Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Сборник вопросов и задач к контрольным мероприятиям
.pdfструментов резко снизилась при обработке жаропрочной аустенитной стали. Предложите быстрорежущую сталь повышенной теплостойкости. Одновременно предложите метод поверхностной обработки, повышающий стойкость инструмента из быстрорежущей стали. Опишите суть метода, структуру поверхностных зон, свойства материала. Объясните причины повышения стойкости инструмента.
Задание 23
Вал насоса, перекачивающий 10 %-ный раствор HNO3 изготовлен из стали 30Х13. После поломки вала цех был вынужден из-за отсутствия нужного материала изготовить эту деталь из улучшаемой стали 40. Предложите вид поверхностной обработки, позволяющей повысить уровень антикоррозионных свойств стали 40 до уровня свойств высокохромистой стали. Обоснуйте выбор. Опишите режимы обработки, получаемые структуру и фазовый состав поверхностных зон, свойства материала.
Задание 24
Шестерня из стали 12ХНЗА работает в условиях знакопеременных и ударных нагрузок. Одновременно требуется высокая твердость ее поверхности для обеспечения достаточной износостойкости. Предложите вид, способ и режим поверхностной обработки, обеспечивающие упрочнение данной детали до HRC 60…62 на глубину до 1,5 мм; обоснуйте выбор. Опишите структуру и свойства поверхностных зон. Какой вид дополнительной обработки вы могли бы предложить для повышения предела усталости данной детали?
Задание 25
Рессоры грузового автомобиля изготавливают из качественной легированной стали. Толщина рессоры – до 10 мм. Сталь в готовой рессоре должна обладать высокими значениями пределов прочности, выносливости и упругости; рекомендуйте марку стали и режим термической обработки, обеспечивающие эти свойства. Предложите способ обработки поверхностного слоя, позволяющий повысить предел выносливости.
41
3. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ ПО КУРСУ "ТЕОРИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ", РАЗДЕЛ: "ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА"
Вариант 1
Задач – 0 |
Вопросов – 5 |
Р = 0,10 |
1.Как влияет насыщение стали 1. Подтягивает углерод из внут-
|
Si и Al на перераспределение |
|
ренних слоев к поверхности. |
||||
|
углерода в |
поверхностных |
2. |
Подтягивает углерод к по- |
|||
|
слоях? |
|
|
|
|
верхности только в легирован- |
|
|
|
|
|
|
|
ной стали. |
|
|
|
|
|
|
3. |
Заметно не влияет. |
|
|
|
|
|
|
4. |
Вытесняет углерод из поверх- |
|
|
|
|
|
|
|
ностных слоев. |
|
|
|
|
|
|
5. |
Вытесняет углерод из поверх- |
|
|
|
|
|
|
|
ностных слоев только легиро- |
|
|
|
|
|
|
|
ванной стали. |
|
2. |
Как влияет повышение темпе- |
1. |
Повышает. |
|
|||
|
ратуры |
на |
науглероживаю- |
2. Понижает. |
|
||
|
щую |
способность |
смеси |
3. |
Повышает до |
800 °С, затем |
|
|
СО+СО2? |
|
|
|
понижает. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Заметно не влияет. |
|
|
|
|
|
|
5. |
Понижает до 850 °С, затем по- |
|
|
|
|
|
|
|
вышает. |
|
3. |
Какой термической обработке |
1. |
Закалке и низкому отпуску. |
||||
|
подвергается сталь после азо- |
2. |
Нормализации. |
|
|||
|
тирования? |
|
|
3. |
Термическая |
обработка не |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
требуется. |
|
|
|
|
|
|
4. |
Улучшению. |
|
|
|
|
|
|
5. |
Гомогенизационному отжигу. |
|
4. |
Какова |
микротвердость |
хро- |
1. |
~1000 кг/мм2. |
|
|
|
мированного слоя на высоко- |
2. |
1700 – 1800 кг/мм2. |
||||
|
углеродистой стали? |
|
|
|
|
||
42
|
|
3. |
300 – 350 кг/мм2. |
|
|
4. |
Свыше 2500 кг/мм2. |
|
|
5. |
600 – 700 кг/мм2. |
5. |
Какой из перечисленных про- |
1. |
Алитирование. |
|
цессов позволяет максималь- |
2. |
Азотирование. |
|
но повысить поверхностную |
3. |
Борирование. |
|
твердость титана и его спла- |
4. |
Окисление. |
|
вов?. |
5. |
Силицирование. |
|
|
Вариант 2
Задач – 0 Вопросов – 5 Р = 0,10
1.Происходит ли перестройка 1. Происходит только в углеро-
кристаллической решетки ме- |
|
дистых сталях. |
талла-растворителя при ХТО, |
2. |
Не происходит. |
если имеет место случай |
3. Происходит. |
|
атомной диффузии ? |
4. |
Не происходит только в ме- |
|
||
|
|
таллах с ГЦК решеткой. |
|
5. |
Происходит только в металлах |
|
|
с ОЦК решеткой. |
2.Какой из перечисленных эле- 1. Хром.
ментов увеличивает диффузи- |
2. |
Кобальт. |
онную подвижность углерода |
3. |
Марганец. |
в аустените? |
4. |
Вольфрам. |
|
||
|
5. |
Титан. |
3.Как влияют легирующие эле- 1. Увеличивают.
менты на глубину азотиро- 2. |
Заметно не влияют. |
|
ванного слоя? |
3. |
Заметно уменьшают. |
|
||
|
4. |
Увеличивают до концентрации |
|
|
~5 %, затем уменьшают. |
|
5. |
Уменьшают до концентрации |
|
|
3 %, затем увеличивают. |
43
4. |
Каково содержание кремния в |
1. |
4 – 6 %. |
|
поверхностных зонах слоя |
2. |
70 – 80 %. |
|
при силицировании стали в |
3. |
~40 %. |
|
газовой среде? |
4. |
14 – 18 %. |
|
|
||
|
|
5. |
50 – 60 %. |
5.Какова основная цель насы- 1. Повышение окалиностойкости в
щения Мо, Nb, W и их сплавов кремнием, бериллием и 2. алюминием?
окислительной атмосфере.
Увеличение поверхностной твердости.
3. Увеличение жаропрочности.
4. Повышение пластических характеристик.
5. Увеличение износостойкости.
Вариант 3
Задач – 0 |
Вопросов – 5 |
Р = 0,10 |
1.Какой из перечисленных 1. Алюминий.
элементов |
обладает |
2. |
Углерод. |
бóльшей |
диффузионной |
3. |
Никель. |
подвижностью в аустените? |
4. |
Бор. |
|
|
|
5. |
Вольфрам. |
2.Какая из приведенных ма- 1. 40ХНМА рок стали является цемен- 2. 12ХНЗА
|
туемой? |
3. |
У8 |
|
|
||
|
|
4. |
38ХМЮА |
|
|
5. |
ХВГ |
3. |
Как влияет азот на диффу- |
1. |
Заметно не влияет. |
|
зию углерода в стали при |
2. |
Замедляет. |
|
совместном насыщении? |
3. |
Ускоряет. |
|
|
||
|
|
4. |
Ускоряет только в легирован- |
|
|
|
ной стали. |
|
|
5. |
Замедляет только в легирован- |
|
|
|
ной стали. |
44
4.Какого типа карбиды обра- 1. Ме2С.
зуются |
в |
диффузионном |
2. |
Ме6С. |
слое |
при |
хромировании |
3. |
Ме23С6 и Ме7С3. |
средне- и высокоуглероди- |
4. |
МеС и Мe7С3. |
||
стой стали? |
|
5. |
МеС. |
|
|
|
|
||
5.Какова основная цель диффу- 1. Повышение износостойкости.
зионного насыщения титана и 2. |
Увеличениеокалиностойкости. |
|
егосплавовAl, Be иSi? |
3. |
Увеличениеусталостнойпрочности. |
|
||
|
4. |
Повышение длительной проч- |
|
|
ности. |
|
5. |
Увеличениеповерхностнойтвердости. |
Вариант 4
Задач – 0 |
Вопросов – 5 |
Р = 0,10 |
1.Какие основные изменения 1. Изменение структуры по-
|
происходят в стали при ХТО? |
|
верхностных слоев. |
|
|
|
2. |
Изменение |
структуры серд- |
|
|
|
цевины. |
|
|
|
3. |
Изменение |
химического со- |
|
|
|
става поверхностных слоев. |
|
|
|
4. |
Увеличениепрокаливаемости. |
|
|
|
5. |
Изменение |
химического со- |
|
|
|
става, структуры и свойств |
|
|
|
|
поверхностных слоев. |
|
2. |
Каково содержание водорода в |
1. |
19 – 23 %. |
|
|
эндогазе? |
2. |
2 – 3 %. |
|
|
|
3. |
15 %. |
|
|
|
4. |
39 – 44%. |
|
|
|
5. |
< 0,2 % |
|
3.Как влияет повышение содер- 1. Увеличивает.
жания углерода в стали на глу- 2. |
Увеличивает только в леги- |
бину борированного слоя? |
рованной стали. |
3. |
Уменьшает. |
4. Уменьшает при содержании С |
|
|
до0,6% С, затемувеличивает. |
5. |
Заметно не влияет. |
45
4. |
До каких температур хромиро- |
1. |
1300 – 1400 °С. |
|
|
ванный слой на стали является |
2. |
750 – 850 °С. |
|
|
окалиностойким? |
3. |
~ 500 |
°С. |
|
|
4. |
~ 900 |
– 1000 °С. |
|
|
5. |
300 – 400 °С. |
|
5.Насыщение каким из перечис- 1. Кремний. ленных элементов позволяет 2. Углерод.
максимально увеличить окали- |
3. |
Азот. |
ностойкость молибдена и нио- |
4. |
Хром. |
бия? |
5. |
Бор. |
Вариант 5
Задач – 0 |
Вопросов – 5 |
Р = 0,10 |
||
|
|
|
|
|
1. |
Как |
влияет насыщение стали |
1. |
Оттесняет углерод в под- |
|
Cr, W, V и Ti на перераспреде- |
|
слойную зону. |
|
|
ление углерода в поверхност- |
2. |
Заметно не влияет. |
|
|
ных слоях? |
3. |
Оттесняет углерод в под- |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
слойную зону только в леги- |
|
|
|
|
рованных сталях. |
|
|
|
4. |
Подтягивает углерод из |
|
|
|
|
сердцевины к поверхности. |
|
|
|
5. |
Оттесняет углерод в подслой- |
|
|
|
|
ную зону только в сталях, ле- |
|
|
|
|
гированныхCr, V, W, Ti. |
2. |
Какой из перечисленных элемен- |
1. |
Никель. |
|
|
тов повышает концентрацию уг- |
2. |
Кремний. |
|
|
леродавцементованномслое? |
3. |
Хром. |
|
|
|
|
||
|
|
|
4. |
Медь. |
|
|
|
5. |
Кобальт. |
3. |
До каких температур сохраня- |
1. |
850 – 900 °С. |
|
|
ется |
повышенная твердость |
2. |
600 – 650 °С. |
|
азотированного слоя? |
3. |
150 – 200 °С. |
|
|
|
|
||
|
|
|
4. |
200 – 300 °С. |
|
|
|
5. |
~ 750 °C. |
46
4. |
Какова основная цель алитиро- |
1. |
Повышение стойкости стали |
||
|
вания |
железоуглеродистых |
|
в серной кислоте. |
|
|
сплавов? |
|
2. |
Повышение |
поверхностной |
|
|
|
|
твердости и |
износоустойчи- |
|
|
|
|
вости. |
|
|
|
|
3. |
Повышение |
окалиностойко- |
|
|
|
|
сти и стойкости против атмо- |
|
|
|
|
|
сферной коррозии. |
|
|
|
|
4. |
Повышение прочности. |
|
|
|
|
5. |
Повышение жаропрочности. |
|
5. |
Какова |
микротвердость по- |
1. |
2200 – 2500 кг/мм2. |
|
|
верхностных зон титана и его |
2. |
~ 1600 кг/мм2. |
||
|
сплавов после насыщения ки- |
3. |
400 – 450 кг/мм2. |
||
|
слородом? |
4. |
900 – 1000 кг/мм2. |
||
|
|
|
5. |
~ 600 кг/мм2. |
|
Вариант 6
Задач – 0 Вопросов – 5 Р = 0,10
1.Какой из перечисленных мето- 1. Силицирование.
|
дов ХТО нашел наиболее ши- |
2. |
Азотирование. |
|
|
рокое распространение? |
3. |
Титанирование. |
|
|
|
|||
|
|
4. |
Борирование. |
|
|
|
5. |
Молибденирование. |
|
2. |
Как влияет повышение содер- |
1. |
Увеличивает при содержании |
|
|
жания кремния в стали на глу- |
|
Si до 5 %, затем уменьшает. |
|
|
бину цементованного слоя? |
2. |
Не влияет. |
|
|
|
3. |
Уменьшает при содержании |
|
|
|
|
Si до 3 %, затем увеличивает |
|
|
|
4. |
Уменьшает. |
|
|
|
5. |
Увеличиваетприлюбомсодержании. |
|
3. |
При какой температуре прово- |
1. |
~ 560 °C. |
|
|
дят цианирование быстроре- |
2. |
750 |
°C. |
|
жущей стали? |
3. |
450 |
– 500°C. |
|
|
|||
|
|
4. |
920 |
– 850 °C. |
|
|
5. |
850 |
– 870 °С. |
47
4. |
Свыше какого содержания уг- |
1. |
0,8 – 0,85 %. |
|
|
|
лерода в стали при диффузион- |
2. |
0,01 – 0,02 %. |
|
|
|
ном хромировании формирует- |
3. |
0,40 – 0,45 %. |
|
|
|
ся слой карбидной природы? |
4. |
~ 0,20 – 0,25 %. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
5. |
1,0 – 1,1 %. |
|
|
5. |
Как влияет диффузионное хро- |
1. |
Увеличивает прочность. |
|
|
|
мирование на механические |
2. |
Уменьшает прочность и пла- |
||
|
свойства металлокерамических |
|
стичность. |
|
|
|
железных сплавов? |
3. |
Увеличивает |
прочность |
и |
|
|
||||
|
|
|
пластичность. |
|
|
|
|
4. |
Заметно не влияет. |
|
|
|
|
5. |
Уменьшает |
прочность, |
но |
|
|
увеличивает пластичность. |
|
Вариант 7 |
|
Задач – 0 |
Вопросов – 5 |
Р = 0,10 |
1.Как изменяется глубина слоя в 1. Увеличивается только в ле-
|
зависимости от температуры |
|
гированных сталях. |
|
при ХТО стали? |
2. |
Мало изменяется. |
|
|
3. |
Уменьшается. |
|
|
4. |
Увеличивается. |
|
|
5. |
Увеличивается до 700 °С, за- |
|
|
|
тем уменьшается. |
2. |
Какова средняя скорость це- |
1. |
0,01 – 0,02 мм/час. |
|
ментации в твердом карбюри- |
2. |
0,5 – 0,6 мм/час. |
|
заторе? |
3. |
~ 0,1 мм/час. |
|
|
||
|
|
4. |
~ 1 мм/час. |
|
|
5. |
0,6 – 0,7 мм/час. |
3. |
Какова температура азотирова- |
1. |
700 – 750 °С. |
|
ния стали 38ХМЮА? |
2. |
500 – 520 °С. |
|
|
||
|
|
3. |
850 – 870 °С. |
|
|
4. |
~ 1000 °С. |
|
|
5. |
680 – 700 °С. |
48
4.Как влияет увеличение содер- 1. Увеличивает.
|
жания углерода в стали на глу- |
2. |
Увеличивает при содержании |
|
бину алитированного слоя? |
|
С до 0,6 %, затем уменьшает. |
|
|
3. |
Уменьшает при содержании |
|
|
|
С до 0,4 – 0,5%, затем увели- |
|
|
|
чивает. |
|
|
4. |
Заметно не влияет. |
|
|
5. |
Уменьшает. |
5. |
Насыщение каким из приведен- |
1. |
Молибден. |
|
ных элементов позволяет зна- |
2. |
Алюминий. |
|
чительно увеличить износо- |
3. Бор. |
|
|
стойкость титановых сплавов? |
4. |
Кремний. |
|
|
||
|
|
5. |
Бериллий. |
|
Вариант 8 |
|
Задач – 0 |
Вопросов – 5 |
Р = 0,10 |
1.Происходит ли перестройка 1. Происходит только в метал-
|
кристаллической решетки ме- |
|
лах с ОЦК решеткой. |
||
|
талла-растворителя при ХТО |
2. |
Происходит. |
||
|
при реакционной диффузии? |
3. |
Происходит только при ХТО |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
углеродистых сталей. |
|
|
|
|
4. |
Не происходит только в ме- |
|
|
|
|
|
таллах с ОЦК решеткой. |
|
|
|
|
5. |
Не происходит только при |
|
|
|
|
|
ХТО легированных сталей. |
2. |
Каково |
оптимальное |
содержа- |
1. |
~ 0,5 %. |
|
ние углерода в слое при цемен- |
2. |
1,2 – 1,4 %. |
||
|
тации |
большинства |
деталей |
3. |
0,6 – 0,8 %. |
|
машин? |
|
4. |
0,8 – 0,9 %. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
5. |
~ 2 %. |
3. |
Какой |
термической |
обработке |
1. |
Закалке и низкому отпуску. |
|
подвергают сталь после нитро- |
2. |
Улучшению. |
||
|
цементации? |
|
3. |
Термическаяобработканетребуется. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
4. |
Неполному отжигу. |
|
|
|
|
5. |
Нормализации. |
49
4. |
До каких температур хромиро- |
1. |
1200 – 1300 °С. |
|
|
ванный слой на средне- и высо- |
2. |
250 – 300 °С. |
|
|
коуглеродистой стали сохраня- |
3. |
800 – 900 °С. |
|
|
ет высокую твердость? |
4. |
~ 560 °С. |
|
|
|
|
||
|
|
5. |
400 – 450 °С. |
|
5. |
Какова основная цель цемента- |
1. |
Увеличение жаропрочности. |
|
|
ции титана и его сплавов? |
2. |
Повышение |
усталостной |
|
|
|
прочности. |
|
|
|
3. |
Увеличение |
стойкости про- |
|
|
|
тив коррозии. |
|
|
|
4. |
Повышение |
поверхностной |
|
|
|
твердости и |
износоустойчи- |
|
|
|
вости. |
|
|
|
|
5. |
Повышениеокалиностойкости. |
|
|
Вариант 9 |
|
|
Задач – 0 |
Вопросов – 5 |
Р = 0,10 |
||
|
|
|
|
|
1. |
Как влияет измельчение разме- |
1. |
Увеличивает только в метал- |
|
|
ра зерен металла-растворителя |
|
лах с ОЦК решеткой. |
|
|
на диффузионную подвижность |
2. |
Уменьшает. |
|
|
элементов, образующих твер- |
3. |
Заметно не влияет. |
|
|
дые растворы замещения? |
4. |
Увеличивает. |
|
|
|
|
||
|
|
|
5. |
Уменьшает в металлах с |
|
|
|
|
ОЦК решеткой. |
2. |
С какой целью после цемента- |
1. |
Для измельчения структуры. |
|
|
ции высоколегированных ста- |
2. |
Для устранения остаточного |
|
|
лей проводят один или два вы- |
|
аустенита. |
|
|
сокотемпературных отпуска? |
3. |
С целью повышения твердо- |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
сти слоя. |
|
|
|
4. |
Для снятия напряжений. |
|
|
|
5. |
Для перераспределения угле- |
|
|
|
|
рода в диффузионном слое. |
3. |
Какова |
твердость азотирован- |
1. |
НV700 – 800. |
|
ного слоя на стали 38ХМЮА? |
2. |
НV650 – 700. |
|
|
|
|
3. |
НV1100 – 1250. |
|
|
|
4. |
НV ~ 1000. |
|
|
|
5. |
НV ~ 900. |
50
