- •Конструкционные материалы для деталей технических устройств железнодорожного транспорта
- •А.Д. Верхотуров
- •Введение
- •1. Общие сведения о металлах и сплавах
- •1.1. Определение и классификация металлов
- •1.2. Строение металлов
- •1.3. Полиморфные превращения металлов
- •1.4. Дефекты строения кристаллов
- •1.4.1. Точечные дефекты
- •1.4.2. Линейные дефекты
- •1.4.3. Поверхностные дефекты
- •1.5. Диффузия в металлах и сплавах
- •1.6. Деформации и механические свойства металлов
- •1.6.1. Механические свойства, определяемые при статических нагрузках
- •1.6.2. Механические свойства, определяемые при динамических нагрузках
- •1.7. Кристаллизация металлов
- •2. Основные положения теории сплавов
- •2.1. Виды сплавов
- •2.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •2.2.1. Общие положения
- •2.2.2. Порядок построения диаграмм
- •Температуры начала и конца кристаллизации сплавов
- •2.2.3. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой образуют механические смеси (ι рода)
- •2.2.4. Правило отрезков
- •2.2.5. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой неограниченно растворимы в жидком и твердом состояниях (ιι рода)
- •2.2.6. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой неограниченно растворимы в жидком состоянии и ограниченно в твердом (III рода)
- •2.2.7. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой в твердом виде образуют устойчивые химические соединения (IV рода)
- •2.2.8. Связь между диаграммами состояний и свойствами двухкомпонентных сплавов
- •3.1.2. Компоненты, фазы, линии и точки диаграммы Fe–Fe3c
- •3.1.3. Перитектическое превращение
- •3.1.4. Эвтектоидное превращение
- •3.1.5. Эвтектическое превращение
- •3.2. Стали
- •3.2.1. Общая классификация
- •3.2.2. Углеродистые стали
- •Химический состав сталей
- •Сопоставление марок сталей типа «Ст» и «Fe» по международным стандартам исо 630-80 и исо 1052-82
- •3.2.3. Легированные стали
- •Обозначения легирующих элементов
- •3.2.4. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •3.3. Конструкционные чугуны
- •3.3.1. Серые чугуны
- •3.3.2. Высокопрочные чугуны
- •3.3.3. Ковкие чугуны
- •3.3.4. Специальные чугуны
- •4. Инструментальные материалы
- •Основные марки и области применения керамики
- •5. Термическая обработка сталей
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Превращения в стали при нагреве
- •5.3. Превращения в стали при охлаждении
- •5.3.1. Перлитное превращение аустенита
- •5.3.2. Мартенситное превращение
- •5.3.3. Промежуточное (бейнитное) превращение аустенита
- •5.4. Технология термической обработки стали
- •5.4.1. Отжиг
- •5.4.2. Нормализация
- •5.4.3. Закалка
- •5.4.4. Отпуск закаленной стали
- •5.5. Особенности закалки легированных сталей
- •6. Химико-термическая обработка стали
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Цементация
- •6.3. Азотирование
- •6.4. Насыщение поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом
- •6.5. Диффузионная металлизация
- •7. Цветные металлы и сплавы
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Алюминиевые сплавы
- •7.2.1. Классификация алюминиевых сплавов
- •7.2.2. Состав, структура и свойства алюминиевых сплавов
- •Химический состав деформируемых алюминиевых сплавов, не упрочняемых термической обработкой
- •Химический состав промышленных дюралюминов
- •Средний состав промышленных сплавов системы Al–Mg–Si (гост 4784-97)
- •Химический состав промышленных сплавов системы Al–Cu–Mg–Si (гост 4784-97)
- •Содержание легирующих элементов в сплавах системы Al-Zn-Mg-Cu (гост 4784-97)
- •Химический состав жаропрочных алюминиевых сплавов (гост 4784-97)
- •Химический состав литейных алюминиевых сплавов (гост 1583-93)
- •7.2.3. Термическая обработка алюминиевых сплавов
- •7.2.4. Применение алюминиевых сплавов
- •7.3. Медные сплавы
- •7.3.1. Классификация и обозначение медных сплавов
- •Обозначения легирующих элементов медных сплавов
- •7.3.2. Латуни
- •Химический состав и механические свойства деформируемых латуней (гост 15527-70)
- •Механические свойства литейных латуней (гост 17711-93)
- •7.3.3. Бронзы
- •Химический состав и механические свойства оловянных бронз
- •Свойства алюминиевых бронз
- •7.3.4. Медно-никелевые сплавы
- •Химический состав конструкционных и механические свойства медно-никелевых сплавов (гост 492-73)
- •7.3.5. Применение меди и ее сплавов
- •7.4. Сплавы на основе магния
- •Химический состав и механические свойства магниевых сплавов
- •7.5. Сплавы на основе титана
- •Химический состав (гост 19807-91), структура и механические свойства некоторых сплавов титана
- •7.6. Сплавы на основе никеля
- •7.7. Антифрикционные материалы
- •Характеристики антифрикционных материалов
- •Химический состав алюминиевых антифрикционных сплавов
- •Состав и свойства стандартных литых цинковых сплавов
- •7.8. Фрикционные материалы
- •Состав и свойства фрикционных материалов на железной основе
- •Состав фрикционных материалов на медной основе, %
- •7.9. Припои
- •8. Неметаллические материалы
- •8.1. Пластмассы
- •Свойства термопластичных масс
- •Свойства термореактивных пластмасс
- •8.2. Резины
- •9. Материалы, используемые на железнодорожном транспорте
- •10. Задания на самостоятельные работы
- •10.1. Общие требования
- •Варианты заданий
- •10.2. Работа № 1 по разделу «Железоуглеродистые сплавы»
- •10.2.1. Вопросы к работе № 1
- •10.2.2. Задачи к работе № 1
- •Исходные данные для решения задач
- •10.3. Работа № 2 по разделу «Термическая обработка стали»
- •10.3.1. Вопросы к работе № 2
- •10.3.2. Задачи к работе № 2
- •Исходные данные для решения задач
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Первая группа сталей по стандарту en 10027
- •1.1.2. Вторая группа
- •Вторая группа сталей по стандарту en 10027
- •1.2. Порядковые номера
- •Нумерация сталей по стандарту en 10027
- •Приложение 2
- •1. Системы маркировки сталей в сша
- •1.1. Система обозначений aisi
- •Обозначения углеродистых и легированных сталей в системе aisi
- •Дополнительные буквы и цифры в обозначениях коррозионно-стойких сталей по системе обозначений aisi
- •1.2. Система обозначений astm
- •1.3. Универсальная система обозначений uns
- •Обозначения сталей в системе uns
- •Соответствие символов aisi и uns
- •1.1.2. Углеродистые качественные стали
- •1.1.3. Стали для поковок
- •1.1.4. Стали для производства листового проката
- •1.1.5. Стали для производства труб
- •1.1.6. Арматурные стали
- •1.1.7. Стали для производства катанки
- •1.5. Жаропрочные стали
- •Оглавление
- •Конструкционные материалы для деталей технических устройств железнодорожного транспорта
- •6 80021, Г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.
10.2.2. Задачи к работе № 1
Таблица 29
Исходные данные для решения задач
Номер задачи |
Кол-во углерода, % |
Температура, С |
Номер задачи |
Кол-во углерода, % |
Температура, С |
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
0,01 0,30 0,40 0,50 0,70 0,80 1,00 1,50 1,70 2,00 |
650 600 750 730 1450 650 750 650 800 1350 |
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 |
3,00 3,50 3,70 4,30 4,80 5,00 5,50 5,80 6,30 6,50 |
650 900 1250 600 1000 650 1155 780 1000 650 |
При решении задачи необходимо:
1. Начертить диаграмму состояний «железо–цементит», провести на ней ординату, соответствующую заданному сплаву, обозначить на ней все критические точки.
2. Рядом с диаграммой справа начертите кривую охлаждения данного сплава, показав связь критических точек на диаграмме и кривой охлаждения.
3. Опишите сущность превращений, происходящих в сплаве при медленном охлаждении от температуры в жидком состоянии до комнатной. Обязательно поясните причины, вызывающие превращения.
4. На ординате сплава отметьте точку, соответствующую заданной температуре и проведите через нее коноду. Пользуясь правилом отрезков, определите фазы, составляющие сплав при заданной температуре; их количество (в %) и состав (содержание компонентов в %).
10.3. Работа № 2 по разделу «Термическая обработка стали»
10.3.1. Вопросы к работе № 2
1. Опишите сущность превращения аустенита в перлит при непрерывном охлаждении эвтектоидной стали. Какое практическое значение имеет это превращение? Приведите примеры.
2. Какие факторы и почему влияют на выбор температуры нагрева стали, времени выдержки и скорости охлаждения стали при ее термической обработке?
3. Каковы цель и технология азотирования и цианирования стали? Какие детали подвергаются азотированию и цианированию? Какие структурные превращения претерпевает сталь при азотировании и цианировании?
4. Опишите сущность превращения перлита в аустенит при нагреве эвтектоидной стали. В чем состоит практическое значение этого превращения? Приведите примеры.
5. С какой целью применяется термическая обработка чугуна? В чем ее практическое значение? Опишите технологию и структурные превращения. Приведите примеры.
6. По каким причинам и каким образом возникают термические и структурные напряжения при закалке стали на мартенсит. Каково их практическое значение?
7. Опишите цели и технологию нормализации и гомогенизации стали. Приведите примеры.
8. Опишите назначение и порядок построения диаграммы изотермического распада аустенита эвтектоидной стали. Охарактеризуйте структуры, получаемые в результате распада.
9. Приведите диаграммы изотермического распада аустенита для доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей. Как углерод влияет на положение кривых начала и конца распада? В чем заключается практическое значение этого влияния?
10. Что называется мартенситом и как он образуется в стали? Каково влияние углерода на положение области начала и конца образования мартенсита? Чем отличается мартенсит, полученный при критической скорости закалки и при скорости выше критической?
11. На диаграмме изотермического распада аустенита покажите критическую скорость закалки. От чего она зависит? На что оказывает влияние? В чем ее практическое значение?
12. Опишите назначение и технологии полного и неполного отжигов углеродистой стали. Какие структурные изменения в стали происходят при этих видах отжигов? Приведите примеры отжига.
13. Опишите назначение и технологию закалки доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей на мартенсит. Какие структурные изменения при этом происходят в сталях? Приведите примеры закалки изделий подвижного состава.
14. Опишите назначение и технологию поверхностной закалки сталей. Какие структурные изменения происходят в поверхностном слое? Приведите примеры.
15. Опишите назначение и технологию отпуска сталей, закаленных на мартенсит. Какие превращения происходят в структуре закаленной стали при отпуске? Приведите примеры.
16. Объясните сущность, назначение, способы и технологию термомеханической обработки стали. Какие изменения претерпевает сталь при такой обработке?
17. Опишите назначение, сущность и технологию цементации и нитроцементации сталей. Какие изменения структуры происходят в поверхностном слое при цементации? Приведите примеры цементации сталей подвижного состава.
18. Опишите особенности закалки легированных сталей. Как легирующие элементы влияют на кривые начала и конца распада переохлажденного аустенита? Каким образом изменяется критическая скорость закалки?
19. На примере быстрорежущей стали Р6М5 поясните назначение и технологию ее закалки. Какие структурные превращения она претерпевает в процессе закалки и последующего отпуска?
20. Что понимается под закаливаемостью и прокаливаемостью? Каково их влияние на механические свойства стали?