ПРОГРАММА КУРСА «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» 10.Каковы параметры кристаллизации 11. Что такое переохлаждение 12.Какова связь между величиной зерна, скоростью зарождения, 1. Строение металлов скоростью роста кристаллов и степенью переохлаждения 13.Опишите формы кристаллов и влияние реальной среды на проРассмотрите типы химических связей в твердых телах, особое цесс кристаллизации. Образование дендритной структуры.
внимание обратите на металлическую связь. Этот тип связи обуслов14.В чем сущность модифицирования ливает отличительные свойства металлов: высокую электропроводность и теплопроводность, высокую пластичность и металлический блеск.
2. Теория сплавов Металлические тела характеризуются кристаллическим строением. Это значит, что их атомы (ионы) расположены закономерно в проНеобходимо отчетливо представлять строение металлов и спластранстве и образуют кристаллическую решетку. Однако свойства ревов в твердом состоянии. Уясните, что такое твердый раствор, химиальных металлов определяются известными несовершенствами строеческое соединение, механическая смесь, промежуточная фаза. Наглядния (дефектами решетки).
ное (графическое) представление о состоянии любого сплава в зависиРазберитесь в видах несовершенств, и особенно в строении лимости от его состава и температуры дают диаграммы состояния. Нужно нейных дефектов (дислокаций), в причинах их сравнительно легкого усвоить общую методику построения диаграммы состояния двухкомперемещения в кристаллической решетке и влиянии их на механичеспонентных систем для различных случаев взаимодействия компоненкие свойства.
тов в твердом состоянии.
Разберитесь в теоретических основах процесса кристаллизации, При изучении диаграмм состояния нужно уметь применять прасостоящего из двух элементарных процессов: зарождения и роста кривило отрезков (для определения концентраций фаз и их количественсталлов, и в определяющем влиянии на эти параметры степени переных соотношений), правило фаз (для построения кривых охлаждения).
охлаждения.
Вопросы для самопроверки Вопросы для самопроверки 1. Что такое компонент, фаза, металлический сплав 1. В чем сущность металлического, ионного и ковалентного 2. Объясните понятия «твердый раствор», «механическая смесь», типов связи «химическое соединение», «промежуточная фаза».
2. Каковы характерные свойства металлов и чем они определя3. Что представляют собой твердые растворы замещения и внеются дрения и каковы основные условия их образования 3. Что такое элементарная ячейка 4. Как строятся диаграммы состояния двухкомпонентных систем 4. Что такое полиморфизм 5. Приведите уравнение правила фаз и объясните физический 5. Что такое параметр кристаллической решетки, плотность упасмысл числа степеней свободы.
ковки и координационное число 6. Объясните принцип построения кривых охлаждения сплавов 6. Опишите виды дислокаций и их строение.
с помощью правила фаз.
7. Что такое вектор Бюргерса 7. Как будет выглядеть участок кривой охлаждения, если число 8. Что такое анизотропия свойств кристаллов степеней свободы системы равно двум и имеется одна фаза То же – 9. В чем физическая сущность процессов кристаллизации и плавдля числа степеней свободы, равного единице, в случае выпадения тверления дой фазы из жидкой. То же – для числа степеней свободы, равного нулю. назначить режим рекристаллизационного отжига; иметь четкое пред8. Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для слу- ставление о его практическом значении; уяснить различие между чая образования непрерывного ряда твердых растворов. холодной и горячей пластическими деформациями.
9. Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая полной нерастворимости компонентов в твердом состоянии.
Вопросы для самопроверки 10.Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая образования эвтектики из ограниченных твердых растворов.
1. В чем различие между упругой и пластической деформациями 11. В чем различие между эвтектическим и эвтектоидным превра2. Как изменяется строение металла в процессе пластического щениями деформирования 12.Как определяется концентрация фаз и их количественное 3. Как изменяется плотность дислокаций при пластической десоотношение формации 4. Как влияют дислокации на прочность металла 3. Пластическая деформация 5. Чем объясняется большое различие между теоретической и механические свойства металлов и реальной прочностью металлов и сплавов 6. В чем сущность наклепа и как он практически используется Рассмотрите физическую природу деформации и разрушения. 7. Какие характеристики механических свойств определяют при Особое внимание обратите на механизм пластической деформации, ее испытании на растяжение влияние на микро- и субмикроструктуру сплавов, а также на ведущую 8. Что такое «твердость» и какие методы ее определения Вам роль дислокации в этом процессе. Уясните связь между строением спла- известны вов и их механическими свойствами. Разберитесь в сущности явления 9. Как влияют температура и скорость нагружения на характер наклепа и его практическом использовании. разрушения Изучите основные методы исследования механических свойств 10.Что такое «ударная вязкость» и «вязкость разрушения» металлов. Обратите внимание на то, что свойства, полученные на стан- 11. Что такое «порог хладноломкости» дартных образцах, не совпадают со свойствами готового изделия, вы- 12.Что такое «конструкционная (конструктивная) прочность» полненного из предварительно испытанного материала. Это связано 13.От чего зависит и как определяется конструкционная прочс наличием в реальных деталях отверстий, надрезов и других концент- ность раторов напряжений, а также с различием в характере напряженного 14.Как изменяются свойства деформированного металла при насостояния образца и детали. Отсюда вытекает важность испытаний греве образцов с надрезом и заранее выраженной трещиной в статическом 15.В чем сущность процесса возврата и динамическом режимах (испытания на вязкость разрушения). Это по- 16.Что такое первичная и вторичная рекристаллизация зволяет приблизить испытания к условиям эксплуатации материала 17.Что такое критическая степень деформации и получить результаты, характеризующие конструкционную прочность 18.В чем различие между понятиями «холодная пластическая деметалла. формация» и «горячая пластическая деформация» Необходимо знать сущность рекристаллизационных процессов; 19.Как изменяются строение и свойства металла при горячей плавозврата, первичной рекристаллизации, собирательной (вторичной) стической деформации рекристаллизации, протекающих при нагреве деформированного ме- 20.Каково назначение рекристаллизационного отжига и как талла; уяснить, как при этом изменяются механические свойства; уметь он осуществляется 12.Как протекает промежуточное (бейнитное) превращение в ле- Уясните преимущества и области применения цементации, азотировагированных сталях ния, нитроцементации и диффузионной металлизации. Нужно уметь 13. Как влияют легирующие элементы на превращения при отпуске объяснить влияние легирования на механизм формирования структу14.Как влияют легирующие элементы на размеры зерна ры поверхностного слоя.
15.В чем сущность явления отпускной хрупкости и как можно Рассмотрите сущность и назначение процессов обкатки поверхустранить отпускную хрупкость второго рода ности роликом и дробеструйного поверхностного наклепа, их влияние 16.Приведите определения основных способов термической об- на эксплуатационные свойства деталей машин.
работки; отжига, нормализации, закалки и отпуска.
17.Какие разновидности отжига Вам известны и для чего они Вопросы для самопроверки применяются 18.Какова природа структурных и термических напряжений 1. В чем заключаются физические основы химико-термической 19.Какие способы закалки Вы знаете обработки 20.Каковы виды и причины брака при закалке 2. В чем сущность процесса цементации 21.От чего зависит прокаливаемость стали и в чем ее технологи3. Опишите назначение и режим термообработки после цеменческое значение тации.
22.Для чего и как производится обработка холодом 4. Рассмотрите этапы процесса азотирования.
23.В чем различие режимов (скорость, температура) нагрева из5. В чем преимущества прочностного азотирования перед цеменделий из легированных и углеродистых сталей тацией 24. В чем сущность и особенности термомеханической обработки 6. Опишите технологию процесса нитроцементации.
25.Как влияет поверхностная закалка на эксплуатационные ха7. В чем различие между диффузионным и гальваническим хрорактеристики изделий мированием 8. Для каких целей и как производится нитроцементация 7. Химико-термическая обработка стали 9. Как изменяются свойства изделий при дробеструйной обраи поверхностное упрочнение наклепом ботке и какова природа этих изменений 10.Как влияет поверхностное упрочнение на эксплуатационные При изучении химико-термической обработки следует уяснить, характеристики изделий что механизм всех ее видов, в принципе, одинаков. Процесс состоит из выделения насыщающего элемента в атомарном состоянии (диссоциа8. Конструкционные легированные стали ции), захвата (адсорбции) этих атомов поверхностью насыщаемого металла и их проникновения вглубь поверхности (диффузии). ПоэтоИзучите требования, предъявляемые к конструкционным сталям, му для усвоения этого раздела необходимо рассмотреть реакции в гаи принцип их легирования. Рассмотрите классификацию сталей по козовой среде, вызывающие при цементации или азотировании выделеличеству легирующих элементов, качеству и назначению. Проаналиние насыщающего элемента в атомарном состоянии, и изучить соврезируйте преимущества легированных конструкционных сталей перед менные представления о диффузии в металлах. Нужно подробно углеродистыми. Уясните принцип выбора сталей различного назначепознакомиться с современными технологическими схемами химикония: цементуемых, улучшаемых, рессорно-пружинных, шарикоподшиптермической обработки и результатами их применения (поверхностниковых, мартенситностареющих, износостойких, нержавеющих, жаное упрочнение, изменение физико-химических свойств поверхности).
ропрочных и пр. Особое внимание уделите технологическим особен14 ностям термической обработки легированных сталей различных групп. 9. Инструментальные легированные стали При изучении нержавеющих и окалиностойких (жаростойких) и твердые металлокерамические сплавы сталей обратите внимание на принцип их легирования с целью получения заданных свойств. При рассмотрении жаропрочных сталей изу- Изучите принцип легирования сталей данной группы, классифичите особенности поведения металла в условиях нагружения при по- кацию их по назначению и рассмотрите основные эксплуатационные вышенных температурах. Уясните сущность явления ползучести и ос- свойства инструментов различного назначения. Особое внимание уденовные характеристики жаропрочности. лите структуре и термообработке быстрорежущих сталей. Уясните приОсновываясь на знаниях свойств сталей различных групп, попы- чины их высокой теплостойкости.
тайтесь проанализировать возможность их применения в конструкци- При изучении штамповых сталей необходимо различать условия ях строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин. Доско- работы штампов для деформирования в холодном и горячем состоянинально изучите правила маркировки конструкционных легированных ях.
сталей. Нужно научиться выбирать марку стали для инструмента в соответствии с его назначением, назначать режим термообработки и объяснять сущность происходящих при этом превращений.
Вопросы для самопроверки Подробно познакомьтесь с составом, свойствами и технологией производства твердых металлокерамических сплавов. Обратите вни1. Какими элементами легируют конструкционные стали мание на влияние фазового состава сплавов на показатели прочности, 2. Какие преимущества дает легирование твердости и теплостойкости.
3. Как классифицируют стали по количеству легирующих элементов, качеству и назначению Вопросы для самопроверки 4. Какие требования предъявляются к цементуемым сталям 5. Какие варианты термообработки возможны при цементации 1. Как классифицируют инструментальные стали и от чего зависит их выбор 2. Каков принцип легирования инструментальных сталей в зави6. Какие требования предъявляют к улучшаемым сталям симости от предъявляемых к ним требований 7. Приведите примеры улучшаемых сталей, применяемых в стро3. Приведите марки углеродистых и легированных инструменительном машиностроении, и расшифруйте их.
тальных сталей с одинаковым содержанием углерода и укажите пре8. Какие требования предъявляют к рессорно-пружинным имущества легированных.
сталям 4. Приведите марки быстрорежущих сталей и укажите особен9. Укажите особенности термообработки рессорно-пружинных ности их структуры.
сталей.
5. Приведите графики упрочняющей термической обработки 10.Приведите примеры марок рессорно-пружинных сталей, укабыстрорежущих сталей и объясните выбор температуры и скорости жите конкретное назначение и расшифруйте их.
нагрева при закалке и режимы отпуска.
11. В чем основной принцип упрочнения высокопрочных мартен6. Как подразделяют штамповые стали ситостареющих сталей 7. Перечислите требования, предъявляемые к сталям для холод12.В чем сущность химической и электрохимической коррозии ного и горячего деформирования.
13.Что такое окалиностойкость 8. Приведите примеры штамповых сталей, расшифруйте их мар14.В чем сущность явления ползучести ки и укажите режимы термообработки.
16 9. Что представляют собой твердые металлокерамические 11. Медь и сплавы на ее основе сплавы 10.Укажите марки твердых сплавов, их состав, свойства и назна- Изучите свойства и принципы легирования меди. Уясните класчение. сификацию медных сплавов по химическому составу. Рассмотрите характерные структуры латуней и бронз. Опишите влияние структуры на 10. Алюминий, магний и сплавы на их основе механические свойства. Усвойте правила маркировки латуней и бронз, возможности их термоупрочнения и области применения.
Изучите принцип легирования, структуру и свойства алюминиеВопросы для самопроверки вых и магниевых сплавов. Обратите внимание на основные преимущества этих сплавов, связанные с их высокой удельной прочностью. Рассмотрите классификацию алюминиевых сплавов по технологическому 1. Как примеси изменяют свойства чистой меди принципу. Разберитесь в основах теории упрочнения их с помощью 2. Какими элементами легируют медь и с какой целью термической обработки (закалки и старения). Обоснуйте выбор спосо- 3. Как классифицируют медные сплавы по химическому составу ба упрочнения деформируемых и литейных алюминиевых сплавов. 4. Приведите и расшифруйте марки латуней, проанализируйте Рассмотрите классификацию магниевых сплавов и особенности их структуру и ее связь со свойствами.
их термической обработки. Выучите правила маркировки и обозначе- 5. Приведите примеры бронз с указанием их составов, структуния режимов термообработки магниевых сплавов. Уясните возможно- ры, свойств и назначения.
сти их применения в машиностроении.
12. Антифрикционные сплавы на основе цинка, олова и свинца Вопросы для самопроверки Основное внимание обратите на требования, предъявляемые 1. Каковы свойства и области применения алюминия к этим сплавам, принципы легирования, структуры и области приме2. Какими элементами легируют алюминий и с какой целью нения. Усвойте правила их маркировки.
3. Укажите принцип упрочнения алюминиевых сплавов с помощью термической и термомеханической обработок.
Вопросы для самопроверки 4. В чем сущность процессов закалки и старения 5. Приведите и расшифруйте марки алюминиевых деформируе1. Перечислите основные требования, которые предъявляют мых и литейных сплавов.
к антифрикционным сплавам.
6. Как и для чего осуществляют модифицирование алюминие2. Укажите состав, марки и свойства сплавов на основе олова.
вых литейных сплавов 3. Какова микроструктура оловянных баббитов 7. Каковы свойства магния и принципы его легирования 4. Приведите марки баббитов на основе свинца, расшифруйте их 8. Как классифицируют магниевые сплавы по технологическому и укажите структуру.
принципу 5. Приведите примеры применения баббитов в технике.
9. Укажите и расшифруйте марки магниевых литейных и деформируемых сплавов, их свойства и назначение, опишите виды и режимы их термообработки.
18 высокой частоты (ТВЧ) по сравнению с цементацией. Назовите марки Вариант стали, применяемые для этих видов обработки.
2. Для изготовления шаберов выбрана сталь 9ХФ: 1. Изделия из стали 40Х должны обладать высокой вязкостью • расшифруйте состав и определите группу стали по назначе- и необходимым уровнем прочности. Назначьте режим термической обнию; работки, опишите сущность происходящих превращений, структуру • назначьте и обоснуйте режим термической обработки; и свойства стали.
