
- •1)Фазы сплавов: твердые растворы и промежуточные фазы. Влияние химического
- •2)Конструкционные стали нормальной прочности: углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества и качественные стали. Состав, маркировка, упрочняющая обработка и применение.
- •1)Диаграмма состояния двойных сплавов с неограниченной растворимостью
- •2)Конструкционная прочность. Металлургические, технологические, конструкторские способы повышения конструкционной прочности.
- •1)Диаграмма состояния двойных сплавов с ограниченной переменной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Термическая обработка сплавов этой диаграммы: отжиг, закалка, старение.
- •2)Легированные низкоуглеродистые и среднеуглеродистые конструкционные стали. Влияние легирующих элементов на механические свойства сталей, маркировка, упрочняющая обработка, применение.
- •2)Требования, предъявляемые к материалам для зубчатых колес. Выбор сталей и
- •1. Формирование структуры литых металлов. Влияние скорости охлаждения на величину зерна. Модифицирование.
- •2)Химико-термическая обработка сталей. Цементация, азотирование, нитроцементация. Режимы, назначение, достоинства и недостатки.
- •1)Элементарная ячейка кристаллической решетки и ее характеристики. Полиморфизм, анизотропия, их использование в технике.
- •2)Серые, ковкие, высокопрочные, вермикулярные чугуны. Их состав, марки, структуры, способы получения, свойства.
- •1)Виды термической обработки: отжиг, закалка, отпуск, старение. Использование диаграмм состояния двойных сплавов для определения возможных видов термической обработки.
- •I. Полный отжиг. Нагрев до температуры 900–1000° c. Как результат: происходит выравнивание химического состояния (исчезновение ликваций); образуется полностью
- •2)Закономерности усталостного разрушения в условиях высоких контактных нагрузок. Стали для зубчатых колес. Состав, марки, упрочняющая обработка.
- •1)Закалка сталей. Оптимальная температура закалки углеродистых сталей. Влияние легирующих элементов на критическую скорость закалки. Внутренние напряжения в закаленных сталях.
- •2)Антифрикционные материалы, используемые в узлах скольжения. Факторы, влияющие на коэффициент трения и пути его уменьшения.
- •1)Распад переохлажденного аустенита. Формирование структуры при перлитном, мартенситном и бейнитном превращениях. Строение и свойства продуктов распада.
- •2)Классификация медных сплавов. Латуни и бронзы, их состав, марки, свойства, применение.
- •2)Конструкционные стали нормальной прочности: углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества и качественные стали. Состав, маркировка, упрочняющая обработка и применение.
- •1)Диаграмма состояния двойных сплавов с промежуточной фазы постоянного состава. Фазовый и структурный анализ. Механические свойства в зависимости от состава (правило Курнакова)
- •1)Отпуск закаленных сталей. Влияние легирующих элементов на превращения закаленных сталей при нагреве. Структура и свойства отпущенных сталей. Отпускная хрупкость.
- •2)Конструкционные стали, выбор которых определяется технологичес кими свойствами: стали с высокой обрабатываемостью резанием, свариваемостью, штампуемостью. Состав, марки, обработка, применение.
- •1)Строение реальных кристаллических материалов. Характеристика дефектов
- •2)Сравнительная характеристика антифрикционных материалов: баббитов, бронз, алюминиевых сплавов, многослойных подшипников.
- •1)Самопроизвольная и несамопроизвольная кристаллизация. Критический размер зародыша. Способы измельчения зерна литого металла. Строение слитков.
- •2)Конструкционные материалы малой плостности: алюминевые деформируемые сплавы упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой, их состав, марки и применение.
- •1)Возврат и рекристаллизация холоднодеформированных металлов и сплавов. Изменение структуры и свойств. Рекристализационный отжиг – выбор режима, назначение.
- •1)Диаграмма состояния двойных сплавов для случая образования двойной фазы, фазовый и структурный анализ.
- •2)Алюминиевые литейные сплавы. Марки, свойства, применение.
- •1)Нитевидные кристаллы. Влияние плотности дислокаций на прочность металлов и сплавов. Способы упрочнения материалов.
- •2)Цементуемые и азотируемые стали, их состав, марки, термическая обработка и применение.
- •Влияние условий кристаллизации на структуру литого металла. Получение монокристаллов и аморфных сплавов.
- •2)Структура и свойства отожженных, нормализованных и термически улучшенных доэвтектоидных сталей. Режимы термических обработок.
- •1)Превращения закаленной стали при отпуске. Влияние температуры отпуска на свойства сталей. Выбор вида отпуска в зависимости от назначения деталей.
- •1) Низкотемпературный отпуск (низкий отпуск):
- •2) Среднетемпературный отпуск (средний отпуск):
- •3) Высокотемпературный отпуск (высокий отпуск):
- •2)Закономерности усталостного разрушения. Пути повышения предела выносливости.
- •2)Закономерности усталостного изнашивания в условиях высоких контактных нагрузок. Подшипниковые стали. Состав, марки, предварительная и упрочняющая обработка.
- •1)Влияние типа связи на структуру и свойства кристаллических материалов.
- •2)Классификация сталей по химическому составу, качеству, структуре в отожженном и нормализованном состояниях, уровню прочности. Маркировка конструкционных сталей.
- •1)Термическая обработка сплавов, не связанная с фазовыми превращениями: диффузионный отжиг, рекристаллизационный отжиг, отжиг для уменьшения внутренних напряжений. Режимы, структуры, назначение.
- •1.Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Строение и свойства фаз. Изотермические превращения в сталях и чугунах. Фазовый и структурный анализ диаграммы.
- •2. Критерии конструкционной прочности: критерии прочности, надежности, долговечности.
- •Точечные, линейные, поверхностные дефекты кристаллического строения и их влияние на физико-механические свойства металлов и сплавов.
- •Преимущества и недостатки магниевых сплавов. Состав, маркировка, упрочняющая обработка, применение.
1)Самопроизвольная и несамопроизвольная кристаллизация. Критический размер зародыша. Способы измельчения зерна литого металла. Строение слитков.
Первичная кристаллизация – переход металла из жидкого или парообразного состояния в твердое с образованием кристаллической структуры.
Вторичная кристаллизация – образование новых кристаллов в твердом кристаллическом веществе.
Процесс кристаллизации – зарождение и рост кристаллов.
Самопроизвольная кр. обусловлена стремлением вещества иметь более устойчивое состояние, характеризуемое уменьшением термодинамического потенциала G. Температура, при кот. Термодинамические потенциалы вещества в твердом и жидком состояниях равны, называется равновеной температурой кристаллизации. Кристаллизация проходит в том случае, если термодин. Потенциал вещества в твердом состоянии будет меньше термодинам. Потенциала вещества в жидком состоянии, т.е. при переохлаждении жидкого металла до темеператур ниже равновесной.
Самопроизвольная кристаллизация – процесс, который происходит в веществах под действием естественных механизмов без посторонних вмешательств. Формула Fсв = U – TS означает, что для каждого агрегатного состояния может быть написано уравнение, определяющее изменение внутренней энергии в зависимости от температуры.
При высоких температурах по принципу минимальной свободной энергии энергетически более выгодно жидкое агрегатное состояние, при низких – твердое.
T0 – теоретическая температура кристаллизации – температура, при которой уровни свободной энергии жидкости и твердого состояния одинаковы. При температуре кристаллизации вещество находится в безразличном состоянии. 00С – теоретическая температура кристаллизации воды. Для начала кристаллизации необходимо, чтобы Tд<T0, где Tд – действительная температура начала кристаллизации.
Важнейшая характеристика процесса кристаллизации – степень переохлаждения: T = T0 – Tд. Начало кристаллизации при T<T0 сопровождается образованием внутри жидкости мельчайших зародышей кристаллов, то есть небольших групп атомов, располагающихся фиксировано друг относительно друга и образующих кристаллическую решетку.
При образовании кристаллической решетки происходят следующие процессы:
1) Уменьшение свободной энергии при T<T0 за счет образования кристаллической решетки, так как кристаллообразное состояние более выгодно.
2) Увеличение свободной энергии за счет образования поверхности раздела между жидкостью и кристаллом. Возникновение поверхности натяжения. Устойчивым будет тот кристалл, для которого уменьшение свободной энергии больше чем ее увеличение.
rкр – критический радиус кристалла.
rкр1 < rкр2 означает, что при некоторой температуре T2 начальный объем зародыша должен быть больше, следовательно вероятность его самопроизвольного развития меньше. Чем меньше степень переохлаждения, тем меньше зародышей кристаллов образуется в единице объема жидкости за единицу времени.
З ависимость числа зародышей кристаллов и скорости их роста от степени переохлаждения.
Чем больше T = T0 – Tд, тем меньше Tд. При T1 – число зародышей мало, скорость роста отлична от нуля. В результате кристаллы вырастают до крупных размеров. При T2 – число зародышей резко возрастает, скорость роста увеличивается, но кристаллы из-за большого количества не успевают вырасти до крупных размеров (структура из мелких кристаллов).
Чем мельче кристаллы в структуре металла, тем выше прочность и твердость, меньше пластичность. Для малых объемов металла T можно изменять за счет изменения скорости охлаждения.
При охлаждении слитка возникает существенная разность температур, которая приводит к возникновению дендритных кристаллов (древовидные кристаллы). Они имеют оси, вызывающие сильную неоднородность свойств металла. Наличие крупных дендритных кристаллов является литейным браком.
Несамопроизвольная кристаллизация – происходит при температурах ниже T0 с участием специальных веществ. Они влияют на размер и форму кристалла и называются модификаторы. Процесс влияния – модифицирование.
Выделяют два вида модификаторов объемные и поверхностные. Объемные модификаторы создают дополнительные центры кристаллизации. Тугоплавкие металлы в виде мелкодисперсного порошка. Необходимо, чтобы металл имел аналогичные кристаллические решетки и атомные параметры. Для железа модификатор – вольфрам. Поверхностные модификаторы уменьшают скорость роста кристаллов, изменяют поверхностную энергию на границе кристалл-жидкость. Атомы модификатора прилипают к поверхности кристалла, новые кристаллы не растут. В качестве модификатора используются неметаллы с малой атомной массой. Для железа модификатор – бор. Модификаторы позволяют улучшить структуру металла и управлять размерами и формой кристаллов.
Строение слитков.
р
асположенных
нормально к стенкам формы. Наконец, в
середине слитка, гле наблюдается
наименьшая степень переохлаждения и
не ощущается направленного отвода
теплоты, образуются равноосные кристаллы
больших размеров.