- •1. Атомно-кристаллическое строение металлов. Основные типы кристаллических решеток. Анизотропия. Полиморфизм.
- •2. Строение реальных кристаллических материалов. Дефекты кристаллического строения.
- •3. Теоретическая и реальная прочность. Пути повышения прочности металлов и сплавов.
- •4. Понятие о сплавах. Твердые растворы, механические смеси, химические соединения.
- •5)Экспериментальное построение диаграмм состояния.
- •6) Правила расшифровки диаграмм состояния двойных сплавов. Основные типы диаграмм состояния и их расшифровка.
- •7) Возможности термической обработки в связи с диаграммами состояния сплавов (диффузионный отжиг, отжиг для измельчения зерна, закалка, отпуск и старение).
- •8) Отжиг двойных сплавов. Виды и цели отжига.
- •9) Закалка двойных сплавов. Виды закалки (на пересыщенный твердый раствор, на мартенсит). Отпуск (старение).
- •10) Диаграмма состояния сплавов железо-цементит. Расшифровка, практическое применение.
- •11) Классификация сплавов по диаграмме железо-цементит (стали, чугуны). Маркировка углеродистых сталей, их классификация по структуре и назначению.
- •12) Чугуны (белые, серые, ковкие и высокопрочные). Маркировка, структура, свойства и применение чугунов.
- •13)Предварительная термическая обработка стальных заготовок (нормализация, отжиг).
- •14)Предварительная термическая обработка углеродистых инструментальных сталей.
- •15) Перегрев и пережог стали, их влияние на механические свойства стали.
- •16) Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита (с-образные кривые). Критическая скорость закалки стали.
- •17)Окончательная термическая обработка стальных изделий (вал, пружина, инструмент).
- •19)Закалка сталей. Внутренние напряжения при закалке.
- •22)Отпуск закаленных углеродистых сталей. Виды и назначение отпуска. Влияние отпуска на структуру и механические свойства закаленной стали.
- •18) Влияние содержания углерода на твердость закаленной и отожженной сталей.
- •20)Закалочные среды. Способы закалки.
- •21) Дефекты при закалке сталей (закалка с перегревом, неполная закалка).
- •23) Основные характеристики прочности металлов при статистических нагрузках (σΒ, στ, δ, ψ). Ударная вязкость (kcu).
- •24) Прокаливаемость сталей. Влияние несквозной прокаливаемости на механические свойства сталей. Критический диаметр (Dкр). Метод торцовой закалки.
- •25) Термическая обработка конструкционных (изделие типа вал, шестерня) и рессорно-пружинных сталей с учетом прокаливаемости.
- •26) Легированные стали. Фазы, образуемые легирующими элементами в сплавах на основе железа. Влияние легирующих элементов на диаграмму изотермического распада аустенита и прокаливаемость.
- •27) Влияние легирующих элементов на критические точки железа и механические характеристики феррита.
- •28) Классификация легированных сталей по структуре, маркировка и области их применения.
- •29) Конструкционные легированные стали и их термообработка (цементуемые, улучшаемые. Рессорно-пружинные стали).
- •30. Дефекты легированных сталей (дендритная ликвация, отпускная хрупкость, флокены).
- •31. Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали: хромистые (ферритный и мартенситный класс) и хромоникелевые (аустенитный класс). Маркировка, структура, свойства, области применения.
- •32) Термическая обработка коррозийно-стойких хромистых и хромоникелевых аустенитных сталей.
- •33) Межкристаллическая коррозия аустенитных и ферритных коррозионностойких сталей и способы ее устранения.
- •34)Износостойкие стали, их термическая обработка, области применения.
- •1)Графитизированная сталь.
- •2)Высокомарганцовистая сталь.
- •35) Шарикоподшипниковые стали. Маркировка, термическая обработка.
- •36) Инструментальные легированные стали перлитного класса. Маркировка, термическая обработка.
- •37) Быстрорежущие стали и их термическая обработка. Маркировка, области применения.
- •38) Твердые сплавы. Марки. Применение.
- •39) Теплостойкость инструментальных углеродистых и легированных сталей и твердых сплавов.
- •40) Наклеп. Влияние степени наклепа на структуру и механические свойства стали.
- •42) Способы упрочнения стальных изделий. Наклеп.
- •41) Рекристаллизация. Размер зерна при рекристаллизации. Критическая степень наклепа.
- •43) Поверхностная закалка (твч), режим термической обработки.
- •44) Цементация. Виды цементации. Термическая обработка цементированных изделий.
- •45) Азотирование. Стали для азотирования. Режим термической обработки.
- •46) Цианирование сталей.
- •47) Диффузионная металлизация (алитирование, хромирование, силицирование, борирование).
- •48) Алюминий и его сплавы. Деформируемые и литейные сплавы на основе алюминия (дюрали и силумины). Термическая обработка, структура, свойства, применение.
- •49)Титан и его сплавы. Конструкционные титановые сплавы, их термическая обработка, структура, свойства.
- •50) Подшипниковые сплавы (чугун, бронза, баббиты). Баббиты, маркировка, структура, применение.
- •51) Медь и ее сплавы. Латуни, бронзы. Структура, свойства, маркировка, применение.
25) Термическая обработка конструкционных (изделие типа вал, шестерня) и рессорно-пружинных сталей с учетом прокаливаемости.
В качестве предварительной термической обработки конструкционных сталей проводят нормализацию, то есть нагрев стали выше линии Ac3 (для измельчения зерна в сплавах в результате полной перекристаллизации) с последующим охлаждением на спокойном воздухе (скорость охлаждения 3 град/с).
Рессорно-пружинные стали можно подвергать как отжигу (скорость охлаждения 20-30 град/ч), так и нормализации.
Потом проводят полную закалку - это нагрев сталей до температуры на 30-50 °С выше линии Ас3 (структура - мартенсит), выдержка с последующим быстрым охлаждением со скоростью, препятствующей диффузионному распаду аустенита.
При закалке на мартенсит возникают остаточные напряжения (термические и структурные), которые могут с течением времени привести к изменениям размеров и формы готового изделия и даже его разрушению. Поэтому стали после закалки на мартенсит обязательно подвергают отпуску. При отпуске закалённой стати ее нагревают до температур, не превышающих AC1.
В случае изделий типа вал, штоки, оси, шестерни, лопатки применяется высокий отпуск сталей (улучшение) при 550-650 °С. Это вызывает коагуляцию (укрупнение) частиц цементита и уменьшение плотности распределения их в феррите. Эту структуру называют сорбитом. В результате высокого отпуска снижается сопротивление пластическим деформациям (предел текучести, твёрдость), и увеличиваются вязкость и пластичность. Закалка с высоким отпуском обеспечивает более высокие предел текучести и вязкость, повышается сопротивление стали зарождению и развитию трещин.
Для рессорно-пружинных сталей применяют средний отпуск (350-400°С приводит к полному распаду мартенсита с образованием цементита, представляющего собой субмикроскопические частицы, распределенные с высокой плотностью в феррите. Такую структуру называют трооститом. Тростит характеризуется высоким сопротивлением малым пластическим деформациям.
Чтобы сталь прокалилась насквозь нужно, чтобы скорость охлаждения была больше или равна критической скорости для данной стали. Если он будет меньше, то деталь прокалится не насквозь, то есть сорбит будет только на поверхности, а в середине будет Ф+П. Тогда проводить закалку не имеет смысла. Нужно выбрать другую сталь, к примеру, легированную – у них более высокие показатели прокаливаемости.
26) Легированные стали. Фазы, образуемые легирующими элементами в сплавах на основе железа. Влияние легирующих элементов на диаграмму изотермического распада аустенита и прокаливаемость.
Легированные стали – стали, содержащие в своем составе, кроме железа и углерода специально введенные элементы в таком количестве, которое способно изменить их строение, а следовательно, и свойства (Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Mo, Ti, Co, Al, B, N, Nb и др)
По характеру влияния на критические температуры полиморфного превращения железа легирующие элементы можно разбить на 2 группы:
1)Элементы, расширяющие область существования γ- твердого раствора. Некоторые из них (Ni, Mn) вообще могут снизить температуру превращения γ – α ниже комнатной температуры, если взять их в достаточном количестве. При этом сплавы даже при медленном охлаждении имеют структуру аустенита при комнатной температуре.
2) Элементы, ограничивающие область существования γ- твердого раствора (Cr, Si). При большом содержании таких элементов сплавы теряют способность к переходу в аустенитное состояние и при всех температурах ( вплоть до температуры плавления) имеют строение α – твердого раствора.
По отношению к углероду легирующие элементы подразделяют на карбидообразующие (частично идут на образование карбидов, частично растворяются в твердом растворе) и не образующие карбидов (целиком растворяются в твердых растворах).
Большинство легирующих элементов уменьшают критическую скорость закалки, и поэтому легированные стали принимают закалку (приобретают структуру мартенсита) при меньших скоростях охлаждения, чем углеродистые
Влияние легирующих элементов на превращение переохлажденного аустенита: стр 61
Карбидообразующие элементы (хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан) вносят и качественные изменения в кинетику изотермического превращения. При разных температурах они по разному влияют на скорость распада аустенита
Важным является замедление скорости распада. Это способствует более глубокой прокаливаемости и переохлаждению аустенита до интервала мартенситного превращения при более медленном охлаждении (масло, воздух). Увеличивают прокаливаемость хром, никель, молибден, марганец, особенно при совместном легировании
В отожженном состоянии легированные стали по механическим свойствам не отличаются от углеродистых. Поэтому, обеспечение необходимой прокаливаемости – первоочередная задача легирования. Почти все легирующие элементы, кроме кобальта, повышает устойчивости переохлажденного аустенита, снижает критическую скорость закалки и увеличивает прокаливаемость.