Вариант 21

A) Вычертить диаграмму состояния сплавов системы «алюминий Al – медь Cu» (рис. П.2).Указать основные линии, точки, а также структурно-фазовый состав всех областей диаграм­мы. Для сплава, содержащего 20% меди Cu, построить кривую охлаждения и описать проис­ходящие при охлаждении фазовые превращения. Для заданного сплава определить количест­венное соотношение структурно-фазовых составляющих и их состав при температуре 560ºC. Схематично изобразить и описать структуру сплава.

Б) Вычертить диаграмму состояния сплавов системы «Fe-Fe₃C» (рис. П.7). Указать основные линии, точки и структурно-фазовый состав всех областей диаграммы. Для любого эвтектоидного сплава построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаждении структурно-фазовые превращения. Схематично изобразить и описать структуру заданного сплава.

B) 1. Чем обусловлено наличие на диаграмме железо-цементит нескольких областей гомогенных твердых растворов?

2. Что представляет собой перлит?

3. Перечислите условия, которые способствуют выделению графита при охлаждении чугуна.

4. Будет ли изменяться твердость белого чугуна при увеличении в нем содержания углерода?

5. Укажите фазы и структурные составляющие, имеющиеся при комнатной температуре в сплаве с 0,2% С. Дайте характеристику этого сплава по диаграмме железо-цементит.

6. Определите по диаграмме железо-цементит для заданного сплава при температуре 1000°С:

− химический состав фаз,

− число степеней свободы.

Г) В результате термической обработки полуоси должны получить повышенную прочность по всему сечению. Для их изготовления выбрана сталь 40ХНР. Указать состав, определить группу стали по назначению, объяснить влияние легирующих элементов на её свойства.

Д) Назначить режимы термической и химико-термической обработки для шестерни из стали 20Х с целью получения твёрдости поверхностного слоя зубьев HRC 58-62. Описать структу­ру и свойства поверхности и сердцевины зуба после термообработки.

Е) Какой пластической деформации (холодной или горячей) под­вергали металлы (олово, свинец, алюминий,, медь, золото, никель, кобальт и железо), если прокатку полосы производили при температу­рах: -25°С, 0°С, 25°С, 200°С, 500°С и выше (температура прокатки указывается преподавателем).

Ж) Выберите литейный алюминиевый сплав для изготовления деталей. Расшифруйте состав сплава. Опишите метод повышения механических свойств этого сплава и объясните природу явления.

З) Используя диаграмму состояния железо–карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и отпуска, необходимых для получения твердости HB 250. Опишите превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска, и полученную после термообработки структуру.

И) Расшифруйте представленные марки сталей и сплавов. Приведите их полный химический состав, назначение и область применения. Х20Н8О, 20К, 15Х5ВМ, Х6В3М, 07Х13Н4АГ20, Л63, 83НФ, 70Г, Бр03Ц12С5, У10.