- •Глава 1. Материаловедение. Структура материалов. 12
- •Глава 2. Стали. 54
- •Глава 3. Чугуны. 110
- •Глава 4. Цветные и редкие металлы и сплавы. 136
- •Глава 5. Сплавы с особыми физическими свойствами. 181
- •Глава 6. Полимеры. 201
- •Глава 7. Керамика. 243
- •Глава 8. Стекло. 265
- •Глава 9. Композиционные материалы. 296
- •Глава 10. Древесные материалы. 316
- •Глава 11. Строительные материалы. 355
- •Глава 12. Наноматериалы. 379
- •Предисловие.
- •Теоретические материалы. Глава 1. Материаловедение. Структура материалов.
- •1.1. Материаловедение, основные понятия.
- •1.2. Количество материалов.
- •1.3. Классификация материалов по назначению.
- •1.4. Агрегатные состояния вещества.
- •1.5. Кристаллическая структура веществ.
- •1.6. Дефекты в кристаллической структуре веществ.
- •1.7. Уровни структуры материалов.
- •1.8. Физико-химический анализ. Диаграммы состояния.
- •1.9. Сплавы, твёрдые растворы.
- •1.10. Химические соединения.
- •1.11. Зернистая структура поликристаллических материалов.
- •1.12. Основные механические свойства материалов.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 2. Стали.
- •2.1. Полиморфизм и свойства железа.
- •2.2. Диаграмма состояния системы Fe – Fe3c.
- •2.3. Сравнение основных свойств сталей и чугунов.
- •2.4. Превращения сталей в твёрдом состоянии.
- •2.5. Стали. Классификация сталей.
- •2.6. Термическая обработка и фазовые превращения в сталях.
- •2.7. Превращения в стали при равновесном нагреве и охлаждении.
- •2.8. Диаграмма изотермических превращений аустенита. Мартенситное превращение.
- •2.9. Основные виды термической обработки стали.
- •2.9.1. Отжиг.
- •2.9.2. Нормализация.
- •2.9.3. Закалка.
- •2.9.4. Отпуск стали.
- •2.10. Углеродистые стали.
- •2.11. Влияние постоянных примесей на углеродистые стали.
- •2.12. Легирующие элементы. Легированные стали, их маркировка.
- •2.13. Жаропрочные и жаростойкие стали.
- •2.14. Коррозионно-стойкие стали.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 3. Чугуны.
- •3.1. Чугуны, химические и фазовые составы.
- •3.2. Преимущества чугунов.
- •3.3. Виды чугунов доменного производства.
- •3.4. Классификация и маркировка чугунов.
- •3.5. Модифицирование чугунов.
- •3.6. Белый чугун.
- •3.7. Серый чугун.
- •3.8. Высокопрочный чугун.
- •3.9. Ковкий чугун.
- •3.10. Легированные чугуны.
- •3.11. Другие виды чугунов.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 4. Цветные и редкие металлы и сплавы.
- •4.1. Классификация цветных и редких металлов.
- •4.2. Лёгкие металлы.
- •4.3. Магний и его сплавы.
- •4.4. Применение магния и магниевых сплавов.
- •4.5. Алюминий и его сплавы.
- •4.6. Маркировка алюминиевых сплавов.
- •4.7. Классификация алюминиевых сплавов.
- •4.8. Области применения алюминиевых сплавов.
- •4.9. Титан.
- •4.10. Области применения титана.
- •4.11. Медь и медные сплавы.
- •4.12. Латуни.
- •4.13. Бронзы.
- •4.14. Марки и области применения бронз.
- •4.15. Сплавы меди мельхиор, нейзильбер, куниаль.
- •4.16. Свинец и цинк.
- •4.17. Никель и кобальт.
- •4.18. Олово.
- •4.19. Ртуть.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 5. Сплавы с особыми физическими свойствами.
- •5.1. Металлические проводниковые материалы.
- •5.2. Электромеханические свойства меди и алюминия.
- •5.3. Перспективы развития проводниковых материалов.
- •5.4. Полупроводниковые материалы.
- •5.5. Магнитные материалы.
- •5.6. Тугоплавкие металлы и сплавы.
- •5.7. Сверхпроводящие материалы.
- •5.8. Сплавы с эффектом памяти формы.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 6. Полимеры.
- •6.1. Общие сведения.
- •6.2. Классификация полимеров.
- •6.2.1. Классификация по происхождению.
- •6.2.2. Классификация по структурным признакам.
- •6.3. Общие свойства полимеров.
- •6.3.1. Физические свойства.
- •6.3.2. Механические свойства.
- •6.3.3. Теплофизические свойства.
- •6.3.4. Химические свойства.
- •6.3.5. Электрические свойства.
- •6.3.6. Технологические свойства.
- •6.3.7. Старение полимеров.
- •6.3.8. Радиационная стойкость полимеров. Абляция.
- •6.4. Пластические массы.
- •6.5. Виды пластических масс.
- •6.5.1. Полиэтилен.
- •6.5.2. Полипропилен.
- •6.5.3. Поливинилхлорид.
- •6.5.4. Полистирол.
- •6.5.5. Фторопласты.
- •6.5.6. Полиимид.
- •6.5.7. Полиакрилаты.
- •6.5.8. Фенолформальдегидные смолы (ффс).
- •6.5.9. Эпоксидные смолы.
- •6.5.10. Поликарбонатые полимеры.
- •6.6. Каучук, природный каучук.
- •6.7. Синтетические каучуки.
- •6.8. Резины.
- •6.9. Синтетические эмали, лаки, компаунды.
- •6.10. Полимерные клеи.
- •6.11. Полимеры в медицине.
- •6.12. Биологически разлагаемые пластики на основе природных полимеров.
- •6.13. Неорганический полимер - асбест.
- •Резюме.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Глава 7. Керамика.
- •7.1. Понятие керамики.
- •7.2. Керамика как альтернативный материал.
- •7.3. Состав керамики.
- •7.3.1. Глинистые породы.
- •7.3.2. Свойства глин.
- •7.3.3. Керамика на основе технических оксидов.
- •7.3.4. Керамика на основе бескислородного технического сырья.
- •7.4. Структура керамики.
- •7.5. Свойства керамики.
- •7.6. Керамика на основе глинистого сырья.
- •7.6.1. Фарфор.
- •7.6.2. Фаянс.
- •7.6.3. Гжель.
- •7.6.4.Огнеупорная керамика на основе глин.
- •7.7. Виды технической керамики.
- •7.7.1. Масштабы производства высокотехнологичной керамики.
- •7.7.2. Керамические, пьезокерамические материалы.
- •7.7.3. Керамические материалы с химическими функциями.
- •7.7.4. Керамические материалы для ядерной энергетики.
- •7.7.5. Конструкционная керамика.
- •7.8. Характеристики некоторых керамик.
- •7.8.1. Высокоглиноземистая керамика.
- •7.8.2. Керамика из нитрида и карбида кремния.
- •7.8.3. Другие виды технической керамики.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 8. Стекло.
- •8.1. История стекла.
- •8.2. Отличительные особенности стекла как материала.
- •8.3. Структура веществ в стеклообразном состоянии.
- •8.3.1. Кристаллическое и стеклообразное состояния.
- •8.3.2. Кристаллохимическое описание строения стекол.
- •8.3.3. Кварцевое стекло.
- •8.3.4. Бинарные щелочно-силикатные стекла.
- •8.3.5. Фосфатные стекла.
- •8.3.6. Микронеоднородное строение стекол.
- •8.4. Классификация стекол по составу.
- •8.5. Свойства стекол.
- •8.6. Виды стёкол.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 9. Композиционные материалы.
- •9.1. Строение и признаки композиционных материалов.
- •9.2. Классификация.
- •9.3. Физико-химические основы создания композиционных материалов.
- •9.4. Области применения композиционных материалов.
- •9.5. Виды композиционных материалов.
- •9.5.1. Композиционные материалы с металлической матрицей.
- •9.5.2. Волокнистые композиционные материалы.
- •9.5.3. Дисперсионно-упрочненные композиционные материалы.
- •9.5.4. Композиционные материалы с неметаллической матрицей.
- •9.5.5. Углепласты.
- •9.5.6. Бороволокниты.
- •9.5.7. Органоволокниты.
- •9.6. Получение композиционных материалов на металлической основе, армированных волокнами
- •9.7. Основные методы получения композиционных материалов.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 10. Древесные материалы.
- •10.1. Древесина как материал.
- •10.2. Лиственные и хвойные породы.
- •10.3. Части дерева.
- •10.4. Макроскопическое строение дерева.
- •10.5. Химический состав древесины и её микроскопическое строение.
- •10.6. Физические свойства.
- •10.7. Механические свойства.
- •10.8. Пороки древесины.
- •10.9. Виды хвойных пород.
- •10.10. Виды лиственных пород.
- •10.11. Пиломатериалы и продукты переработки древесины.
- •10.12. Виды изделий из дерева.
- •10.13. Модифицированная древесина.
- •10.14. Термически обработанная древесина (термодревесина).
- •10.15. Области применения древесины.
- •10.16. Скрипка.
- •Резюме.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Глава 11. Строительные материалы.
- •11.1. Виды строительных материалов.
- •11.2. Цемент, портландцемент.
- •11.3. Цементные растворы.
- •11.4. Бетон. Классификация бетонов.
- •11.5. Компоненты бетона.
- •11.6. Марка, класс и прочность бетона.
- •11.7. Лёгкие бетоны.
- •11.8. Тяжелые бетоны.
- •11.9. Кирпич строительный.
- •11.9.1. Размеры кирпича.
- •11.9.2. Пустотность кирпича.
- •11.9.3. Марка кирпича.
- •11.9.4. Морозостойкость кирпича.
- •11.9.5. Строительные кирпичи.
- •11.10. Добавки наноразмерных частиц в бетоны.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 12. Наноматериалы.
- •12.1. Терминология наноразмерных объектов.
- •12.2. Физические причины специфики наноматериалов
- •12.3. Классификация наноматериалов.
- •12.4. Фуллерены, фуллериты.
- •12.5. Углеродные нанотрубки.
- •12.6. Графен.
- •12.7. Размерность процессоров.
- •12.8. Фториды редкоземельных элементов.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Заключение.
- •Тесты для самоконтроля. Глава 1. Материаловедение. Структура материалов.
- •Глава 2. Стали.
- •Глава 3. Чугуны.
- •Глава 4. Цветные и редкие металлы и сплавы.
- •Глава 5. Сплавы с особыми физическими свойствами.
- •Глава 6. Полимерные материалы.
- •Глава 7. Керамика.
- •Глава 8. Стекло.
- •Глава 9. Композиционные материалы.
- •Глава 10. Древесные материалы.
- •Глава 11. Строительные материалы.
- •Глава 12. Наноструктурированные материалы.
- •Ключи к тестам для самоконтроля.
- •Задания для курсовой работы.
- •Вопросы для подготовки к экзамену.
- •Глоссарий.
- •Список источников информации. Основная литература
Глава 2. Стали.
26
На фазовой диаграмме изображается:
- зависимость температуры фазовых превращений в системе от состава системы;
- зависимость изменения прочности материала во времени;
- режимы термической обработки сталей и чугунов;
- виды микроструктур сталей и чугунов.
27
Железо как химический элемент имеет полиморфные (аллотропные) модификации следующих структур:
- моноклинной и ромбической;
- объемно-центрированной кубической и гранецентрированной кубической;
- тетрагональной и кубической гранецентрированной;
- гексагональной и кубической объемно-центрированной.
28
Модификация железа -Fe существует в интервале температур:
- до 911оС и в интервале от 1392оС до 1539оС;
- до температуры 1147оС;
- в интервале температур 727-1147оС;
-до температуры 727оС.
29
Модификация железа -Fe стабильна в температурном интервале:
- выше температуры Кюри – 768оС;
- в интервале температур 768-1392оС;
- в интервале температур 727-1499оС;
- в интервале температур 911-1392оС.
30
Твердым раствором является:
- твердая фаза в структуре, которой содержатся атомы других химических элементов;
- смесь фаз с различными структурами, находящихся в твердом состоянии;
- составы, образованные из песка и глины;
- смесь химических соединений, образованных двумя элементами.
31
Феррит это:
- твердый раствор углерода в -Fe;
- твердый раствор углерода в -Fe;
- состав Fe3C;
- смесь эвтектических кристаллов.
32
Аустенит, являющийся твердым раствором углерода в -Fe, существует в следующих температурных и концентрационных интервалах:
- 911-1392оС, 0-2.14 вес. % углерода;
- 727-1147оС, 2.14-4.26 вес. % углерода;
- 727-1499оС, 0-2.14 вес. % углерода;
- 727-1392оС, 0-2.14 вес. % углерода;
33
Цементитом называют:
- карбидные фазы металлов;
- фазы с соотношением атомов металлов в составе от 1,5 до 1,2;
- химическое соединение Fe3C;
- соединения, образующиеся при добавлении кремния к сплавам железа.
34
Ледебуритом является:
- смесь кристаллов химических соединений железа;
- смесь кристаллов цементита и аустенита, углерода 4,3 масс. %, плавление 1147оС;
- смесь кристаллов феррита и цементита, содержащая 0,8 вес. % углерода;
- смесь кристаллов феррита и аустенита.
35
Перлит это:
- смесь кристаллов феррита и цементита, углерода 0,8 масс. %, эвтектоид 727оС;
- область температур и составов выделения цементита из твердого раствора аустенита при охлаждении;
- смесь кристаллов аустенита и цементита 4.3 масс. %, в расплав 1147оС;
- область температур и составов существования кристаллов феррита и аустенита.
36
Линия ликвидус отделяет:
- жидкую фазу от смеси жидкой и твердой фаз;
- твердый раствор от жидкой фазы;
- две жидких несмешивающихся фазы от смеси жидкой и твердых фаз;
- области твердых растворов полиморфных модификаций химического соединения.
37
Линия солидус отделяет:
- твердую фазу от смеси твердых фаз;
- твердую фазу, смесь твердых фаз от смеси жидкой и твердых фаз;
- эвтектоидную смесь кристаллов от твердой фазы;
- область гомогенности твердого раствора полиморфной модификации от смеси фаз.
38
Перлит образуется в результате распада при охлаждении:
- цементита;
- ледебурита;
- аустенита;
- феррита.
39
Третичный цементит выделяется при охлаждении фазы:
- расплава;
- цементита;
- аустенита;
- феррита.
40
Зёрна цементита в структуре перлита имеют форму:
- глобуловидную;
- пластинчатую;
- хлопьевидную;
- игольчатую.
41
Сорбит образован фазами:
- ферритом и цементитом;
- ферритом и аустенитом;
- аустенитом и цементитом;
- аустенитом и вторичным цементитом.
42
Тростит по сравнению с перлитом и сорбитом имеет наибольшую твердость, потому что его зёренная структура:
- мелко-пластинчатая, тонкодисперсная;
- содержит зёрна цементита;
- состоит из повторяющихся зёрен феррита и цементита;
- имеет повышенную концентрацию дефектов.
43
Бейнит образован фазами:
- ферритом и цементитом;
- пересыщенным твёрдым раствором в α-Fe и карбидами FeC1-X;
- аустенитом и цементитом;
- мартенситом и цементитом.
44
Мартенситный переход происходит при охлаждении аустенита со скоростью:
- 100 градусов в минуту;
- выше критической;
- ниже критической;
- обеспечивающей получение α-Fe.
45
Мартенситом является:
- пересыщенный, неравновесный твердый раствор внедрения углерода в α-Fe;
- феррит с внедрениями цементита;
- фаза, в которую переходит бейнит в процессе обработки холодом;
- продукты распада аустенита при температурах выше МН.
46
При каких температурах в процессе нагрева стали до аустенитной структуры, начинается рост зерен, снижающий прочность:
- при температурах линий сольвуса SG и SE;
- при температурах на 100 градусов выше температур линий SG и SE;
- начиная с температур равных АС3 + (30 – 50О), АСМ + (30 – 50О);
- начиная с температур АС3 и АСМ.
47
С какой целью проводят отжиг стали:
- получить сталь с необходимым размером зёрен;
- привести сталь в равновесное состояние с минимумом дислокаций;
- для завершения протекания в стали твёрдофазных реакций;
- для уменьшения плотности дислокаций.
48
При каком процессе стальную заготовку нагревают на 30 – 50 градусов выше линии GSE, а затем охлаждают на воздухе:
- закалке;
- отжиге;
- нормализации;
- отпуске.
49
Как называется отжиг, при котором в холоднодеформированном, наклепанном металле образуются новые равновесные зёрна:
- гомогенизирующим;
- отпуском;
- рекристаллизиционным;
- нормализационным.
50
Мартенсит отпуска (150 – 180 °С) образован фазами:
- пересыщенным твёрдым раствором углерода в α-Fe с тетрагональной структурой;
- ферритом и цементитом;
- аустенитом и цементитом;
- ферритом и аустенитом.
51
Как называется структура стали, образующаяся при среднем отпуске мартенсита (350 до 450°С):
- перлит;
- сорбит отпуска;
- мартенсит отпуска;
- тростит отпуска.
52
Какими свойствами обладает сорбит отпуска, получаемый при высоком отпуске мартенсита (500 до 650°С):
- максимальной для стали вязкостью, сочетающейся с удовлетворительными показателями прочности;
- средними уровнями остаточных напряжений и вязкости;
- высокой твёрдостью;
- средними показателями вязкости и прочности.
53
Сталью является:
- сплав железа с углеродом, с содержанием углерода 2.14-6.69 масс. %,
- сплавы со значительным содержанием ледебурита;
- сплав железа с углеродом, содержащий до 2.14 масс. % углерода, примеси, добавки;
- сплавы железа с углеродом, обладающие хорошими литейными свойствами.
54
К вредным примесям в сталях относятся:
- технологические примеси;
- фосфор и сера;
- легирующие элементы;
- включения цементита.
55
Для сталей характерны следующие свойства:
- прочность, твердость, жесткость, пластичность, стойкость к циклическим нагрузкам;
- литейные свойства, хрупкость, коррозионная стойкость, биологическая совместимость;
- высокая коррозионная стойкость, хрупкость, стойкость к циклическим нагрузкам;
- пластичность, формуемость, невысокая термическая устойчивость.
56
Содержание углерода в среднеуглеродистых сталях должно составлять:
- менее 0,02 масс. %;
- от 0,02 до 0,3 масс. %;
- свыше 0,7 масс. %;
- от 0,3 до 0,7 масс. %.
57
Содержание, каких элементов в стали жестко регламентируется:
- марганца и кремния;
- серы и фосфора;
- кислорода и азота;
- никеля и хрома.
58
Сталь 60 относится к сталям:
- обыкновенного качества;
- качественным;
- высококачественным;
- особовысококачественным.
59
Содержание серы и фосфора в качественных сталях не должно превышать:
- 0,035 масс. %;
- 0,04 масс. %;
- 0,025 масс. %;
- 0,06 масс. %.
60
Повышенное содержание в стали сульфида железа и сульфида марганца приводит к:
- повышению прочности стали;
- повышению хрупкости стали;
- повышению пластичности;
- не оказывает заметного влияния.
61
Протекание, какого процесса при раскислении стали, позволяет классифицировать стали на кипящие, спокойные, полуспокойные:
- продувка кислорода через шихту;
- температура обработки стали;
- характер разлива стали;
- выделение пузырьков оксида углерода (II) в процессе затвердевания стали.
62
Введение в стали легирующих элементов приводит к:
- приданию сталям комплекса новых свойств;
- увеличению содержания в стали вторичного и третичного цементита;
- уменьшению содержания в сталях технологических примесей;
- связыванию сульфидов марганца и сульфида железа в более прочные соединения.
63
Марка стали Ст1Кл 2 обозначает:
- сталь углеродистая, кипящая, качественная;
- сталь углеродистая, кипящая, с гарантированными механическими свойствами;
- углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, марка 1, второй категории;
- углеродистая сталь, содержащая 0,1 масс. % углерода, кипящая, второй категории
64
Легирующие элементы в качественных сталях имеют буквенные обозначения, какой из элементов обозначается буквой Ю:
- марганец;
- алюминий;
- вольфрам;
- кобальт.
65
Вязкость быстрорежущим сталям придает легирование химическим элементом:
- вольфрамом;
- кобальтом;
- хромом;
- никелем.
66
Свойства нержавеющей стали, преимущественно придает легирующий элемент:
- хром;
- алюминий;
- селен;
- кобальт.
67
Сталь в равновесном состоянии может быть получена с помощью термической обработки:
- нормализации;
- отжига;
- отпуска;
- закалки.
68
В процессе нормализации в стали, происходят следующие изменения:
- происходит укрупнение зерен и понижается твердость;
- выделяются зерна вторичного цементита;
- наиболее полно протекает эвтектоидный распад;
- сталь приобретает более мелкозернистую структуру, повышается прочность.
69
Закалка сталей проводится для:
- изменения размера зерен ледебурита;
- увеличения содержания в сталях феррита;
- фиксирования состояния стали, существующего при более высокой температуре;
- увеличение содержания в сталях вторичного и третичного цементита.
70.
Марка стали, Р6М5К5 обозначает:
- режущая сталь, легирующие добавки молибдена 5 масс. %, кобальта 5 масс. %;
- быстрорежущая сталь, 6,0 масс. % вольфрама, 5 масс. % молибдена, 5 масс. % кобальта;
- режущая сталь с содержанием 0,5 масс. % молибдена и 0,5 масс. % кобальта (Со);
- быстрорежущая сталь 0,6 масс. % вольфрама, 0,5 масс. % молибдена, 0,5 масс. % Со.
