6

Вопросы экзаменационных билетов по материаловедению

1.Предмет и методы материаловедения.

Объект изучения - конструкционные материалы (КМ); предмет материаловедения - установление связи между составом, структурой и свойствами КМ; физические и химические методы исследования состава; три уровня детализации структуры – макроструктура, микроструктура, наноструктура (атомно-кристаллическая структура); методы исследования структуры – макроанализ, микроскопия, дифракционные методы; металлы и сплавы как доминирующий вид КМ.

2.Основные механические свойства металлов (ОМСМ). Испытания на растяжение.

Прочность, твердость, пластичность, вязкость; образцы для испытаний на растяжение; диаграммы растяжения в координатах «нагрузка – абсолютное удлинение» и в координатах «условное напряжение – относительное удлинение»; порядок определения

в, т (0,2 ),  и ; размерность определяемых величин.

.

3.ОМСМ. Испытания на ударный изгиб образцов с надрезом.

Образцы для определения ударной вязкости; количественные характеристики вязкости-

- KCU, KCV, KCT; маятниковый копер; методика испытаний и расчета; размерность характеристик вязкости.

4.ОМСМ, Определение твердости по Бринеллю.

Значение твердости как важной технологической и эксплуатационной характеристики КМ; сущность метода Бринелля: форма и размер индентора, величина нагрузки, последовательность операций, измерений и расчетов; размерность чисел твердости по Бринеллю; достоинства и недостатки данного метода по сравнению с другими.

5.ОМСМ. Определение твердости по Роквеллу.

Сущность метода Роквелла: форма индентора и величина нагрузки при использовании

шкалы А, В и С, последовательность операций при измерениях, оценочное соотношение чисел твердости HRC и чисел твердости HB; достоинства и недостатки метода Бринелля по сравнению с другими методами.

6.Атомно-кристаллическая структура металлов. Дефекты кристаллической структуры.

Поликристалличность металлических материалов; кристаллическая структура и кристаллическая решетка; элементарная ячейка; основные типы элементарных ячеек металлов – ОЦК, ГЦК, ГПУ; плотность упаковки; полиморфизм металлов; анизотропия отдельно взятого зерна и квазиизотропность поликристаллического материала; дефекты структуры – вакансии, примесные атомы, дислокации, границы зерен, скопления примесных атомов; влияние дефектов на прочность металлов и кинетику диффузионных процессов.

7.Кристаллизация металлов.

Кристаллизация как переход из жидкого состояния в твердое, кристаллическое; термодинамические условия кристаллизации; равновесная (теоретическая) температура кристаллизации; степень переохлаждения; механизм кристаллизации – зарождение и последовательный рост кристаллов; критический размер зародыша; дендритное строение кристаллов; макроструктура слитков; ликвация зональная и дендритная; способы измельчения зерна.

8.Деформация и разрушение металлов. *******

9.Наклеп и рекристаллизация. *******

10.Фазовый состав и диаграммы состояния металлических сплавов.

Сплав; фаза как однородная часть сплава; фазы металлических сплавов – смеси чистых компонентов, твердые растворы, химические соединения; равновесное состояние сплава; диаграмма состояния (ДС); система координат при построении ДС; методы построения ДС.

11.ДС бинарного сплава при полном отсутствии взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии - ДС 1-ого рода.*******

Общий вид ДС; линии ликвидус и солидус; термограммы охлаждения и процессы при кристаллизации чистых компонентов, а также сплавов эвтектического, доэвтектического и заэвтектического составов; микроструктура сплавов в твердом состоянии (схематично).

12.ДС бинарного сплава с неограниченной взаимной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях - ДС 2-ого рода. *******

Общий вид ДС; линии ликвидус и солидус; термограммы охлаждения при кристаллизации чистых компонентов и сплава промежуточного состава; правило отрезков для двухфазной области твердо-жидкого состояния.

13.ДС бинарного сплава с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии - ДС 3-его рода с эвтектичесим превращением. *******

Общий вид ДС; линии ликвидус и солидус, эвтектическая изотерма, границы предельной растворимости компонентов в твердом состоянии; термограммы охлаждения и процессы при кристаллизации сплавов с различным соотношением компонентов; микроструктура этих сплавов в твердом состоянии (схематично); правило отрезков для одной из двухфазных областей диаграммы.

14.ДС бинарного сплава с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии - ДС 3-его рода с перитектическим превращением. *******

Общий вид ДС; линии ликвидус и солидус, перитектическая изотерма, границы растворимости компонентов в твердом состоянии; термограммы охлаждения и процессы при кристаллизации сплавов с различным соотношением компонентов; микроструктура этих сплавов в твердом состоянии (схематично); правило отрезков для одной из двухфазных областей.

15.ДС сплавов, образующих устойчивые химические соединения - ДС 4-ого рода; ДС сплавов с полиморфным превращением компонентов в твердом состоянии.

.Два – три варианта ДС из числа предложенных; основные линии ДС (ликвидус, солидус, границы растворимости и т.д.); процессы при первичной кристаллизации и при перекристаллизации в твердом состоянии; правило отрезков.

16.ДС сплавов «железо-углерод» (Fe-FeC).

Общий вид ДС; координаты важнейших точек и линий ДС; разделение сплавов по содержанию углерода на техническое железо, стали и чугуны; фазы и структуры в системе

Fe-FeC; физический смысл основных линий ДС; процессы при кристаллизации различных сплавов; правило отрезков для одной из двухфазных областей.

17.Углеродистые стали.

Стали; классификация сталей по равновесной структуре, по степени раскисления, по содержанию вредных примесей, по назначению и т.д.; равновесная структура эвтектоидных, доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей; влияние углерода на структуру и механические свойства сталей; постоянные примеси в сталях и их роль; маркировка наиболее распространенных групп углеродистых сталей.

18.Чугуны.

Чугуны; виды чугунов; фазовое состояние избыточного углерода в чугунах – свободное

(в виде графита) и связанное (в составе цементита); факторы, влияющие на фазовое состояние избыточного углерода – термодинамический, кинетический, химический; форма графитовых включений в чугунах; названия и маркировка чугунов с различной формой графитовых включений; влияние графита и структуры металлической основы на механические свойства чугунов; положительные качества чугунов по сравнению со сталями; способы получения и области применения различных чугунов.