Закономерности формирования структуры материалов.

ОП.03МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Ф.И.О. обучающегося_________________________

II курса ЭС-19-24 группа

13.02.07 Электроснабжение (по отраслям)

Г. Оса, 2020

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемая рабочая тетрадь содержит дополнительный материал к программе по курсу ОП.05 Материаловедение для обучающихся учреждений среднего профессионального образования. Ее цель - способствовать изучению строения и свойств материалов и сплавов, что в дальнейшем поможет обучающимся при работе на производстве.

В рабочей тетради отражены основные темы курса ОП.03 Материаловедение, изучаемые при подготовке специалистов среднего звена по специальности 13.02.07 Электроснабжение (по отраслям). Представленные задания развивают мышление, способствуют закреплению материала, изученного на занятиях, прививают умение самостоятельно получать необходимые знания с помощью учебника и справочной литературы. Иллюстрации помогают обучающимся ответить на поставленные вопросы и запомнить учебный материал.

Для более глубокого понимания материала предусмотрены разноуровневые задания, чтобы каждый обучающийся мог справиться с заданием и получить соответствующую оценку. Сначала формулируются основные понятия, а затем предлагаются задачи для решения.

Задания, представленные в рабочей тетради, помогают закрепить материал, изученный на дисциплине, а затем применить полученные знания на практике, прививают умение пользоваться справочной литературой.

Рабочая тетрадь предназначена для организации самостоятельной работы обучающихся и проведения контроля их знаний преподавателем.

 

СПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА С УГЛЕРОДОМ.

1. Напишите определения:

а) чугун - это_______________________________________________________

____________________________________________________________________

б) сталь — это______________________________________________________

____________________________________________________________________

2. Чем отличается сталь от чугуна?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Что необходимо загрузить в доменную печь, чтобы получить чугун?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Подчеркните название руды с наибольшим содержанием железа:

а) бурый железняк (лимонит);

б) красный железняк (гематит);

в) магнитный железняк (магнезит).

5. Определите, какой период доменного процесса описывают следующие химические реакции:

3Fe₂О₃ + СО = 2Fe₃О₄ + СО₂+ Q₁,                                  

Fe₃О₄ + СО = 3FeO + СО₂ + Q₂

FeO + СО = Fe + CO₂ - Q₃,

где Q₁—Q₃ — тепловые эффекты реакций.

Варианты ответа:

а) окисление железа;

б) восстановление железа из оксидов;

в) восстановление железа водородом.

Подчеркните правильный ответ.

6. Заполните пропуски в определениях:

а) скопление минералов, которое технически возможно и экономически целесообразно разрабатывать с целью добычи железных руд, называется  

__________________________________________________________________

б)горная порода, содержащая помимо железа песок, глину и другие примеси, называется ______________________________________________

в) каменноугольная пыль или мелочь, служащая топливом для доменной

печи, называется_____________________________________________________

г) вещество, предназначенное для очистки рабочего пространства печи от

загрязнений, называется_______________________________________________

Варианты ответов: месторождение, флюс, руда, кокс.

7. В приведенных данных о химическом составе чугуна содержатся ошибки:

Элемент	Fe	С	Si	Mn	S	Р	Ni	Сr
Состав, %...	До 90	2,14...7,0	4,3	2,0	0,04	1,2	0,25	0

 

Исправьте их, используя учебник.

8. Выберите чугуны, которые вы считаете передельными:

а) синтетические;

б) белые;

в) серые;

г) ковкие;

д) высокопрочные;

е) легированные.

Подчеркните правильные ответы.

9. Какие другие виды чугунов вам известны?

____________________________________________________________________

10. Используя информационный банк, запишите марки серых чугунов:

невысокой прочности -________________________________________________

повышенной прочности -______________________________________________

наибольшей твердости и прочности -____________________________________

Информационный банк: СЧ10, СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ30, СЧ35.

11. С помощью учебника подберите марки чугунов для изготовления следующих изделий:

станина - ___________________________________________________________

коленчатый вал -______________________________________________________

зубчатое колесо - _____________________________________________________

трубы -______________________________________________________________

ступицы колес для автомобилей -________________________________________

12. Подчеркните марки чугунов, которые нельзя подвергнуть ковке: СЧ24, ВЧ45, КЧЗЗ-8, ЧХ9Н5, СЧ10, ЧХ18ДЗ, КЧ37-12, ВЧ120.

13. Пользуясь учебником, заполните табл. 6.

Таблица 6. Области применения чугунов различных марок

 

Чугуны	Марки	Расшифровка марок	Области применения
Серые
Ковкие
Высокопрочные
Легированные

14. Какие виды сталей вы знаете?

____________________________________________________________________

15. Заполните схему, приведенную на рис. 7.

 

Рис.7. Классификация сталей по составу, назначению и качеству

 

16.Какие способы получения сталей вы знаете? Ответ запишите в секторы на внешней части круга (рис. 8).

Рис.8. Классификация сталей по способу получения

 

17.Чем отличаются углеродистые конструкционные стали от углеродистых инструментальных?

________________________________________________________________ 

18. Чем отличаются легированные конструкционные стали от легированных инструментальных?

__________________________________________________________________

19. В чем заключается цель легирования сталей?

_________________________________________________________________

20. Что обеспечивает высокую твердость инструментальных легированных сталей?

__________________________________________________________________

21. Используя учебник, заполните табл. 7, в которой укажите предел прочности, относительное удлинение и сужение стальных образцов.

 

Таблица 7. Механические свойства некоторых марок качественной углеродистой стали

Показатель	Марки стали
	20	35	45	60Г

22. Определите химический состав конструкционных углеродистых сталей по их маркам:

45-__________________________________________________________________

ВСт1пс -_____________________________________________________________

А20 -________________________________________________________________

БСт3кп - ____________________________________________________________

05-__________________________________________________________________

Ст0- ________________________________________________________________

23. Определите химический состав инструментальных углеродистых сталей по их маркам:

У7 - ________________________________________________________________

У8Г - _______________________________________________________________

У9А -_______________________________________________________________

У11А -______________________________________________________________

У8ГА -______________________________________________________________

24. Кроссворд «Легирующие элементы».

25. Из приведенных букв и цифр составьте марки сталей: Р, 7, У, 8, Г, 1,4, Ф, 5, А, 1, 4, М, 6, Р, 4, Г, 5, А, 2, X, 0, Н, 7, Т, 7, 3, Ю, 0, Б.

Одну и ту же букву и цифру нельзя использовать дважды.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

26. Напишите основные легирующие элементы для конструкционных сталей.

________________________________________________________________________________________________________________________________________

27. Подчеркните легирующие элементы, придающие стали теплостойкость:

а) хром;

б) цинк;

в) алюминий;

г) серебро;

д) вольфрам;

е) ванадий.                                                                            

28. Подчеркните легирующие элементы, придающие стали твердость:

а) золото;

б) вольфрам;

в) медь;

г) ванадий;

д) никель;

е) титан.

29. Подчеркните легирующие элементы, которые придают стали коррозионную стойкость:

а) никель;

б) хром;

в) титан;

г) молибден;

д) магний;

е) марганец.

 

30. Пользуясь информационным банком, составьте группы сталей и сплавов, обладающих следующими свойствами:

жаростойкие -_____________________________________________________

жаропрочные -_____________________________________________________

теплостойкие -_____________________________________________________

магнитные - _______________________________________________________

с высоким омическим сопротивлением -_______________________________

коррозионно-стойкие -______________________________________________

немагнитные -_____________________________________________________

Информационный банк: 08Х14Н28В3Т3ЮР, ХН77ЮР, ОХ23ЮБ, 10X13, 80НХС, ЕХ9К15М, 0X27ЮБА, 45Г17Ю3, 79НМ, 12Х18Н9Т, Н36К8, 13Х12Н2В2МФ, 12Х2МФСР, ЕХ3, 55Г9Н9.

31. Определите химический состав конструкционных легированных сталей по их маркам:

12Х18Н9Т -_______________________________________________________

ХН77ЮР -________________________________________________________

15X28 -_{____________________________________________________________________________________________}

80НХС -__________________________________________________________

12Х25Н16Г7АР -___________________________________________________

08Х14Н28В3Т3ЮР -________________________________________________

37Х12Н18МФ5 -___________________________________________________

32. Определите химический состав инструментальных легированных сталей по их маркам:

7ХФ -____________________________________________________________

Р10К5Ф5-_________________________________________________________

11ХФ-____________________________________________________________

XГC- _____________________________________________________________

33. Определите химический состав сталей и сплавов с особыми физическими и химическими свойствами по их маркам:

ЕХ5К5 -                                                                                    

79НМ -                                                                                      

Э340 -                                                                                        

ХН70ВМТЮ -                                                                          

18ХМТФ -                                                                                 

34. Укажите, какие единицы применяют для измерения содержания хрома в шарикоподшипниковых сталях:

а) десятые доли процента;

б) сотые доли процента;

в) тысячные доли процента;

г) проценты.

Подчеркните правильный ответ.

35. Определите химический состав сталей по их маркам. Заполните табл. 8, указав также наименования и области применения этих сталей.

Таблица 8. Марки некоторых сталей, их химический состав и области применения

Марка	Наименование	Обозначение марки		Области применения
		Символы	Содержание
БСт3пс		Б
		Ст
		3
		пс
05 кп		05
		кп
45		45
30ХГСА		30
		X
		Г
		С
		А
ОХ23ТЮ		О
		X
		23
		Т
		Ю
		Р
Р6М5		6
		М
		5

 

 

36. Определите химический состав сталей и сплавов по их маркам. Заполните табл. 9, указав также наименования этих материалов.

Таблица 9. Марки и химический состав некоторых сталей и сплавов

Марка	Наименование	Обозначение марки
		Символы	Содержание
Сталь А20		А
		20
Сталь ШХ15СГ		Ш
		X
		15
		С
		Г
Сталь 50НХС		50
		Н
		X
		С
Сталь 18ХТФ		18
		X
		Т
		Ф
Сплав ХН77ТЮ		X
		Н
		77
		Т
		Ю
Сталь ОХ27ТЮ		О
		X
		27
		Т
		Ю
Сталь Р14Ф14		Р
		14
		Ф
		14

 

 

37. Чем отличаются магнитомягкие сплавы от магнитотвердых?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

38. Каким требованиям должны удовлетворять сплавы с высоким омическим сопротивлением?

___________________________________________________________________________________________________________________________________

39. Какими причинами вызван износ деталей в процессе эксплуатации?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

40. Чем обусловливается износостойкость деталей?

___________________________________________________________________________________________________________________________________

41. Подчеркните название легирующего элемента, который придает стали износостойкость:

а) ниобий;

б) марганец;

в) тантал;

г) свинец.

42. Определите марку стали, детали из которой способны работать в условиях трения, высокого давления и при воздействии ударной нагрузки:

а) ЕХЗ;

б) 12Х18Н9Т;

в) А40;

г) 110Г13Л.

Подчеркните правильный ответ.

43. Какие стали называются высокопрочными?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

44. Определите и подчеркните марку высокопрочной стали:

а) Н18К10М5ТЮ;

б) 30ХМА;

в) Ст1кп;

г) 50.

45. Что называется жаропрочностью?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

46. Что называется жаростойкостью?

___________________________________________________________________________________________________________________________________

47. Подчеркните интервал температур, °С, в котором могут быть использованы жаропрочные стали и сплавы на основе молибдена и других тугоплавких металлов:

а) 700...850;

б) 1200... 1500;

в) 1500... 2000;

г) 2000...3000.

48. Что влияет на жаропочность сталей и сплавов?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

49. Подчеркните интервал температур, °С, в котором могут быть использованы жаропрочные стали и сплавы на основе железа, никеля и кобальта:

а) 700...950;

б) 900... 1000;

в) 200...300;

г) 850...900.

50. Какие сплавы называют нимониками?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

51. Для изготовления каких изделий используют нимоники?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

52. В чем состоит особенность сплавов с эффектом памяти?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

53. Подчеркните металлы, на основе которых изготавливают сплавы с эффектом памяти:

а) никель—ниобий;

б) хром—никель;

в) ниобий—титан;

г) медь—алюминий;

д) никель—титан.

54. Напишите название наиболее широко распространенных сплавов с эффектом памяти.

55. Для изготовления каких изделий используют сплавы с эффектом памяти?

56. Когда были впервые получены аморфные сплавы?

57. При каких условиях образуется аморфная структура?

58. Перечислите методы достижения высоких скоростей охлаждения при получении аморфных материалов:

а) ________________________________________________________________

б) ________________________________________________________________

в) ________________________________________________________________       

59. Напишите свойства аморфных сплавов:

а) ________________________________________________________________

б) ________________________________________________________________

в) ________________________________________________________________       

60. Цифры в маркировке аморфного сплава Fe₈₀B ₂₀ означают:

а) процентное содержание В;

б) содержание элементов в атомных процентах;

в) номер сплава;

г) свойства сплава.

Подчеркните правильный ответ.

61. Отметьте параметры, ограничивающие применение аморфных сплавов:

а) твердость;

б) плотность;

в) жаростойкость;

г) температура.

62. В каких отраслях промышленности применяют аморфные сплавы?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

63. Что изготавливают из аморфных сплавов?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

64. Используя информационный банк, заполните секторы внешнего кольца (рис. 9), указав тип инструмента и режим обработки.

 

Рис. 9. Область применения инструментальных сталей и режимы резания инструментов

Информационный банк:

а) напильники, шаберы, надфили;

б) зенкеры, сверла, развертки, токарные резцы;

в) инструменты всех типов;

г) скорость резания v = 20 м/мин, частота вращения п = 350 мин^-1;

д) v = 40 м/мин, п = 700 мин^-1;

е) v = 70 м/мин, п = 1 200 мин^-1.

65. Дорисуйте «генеалогическое дерево» (рис. 10). Запишите на его «листьях» марки указанных сталей

Рис. 10 «Генеалогическое дерево» сталей

 

 

ОП.03МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Ф.И.О. обучающегося_________________________

II курса ЭС-19-24 группа

13.02.07 Электроснабжение (по отраслям)

Г. Оса, 2020

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемая рабочая тетрадь содержит дополнительный материал к программе по курсу ОП.05 Материаловедение для обучающихся учреждений среднего профессионального образования. Ее цель - способствовать изучению строения и свойств материалов и сплавов, что в дальнейшем поможет обучающимся при работе на производстве.

В рабочей тетради отражены основные темы курса ОП.03 Материаловедение, изучаемые при подготовке специалистов среднего звена по специальности 13.02.07 Электроснабжение (по отраслям). Представленные задания развивают мышление, способствуют закреплению материала, изученного на занятиях, прививают умение самостоятельно получать необходимые знания с помощью учебника и справочной литературы. Иллюстрации помогают обучающимся ответить на поставленные вопросы и запомнить учебный материал.

Для более глубокого понимания материала предусмотрены разноуровневые задания, чтобы каждый обучающийся мог справиться с заданием и получить соответствующую оценку. Сначала формулируются основные понятия, а затем предлагаются задачи для решения.

Задания, представленные в рабочей тетради, помогают закрепить материал, изученный на дисциплине, а затем применить полученные знания на практике, прививают умение пользоваться справочной литературой.

Рабочая тетрадь предназначена для организации самостоятельной работы обучающихся и проведения контроля их знаний преподавателем.

 

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ.

 

1. Какие материалы дали названия целым эпохам?

___________________________________________________________________

2. Допишите определение: металлами называют химически простые вещества

___________________________________________________________________    

3. Приведите примеры известных вам металлов.

____________________________________________________________________

4. Перечислите металлы, которые наиболее часто применяются в машиностроении и приборостроении.

____________________________________________________________________

5. Напишите химические обозначения известных вам редких цветных металлов. Для выполнения задания используйте таблицу Менделеева.

____________________________________________________________________

6. Закончите определения:

а) вещества, атомы которых расположены в пространстве хаотично, называют __________________________________________________________________

б) вещества, атомы которых расположены в пространстве в определенном

порядке, образуя кристаллическую решетку, называют_____________________

7. Допишите определение:

Сплав ____________________________________________________________________   

8. Что называют компонентом сплава?

____________________________________________________________________

9. Чем отличаются сплавы от чистых металлов?

____________________________________________________________________

10. Что представляет собой кристалл?

____________________________________________________________________

11. Перечислите известные вам дефекты кристаллов.

____________________________________________________________________

12. Изобразите кубическую гранецентрированную и гексогональную плотноупакованную кристаллические решетки аналогично кубической объемно- центрированной решетке, показанной на рис. 1. Приведите характеристики, следуя представленному примеру.

 

       Рис. 1. Кубическая объемно-центрированная решетка

 

Пример. Кубическая объемно-центрированная решетка состоит из девяти атомов (восемь расположены в вершинах решетки и один — в центре). Такую решетку имеют хром Сг, вольфрам W, ванадий V и железо Fe при температурах до 900 °С и свыше 1400 °С.

 

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

13. В приведенных прямоугольниках (рис. 2) схематически изобразите основные этапы процесса кристаллизации.

 

 

Рис. 2. Основные этапы процесса кристаллизации

14. Заполните пропуски в определениях, выбрав необходимый термин (анизотропия, аллотропия):

а) способность одного и того же металла образовывать кристаллическую

решетку разной формы называют________________________________________

б) неоднородность физических свойств в различных направлениях плоскостей кристаллической решетки называют  _________________________________

15. Запишите следующие металлы:

а) претерпевающие аллотропические превращения

б) не претерпевающие аллотропических превращений

Для выполнения задания используйте информационный банк: железо Fe, алюминий А1, никель Ni, титан Ti, цинк Zn, кобальт Со, вольфрам W, медь Си, олово Sn, серебро Ag, свинец РЬ.

16. Перечислите методы изучения структур металлов и сплавов:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

17. Заполните табл. 1.1, в которой запишите условия исследования и отличительные признаки различных методов анализа структуры металлов.

Проанализируйте эти методы и запишите ваши выводы об эффективности исследований.

Таблица 1. Методы анализа структуры и их особенности

 

Метод	Условия исследования	Отличительные признаки
Макроанализ
Микроанализ
Спектральный анализ
Магнитная дефектоскопия
Ультразвуковая дефектоскопия
Рентгеновский анализ
Метод радиоактивных изотопов

 

18. Какие свойства металлов вы знаете?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

19. Дорисуйте «башмачки» к «лапкам паучка» (рис. 3). Укажите в них физические свойства металлов.

 

 

 

 

Рис. 3. Физические свойства металлов («паучок» и «башмачки»)

 

20. Какие технологические свойства металлов и сплавов отражены на рис. 4? Запишите их.

 

 

Рис. 4. Технологические свойства металлов:

 n-частота вращения заготовки; S- подача

 

21. Запишите по горизонтали названия технологических свойств металлов и сплавов, а также их механических свойств, определяемых с помощью технологических испытаний. Прочтите по вертикали термин, обозначающий эти названия.

23. Какие новые методы испытаний металлических образцов вам известны?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

24. Определите относительное удлинение  и марку конструкционной стали (ГОСТ 1050—88**), если при испытании стандартного образца из этой стали (рис. 5) на разрыв его начальные размеры составляли: d₀ = 10 мм и l₀ = 100 мм. Длина образца после разрыва l_к = 119 мм.

Рис.5. Образец для испытаний: d₀ и l₀ - начальный диаметр и начальная длина образца

Предполагаемые марки стали:

30 ( = 20 %);

35 ( = 19 %);

45( =17%).

Решение:__________________________________________________________

Ответ:____________________________________________________________

 

25. Определите предел прочности ( _в) и марку конструкционной стали (ГОСТ 1050—88**), если при испытании на растяжение образца (см. рис. 5) из этой стали наибольшая нагрузка Р_тах = 159 кН (d₀ = 10 мм, l ₀ = 100 мм).

Предполагаемые марки стали:

30 ( _в = 500 МПа);

35 ( _в = 540 МПа).

Решение:__________________________________________________________

Ответ:____________________________________________________________

26. Какие химические свойства металлов и сплавов вам известны?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

27. На рис. 6 впишите в свободные кружки («планеты») виды химической и электрохимической коррозии металлов и сплавов. Укажите соответствующие методы защиты от коррозии.

 

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Рис. 6. Виды химической и электрохимической коррозии металлов и сплавов

(«парад планет»)

 

28. Какие механические свойства металлов вам известны?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

29. С какой целью определяют механические свойства металлов?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

30. Перечислите методы испытаний металлов и сплавов на твердость.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

31. Какой метод испытаний металлов и сплавов на твердость находит широкое применение в машиностроении?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

32. Перечислите новые способы повышения прочности металлов и сплавов.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________