материаловедение

21

складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 0,7% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Плашки зі сталі У11А загартовані: перша - від температури 760°С, друга - від температури 850°С. На діаграмі стану залізо-цементит позначте температури гартування, поясніть, яка з цих плашок загартована правильно, має більш високі різальні властивості і чому.

5.Виберіть найбільш раціональні марки сталі для виготовлення валів двигуна різних діаметрів: 30, 50 і 100 мм. Розшифруйте хімічний склад обраних сталей, призначте й обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує найкраще поєднання міцності, пластичності і в’язкості за перерізом вала. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, наведіть характеристики механічних властивостей після термічної обробки.

Варіант 8

1.У чому сутність процесу модифікування? Наведіть приклад використання модифікаторів для підвищення властивостей ливарних алюмінійових сплавів.

2.У чому розходження між холодною і гарячою пластичною деформаціями? Опишіть особливості обох видів деформації та вкажіть зміни в структурі і властивостях для кожного виду деформації.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 5,0% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Сталь 40 гартувалася від температур 760 і 840°С. За допомогою діаграми стану залізо-цементит вкажіть, які структури одержані в кожному випадку. Поясніть причини утворення різних структур і запропонуйте оптимальний режим нагрівання під гартування даної стали.

5.Є сталі різноманітного складу: 60Г, 60С2, 50ХФ, 60С2ХФА. Розшифруйте їх хімічний склад. Виберіть сталь для виготовлення пружин важконавантажених механізмів машин. Призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує найкращі експлуатаційні властивості пружин. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, наведіть характеристики механічних властивостей після термічної обробки.

22

Варіант 9

1.Охарактеризуйте особливості металевого типу зв’язку і основні властивості металів.

2.Бронзи. Структура, властивості, маркування, галузі застосування.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 4,8% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.За допомогою діаграми стану залізо-цементит призначити температуру повного і неповного відпалювання і нормалізації для сталі 20. Охарактеризуйте ці режими термічної обробки та опишіть структуру і властивості сталі.

5.Чому для виготовлення інструменту застосовується сталь із вихідною структурою зернистого перлиту? Якою термічною обробкою можна одержати цю структуру? Наведіть конкретний режим для будь-якої інструментальної сталі.

Варіант 10

1.Опишіть явище поліморфізму на прикладі титану. Яке практичне значення воно має в титанових сплавах.

2.Яким чином можна відновити пластичність холоднокатаної мідної стрічки? Призначте режим термічної обробки, опишіть сутність процесів, що відбуваються. Як називається така термічна обробка?

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 1,4% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Накреслити діаграму ізотермічного перетворення аустеніту для сталі У8. Нанесіть на неї криву режиму термічної обробки, що забезпечує одержання твердості 60...63 HRС. Вкажіть, як цей режим називається і яка структура при цьому утворюється. Опишіть сутність перетворень , що відбуваються.

5.Плашки в процесі обробки твердих матеріалів розігріваються до температур б00...620°С. Виберіть сталь для виготовлення плашок, що працюють у таких умовах. Розшифруйте її склад, призначте і

23

обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує високі різальні властивості інструменту. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, опишіть основні властивості після термічної обробки.

Варіант 11

1.Опишіть лінійні дефекти кристалічної будови. Як вони впливають на властивості металів і сплавів? Їх роль у зміцненні виробів ?

2.Пружна і пластична деформація. Механізми пластичної деформації. Роль дислокацій у процесі ковзання.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 0,5% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.За допомогою діаграми стану залізо-цементит опишіть структурні перетворення, що відбуваються при нагріванні стали У12 до температури 900°С. Вкажіть критичні точки і виберіть оптимальний режим нагрівання цієї сталі під гартування. Охарактеризуйте процес гартування, опишіть структуру, що утворюється, властивості сталі.

5.Із запропонованих сталей різного складу (30, 30Х, 30ХГСА) потрібно вибрати найбільш раціональну для виготовлення слабонавантажених деталей типу штифтів. Розшифруйте хімічний склад цих сталей, обґрунтуйте вибір марки сталі. Призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує надійну конструкційну міцність деталей. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, наведіть характеристики механічних властивостей після термічної обробки. Зазначте найбільший переріз виробу, що можна виготовити з обраної вами сталі.

Варіант 12

1.Вплив ступеня чистоти металу або наявність домішок у сплаві на перебіг процесу кристалізації та розмір зерен?

2.Механізм утворення дислокацій при пластичній деформації. Джерело Франка-Ріда. Вплив густини дислокацій на властивості металу.

24

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 4,5% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Використовуючи діаграму стану залізо-цементит, вкажіть температуру повного і неповного гартування для сталі 40. Дайте опис фазових перетворень, структури і властивостей сталі після кожного виду термічної обробки. Оптимальна температура нагрівання перед гартуванням.

5.Виберіть сталь для виготовлення великогабаритних зубчастих колес автомобіля, що працюють в умовах зносу при високих питомих навантаженнях. Розшифруйте хімічний склад обраної сталі, призначте і обгрунтуйте режим хіміко-термічної і термічної обробки, що забезпечує необхідне для даного виробу поєднання високої твердості поверхневого шару і в’язкої серцевини. Опишіть мікроструктуру і наведіть характеристики механічних властивостей поверхні і серцевини зубчастих колес. Зазначте розміри колес, виготовлених з обраної вами сталі.

Варіант 13

1.Первинна кристалізація металів. Що таке переохолодження і як воно впливає на розмір зерна металу, що кристалізується?

2.Описати процеси, що відбуваються при нагріванні холоднодеформованого металу вище температури початку рекристалізації. Як змінюються при цьому структура і властивості?

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 0,6% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Дайте характеристику і призначення виду термічної обробки – нормалізації. Використовуючи діаграму стану залізо-цементит, вкажіть температуру нормалізації сталей 45 і У12. Опишіть перетворення, що відбуваються в сталях при обраному режимі обробки, структуру, що утворюється, одержані властивості в кожній сталі.

5.Виберіть сталь для виготовлення протяжки перерізом до 100 мм. Розшифруйте хімічний склад обраної марки сталі, призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує високі різальні

25

властивості інструменту. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, опишіть основні властивості після термічної обробки. Зазначте максимально припустимі температури розігріву різальної кромки інструменту, виготовленого з обраної вами сталі.

Варіант 14

1.Поверхневі дефекти кристалічної будови металів. Охарактеризуйте мозаїчну (блочну) структуру металу.

2.Що таке границя міцності (σв)? Як визначається ця характеристика механічних властивостей металу, яка одиниця фізичної величини?

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 5,5% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.За допомогою діаграми стану залізо-цементит визначити температуру повного і неповного відпалювання і нормалізації для сталі 40. Охарактеризуйте ці режими термічної обробки і опишіть структуру і властивості сталі.

5.Виберіть сталь для виготовлення важконавантаженого колінчатого вала діаметром 60 мм. Розшифруйте хімічний склад обраної марки сталі, призначте й обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує необхідний комплекс міцності і пластичності за перерізом вала. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, наведіть характеристики механічних властивостей після термічної обробки.

Варіант 15

1.Первинна кристалізація. Від яких основних факторів залежить розмір зерна металу, що закристалізувався, і чому?

2.Яким видом пластичної деформації (холодної або гарячої) є деформування заліза при температурі 500°С? Поясніть, як при цьому змінюються структура і властивості заліза.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 1,9% С. Яка структура цього сплаву при кімна-

26

тній температурі і як такий сплав називається?

4.Накреслити діаграму ізотермічного перетворення аустеніту для сталі У8, нанесіть на неї криві режимів звичайного гартування, ступінчастого і ізотермічного. Які переваги і недоліки кожного з цих видів гартування?

5.Виберіть сталь для виготовлення пружин механізмів годинників. Розшифруйте хімічний склад обраної сталі, призначте й обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує найкращі експлуатаційні властивості пружин. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, наведіть характеристики механічних властивостей після термічної обробки.

Варіант 16

1.Дефекти кристалічної будови. Як впливають дислокації на механічні властивості металів?

2.Руйнування металів. Характерні види зламів. Яка різниця між крихким і в’язким руйнуванням?

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 1,3% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Накреслити діаграму ізотермічного перетворення аустеніту для сталі У8, нанесіть на неї криву режиму ізотермічної обробки, що забезпечує одержання твердості 45 НRС. Вкажіть, як цей режим називається, опишіть сутність перетворень і яка структура утворюється в даному випадку. Її властивості.

5.Є три марки сталі: У12, Х, Р6М5. Розшифруйте хімічний склад цих сталей. Виберіть найбільш раціональну з них для виготовлення напилків, що використовуються для обробки м'яких матеріалів. Призначте і обгрунтуйте режим термічної обробки, що забезпечує високі різальні властивості інструменту. Охарактеризуйте і схематично нарисуйте мікроструктуру, опишіть основні властивості після термічної обробки. Зазначте максимально припустимі температури розігріву інструменту з обраної вами сталі.

27

Варіант 17

1.Поясніть механізм впливу різноманітного типу модифікаторів на будову литого металу.

2.Силуміни. Модифікування силумінів. Структура, властивості, призначення.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 3,1% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Після гартування вуглецевої сталі була отримана структура, що складається з фериту і мартенситу. Нанесіть на діаграму стану за- лізо-цементит ординату, що відповідає складу заданої сталі (приблизно), вкажіть прийняту в даному випадку температуру нагрівання під гартування. Як називається така обробка? Які перетворення відбулися при нагріванні і охолодженні сталі? Вкажіть оптимальну температуру нагрівання.

5.Для сталі ШХ15 вкажіть хімічний склад та визначте групу сталі за призначенням, структурний клас у відпаленому стані. Призначте режим термічної обробки. Опишіть перетворення на всіх етапах термообробки. Вкажіть яка структура і властивості утворюються внаслідок термообробки.

Варіант 18

1.Що уявляють собою тверді розчини заміщення і втілення? Наведіть приклади.

2.Як і чому при холодній пластичній деформації змінюються структура та властивості металів?

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 0,8% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Сталь 40 загартована від температур 760 і 840°С. Використовуючи діаграму стану залізо-цементит, позначте обрані температури нагрівання і опишіть перетворення, що відбулися при двох режимах гартування. Якому режиму варто віддати перевагу і чому?

28

5.Внаслідок термічної обробки поверхневий шар шестерні повинен отримати високу твердість та зносостійкість при збереженні в’язкої серцевини. Для виготовлення шестерні обрана сталь 12ХН3А. Вкажіть хімічний склад, структурний клас в рівноважному стані, визначте групу сталі за призначенням. Призначте режим термічної та хіміко-термічної обробки. Поясніть вибір температур, опишіть перетворення, що відбуваються на всіх етапах обробки. Вкажіть структуру та властивості сталі після термообробки.

Варіант 19

1.Властивості металів. Їх обумовленість із врахуванням особливостей металевого типу зв’язку.

2.Титан та його сплави. Структурні класи. Властивості та призначення.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 4,3% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.За допомогою діаграми стану залізо-цементит визначте температуру нормалізації, відпалювання і гартування для сталі У10. Охарактеризуйте ці види термічної обробки і опишіть структуру і властивості сталі після кожного режиму обробки.

5.Для виготовлення ковшів екскаваторів вибрана сталь 110Г13. Вкажіть склад та визначте групу сталі за призначенням. Наведіть режим термічної обробки. Поясніть як змінюється мікроструктура сталі при термообробці. З чим пов’язана висока зносостійкість цієї сталі?

Варіант 20

1.Опишіть умови одержання дрібнозернистої структури металу при первинній кристалізації (використовуючи криві Таммана).

2.Мартенситне перетворення. Чинники високої твердості мартенситу.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для

29

сплаву, що містить 1,6% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Використовуючи діаграму стану залізо-карбід заліза і криву зміни твердості в залежності від температури відпускання, призначте режим термічної обробки для вуглецевої сталі 45, необхідний для забезпечення твердості 20-23 НRC. Опишіть перетворення, що відбуваються на всіх етапах термічної обробки, і структуру, що утворюється після обробки.

5.Після термічної обробки від матеріалу пружини вимагається висока пружність. Для виготовлення обрана сталь 70С3А. Вкажіть склад, визначте структурний клас та групу сталі за призначенням. Призначити режим термообробки, описати фазові перетворення, що відбуваються в структурі при термообробці. Вказати структуру та властивості пружини після термічної обробки.

Варіант 21

1.Які характерні властивості металів і чим вони визначаються?

2.Як визначається температура порога рекристалізації металу і сплаву? Наведіть декілька конкретних прикладів.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 0,3% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Після гартування вуглецевої сталі була отримана структура мартенсит+цементит. Нанесіть на діаграму стану залізо-цементит ординату (приблизно) сталі, вкажіть температуру її нагрівання під гартування. Опишіть перетворення, що відбулися при нагріванні і охолодженні сталі. Чи буде це оптимальною температурою гартування?

5.Для виготовлення деталей, що експлуатуються в окисній атмосфері при 800°С, вибрана сталь 12Х18Н9Т. Розшифруйте марку наведеної сталі. Визначте структурний клас у відпаленому стані, обгрунтуйте вибір цієї сталі для наведених умов роботи. З якою метою вводиться хром ? Яка термічна обробка застосовується для цієї сталі та її призначення.

30

Варіант 22

1.Як впливає ступінь переохолодження на розмір зерна при кристалізації?

2.Ливарні сплави на основі алюмінію. Модифікування силумінів.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву нагрівання (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 4,0% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Що таке нормалізація? Використовуючи діаграму стану залізоцементит, призначте температуру нормалізації будь-якої доевтектоїдної і будь-якої заевтектоїдної сталей. Опишіть перетворення, що відбуваються в сталях при обраному режимі обробки, структуру, що утворюється і властивості.

5.Для виготовлення фрез вибрана сталь 9ХС. Вкажіть склад, структурний клас у відпаленому стані, групу сталі за призначенням. Призначте режим термічної обробки, опишіть перетворення, що відбуваються в структурі на всіх етапах термічної обробки, як впливають легуючі елементи на ці процеси. Вкажіть структуру та властивості матеріалу фрез після термічної обробки.

Варіант 23

1.Як впливають легуючі елементи на поліморфізм заліза та титану.

2.Яка температура розділяє області холодної і гарячої пластичної деформації і чому? Розгляньте на прикладі заліза.

3.Накреслити діаграму стану залізо-цементит, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудувати криву охолодження (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 3,8% С. Яка структура цього сплаву при кімнатній температурі і як такий сплав називається?

4.Використовуючи діаграму стану залізо-цементит, визначте температуру повного і неповного відпалювання і нормалізації для сталі 40. Охарактеризуйте ці режими термічної обробки, опишіть зміну структури і властивостей сталі в процесі кожного виду обробки.

5.Призначте температуру гартування, охолоджувальне середовище та температуру відпускання деталей машин зі сталі 40Х, що повинні мати твердість 28-30HRC. Навести склад цієї сталі, визначити