2014-09-04
880
Итак, изучив все темы 2–й части «Опорного конспекта», Вы можете наполнить «структурную схему материаловедения» (см. Введение, рис. В.1) конкретным содержанием (настоятельно рекомендуем сделать это, подобрав как можно больше примеров из освоенного материала конспекта).
На этом работа с «Опорным конспектом» заканчивается. В нем изложены основы строения металлических сплавов и на примере сталей – наиболее распространенных промышленных материалов – показаны эффективные пути оптимизации их свойств путем изменения химического состава и структуры. Таким образом, продемонстрированы «структурные связи материаловедения» (см. Введение), знание которых позволяет производить оптимальный выбор материалов и технологий их обработки для изделий различного назначения. Выработка такого умения является целью подготовки инженеров в области материаловедения.
Вынуждены с сожалением отметить, что проблема выбора материалов в процессе конструирования различных изделий является весьма сложной задачей. Ее решение зависит от грамотного учета множества факторов, определяющих эксплуатационные и технологические свойства материала, а также его стоимость и экономичность технологий изготовления и упрочняющей обработки изделия.
|
|
|
В связи с этим строгого алгоритма решения проблемы выбора материалов не существует. Каждый конструктор решает эту задачу, исходя из своего производственного опыта и знаний; знаний, в первую очередь, основных закономерностей материаловедения.
Наиболее полно круг вопросов, связанных с выбором материалов, освещен в учебной [1…3], а также [15, 17, 25, 27, 28] и специальной [32, 33] литературе.
В данном курсе и соответственно – настоящем УМК задача выбора материалов естественно в более суженном формате поставлена во второй части контрольной работы.
В методических указаниях к выполнению контрольных работ приведены рекомендации по решению этой задачи.
В заключение еще раз отметим, что темы «Опорного конспекта» являются наиболее важными в курсе материаловедения, их освоение совершенно необходимо для выполнения лабораторных и контрольных работ и, конечно, - сдачи экзамена.
Основные положения других разделов (см. тематический план и структурную схему дисциплины – стр. 31) также следует изучить, каждый раз обращая особое внимание на связь трех С: с остав – с труктура – с войства. В частности, при выполнении контрольных работ понадобятся сведения о сталях и сплавах с особыми свойствами, цветных сплавах и других материалах.
| Тема | Вопрос теста | Правильный ответ |
| 1.1 | I | |
| II | ||
| III | ||
| IV | ||
| 1.2 | I | |
| II | ||
| III | ||
| IV | ||
| V | ||
| 1.3 | I | |
| II | ||
| III | ||
| IV | ||
| V | ||
| 2.1 | I | |
| II | 2, 3, 5 | |
| III | 1, 3, 5 | |
| IV | ||
| V | ||
| VI | ||
| VII | 2, 3 | |
| VIII | ||
| IX | ||
| X | 1, 2, 3 | |
| XI | ||
| 2.2 | I | |
| II | ||
| III | ||
| IV | ||
| V | ||
| VI | ||
| VII | ||
| VIII | ||
| 2.3 | I | 2, 4 |
| II | ||
| III | ||
| IV | 5, 1, 4 | |
| V | ||
| VI | ||
| VII | ||
| VIII | ||
| IX | ||
| X |
ОТВЕТЫ НА ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ТЕСТЫ
|
|
|
[1] Все изложенное в этом разделе в общих чертах справедливо для любых металлических (металлов и сплавов) и неметаллических материалов.
[2] Из (1.1.2) видно, что прочностные характеристики измеряются в Н/м2 = Па или кгс/мм2 = 10МПа.
[3] От нем. Härte – твердость.
[4] Прямой метод изучения структуры – микроанализ - исследование микроструктуры материалов с помощью микроскопов; ему посвящен ряд лабораторных работ.
[5] В дальнейшем всюду, где требуется сокращение записи, цементит обозначен буквой Ц.
[6] Железо, существующее в интервале 1392…1539 оС, часто обозначают как δ–Fe (Feδ), хотя это та же модификация α.
[7] Всюду в данном пособии твердость по Бринеллю (НВ) дается в МПа.
[8] Такие структуры формируются в соответствии с диаграммой фазового равновесия Fe–Ц при очень медленном охлаждении из жидкого состояния. Быстрое охлаждение может привести к появлению иных структур (см. тему 2.2).
[9] В легированных сталях с большим количеством специальных примесей структура может принципиально измениться по сравнению с рассматриваемыми здесь углеродистыми сталями (см. тему 2.3).
[10] По сравнению с Ф, присутствующим в перлите.
[11] Цементит, кристаллизующийся из жидкой фазы в сплавах, содержащих > 2,14 %С, принято называть первичным (ЦI).
[12] Помимо рассмотренных есть еще три структуры белых чугунов (подробнее в 2.1.4).
[13] Именно поэтому в реальных изделиях из заэвтектоидных сталей сетку ЦII специальной термомеханической обработкой преобразуют в мелкие равномерно распределенные кристаллики "зернистого цементита".
1 К конструкционным относят так же стали с высоким содержанием углерода (0,6…0,85 %С). Эти стали (марки 60, 65, 70, 75, 80, 85) применяют главным образом в качестве рессорно-пружинных, а также для деталей с повышенными требованиями по прочности, упругости и износостойкости (шпиндели, эксцентрики, диски сцепления, прокатные валки и др.)
1 Перлитное превращение (формула 2.1) называется эвтектоидным, что означает "похожее на эвтектическое"; разница в том, что исходной фазой эвтектоидного превращения является не жидкая, а какая-то (третья) твердая фаза (в данном случае аустенит).
[14] Отсюда их название – более темный по сравнению с белыми чугунами оттенок излома.
[15] Наилучшим образом такое состояние достигается путем отжига (см. ниже раздел 2.2); практически же часто имеется в виду исходное «сырое» состояние поставки стали.
[16] Стали, в которые специально вводятся примеси – легирующие элементы (см. ниже, раздел 2.3); очевидно, они еще дороже качественных углеродистых, поэтому экономически нецелесообразно использовать изделия из этих сталей в неупрочненном состоянии.
[17] Обычно перед закалкой делается отжиг для улучшения структуры заготовок и облегчения механической обработки. Отжиг – нагрев стали до аустенитного состояния и последующее медленное охлаждение с печью, в результате чего формируется равновесная структура в стали в соответствии с диаграммой Fe–Ц.
[18] Поскольку в до – и заэвтектоидных сталях помимо перлитного превращения (2.2.1) происходят изменения в структуре на линияхА3 и Асm диаграммы Fe–Ц, то и «С – диаграммы» этих сталей выглядят сложнее. Однако главные процессы, происходящие при закалке сталей, могут быть поняты с помощью наиболее простой диаграммы, приведенной на рис. 2.2.2.
[19] Названия последних структур – по фамилиям исследователей: Sorby и Troost.
|
|
|
[20] Это осуществляется использованием закалочных сред с различными охлаждающими способностями.
[21] В общем случае под закалкой понимают сохранение высокотемпературного состояния с помощью быстрого охлаждения сплава.
[22] Такой низкий предел растворимости С в α–Fe обусловлен отсутствием в ОЦК решетке феррита необходимых по размеру межатомных пустот для размещения атомов углерода.
[23] В легированных сталях это – вторичные карбиды легирующих элементов.
[24] В ряде случаев для устранения остаточного аустенита используют специальный высокотемпературный отпуск (например, в быстрорежущих сталях).
[25] Желательно также выполнение лабораторных работ 7 и 8.
