bogodukhov_s_i_sinyukhin_a_v_kozik_e_s_kurs_materialovedeniy

Жаропрочные материалы характеризуются длительной прочно* стью и ползучестью. Под пределом длительной прочности понимают напряжение, вызывающее разрушение материала при заданной тем* пературе за определенное время. Пределом ползучести называют на* пряжение, вызывающее заданную скорость деформации при задан* ной температуре.

Надежностью называют способность материала противостоять хрупкому разрушению. Важными критериями надежности являются пластичность (относительное удлинение — , относительное суже* ние — ), вязкость разрушения (K1с ), ударная вязкость (KCU, KCV, KCT), хладноломкость.

и характеризуют изменения геометрических параметров стан* дартных образцов при напряжении, вызывающем разрушение.

K1с показывает, какой интенсивности достигает напряжение вбли* зи вершины трещины в момент разрушения.

У д а р н а я в я з к о с т ь — это сопротивление разрушению при ди* намических нагрузках.

Х л а д н о л о м к о с т ь определяет влияние снижения температуры на склонность материала к хрупкому разрушению. Порог хладнолом* кости характеризуется температурой или интервалом температур пе* рехода металла в хрупкое состояние. Хрупкий излом имеет кристал* лическое строение. Обычно в изломе можно видеть форму и размер зерен, так как излом происходит без значительной пластической де* формации и зерна при разрушении металла не искажаются.

Долговечностью называют способность материала детали сопро* тивляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая ее рабо* тоспособность в течение заданного времени.

Одним из критериев долговечности является выносливость, под которой понимают способность материала сопротивляться усталости или постепенному накоплению повреждений под действием цикли* чески повторяющихся нагрузок. Выносливость зависит от живучести, определяющей продолжительность работы детали от момента зарож* дения первой макроскопической трещины усталости (размером 0,5…1,0 мм) до разрушения. Усталостный излом всегда имеет две зоны разрушения: усталостную зону предварительного разрушения с мелкозернистым, часто ступенчато*слоистым строением, иногда с от* дельными участками блестящей поверхности, и зону долома, нося* щую характер вязкого или хрупкого (в зависимости от свойств метал* ла) разрушения.

При циклическом нагружении разрушение начинается в местах концентрации напряжений (деформации), локализующихся на раз* личного рода повреждениях поверхностного слоя. Поверхностное уп*

62 КУРС МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

рочнение (химико*термическая обработка, поверхностная закалка, пластическое деформирование) эффективно снижает роль концен* траторов, затрудняя деформацию поверхности деталей.

№83. Какое свойство материала характеризует его сопротивление упругому и пластическому деформированию при вдавливании в него другого, более твердого тела?

A) Выносливость. B) Прочность. C) Упругость. D) Твердость.

№84. При испытании на растяжение образец нагрузили до напря* жения R, после чего нагрузку сняли. Какова величина относительного удлинения образца (рис. 38)?

A) 6 % . B) 4 % . C) 3 % . D) 8 % .

№85. На рис. 39 изображена диаграмма растяжения для условных напряжений. Поведение каких металлов она отражает?

A) Пластичных. B) Она может принадлежать любому металлу.

C)Металлы не могут иметь такую диаграмму. Это неметаллический материал. D) Хрупких.

№86. Вдоль какой плоскости ГЦК легче всего происходит сколь* жение?

A) (111). B) (100). C) (200). D) (110).

№87. Какие факторы строения реальных кристаллов вызывают пластические деформации при напряжениях меньших, чем рассчи* танные для идеальной модели кристаллической решетки?

A) Точечные дефекты. B) Дислокации. C) Поверхностные дефек* ты. D) Дефекты кристаллического строения.

№88. При каком виде излома в зоне разрушения хорошо просмат* риваются форма и размер зерен?

A)При транскристаллитном. B) При хрупком. C) При вязком.

D)При усталостном.

№89. При каком виде излома в области разрушения видны две зоны (предварительного разрушения и долома)?

A)При интеркристаллитном. B) При усталостном. C) При транс* кристаллитном. D) При вязком.

№90. Как называется механическое свойство, определяющее спо* собность металла сопротивляться деформации и разрушению при статическом нагружении?

A)Прочность. B) Вязкость разрушения. C) Ударная вязкость. D) Жи* вучесть.

№91. Что называют конструктивной прочностью материала?

A)Способность противостоять усталости. B) Способность работать

вповрежденном состоянии после образования трещины. C) Способ* ность сопротивляться развитию постепенного разрушения, обеспечи* вая работоспособность деталей в течение заданного времени. D) Ком* плекс механических свойств, обеспечивающих надежную и длитель* ную работу в условиях эксплуатации.

№ 92. Какое свойство материала называют надежностью?

A) Способность противостоять усталости. B) Способность работать в поврежденном состоянии после образования трещины. C) Способ* ность сопротивляться развитию постепенного разрушения, обеспечи* вая работоспособность деталей в течение заданного времени. D) Спо* собность противостоять хрупкому разрушению.

№ 93. Какое свойство материала называют долговечностью?

A) Способность оказывать в определенных условиях трения со* противление изнашиванию. B) Способность сопротивляться разви* тию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность дета* лей в течение заданного времени. C) Способность противостоять хрупкому разрушению. D) Способность работать в поврежденном со* стоянии после образования трещины.

№ 94. Какое свойство материала называют выносливостью?

A) Способность сопротивляться развитию постепенного разруше* ния, обеспечивая работоспособность деталей в течение заданного вре* мени. B) Способность противостоять усталости. C) Способность рабо* тать в поврежденном состоянии после образования трещины. D) Спо* собность противостоять хрупкому разрушению.

64 КУРС МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

№ 95. Что такое живучесть?

A) Продолжительность работы детали от момента зарождения пер* вой макроскопической трещины усталости размером 0,5…1,0 мм до разрушения. B) Способность сопротивляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность деталей в течение за* данного времени. C) Способность материала оказывать в определен* ных условиях трения сопротивление изнашиванию. D) Способность противостоять хрупкому разрушению.

№ 96. Что такое порог хладноломкости?

A) Максимальная ударная вязкость при температурах хрупкого со* стояния. B) Максимальная прочность при температурах хрупкого со* стояния. C) Относительное снижение ударной вязкости при переходе из вязкого состояния в хрупкое. D) Температура перехода в хрупкое состояние.

№97. Какие примеси значительно понижают жаропрочность ста*

лей?

А) Сера, фосфор. В) Углерод, олово. С) Кислород, кремний. D) Хром, марганец.

№98. Как влияет поверхностное упрочнение на чувствительность металла к концентраторам напряжений?

A) Не влияет на чувствительность. B) Характер влияния зависит от вида упрочнения. C) Понижает чувствительность. D) Повышает чув* ствительность.

№99. Что такое длительная прочность?

A) Напряжение, вызывающее разрушение при определенной тем* пературе за данный отрезок времени. B) Свойство материала сопро* тивляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая работо* способность детали в течение заданного времени. C) Долговечность детали от момента зарождения первой макроскопической трещины усталости до разрушения. D) Напряжение, вызывающее заданную скорость деформации при данной температуре.

№ 100. Что такое предел ползучести?

А) Этап ползучести, предшествующий разрушению, при кото* ром металл деформируется с постоянной скоростью. B) Напряже* ние, при котором пластическая деформация достигает заданной малой величины, установленной условиями. C) Напряжение, ко* торому соответствует пластическая деформация 0,2 %. D) Напря* жение, вызывающее данную скорость деформации при данной температуре.

66КУРС МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

A)процессы зарождения и роста новых зерен с меньшим количе* ством дефектов строения. B) процессы образования субзерен с мало* угловыми границами, возникающими при скольжении и переполза* нии дислокаций. C) изменения тонкой структуры (главным образом, уменьшение количества точечных дефектов). D) все изменения кри* сталлического строения и связанных с ним свойств.

№ 108. Что такое возврат?

Это группа явлений, происходящих при нагреве деформированно* го металла и охватывающих ...

A) процессы образования субзерен с малоугловыми границами, возникающими при скольжении и переползании дислокаций. B) из* менения тонкой структуры (главным образом, уменьшение количест* ва точечных дефектов). C) процессы зарождения и роста новых зерен с меньшим количеством дефектов строения. D) все изменения кри* сталлического строения и связанных с ним свойств.

№ 109. Что такое предел упругости?

A) Напряжение, которому соответствует пластическая деформация 0,2 %. B) Напряжение, при котором пластическая деформация дости* гает заданной малой величины, установленной условиями. C) Напря* жение, которому соответствует упругая деформация 0,2 %. D) Свой* ство, определяющее способность сопротивляться деформации и раз* рушению.

№ 110. Что такое полигонизация?

Это группа явлений, происходящих при нагреве деформированно* го металла и охватывающих ...

A) процессы зарождения и роста новых зерен с меньшим ко* личеством дефектов строения. B) процессы образования субзе* рен с малоугловыми границами, возникающими при скольжении и переползании дислокаций. C) изменения тонкой структуры (главным образом, уменьшение количества точечных дефектов). D) все изменения кристаллического строения и связанных с ним свойств.

№ 111. Какое деформирование металла называют холодным?

A) Деформирование, при котором не возникает деформационное упрочнение. B) Деформирование при температуре ниже температуры рекристаллизации. C) Деформирование при комнатной температуре.

D)Деформирование при отрицательных температурах.

№112. Как зависит температура рекристаллизации металла от его чистоты?

A)Чем чище металл, тем выше температура рекристаллизации.

B)Температура рекристаллизации не зависит от чистоты металла.

C)Для металлов зависимость имеет знак плюс (чем чище металл, тем выше температура), для легированных сплавов — минус. D) Чем чище металл, тем ниже температура рекристаллизации.

Ответы к разделу

Позиция A

№83. A) Неверно. Выносливостью называют способность мате* риала противостоять усталости.

№84. A) Неверно. В ответе не учтена упругая деформация образца.

№85. A) Неверно. При растяжении пластичных образцов перед разрушением деформация сосредоточивается в одной зоне, что при* водит к появлению на диаграмме ниспадающего участка.

№86. A) Правильно.

№87. A) Конечно, эти дефекты оказывают некоторое разупроч* няющее действие, но не они, в этом смысле, наиболее эффективны.

№88. A) Форма и размер зерен в зоне излома при транскристаллит* ном разрушении могут быть как искаженными, так и ненарушенными.

№89. A) Неверно. При интеркристаллитном разрушении в зоне излома хорошо просматриваются форма и размер зерен.

№90. A) Правильно.

№№ 91, 92. A) Неверно. Способность материала противостоять усталости называют ВЫНОСЛИВОСТЬЮ.

№93. A) Неверно. Такое свойство материала называют ИЗНОСО* СТОЙКОСТЬЮ.

№94. A) Неверно. Такое свойство материала называют ДОЛГО* ВЕЧНОСТЬЮ.

№95. A) Правильно.

№96. A) Неверно.

№97. A) Правильно.

№98. A) Неверно. Влияние концентраторов сказывается, в основ* ном, при растягивающих напряжениях при знакопеременном изги* бающем нагружении. Поверхностное упрочнение создает на поверх* ности напряжения сжатия, снимающие часть внешней нагрузки.

№99. A) Правильно.

№100. A) Неверно. Это характеристика установившейся стадии ползучести.

№101. A) Неверно.

№102. A) Неверно. Текстура состоит в преимущественной ориен* тации структуры материала.

68КУРС МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

№103. A) Правильно.

№104. A) Правильно.

№105. A) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из ста* дий возврата, называемую ПОЛИГОНИЗАЦИЕЙ.

№106. A) Неверно.

№107. A) Неверно. Выбранный ответ характеризует РЕКРИС* ТАЛЛИЗАЦИЮ.

№108. A) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из ста* дий возврата, называемую ПОЛИГОНИЗАЦИЕЙ.

№109. A) Неверно.

№110. A) Неверно. Выбранный ответ характеризует РЕКРИС* ТАЛЛИЗАЦИЮ.

№111. A) Неверно. Деформационное упрочнение обычно не воз* никает при горячем деформировании.

№112. A) Неверно.

Позиция B

№83. B) Неверно. Прочностью называют способность материала сопротивляться деформации и разрушению.

№84. B) Неверно. В ответе не точно определена величина упругой деформации.

№85. B) Неверно. При растяжении пластичных образцов перед разрушением деформация сосредоточивается в одной зоне, что при* водит к появлению на диаграмме ниспадающего участка.

№86. B) Неверно. Сдвиг одной части кристалла относительно другой легче всего протекает по плоскостям с наиболее плотным рас* положением атомов. Эта плоскость таковой не является.

№№ 87–89. B) Правильно.

№90. B) Неверно. Вязкость разрушения характеризует сопротив* ление материала распространению вязкой трещины.

№91. B) Неверно. Способность работать в поврежденном со* стоянии после образования трещины определяет ЖИВУЧЕСТЬ ма* териала.

№92. B) Неверно. Способность работать в поврежденном со* стоянии после образования трещины определяет ЖИВУЧЕСТЬ ма* териала.

№№ 93, 94. B) Правильно.

№95. B) Неверно. Такое свойство материала называют ДОЛГО* ВЕЧНОСТЬЮ.

№96. B) Неверно.

№97. B) Неверно. Углерод влияет на технологические свойства стали. Олово не является легирующим элементом для сталей.

№98. B) Неверно. От вида упрочнения зависят лишь количест* венные характеристики. Направление же влияния для всех видов уп* рочнения постоянно.

№99. B) Неверно. Такое свойство материала называют ДОЛГО* ВЕЧНОСТЬЮ.

№100. B) Неверно. Такое напряжение называют ПРЕДЕЛОМ УП* РУГОСТИ.

№101. B) Правильно.

№102. B) Неверно. Улучшением называют термическую обработ* ку сталей, состоящую в закалке и последующем высоком отпуске.

№103. B) Неверно.

№104. B) Неверно.

№105. B) Неверно. Выбранный ответ характеризует ВОЗВРАТ.

№106. B) Неверно.

№107. B) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из ста* дий возврата, называемую ПОЛИГОНИЗАЦИЕЙ.

№108. B) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из стадий возврата, называемую ОТДЫХОМ.

№№ 109–111. B) Правильно.

№112. B) Неверно.

Позиция C

№83. C) Неверно. Упругостью называют способность материала ОБРАТИМО деформироваться под действием приложенной нагрузки.

№84. C) Правильно.

№85. C) Неверно.

№86. C) Неверно. Сдвиг одной части кристалла относительно другой легче всего протекает по плоскостям с наиболее плотным рас* положением атомов. Эта плоскость таковой не является.

№87. C) Конечно, эти дефекты оказывают некоторое разупроч* няющее действие, но не они, в этом смысле, наиболее эффективны.

№88. C) Неверно. При вязком изломе форма и размер зерен в зоне разрушения сильно искажены.

№89. C) Форма и размер зерен в зоне излома при транскристал* литном разрушении могут быть как искаженными, так и ненарушен* ными.

№90. C) Неверно. Ударная вязкость характеризует сопротивление материала разрушению при ДИНАМИЧЕСКИХ нагрузках.

№№ 91, 92. C) Неверно. Такое свойство материала называют ДОЛ* ГОВЕЧНОСТЬЮ.

№93. C) Неверно. Способность материала противостоять хрупко* му разрушению называют НАДЕЖНОСТЬЮ.

70КУРС МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

№94. C) Неверно. Способность работать в поврежденном состоя* нии после образования трещины определяет ЖИВУЧЕСТЬ материала.

№95. C) Неверно. Такое свойство материала называют ИЗНОСО* СТОЙКОСТЬЮ.

№96, 97. C) Неверно.

№98. C) Правильно.

№99. C) Неверно. Такую характеристику материалов называют ЖИВУЧЕСТЬЮ.

№100. C) Неверно. Такое напряжение называют ПРЕДЕЛОМ ТЕКУЧЕСТИ (условным).

№101. C) Неверно.

№102. C) Правильно.

№103. C) Неверно.

№104. C) Неверно. Если существует такая минимальная дефор* мация, то она является и максимальной, поскольку дальнейшее де* формирование приведет материал к разрушению. Эта гипотетическая характеристика не есть критическая степень деформации.

№№ 105–107. C) Правильно.

№108. C) Неверно. Выбранный ответ характеризует РЕКРИСТАЛ* ЛИЗАЦИЮ.

№109. C) Неверно.

№110. C) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из ста* дий возврата, называемую ОТДЫХОМ.

№111. C) Неверно. Комнатная и даже отрицательные температу* ры для легкоплавких металлов (Sn, Pb, Zn и др.) лежат в области тем* ператур горячего деформирования.

№112. C) Неверно. Металл не знает, легирован он или просто за* грязнен. Поэтому смена знака влияния выглядит нелогично.

Позиция D

№83. D) Правильно.

№84. D) Неверно.

№85. D) Правильно.

№86. D) Неверно. Сдвиг одной части кристалла относительно другой легче всего протекает по плоскостям с наиболее плотным рас* положением атомов. Эта плоскость таковой не является.

№87. D) Безусловно, дефекты кристаллического строения оказы* вают разупрочняющее действие. Но какой вид дефектов в этом смыс* ле наиболее эффективен?

№88. D) Усталостный излом имеет две зоны: зону предваритель* ного разрушения (в ней зерна сильно искажены) и зону долома, в ко* торой форма и размер зерен не нарушены.