти отличия для техники?

4. В чем отличие идеального кристаллического строения металла от реально существующего в природе его кристаллического строения? Различия в строении покажите с помощью рисунков. Каково их влияние на прочность кристаллического тела.

5. В металлорежущий цех для обработки резанием пос-тупили заготовки, которые были подвергнуты холодной обработке давлением. Но данные заготовки трудно поддаются резанию. Объясните, почему? Что нужно сделать, для того, чтобы металл стал легче обрабатываться резанием?

6. Окалиностойкость определяет срок службы нагрева-тельных элементов печей и приборов, имеющих значительно более высокую температуру. Для нагревателей применяют сплавы на основе хрома и никеля, например нихром, содержащий около 25% хрома и 75% никеля. Его допустимая рабочая температура составляет не менее 1150°С. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава при 1230°С и количественное соотношение фаз при 1110°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 2%Sb, 98%Sn; 5%Sb, 95%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,4% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 100% перлита? Ответ свой обоснуйте.

10. Опишите классификацию полимеров по структуре. Покажите с помощью рисунков структуры различных поли-меров.

Вариант 8

1. Какими ценными свойствами обладает металл – вольфрам, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для вольфрама. Определите, чему равно координационное число?

2. Зарисуйте зоны металлического слитка при пере-охлаждении при кристаллизации. Как зависят свойства металла от степени переохлаждения при кристаллизации?

3. Для каких металлов характерно явление поли-морфизма? Приведите 2 – 3 примера таких металлов, указав их аллотропические формы и температуры их существования.

4. Почему при создании материалов человек увеличивает плотность дефектов кристаллического строения, а не уменьшает их?

5. Почему после снятия упругой деформации строение металла и его свойства возвращаются в исходное состояние, а пластическая деформация остается? Ответ обоснуйте и покажите с помощью рисунков.

6. Окалиностойкость определяет срок службы нагрева-тельных элементов печей и приборов, имеющих значительно более высокую температуру. Для нагревателей применяют сплавы на основе хрома и никеля, например нихром, содержащий около 40% хрома и 60% никеля. Его допустимая рабочая температура составляет не менее 1150°С. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава при 1230°С и количественное соотношение фаз при 1170°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 3%Sb, 97%Sn; 95%Sb, 5%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,5% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. При наблюдении микрошлифа было обнаружено, что изучаемый металл имеет структуру, состоящую из перлита и вторичного цементита. Как этот сплав называется?

10. Почему полиэтилен обладает хорошей эластич-ностью, гибкостью? Ответ дайте с точки зрения его строения, и покажите с помощью рисунков.

Вариант 9

1.Какими ценными свойствами обладает металл – ниобий, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристалл-лическую решетку, характерную для ниобия. Определите, чему равно координационное число?

2. Какими особенностями обладает зона столбчатых кристаллов образующаяся при кристаллизации металлического слитка?

3. Что представляет собой α – Fe, γ – Fe и δ – Fe? Почему железо имеет указанные модификации?

4. В каком случае металл имеет теоретическую проч-ность? Возможно ли получить такой металл?

5. Почему при обработке давлением металла для об-легчения процесса деформации, его (металл) нагревают до температуры превышающей 0,4·Т_{плавления}? Ответ обоснуйте, если необходимо, приведите рисунки.

6. Окалиностойкость определяет срок службы нагрева-тельных элементов печей и приборов, имеющих значительно более высокую температуру. Для нагревателей применяют сплавы на основе хрома и никеля, например нихром, содержащий около 35% хрома и 65% никеля. Его допустимая рабочая температура составляет не менее 1150°С. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава при 1200°С и количественное соотношение фаз при 1100°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 23%Sb, 77%Sn; 85%Sb, 15%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 0,8% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. При наблюдении микрошлифа было обнаружено, что изучаемый металл имеет структуру, состоящую из ледебурита. Как этот сплав называется? Каково количество углерода в этом сплаве?

10. Чем отличаются структуры макромолекул термо-пластичных и термореактивных полимеров?

Вариант 10

1.Какими ценными свойствами обладает металл – кремний, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для кремния. Определите, чему равно координационное число?

2. Какими особенностями обладает зона дендритных кристаллов, образующаяся при кристаллизации металлического слитка? Почему эта зона имеет место в сердцевине слитка.

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для α – Fe и γ – Fe. Укажите интервалы температур существования данных модификаций.

4. Укажите разновидности точечных дефектов кристалл-лического строения. Каковы причины их появления. Ответ должен сопровождаться необходимыми рисунками.

5. На завод поступили две партии изделий. Одна партия после холодной обработки давлением, другая после горячей обработки давлением. Будут ли отличатся структуры и свойства изделий из разных партий? Ответ обоснуйте и сопроводите необходимыми рисунками.

6. Окалиностойкость определяет срок службы нагрева-тельных элементов печей и приборов, имеющих значительно более высокую температуру. Для нагревателей применяют сплавы на основе хрома и никеля, например нихром, содержащий около 35% хрома и 65% никеля. Его допустимая рабочая температура составляет не менее 1150°С. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава при 1200°С и количественное соотношение фаз при 1100°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 40%Sb, 60%Sn; 99%Sb, 11%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1,2% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. При наблюдении микрошлифа было обнаружено, что изучаемый металл имеет структуру, состоящую из феррита и третичного цементита. Как этот сплав называется?

10. Приведите примеры полимеров с разветвленной, сетчатой и линейной структурой макромолекул. Ответ сопроводите необходимыми рисунками.

Вариант 11

1. Какими ценными свойствами обладает металл – ванадий, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для ванадия. Определите, чему равно координационное число?

2. Как влияет процесс модифицирования на качество металлического слитка?

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для α – Fe и γ – Мn. Укажите интервалы температур существования данных модификаций.

4. Какими известными способами можно увеличить плотность дислокаций кристаллического строения металла.

5. Почему температура рекристаллизации у сплавов выше, чем у чистых металлов? Ответ обоснуйте. От чего зависит температура рекристаллизации?

6. Окалиностойкость определяет срок службы нагрева-тельных элементов печей и приборов, имеющих значительно более высокую температуру. Для нагревателей применяют сплавы на основе хрома и никеля, например нихром, содержащий около 84% хрома и 16% никеля. Его допустимая рабочая температура составляет не менее 1150°С. На основании диаграммы состояния Cr - Ni определить фазовый состав сплава при 1200°С и количественное соотношение фаз при 1100°С.

7. Подшипниковые сплавы (баббиты), используемые в виде литых вкладышей скольжения в тяжелонагруженных механизмах, должны иметь структуру из твердых частиц, обеспечивающих износостойкость, и более мягкой металлической, окружающей эти частицы и создающей хорошую прирабатываемость вкладыша к поверхности вращающегося вала. Для этой цели используют сплавы на основе системы Sn – Sb. Определите температуры превращений двух сплавов: 75%Sb, 25%Sn; 15%Sb, 85%Sn. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Sn – Sb, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определите температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 1% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 50% перлита и 50% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Приведите примеры полимеров с сетчатой струк-турой. Почему они при нагревании не размягчаются?

Вариант 12

1. Какими ценными свойствами обладает металл – титан, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимической промышленности. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для титана. Определите, чему равно координационное число?

2. Какими свойствами будет обладать зона дендритных кристаллов металлического слитка? Можно ли получить структуру слитка без этой зоны?

3. Укажите и зарисуйте типы кристаллических решеток, характерных для α – Fe и γ – Со. Укажите интервалы температур существования данных модификаций.

4. Укажите причины возникновения точечных дефектов – вакансий? Какое влияние они оказывают на кристаллическое строение?

5. Определите температуру рекристаллизации для не-которых чистых металлов. (Приведите 2-3 примера расчета).

6. Во многие титановые сплавы вводят марганец для улучшения механических свойств особенно горячей пластичности (ковкости). На основании диаграммы Ti – Mn определить фазовый состав сплава с 2% марганца и 98% титана при 600°С и количественное соотношение фаз при 400°С.

7. Определить температуры превращений двух сплавов системы медь-никель: 5%Ni, 95%Cu; 40%Ni, 60%Cu. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Cu – Ni, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объяснить ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определить температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 4% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 33% перлита и 67% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Приведите примеры полимеров с линейной струк-турой макромолекул. Почему при нагревании они размягчаются, а не остаются твердыми?

Вариант 13

1. Какими ценными свойствами обладает металл – титан, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимической промышленности. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для титана. Определите, чему равно координационное число?

2. Почему, при изготовлении деталей ответственного назначения (например, жаропрочных труб) методом литья, стараются избежать появления при кристаллизации зоны дендритных кристаллов. Ответ обоснуйте.

3. Почему кобальт имеет несколько типов кристалл-лических решеток? Какие виды кристаллических решеток он способен иметь и при каких условиях?

4. Покажите с помощью рисунков, как влияют точечные и линейные дефекты на кристаллическое строение металлов.

5. Объяснить, можно ли отличить по микроструктуре металл, деформированный в холодном состоянии, от металла, деформированного в горячем состоянии, и указать, в чем заключается это различие. Покажите с помощью рисунков разницу в структурах.

6. Во многие титановые сплавы вводят марганец для улучшения механических свойств, особенно, горячей пластичности (ковкости). На основании диаграммы Ti – Mn определить фазовый состав сплава с 10% марганца и 90% титана при 600°С и количественное соотношение фаз при 400°С.

7. Определить температуры превращений двух сплавов системы медь-никель: 8%Ni, 92%Cu, 60%Ni, 40%Cu. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Cu – Ni, постройте кривые охлаждения этих сплавов. Объяснить ход полученных кривых и указать, какие процесс, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определить температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 2,3% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 13% перлита и 87% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Рассмотрите классификацию полимеров по структуре. Приведите примеры.

Вариант 14

1. Какими ценными свойствами обладает металл – алюминий, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимической промышленности. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для алюминия. Определите, чему равно координационное число?

2. Как отличаются строение и свойства второй и третьей зоны металлического слитка после кристаллизации?

3. Почему железо имеет несколько типов кристалл-лических решеток? Какие виды кристаллических решеток он способен иметь и при каких условиях?

4. Почему кристаллическое строение реально сущест-вующего в природе металла отличается от теоретического строения? Ответ обоснуйте и покажите с помощью рисунков.

5. На заводе были выточены токарной обработкой две втулки. Одна из заготовки, полученной ковкой, другая - из отливки. Будут ли отличаться структура и свойства этих двух втулок? Ответ обоснуйте и покажите с помощью рисунков.

6. Во многие титановые сплавы вводят марганец для улучшения механических свойств особенно горячей пластичности (ковкости). На основании диаграммы Ti – Mn определить фазовый состав сплава с 18% марганца и 82% титана при 780°С и количественное соотношение фаз при 600°С.

7. Алюминевокремнистые сплавы определенного состава, называемые силуминами, имеют хорошие литейные свойства и из – за малой плотности и удовлетворительных механических свойств они широко используются в промышленности для разнообразных литых деталей. На основании анализа диаграммы состояния Al – Si, рассмотрите процессы превращений в сплавах с 5%, 12% и 20% Si. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Al – Si, постройте кривые охлаждения этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагрева для сплава, содержащего 2,3% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 18% перлита и 82% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Чем отличается строение полимера от строения ме-талла. Ответ сопроводите необходимыми рисунками.

Вариант 15

1. Какими ценными свойствами обладает металл – ниобий, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимической промышленности. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для ниобия. Определите, чему равно координационное число?

2. Почему на кривой кристаллизации температура - время чистого металла наблюдается изотермическая площадка?

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для β - Со и β-Ti. Укажите интервалы температур существования данных модификаций.

4. Что понимают под плотностью дислокаций?

5. Объясните можно ли отличить по микроструктуре медь, деформированную при комнатной температуре, от меди, деформированной в горячем состоянии (при 600°С). Ответ сопроводите необходимыми рисунками.

6. Во многие титановые сплавы вводят марганец для улучшения механических свойств, особенно, горячей пластичности (ковкости). На основании диаграммы Ti – Mn определить фазовый состав сплава с 15% марганца и 85% титана при 400°С и количественное соотношение фаз при 580°С.

7. Алюминевокремнистые сплавы определенного состава, называемые силуминами, имеют хорошие литейные свойства и из – за малой плотности и удовлетворительных механических свойств они широко используются в промышленности для разнообразных литых деталей. На основании анализа диаграммы состояния Al – Si рассмотрите процессы превращений в сплавах с 6%, 14% и 30% Si. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Al – Si, постройте кривые охлаждения этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагрева для сплава, содержащего 0,2% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 28% перлита и 72% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Зарисуйте структуру линейных полимеров. Приведите примеры таких полимеров.

Вариант 16

1. Какими ценными свойствами обладает металл – медь, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимической прмышленности. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для меди. Определите, чему равно координационное число?

2. Объяснить, можно ли отличить по микроструктуре металлический слиток, полученный при кристаллизации быстрым охлаждением, от слитка, полученного кристаллизацией медленным охлаждением?

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для α – Fe и α - Ti. Укажите температурные интервалы существования данных модификаций.

4. Почему кристаллическое строение металлов имеет несовершенства, дефекты строения? Покажите с помощью рисунков, как выглядят эти несовершенства.

5. В цех поступили четыре партии медных изделий: не подвергавшихся холодной деформации; после деформации с осадкой на 10% высоты; после деформации с осадкой на 50% высоты; после осадки на 50% высоты и рекристаллизации при 600°С (выдержка 60 мин). Зарисовать структуру зерен изделий всех партий и объяснить влияние деформации и последующего нагрева на изменение формы зерна и свойств медных деталей.

6. Во многие титановые сплавы вводят марганец для улучшения механических свойств, особенно, горячей пластичности (ковкости). На основании диаграммы Ti – Mn определить фазовый состав сплава с 15% марганца и 85% титана при 830°С и количественное соотношение фаз при 500°С.

7. Алюминевокремнистые сплавы определенного состава, называемые силуминами, имеют хорошие литейные свойства и из - за малой плотности и удовлетворительных механических свойств они широко используются в промышленности для раз-нообразных литых деталей. На основании анализа диаграммы состояния Al – Si рассмотрите процессы превращений в сплавах с 7%, 15% и 38% Si. Для этой цели вычертите в масштабе диаг-рамму состояния Al – Si, постройте кривые охлаждения этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагрева для сплава, содержащего 0,35% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 47% перлита и 53% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Приведите примеры полимеров с разветвленной структурой.

Вариант 17

1. Какими ценными свойствами обладает металл – молибден, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимии. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для молибдена. Определите, чему равно координационное число?

2. Влияет ли размер зерен, образующихся при кристаллизации металлического слитка, на качество (свойства) этого металла? Ответ обоснуйте.

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для δ – Fe и δ - Mn. Укажите температурные интервалы существования данных модификаций.

4. Объясните механизм зарождения дислокаций. Какое влияние они оказывают на свойства металла.

5. Детали из холоднодеформированного технического железа (после осадки на 50%) нагрели до разных температур: 200, 400, 600 и 800°С с выдержкой в течение 60 минут. Зарисуйте и охарактеризуйте микроструктуру до деформации и после нагрева.

6. Во многие титановые сплавы вводят марганец для улучшения механических свойств особенно горячей пластичности (ковкости). На основании диаграммы Ti – Mn, определить фазовый состав сплава с 30% марганца и 70% титана при 600°С и количественное соотношение фаз при 400°С.

7. Алюминевокремнистые сплавы определенного состава, называемые силуминами, имеют хорошие литейные свойства и из – за малой плотности и удовлетворительных механических свойств они широко используются в промышленности для разнообразных литых деталей. На основании анализа диаграммы состояния Al – Si рассмотрите процессы превращений в сплавах с 8%, 20% и 80% Si. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Al – Si, постройте кривые охлаждения этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагрева для сплава, содержащего 0,45% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 52% перлита и 48% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Приведите примеры полимеров с сетчатой струк-турой. В чем особенность их поведения при высоких темпе-ратурах в сравнении с полимерами с линейной структурой.

Вариант 18

1. Какими ценными свойствами обладает металл – никель, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимической промышленности. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для никеля. Определите, чему равно координационное число?

2. Опишите какие дефекты могут образоваться при кристаллизации металлического слитка.

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для β – Ti и β - Co. Укажите температурные интервалы существования данных модификаций.

4. В строении какого металла отсутствуют поверх-ностные дефекты?

5. Две партии алюминиевых деталей изготовили двумя методами: холодной деформацией и деформацией с нагревом до 350 – 400°С. Зарисуйте и охарактеризуйте микроструктуру металла изделий разных партий.

6. Алюминиевокремнистые сплавы определенного сос-тава, называемые силуминами, имеют хорошие литейные свойства и из – за малой плотности и удовлетворительных механических свойств они широко используются в промышленности для разнообразных литых деталей. На основании диаграммы состояния Al – Si определить фазовый состав сплава с 40%Si и 60%Al при 300°С и количественное соотношение фаз при 700°С.

7. Во многие титановые сплавы вводят марганец для улучшения механических свойств особенно горячей пластичности (ковкости). На основании диаграммы состояния Ti – Mn определите температуры превращения двух сплавов: 20%Mn, 80%Ti; 23%Mn, 77%Ti. Для этой цели вычертите в масштабе диаграмму состояния Ti – Mn, постройте кривую охлаждения этих сплавов. Объясните ход полученных кривых и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых. Определить температуры плавления этих сплавов.

8. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагрева для сплава, содержащего 5% углерода. Какова равновесная структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

9. Какого количество углерода в сплаве, если структура его состоит из 20% перлита и 80% феррита? Ответ свой обоснуйте.

10. Чем отличается линейная структура макромолекул полимеров от разветвленной? Влияет ли эта разница на свойства полимеров?

Вариант 19

1. Какими ценными свойствами обладает металл – магний, обуславливающими его широкое применение в технике и в нефтехимической промышленности. Покажите с помощью рисунка кристаллическую решетку, характерную для магния. Определите, чему равно координационное число?

2. Какое влияние оказывает направление отвода тепла при кристаллизации на строение металлического слитка?

3. Укажите типы кристаллических решеток, характерных для α – Ti и α - Co. Укажите температурные интервалы существования данных модификаций.

4. Поверхностные дефекты не обнаруживаются в поли-кристалле или в монокристалле? Ответ обоснуйте. Что представляют собой поверхностные дефекты?

5. Волочение проволоки проводят в несколько переходов. Если волочение с большим обжатием выполняют без промежуточных операций, то проволока на последних переходах дает разрывы. Объяснить причины и указать меры для предупреждения этого.

6. Алюминиевокремнистые сплавы определенного соста-ва, называемые силуминами, имеют хорошие литейные свойства и из – за малой плотности и удовлетворительных механических свойств они широко используются в промышленности для разнообразных литых деталей. На основании диаграммы состояния Al – Si определить фазовый состав сплава с 15%Si и 85%Al при 400°С и количественное соотношение фаз при 600°С.

7. Во многие титановые сплавы вводят марганец для улучшения механических свойств особенно горячей пластичности (ковкости). На основании диаграммы состояния Ti – Mn определите температуры превращени