Основные положения теории сплавов.

 

1. Существуют ли абсолютно чистые металлы?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Какими способами можно получить сплавы?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Укажите, из скольких компонентов могут состоять сплавы: из одного, двух и более.

Подчеркните правильный ответ.

4. Что называется структурой сплавов?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Что представляет собой фаза сплава?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Изобразите сплавы внедрения и замещения.

7. Заполните табл. 2., в которой запишите сплавы и отметьте особенности их состава.

Таблица 2. Сплавы и особенности их состава

 

Наименование	Состав
	двухкомпонентного сплава	многокомпонентного сплава

8. Чем отличается кристаллизация чистых металлов и сплавов?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. К каким типам сплавов относятся структуры феррит, аустенит, ледебурит, перлит и цементит?

Твердые растворы:_________________________________________________

Химические соединения: ____________________________________________

Механические смеси:_______________________________________________

10. Напишите на звеньях «цепочки» наименования структуры сталей при их медленном нагреве.

Сталь марки 20 (ГОСТ 1050—88**):

Сталь марки 65 (ГОСТ 1050-88**):

11. С какой целью строят диаграммы состояния сплавов?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Запишите в табл. 3 характерные отличия диаграмм состояния первого и второго рода свинец—сурьма (Pb—Sb) и никель—медь (Ni—Сu). Проанализируйте их и запишите ваши выводы.

Таблица 3. Характерные отличия диаграмм состояния Pb—Sb и Ni—Си

Система	Характерные отличия диаграммы состояния
Pb-Sb
Ni-Cu

13. Какие еще диаграммы состояния вам известны?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

14. В каких координатах строят диаграмму состояния железо—цементит (Fe— Fe₃C)?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

15. Нанесите основные линии диаграммы состояния системы Fe—Fe₃C. Укажите характерные точки диаграммы, лежащие на этих линиях.

16. Как влияют на механические свойства сплавов структуры цементит, феррит, перлит и ледебурит? Данные занесите в табл.4.

Таблица 4. Зависимость механических свойств сплавов от их структуры

Структура	Механические свойства
	Прочность	Твердость	Пластичность
Феррит
Цементит
Перлит
Ледебурит

17. Используя учебник, вставьте пропущенные слова в тексте.

Твердый раствор углерода в железе (существует в стали только до температуры 727 °С). Содержание углерода в этой структуре незначительно. Это самая мягкая структура стали, ее твердость 80... 100 НВ. Такая структура называется

__________________________________________________________________

 

Твердый раствор углерода в железе, отличающийся высокой растворимостью углерода, содержание которого в стали составляет 2,14 % при температуре 727 °С. Твердость невысокая (170...220 НВ), но достаточно высокими являются прочность, пластичность и стойкость против коррозии. Структура немагнитная.

Она называется ______________________________________________

 

Карбид железа — химическое соединение Fe с С (Fe₃C). Содержание углерода 6,67 %. Это самая твердая структура стали (700... 800 НВ). Структура прочная, но очень хрупкая; обладает магнитными свойствами. Она называется

_____________________________________________________________

Механическая смесь феррита с цементитом. Твердость структуры 200... 220 НВ. Содержит 0,8 % углерода; обладает значительной прочностью и упругостью, но не очень высокой пластичностью. Может быть зернистой или пластинчатой. Эта структура называется ________________________________

Варианты ответов: цементит, феррит, аустенит, перлит.

18. Какие исходные данные необходимы для построения диаграмм состояния первого и второго рода?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

19. Укажите, при каком содержании углерода, %, стали являются доэвтектоидными:

а) 2,14...4,3;

б) 0...2,14;

в) 4,3...6,67;

г) 0...0,8.

Подчеркните правильный ответ.

20. Вспомните, при каком содержании углерода, %, стали являются заэвтектоидными:

а) 0,8...2,14;

б) 0...0,8;

в) 2,14...4,3;

г) 4,3...6,67.

Подчеркните правильный ответ.

21. Какая линия на диаграмме состояния системы Fe — Fe₃C соответствует началу кристаллизации сплава?________________________________________

22. Какая линия на диаграмме состояния системы Fe — Fe₃C соответствует окончанию кристаллизации сплава?___________________________________

23. Укажите, какие чугуны наиболее широко используют в машиностроении:

а) доэвтектические;

б) заэвтектические.

Подчеркните правильный ответ.

24. Каково содержание углерода в чугуне?

__________________________________________________________________

25. Какая линия на диаграмме состояния системы Fe—Fe₃C является линией верхних критических точек?

__________________________________________________________________

26. Какая линия на диаграмме состояния системы Fe—Fe₃C является линией нижних критических точек?

__________________________________________________________________

27. Почему на диаграмме состояния системы Си—Ni нет эвтектического сплава?

__________________________________________________________________

28. Какую линию на диаграмме состояния системы Pb—Sb называют ликвидусом?

__________________________________________________________________

29. Какую линию на диаграмме состояния системы Pb—Sb называют солидусом?

__________________________________________________________________

30. Какие фазы находятся в зоне между линиями АСВ и ADB на диаграмме состояния системы Си—Ni?

__________________________________________________________________

 

31. Запишите в табл. 5 характерные особенности сплавов, представляющих собой твердый раствор, химическое соединение и механическую смесь. Укажите области их применения.

Таблица 5 Характерные особенности и области применения различных видов сплавов

Сплав	Характерные особенности	Области применения
Твердый раствор
Химическое соединение
Механическая смесь

 

 

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