2014-02-02
825
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ
1. Перечислите методы исследований в металловедении. Укажите возможности каждого из методов.
2. Дайте определение металлического вещества. Раскройте сущность металлической связи. Назовите типичные свойства металлов.
3. Приведите характеристики механических свойств металлов и сплавов. Укажите методы их определения и используемые для этого приборы и оборудование.
4. Охарактеризуйте кристаллические решетки ОЦК, ГЦК, ГПУ. Изобразите элементарную ячейку, укажите основные плоскости, определите координационное число, число атомов, приходящихся на одну элементарную ячейку.
5. Назовите виды точечных дефектов. Приведите схемы их в простейшей кристаллической системе. Укажите их влияние на свойства металлов.
6. Дайте понятие дислокации. Виды дислокаций в металлах. Их роль в пластической деформации. Влияние плотности дислокаций на механические свойства металлов.
7. Поверхностные дефекты в структуре металлов. Понятие зеренной и субзеренной структуры.
МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ, КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И АЛЛОТРОПИЧЕСКОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ
8. Строение металлической жидкости. Дайте понятие ближнего и дальнего порядка.
9. Изобразите термическую кривую кристаллизации чистого металла. Объясните причину образования площадки на кривой при температуре кристаллизации.
10. Охарактеризуйте физический смысл понятия "степень переохлаждения". Укажите, от чего она зависит, как влияет на структуру кристаллизующегося металла.
11. Дайте определение критического зародыша. Укажите факторы, оказывающие влияние на его величину.
12. Поясните, как влияет скорость охлаждения при кристаллизации на структуру металла. Укажите причины этого влияния.
13. Назовите кристаллизационные параметры Таммана. Укажите, от чего они зависят, и как влияют на структуру кристаллизующегося металла.
14. Рассмотрите причины дендритного роста кристалла при кристаллизации металлов и сплавов.
15. Опишите строение слитка. Нарисуйте схему его макроструктуры, укажите основные структурные зоны и характерные дефекты слитка.
16. Покажите, что такое аллотропическое превращение, и чем оно отличается от кристаллизации и плавления металлической жидкости.
ФАЗОВОЕ И СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ СПЛАВОВ. ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ
17. Укажите, что такое твердый раствор внедрения, замещения, вычитания. Покажите, в каких случаях такие твердые растворы образуются. Привести примеры.
18. Укажите особенности строения упорядоченных твердых растворов.
19. Дайте характеристику фаз внедрения, и укажите, чем они отличаются от твердых растворов внедрения.
20. Покажите, что такое электронные соединения. Укажите их виды. Приведите примеры. Дайте понятие электронной концентрации.
21. Дайте характеристику сигма-фаз (условия образования, основные свойства, примеры).
22. Дайте характеристику фаз Лавеса (условия образования, основные свойства, примеры).
23. Дайте характеристику химических соединений с нормальной валентностью (условия образования, основные свойства, примеры).
24. Дайте определения понятий: система, компонент, фаза.
25. Укажите, что такое структурная составляющая, и чем она отличается от фазовой составляющей.
26. Рассмотрите правило фаз Гиббса. Поясните его применение для анализа фазового равновесия. Приведите примеры.
27. Рассмотрите правило коноды и его применение для анализа фазовой диаграммы.
28. Рассмотрите правило рычага и его применение для определения количества фаз и структурных составляющих на фазовой диаграмме.
29. Рассмотрите применение термического анализа для построения диаграммы фазового равновесия.
30. Определите на концентрационном треугольнике АВС тройной диаграммы фазового равновесия положение сплава с содержанием компонентов А - 20 %; В - 30 %; С - 50 %, или другого соотношения между компонентами при их сумме 100 %.
31. Проведите на концентрационном треугольнике системы АВС линию, соответствую содержанию компонента А = 20 % (или иному содержанию того или другого компонента).
32. Проведите на концентрационном треугольнике системы АВС линию, соответствую постоянному соотношению между компонентами В:С = 1:2 (или ином соотношении).
33. На заданной диаграмме фазового равновесия выбрать один из указанных в задании сплавов, построить для него термическую кривую, рассмотреть и описать процессы формирования структуры при кристаллизации:
| Тип диаграммы: с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состоянии | Сплав любой (например, 50:50) Равновесная кристаллизация Неравновесная кристаллизация |
| Тип диаграммы: эвтектическая | Сплав: доэвтектический Эвтектический Заэвтектический |
| Тип диаграммы: с устойчивым химическим соединением | Сплав: в области, примыкающей к линии устойчивого химического соединения |
| Тип диаграммы: с перитектической кристаллизацией | Сплав: с перитектикой, с избытком твердой фазы Точно перитектический С перитектикой с избытком жидкой фазы |
ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ: ФАЗОВОЕ И СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ
34. На диаграмме железо-углерод для заданного сплава построить кривую охлаждения, описать фазовые превращения, протекающие при формировании структуры сплавов, нарисовать конечные структуры:
Сплав с содержанием углерода, %: 0,01; 0,16; 0,2; 0,4; 0,8; 1,2; 3,0; 4,3; 5,0
35. Расшифруйте марки железоуглеродистых сплавов, укажите характерные особенности состава и свойств сплавов, методы получения:
| Ст3сп; 30 | 08; У8; У8А | Ст1пс; Ст2сп; Ст3кп | СЧ10; КЧ 60-3 | ВЧ 35; СЧ45 |
| Ст5кп; 45 | А12; У12; У12А | У7; У11А; 15 | КЧ 33-8; ВЧ 100 | ВЧ 35; ВЧ 100 |
ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ
36. Расшифруйте марки легированных сталей, укажите характерные особенности состава и свойств сталей, методы получения:
| 09Г2 | 20Х | 38ХН3МФА | 38ХМЮА |
| 09Г2С | 20ХН | 40ХНМА | 38ХЮА |
| 14Г2 | 12ХН3А | 40ХН | 38Х2МЮА |
| 15ГФ | 12Х2Н4А | 30ХГС | 65Г |
| 14Г2АФ | 18Х2Н4МА | 30ХГТ | 60С2А |
| 10Г2Б | 18ХГТ | 40ХГ | 70С3 |
| 10ХСНД | 25ХГТ | 35ХМА | 50ХГА |
| 18Г2С | 25ХГР | 30ХМ | 50ХФА |
| 25Г2С | 18Х2Н4ВА | 40Х | 60СХФА |
| ШХ15 | Р18 | 40ХЛ | |
| ШХ15СГ | Р6М5 | 20ГЛ | |
| 95Х18 | Р9К5 | 35ХМЛ | |
| ХВГ | 12Х13 | 35ХГСЛ | |
| ХГС | 40Х13 | 12ДН2ФЛ | |
| 9ХС | 12Х18Н10Т | 110Г13Л | |
| Х12Ф1 | 15Х6СЮ | ЕХ3 | |
| 5ХНВ | 15ХМ | ЕХ5К5 | |
| 3Х2В8Ф | ХН77ТЮР | Х20Н80 |
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
37. Назовите цели (назначение) операций предварительной термической обработки, ее технологические параметры, формирующиеся структуры сплавов после данной операции термической обработки, типичные свойства сплавов:
| Отжиг, уменьшающий напряжения; | Нормализация доэвтектоидной стали |
| Рекристаллизационный отжиг | Нормализация заэвтектоидной стали |
| Гомогенизационный отжиг | Неполный отжиг доэвтектоидной стали |
| Отжиг, увеличивающий зерно | Неполный отжиг заэвтектоидной стали |
| Полный отжиг стали | Изотермический отжиг стали |
| Отжиг слитков из алюминиевых сплавов | Отжиг деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов |
38. Назовите цели (назначение) операций окончательной термической обработки, ее технологические параметры, формирующиеся структуры сплавов после данной операции термической обработки, типичные свойства сплавов:
| Закалка и старение алюминиевых сплавов | Низкий отпуск |
| Закалка доэвтектоидной стали | Средний отпуск |
| Закалка заэвтектоидной стали | Высокий отпуск |
| Изотермическая закалка стали | Цементация |
| Улучшение | Азотирование |
| Закалка дуралюминов | Старение дуралюминиов |
СПЛАВЫ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
39. Расшифруйте марки цветных сплавов, укажите характерные особенности состава и свойств сплавов, методы получения:
| ВТ5 | АЦ4Мц | АМг2М | БрОФ4-0,25 |
| ОТ4 | АК9Ц6 | АМг6М | БрО3Ц7С5Н1 |
| ОТ 4-1 | АМг10 | АМг6Н | Б83 |
| ВТ 3-1 | АМ4,5Кд | Д1 | ЛЦ23А6Ж3Мц2 |
| ВТ6 | АМ5 | Д16 | ЛАЖ 60-1-1 |
| ВТ11 | АК5М4 | АВ | ЛС 59-1 |
| ВТ16 | АК5М | В95 | Л80 |
| ВТ22 | АК7 | В96Ц | Л96 |
| ВТ32 | АК12 | В93 | М1 |
ПОРОШКОВЫЕ, КОМПОЗИЦИОННЫЕ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
40. Укажите области применения порошковых материалов на основе железа, меди.
41. Укажите области применения пористых порошковых материалов на основе порошков нержавеющей стали, никеля, титана, хрома.
42. Укажите области применения порошковых материалов на основе карбидов вольфрама и карбидов титана с кобальтовой связкой.
43. К какому классу материалов относится САП (спеченная алюминиевая пудра); опишите характерные свойства этого материала и области применения.
44. Охарактеризуйте понятие дисперсноупрочненных композиционных материалов на металлической основе. Укажите особенности их свойств по сравнению с однородными металлическими материалами.
45. Охарактеризуйте понятие волокнистых композиционных материалов на металлической основе. Укажите особенности их свойств по сравнению с однородными металлическими материалами.
46. Охарактеризуйте понятие волокнистых композиционных материалов на неметаллической (полимерной) основе. Укажите особенности их свойств по сравнению с однородными металлическими материалами.
47. Охарактеризуйте понятие термопластичных неметаллических материалов. Укажите особенности их свойств и применение.
48. Охарактеризуйте понятие термореактивных неметаллических материалов. Укажите особенности их свойств и применение.
Развитие человеческой цивилизации во все времена было связано с миром металлических и неметаллических материалов, которые оно использовало в своей практической деятельности. Изучая историю Древнего мира, мы сталкиваемся с понятиями "Золотого века", "Бронзовой эры" человечества. Мы живем в наступившей много веков назад "Эпохе железа". Мы наблюдаем, как в нашу повседневную жизнь проникают все более глубоко такие металлические материалы, как алюминий, титан, никель, вольфрам, хром, кобальт. Нами используются как чистые металлы, так и их соединения: карбиды, бориды, нитриды и др. Все шире используются искусственно создаваемые композиции разнородных материалов, позволяющие достигать удивительных свойств и качеств материалов и изделий, изготовленных из них.
Все это оказывается возможным на основе глубокого овладения специалистами различных отраслей материаловедческими методами мышления, наукой "Материаловедение", основанной на глубоком понимании физико-химических основ строения вещества.
Основы физического металловедения, рассмотренные в первой части книги, создают теоретический фундамент для детального изучения различных классов конструкционных материалов, предназначенных для различных условий эксплуатации. Здесь рассмотрены общие вопросы строения металлического вещества, его свойства, основные фазовые и структурные составляющие, формирование структуры металлов и сплавов при кристаллизации и перекристаллизации в твердом состоянии. Изучены диаграммы фазового равновесия в двойных и тройных системах, основы структурных изменений при деформации, термической, химико-термической и деформационно-термической обработке. Изучены классификации, применение и свойства основных классов металлических материалов: углеродистых и легированных сталей и чугунов, цветных металлов и сплавов, а также композиционных и неметаллических материалов.
В соответствующих классах материалов выделяются подклассы по назначению, что облегчает выбор материалов для требуемых условий эксплуатации. На основе сведений, изложенных в настоящем пособии, специалист в любой отрасли знаний сможет принимать материаловедчески грамотные решения, что приведет к успеху при решении любой жизненно важной проблемы.
