bogodukhov_s_i_sinyukhin_a_v_kozik_e_s_kurs_materialovedeniy

и , а также метастабильной фазы . При высоком содержаниистабилизаторов и при малых и средних скоростях охлаждения мо жет образоваться фаза , сильно охрупчивающая сплав. Появления этой фазы стремятся не допускать. При старении (искусственном) происходит распад закалочных структур ( , , ). Конечные про дукты — дисперсные и фазы, близкие к равновесному состоя нию, образование которых вызывает дисперсионное упрочнение (твердение) сплава.

При закалке псевдо сплавов фиксируется метастабильная фа за. При старении из выделяется тонкодисперсная фаза, повы шающая прочность и твердость сплава.

сплавы при всех температурах имеют структуру фазы. Терми ческой обработкой не упрочняются.

№ 283. К какой группе металлов относится титан?

A) К благородным. B) К редкоземельным. C) К тугоплавким. D) К легкоплавким.

№284. Какие кристаллические решетки имеют полиморфные мо дификации титана?

A)ОЦК, ГПУ. B) ГЦК, ОЦК. C) ГПУ, ОЦК.

D)ГПУ, ГЦК.

№285. Ti имеет две аллотропические модификации: — с ГПУ решеткой и — с решеткой ОЦК. Какая из модификаций, высоко или низкотемпературная, более пластична?

A)Пластичность не зависит от типа кристаллической решетки. Ее величина является опытной характеристикой. B) Ti более пласти чен. C) В обеих модификациях титан одинаково пластичен. D) В низ котемпературной модификации титан более пластичен.

№286. Как влияют на температуру полиморфного превращения титана алюминий, молибден, олово?

A)Sn — повышает, Al — снижает, Mo — практически не влияет.

B)Al — повышает, Mo — снижает, Sn — практически не влияет. C) Mo — повышает, Sn — снижает, Al — практически не влияет. D) Al — повы шает, Sn — снижает, Mo — практически не влияет.

№287. Какое свойство делает титановые сплавы особенно ценны ми при создании летательных аппаратов?

A)Низкая плотность. B) Высокая абсолютная прочность. C) Высо кая химическая стойкость. D) Высокая удельная прочность.

№288. Какая обработка проводится для упрочнения сплавов титана?

132КУРС МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

A)Закалка. B) Закалка старение. C) Холодная пластическая де формация. D) Стабилизирующий отжиг.

№289. Почему при закалке титановых сплавов их не нагревают в область ?

A) При закалке из области не образуется мартенситных струк тур. B) При закалке из области образуется малопересыщенный мар тенсит. C) При закалке из области образуется фаза, охрупчиваю щая сплав. D) В области происходит сильный рост зерна.

№290. Можно ли использовать для упрочнения титановых спла вов фазу?

A) Да. фаза упрочняет сплав без снижения его пластичности.

B)Нет. фаза обладает низкой твердостью. C) Да. фаза интенсив но упрочняет сплав, несколько снижая его пластичность. D) Нет.фаза сильно охрупчивает сплав.

№291. Какая обработка проводится для упрочнения ( ) спла вов титана?

A) Стабилизирующий отжиг. B) Закалка старение. C) Отжиг старение. D) Горячая пластическая деформация.

№292. К какой группе (каким группам) относятся титановые сплавы ВТ18 и ОТ4?

A) ВТ18 — к ( ) сплавам, ОТ4 — к псевдо сплавам. B) ВТ18 — к ( ) сплавам, ОТ4 — к сплавам. C) ВТ18 — к псевдо спла вам, ОТ4 — сплав на основе олова, а не титана. D) Оба — к псевдосплавам.

В ряду технических легких металлов (Al, Be, Mg, Ti) наиболее лег ким является магний. Его плотность — около 1740 кг/м3, температура плавления 651 °С. Он обладает ГПУ кристаллической решеткой. Mg — активный металл, энергично взаимодействующий с кислоро дом воздуха. Тонкая пленка оксида MgO при температуре ниже 450 °С предохраняет поверхность от дальнейшего окисления, однако при бо лее высоких температурах защитные свойства оксида нарушаются, и при 623 °С магний сгорает ослепительно ярким пламенем. Магний обладает весьма низким, особенно в литом состоянии, комплексом механических свойств ( в 100…120 МПа; 0,2 20…30 МПа;6…8 %; 300 HB; Е 45 ГПа). Прочностные свойства в значительной мере зависят от зернистости и дефектности литой структуры. Низкая пластичность Mg объясняется тем, что в металлах с гексагональной кристаллической структурой при температуре, близкой к нормаль ной, скольжение происходит только по базисным плоскостям и лишь

при нагреве появляются дополнительные плоскости скольжения и двойникования.

К достоинствам магниевых сплавов относятся высокие удельные механические свойства, хорошая обрабатываемость резанием, отлич ные демпфирующие свойства, высокая коррозионная стойкость в ще лочах, керосине, бензине, минеральных маслах (для предотвращения воздушной коррозии магниевые сплавы оксидируют или покрывают лакокрасочными пленками, эпоксидной смолой).

Сплавы магния легируют марганцем, алюминием, цинком, цирко нием, литием, бериллием, редкоземельными элементами. Mn повы шает коррозионную стойкость сплава и одновременно увеличивает его прочность. Al и Zn увеличивают прочность и модифицируют (из мельчают) структуру литых сплавов. Наиболее интенсивно измельча ет зерно Zr, кроме того, он увеличивает пластичность. Значительно увеличивает пластичность Li, к тому же он снижает плотность сплава. Введение малых количеств Be (0,005…0,02 %) почти полностью ис ключает воспламенение магния при нагреве. РЗЭ увеличивают сопро тивление ползучести сплава при высоких температурах (до 250 °С).

Для упрочнения магниевых сплавов широко используется эффект дисперсионного твердения с выделением дисперсных фаз типа Mg4Al3, MgZn2 и др., протекающего при искусственном старении за каленных сплавов. Диффузионные процессы в магниевых сплавах протекают чрезвычайно медленно, поэтому операции термообработ ки имеют большую продолжительность (время выдержки при темпе ратуре закалки доходит до 24 ч). Охлаждение при закалке ведут в го рячей воде или на воздухе.

Основные виды термической обработки имеют определенные ус ловные обозначения. Отжиг обозначают Т2, закалку — Т4, закалку и старение для получения максимальной твердости — Т6, закалку и ста билизирующий отпуск — Т7 и т.д. Например, МА11Т4 означает де формируемый магниевый сплав МА11, подвергнутый закалке.

По технологии изготовления магниевые сплавы подразделяют на литейные и деформируемые (литейные маркируют буквами МЛ, де формируемые — МА). По применению сплавы классифицируют на

конструкционные (большинство сплавов) и сплавы со специальными свойствами (например, МА17 применяют для изготовления звукопро водов ультразвуковых линий задержки). По плотности сплавы под разделяют на легкие и сверхлегкие. К сверхлегким относятся сплавы, легированные литием (МА18, МА21), остальные — легкие.

Сплавы, легированные значительным количеством иттрия (ИМВ5, ИМВ7), отличает высокая прочность и пластичность при температурах выше 250 °С.

№ 300. Какой сплав обозначают маркой МЛ3Т2?

A) Литейный магниевый сплав МЛ3, дополнительно легиро ванный редкоземельными элементами. B) Закаленный и искусст венно состаренный литейный магниевый сплав МЛ3. C) Отож женный магниевый сплав МЛ3. D) Магниевый сплав, содержа щий 3 % Li и 2 % Ti.

№ 301. Какой сплав обозначают маркой МА11Т6?

A) Закаленный и состаренный на максимальную твердость маг ниевый сплав МА11. B) Магниевый сплав, содержащий 11 % Al и 6 % Ti. C) Отожженный деформируемый магниевый сплав МА11. D) Жа ропрочный магниевый сплав МА11, легированный дополнительно торием.

№ 302. Какие магниевые сплавы называют сверхлегкими?

A) Все конструкционные магниевые сплавы относятся к сверхлег ким. B) Сплавы, легированные бериллием. C) Сплавы, легированные литием. D) Сплавы, легированные РЗЭ.

№303. Какова роль редкоземельных элементов в легировании магниевых сплавов?

A)РЗЭ повышают прочность и пластичность сплавов при крио генных температурах. B) РЗЭ увеличивают сопротивление сплава ползучести при повышенных температурах. C) РЗЭ повышают корро зионную стойкость сплавов. D) РЗЭ исключают воспламенение маг ния при нагреве.

№304. Каково назначение магниевых сплавов, легированных ит рием, например, сплава ИМВ7?

A)Работа в условиях глубокого вакуума. B) Работа в коррозион но активных средах. C) Работа при температурах жидкого водорода.

D)Работа при высоких (более 250 °С) температурах.

№305. К каким видам принадлежат сплавы марок АЛ19 и МА21?

A)АЛ19 — деформируемый сплав Al, МА21 — литейный сплав Mg.

B)АЛ19 — неупрочняемый термообработкой сплав на основе Al, МА21 — медь технической чистоты. C) АЛ19 — литейный сплав Al, МА21 — деформируемый сплав Mg. D) АЛ19 — алюминиевый сплав, легированный литием, МА21 — магниевый сплав, легированный алюминием.

№306. К каким материалам относится сплав МЛ5?

A)К алюминиевым сплавам, легированным литием. B) К литей ным магниевым сплавам. C) К сплавам титана. D) К литейным медным сплавам.

136 КУРС МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

Бериллий относится к группе легких металлов (плотность 1800 кг/м3). Он имеет две аллотропические модификации. Be обла дает ГПУ кристаллической решеткой и существует до 1250 °С. От 1250 °С до температуры плавления (1284 °С) бериллий существует в модификации с ОЦК решеткой.

У бериллия очень высокие удельные прочность и жесткость. По этим характеристикам, особенно по удельной жесткости, Be значи тельно превосходит высокопрочные стали и сплавы на основе алюми ния, магния, титана. Бериллий обладает большой скрытой теплотой плавления и очень высокой скрытой теплотой испарения. Высокие тепловые и механические свойства позволяют использовать бериллий

вкачестве теплозащитных и конструкционных материалов космиче ских летательных аппаратов (головные части ракет, тормозные уст ройства космических челноков, оболочки кабин космонавтов, каме ры сгорания ракетных двигателей и т.д.). Высокая удельная жесткость

всочетании со стабильностью размеров, высокой теплопроводностью и другими свойствами дают возможность использовать бериллий при создании высокоточных приборов (детали инерциальных систем на вигации — гироскопов и др.).

Широкое применение бериллия сдерживается высокой стоимостью, связанной с малой распространенностью в природе, сложностью техно логии переработки руд и изготовления деталей, токсичностью металла.

№ 307. К какой группе металлов относится бериллий?

A)К редкоземельным. B) К тугоплавким. C) К благородным.

D)К легким.

№308. Какими из приведенных в ответах свойств характеризуется бериллий?

A)Высокой tпл (1665 °С), низкой жесткостью, низкой плотностью (4500 кг/м3). B) Высокой tпл (1284 °С), высокой жесткостью, низкой плотностью (1800 кг/м3). C) Высокой tпл (1539 °С), высокой жестко стью, высокой плотностью (7800 кг/м3). D) Низкой tпл (651 °С), низ кой жесткостью, низкой плотностью (1740 кг/м3).

№309. Каков тип кристаллической решетки бериллия?

A) Гексагональная плотноупакованная (Г12). B) Объемно центри рованная кубическая (К8). C) В низкотемпературной модифика ции — ОЦК, в высокотемпературной — ГЦК. D) В низкотемператур ной модификации — ГПУ, в высокотемпературной — ОЦК.

№ 310. Какой из материалов может быть применен для изготовле ния пружинящего элемента ответственного назначения?

A) МА5. B) БрБ2. C) ВТ1 0. D) АК4 1.

№311. Для каких из перечисленных в ответах изделий применяют бериллий или сплавы на его основе?

A)Высококачественные гироскопы. B) Упругие элементы элек тронной аппаратуры. C) Самосмазывающиеся подшипники скольже ния. D) Заклепки корпусов ракет.

№312. Какое из перечисленных в ответах изделий может быть из готовлено из бериллия или из сплавов на его основе?

A)Камера сгорания ракетного двигателя. B) Сердечник реле по стоянного тока. C) Антенна космического аппарата с памятью фор мы. D) Опора скольжения высокоточного прибора, например, гиро скопа.

№313. Для каких из перечисленных в ответах изделий применяют сплав БрБ2?

A)Для головок цилиндров самолетных поршневых двигателей. B) Для сопел ракетных двигателей. C) Для приборных пружин. D) Для быстроходных подшипников скольжения.

Сплавы цветных металлов широко применяются в качестве анти фрикционных (подшипниковых) материалов. Они обладают гетеро генной структурой, состоящей из мягкой основы с равномерно рас пределенными включениями твердых частиц (баббиты, ряд сплавов на основе меди, цинковые антифрикционные сплавы) или из твердой основы и мягких включений (свинцовистая бронза, оловянистый алюминий).

Баббиты, например, Б83, Б16, БКА — сплавы на основе олова (Б83) или свинца (Б16 — с добавкой Sn, БКА — безоловянистый). Применяют баббиты для изготовления вкладышей подшипников скольжения быстроходных тяжелонагруженных машин (Б83, Б88), автомобильных моторов (Б16), подшипников вагонов (БКА, БК2).

Алюминиевые подшипниковые сплавы, например АО9 2, АО20 1, работают в условиях высокой энергонапряженности (при высоких давлениях и скоростях скольжения).

Несколько уступает по антифрикционным свойствам алюминие вым сплавам свинцовистая бронза БрС30. Бронзу БрО5Ц5С5, латунь ЛЦ16К4 и др. применяют в качестве антифрикционных материалов при невысоких скоростях скольжения (1…3 м/с).

№ 314. Каковы основные признаки подшипниковых сплавов? A) Сплав имеет однофазную структуру. B) Сплав обладает высокой

твердостью. C) Сплав имеет многофазную структуру, состоящую из мягкой основы и твердых включений или из твердой основы и мягких включений. D) Сплав имеет мелкозернистое строение.

138 КУРС МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

№ 315. Что такое баббит?

A) Латунь с двухфазной структурой. B) Литейный алюминиевый сплав. C) Антифрикционный сплав. D) Бронза, упрочненная железом

имарганцем.

№316. Для изготовления каких деталей применяют сплав Б83?

A) Ответственных пружинящих элементов приборов. B) Топлив ных и кислородных баков ракет. C) Передних кромок крыльев сверх звуковых самолетов. D) Быстроходных, высоконагруженных подшип ников скольжения.

№317. Какой из приведенных в ответах материалов предпочтите лен для изготовления быстроходных подшипников скольжения?

A)БрО5Ц5С5. B) АО9 2. C) АЧС 3. D) ЛЦ16К4.

№318. Толщина рабочего слоя из баббита, применяемого для ра бочих поверхностей опор скольжения?

A)Менее 1 мм. B) Более 1 мм. C) Более 10 мм. D) 1…5 мм.

Ответы к разделу

Позиция A

№241. A) Неверно. В выбранном ответе приведены характеристи ки Mg.

№242. A) Медь не обладает полиморфизмом.

№243–245. A) Правильно.

№246. A) Неверно.

№247. A) Неверно.

№248. A) Прочность латуней с увеличением в сплаве кон центрации цинка увеличивается.

№249. A) Неверно. У литейных сталей буква Л стоит в конце марки.

№250. A) Неверно. Литейные сплавы алюминия маркируют бук вами АЛ. В частности, марки силуминов АЛ2, АЛ4, АЛ9.

№251. A) Неверно. Бронза с содержанием цинка 36 %, алюминия 3 %, никеля 2 %.

№№ 252, 253. A) Неверно. Рассматриваемый сплав — это сплав Cu с Zn (прочие элементы — легирующие). Следовательно, это не бронза.

№254. A) Правильно.

№255. A) Неверно. Так маркируют деформируемые бронзы.

№256. A) Неверно. БрО4Ц4С17 — марка литейной бронзы.

№257. A) Неверно. При данном процентном содержании цинка в латуни механические свойства латуни минимальны.

№258. A) Действительно, алюминий обладает малой плотностью. Прочие свойства выбраны неверно.

№259, 260. A) Правильно.

№261. A) Сплавы, помеченные буквой d, составляют группу ли тейных сплавов.

№262. A) Сплавы, помеченные буквой a, входят в группу дефор мируемых сплавов (сплавы, неупрочняемые термообработкой).

№263. A) Правильно.

№264. A) Неверно.

№265. A) От температуры старения зависит характер обра зующихся упрочняющих фаз, которые определяют прочность сплава.

№266. A) Правильно.

№267. A) Неверно. Отжиг приближает сплав к равновесию, а воз врат — удал яет.

№268. A) Неверно. Выделение стабильных фаз приближает сплав

кравновесию. При возврате сплав от равновесия удаляется.

№269. A) Неверно.

№270. A) Баббиты (оловянистые и некоторые свинцово оловяни стые) маркируют буквой Б, например, Б16 (16 % олова).

№271. A) Деформация, действительно, упрочняет сплав, но мож но ли утверждать, не опираясь на экспериментальные данные, что он стал прочнее сплава иного химического состава.

№№ 272–274. A) Неверно.

№275. A) Неверно. Дуралюмины — деформируемые сплавы, уп рочняемые термообработкой.

№276. A) Неверно. Силумины — сплавы на основе Al–Si.

№277. A) Термическую обработку алюминиевых сплавов, состоя щую из закалки и искусственного отпуска, обозначают Т1.

№278. A) В конце марки закаленных и естественно состаренных алюминиевых сплавов буква Т ставится без цифр.

№279. A) Приведенное обозначение не предполагает деформаци онного упрочнения. Деформационное упрочненное сплавов обозна чают буквой Н, а не Т.

№№ 280, 281. A) Неверно.

№282. A) Правильно.

№283. A) К благородным металлам относятся серебро, золото, металлы группы платины. К группе благородных относят также медь.

№284. A) Неверно.

№285. A) Неверно. Пластичность материала определяется числом плоскостей легкого скольжения в кристаллической решетке.

140КУРС МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

№286. A) В этом ответе влияние всех элементов указано не верно.

№287. A) Низкая плотность безотносительно к прочностным ха рактеристикам не может определять эффективность использования металла в качестве конструкционного материала.

№288. A) Неверно. При закалке, хотя и возникает мартенситопо добная структура, она не приводит к упрочнению сплава.

№289. A) Неверно. Образование мартенситной структуры опреде ляется режимом охлаждения сплава.

№290. A) Неверно.

№291. A) Неверно. Отжиг обычно приводит к уменьшению, а не увеличению прочности.

№292. A) Тип структуры сплава ВТ18 указан неверно.

№293. A) Правильно.

№294. A) Неверно. Магний не имеет полиморфных модифика

ций.

№295. A) Неверно.

№296. A) Некоторые магниевые сплавы упрочняются при выде лении фаз ГП. Однако это не основной механизм упрочнения.

№297. A) Правильно.

№298. A) Хорошая обрабатываемость резанием или любым иным технологическим методом может лишь способствовать ис пользованию материала, но не является решающим фактором его применимости.

№299. A) Многие металлы, несмотря на отсутствие полиморфиз ма, являются весьма пластичными материалами, например, медь, алюминий, серебро и другие.

№300. A) Неверно. Обозначение Т2 относится к термической об работке, а не к химическому составу.

№301. A) Правильно.

№302. A) Неверно. Именно магниевые сплавы по плотности под разделяют на легкие и сверхлегкие.

№№ 303–306. A) Неверно.

№307. A) Неверно. В группу редкоземельных металлов входят лантаноиды и сходные с ними иттрий и скандий.

№308. A) Неверно. В выбранном ответе приведены характеристи

ки Ti.

№309. A) Решетку Г12 имеет низкотемпературная модификация бериллия.

№310. A) Неверно. Магниевые сплавы для изготовления пружин не применяют.

№№ 311, 312. A) Правильно.