Тема 7 Легированные стали и сплавы

Классификация и маркировка легированных сталей. Влияние легирующих элементов на перлитное и мартенситное превращение в сталях и на уровень их прокаливаемости. Дефекты легированных сталей. Классификация сталей, охлажденных на воздухе, по микроструктуре и назначению.

Литература: [4, с. 259 - 310].

 

Методические указания

 

усвойте принципы маркировки сталей, классификацию по углероду, содержанию вредных примесей и легирующих элементов. Научитесь по марке определять химический состав и особенности данной марки стали. изучите влияние легирующих элементов на перлитное и мартенситное превращение в сталях и на уровень их прокаливаемости.

 

Тема 8 Инструментальные углеродистые и легированные стали

И сплавы

Классификация и маркировка сталей. Требования, предъявляемые к инструментальным материалам. Инструментальные стали пониженной и повышенной (сложнолегированные) прокаливаемости. Быстрорежущие стали. Твердые сплавы.

Материалы, применяемые для режущего, штампового и измерительного инструмента. Стали и сплавы для инструментов холодного и горячего деформирования. Стали повышенной разгаростойкости. Получение инструмента методом порошковой металлургии.

Литература: [4, с. 349 - 366].

 

Методические указания

 

Изучите требования, предъявляемые к инструментальным материалам, их основные эксплуатационные свойства. уделите внимание быстрорежущим сталям и твердым сплавам. Уясните причины их высокой теплостойкости (красностойкости) и особенности термической обработки быстрорежущих сталей. Каким образом можно повысить теплостойкость инструментов?

Изучите особенности требований к материалам, применяемым при изготовлении инструментов, предназначенных для деформирования (обработки) металлов в холодном и горячем состоянии.

Изучите требования к материалам для измерительных инструментов и особенности их термической обработки.

 

Тема 9 Конструкционные углеродистые и легированные стали

Цементуемые углеродистые и легированные стали. Назначение легирования. Улучшаемые стали и цель легирования. Пружинные, шарикоподшипниковые и машиностроительные стали. Теплоустойчивые, износостойкие, коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали.

Высокопрочные и мартенситостареющие конструкционные стали. Антифрикционные и конструкционные порошковые материалы. Композиционные материалы.

Литература: [4, с. 252 -312; 422 -431 ].

 

Методические указания

 

Уясните, стали какого типа используются при изготовлении деталей различного назначения, подвергающиеся цементации, улучшению, в качестве рессорно-пружинного материала. Что понимают под теплостойкостью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью? В чем заключается сущность ползучести? Какими факторами эти свойства обеспечиваются? Каков уровень свойств разных металлических материалов?

 

Тема 10 Цветные металлы и сплавы

Алюминий, медь, титан и их сплавы (литые, деформируемые, порошковые). Термическая обработка. Механические и технологические свойства. Подшипниковые сплавы. Области применения.

Литература: [4, с. 378 -401, 406 -422].

 

Методические указания

 

Коротко ознакомьтесь с классификацией и основными видами цветных сплавов, особенностями их термической обработки (закалкой и старением), принципами маркировки.

 

Тема 11 Неметаллические и композиционные материалы

Полимерные материалы (термопласты, эластотермопласты, реактопласты). Свойство и область применения пластиков и реактопластов.

Композиционные материалы. Классификация. Понятие матрицы и наполнителя.

Уровень свойств. Область применения.

Литература: [4, с. 434 - 481].

 

Тема 12 Экономическая эффективность применения различных материалов

Сравнительные данные стоимости углеродистых, легированных сталей, цветных металлов и их сплавов; сплавов, полученных методом порошковой металлургии. Себестоимость различных операций термической, химико-термической обработок, пластической деформации и других методов упрочнения материалов. Рациональные области применения металлических и неметаллических материалов

 

Задания для контрольной работы

Вариант 1

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 3,5 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 4,3 % С - нагревания. При температуре 950° С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Изменение микроструктуры и механических свойств наклепанного металла в зависимости от температуры тепловой обработки (отжига).

3. Закаливаемость, прокаливаемость сталей и их характеристики.

4. Метчики из стали У11А, машинные мелкоразмерные, работающие в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки.

5. Шпиндели из стали 38Х2МЮА фрезерных станков. Твердость рабочих поверхностей головной части и конуса НRС 57...63, глубина упрочненного слоя 0,35...0,45 мм. Твердость сердцевины и резьбовой части НRС 23...33.

 

Вариант 2

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 4,3 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 5,5 % С - нагревания. При температуре 500° С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Пластическая деформация. Изменение механических свойств и микроструктуры в зависимости от степени холодной пластической деформации. Сущность и практическое применение наклепа.

3. Термомеханическая обработка (ВТМО, НТМО).

4. Ролик из резьбонакатной из стали Х12М.

5. Накладные направляющие из стали ШХ15СГ, работающие в условиях трения скольжения. Твердость поверхности НRС 58...62. Упрочнение требуется по всему объему.

 

Вариант 3

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 5,5 % С, постройте кривую охлаждения,. для сплава 0,8 % С - нагревания. При температуре 450° С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Влияние дислокаций на прочность.

3. Закалка до- и заэвтектоидных сталей.

4. Штамп из стали 6Х4М2ФС для холодной высадки с высокими давлениями.

5. Пиноли из стали 40Х металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 50...56, глубина упрочненного слоя 1,2...1,6 мм.

 

Вариант 4

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 2,14 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 3,5 % С - нагревания. При температуре 1250° С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Пластическая деформация скольжением в монокристаллах (зернах).

3. Отжиг. Виды отжига сталей.

4. Пуансоны из стали Р8МЗК6С для холодной обрезки с высокой производительностью шестигранных головок болтов из сталей высокой прочности и твердости.

5. Пиноли из стали 18ХГТ металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 0,4...0,5 мм.

Вариант 5

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 6,67 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 3,8 % С - нагревания. При температуре 727° С (в конце превращения) определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Опишите несовершенства кристаллического строения металлов и их влияние на прочность.

3. Отпуск закаленных сталей. Превращения при отпуске. Виды и цели отпуска.

4. Резец из стали Р14Ф4 для чистовой обработки стали повышенной твердости (НRС 30...40) с повышенной производительностью.

5. Червяки из стали 12ХНЗА делительных пар металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 1,0... 1,4 мм.

 

Вариант 6

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 0,16 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 6,0 % С - нагревания. При температуре 760° С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Влияние плотности дислокаций и их взаимодействий на прочность металлических материалов.

3. Термическая обработка быстрорежущих сталей.

4. Фрезы из стали 9ХС для обработки мягких материалов. Работают в условиях, вызывающих незначительный разогрев режущей кромки.

5. Базовые детали из чугуна СЧЗО металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 45...50, глубина упрочненного слоя 1,2...1,8 мм.

Вариант 7

 

1.Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 0,35 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 4,3 % С - нагревания. При температуре 1480° С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2.Возврат и рекристаллизация металлов после холодной пластической деформации.

3.Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита. Механические свойства продуктов распада аустенита. Критическая скорость закалки.

4. Полотно ножовочное из стали Р9 для резки металла.

5. Зубчатые колеса из стали 25ХГМ (модуль 2,5 мм) высоконагруженные. Твердость зуба НRС 58…62, глубина упрочненного слоя 0,5 мм.

Вариант 8

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 0 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 2,5 % С - нагревания. При температуре 911° С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Холодная и горячая пластическая деформация. Процессы, протекающие при этих видах деформации. Различие в микроструктуре и свойствах.

3. Отжиг II рода и нормализация сталей.

4. Долбяк из стали Р6МЗ.

5. Пиноли из стали 38ХМЮА металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 64...68, глубина упрочненного слоя 0,4...0,5 мм.

Вариант 9

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 0,1 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 0,8 % С - нагревания. При температуре 1515° С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Как изменяются эксплуатационные характеристики деталей после поверхностного наклепа и почему?

3. Цементация стали. Термическая обработка цементованных деталей.

4. Метчики из стали Р9М4.

5. Штампы из стали 5ХНМ с наименьшей стороной 500 мм. Твердость НRС 35...38.

Вариант 10

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 4,5 % С постройте кривую охлаждения, для сплава 0,16 % С - нагревания. При температуре 1000° С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Дислокационный механизм пластической деформации скольжением. Деформационное упрочнение металлов и сплавов.

3. Азотирование. Термическая обработка азотируемых деталей.

4. Протяжка из стали Р10К5Ф5.

5. Зубчатые колеса из стали 40Х (модуль 10 мм.) малонагруженные. Твердость НВ 245…265.

 

Вариант 11

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 2,5 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 0,16 % С - нагревания. При температуре 1300°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Холодная пластическая деформация поликристаллического металла. Ее особенности.

3. Закалка с индукционным нагревом (закалка ТВЧ). Ее особенности.

4. Обрезной пуансон из стали Р6М5 для холодной обрезки с высокой производительностью головок болтов из стали высокой прочности и повышенной твердости.

5. Шпиндели из стали 55. Твердость поверхности головной части и конуса НRС 57...63, сердцевины и резьбовой части НК.С 23...33 (см. Металловедение и термическая обработка. - 1984. - №5. - с. 10).

Вариант 12

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 4,0 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 1,5 % С - нагревания. При температуре 550°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Причины деформационного упрочнения металлов.

3. Нитроцементация и цианирование стали. Термическая обработка деталей, подвергающихся этим процессам.

4. Штампы из стали Х12Ф1 для холодной штамповки.

5. Ходовой винт из стали 80Х. Твердость поверхностного слоя НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 1,0... 1,6 мм.

Вариант 13

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 4,3 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 0,35 % С - нагревания. При температуре 770°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Объясните, с какой целью некоторые пружины и рессоры подвергают дробеструйной обработке. Опишите процессы, протекающие при этом.

3. Полная и неполная закалка. Факторы, определяющие микроструктуру углеродистых сталей после закалки.

4. Штампы из стали ЗОХ2НМФ с наименьшей стороной 750 мм.

5. Шпиндели из стали 18ХГТ металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 56...62, глубина упрочненного слоя 1,0... 1,4 мм.

Вариант 14

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 3,0 %С, постройте кривую охлаждения, для сплава 0,1 % С - нагревания. При температуре 740°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Каким способом можно восстановить пластичность холоднокатаных медных лент? Назначьте режим тепловой обработки и опишите физическую сущность происходящих процессов.

3. Выбор температуры закалки, времени нагрева, выдержки и условия охлаждения при закалке.

4. Червячные фрезы из стали Р9К10 для черновой обработки сталей повышенной твердости (НRС 30...40) с повышенной производительностью.

5.Копиры из стали 20Х металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 1,2... 1,5 мм.

 

Вариант 15

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 0,13 % С постройте кривую охлаждения, для сплава 2,14 % С - нагревания. При температуре 750°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Пластическая деформация. Под действием каких напряжений она возникает? Распространение пластической деформации от зерна к зерну.

3. Термическая обработка быстрорежущих сталей.

4. Пуансоны из стали XI2М для холодной пробивки отверстий.

5. Накладные направляющие из стали 20X3МВФ прецизионных металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 0,45...0,5 мм.

Вариант 16

 

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 3,8 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 6,67 % С - нагревания. При температуре 1210°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Пластическая деформация.

3. Полная и неполная закалка углеродистых сталей.

4. Протяжка из стали Р6М5 (отношение длины к диаметру или толщине большое).

5. Зубчатые колеса из стали 20ХНЗА (модуль 4,5 мм) высоконагруженные. Твердость зуба НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 0,9…1,1.

Вариант 17

1. Структурная диаграмма состояния железо -цементит. Для сплава, содержащего 5,8 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 1,8 % С - нагревания. При температуре 1190°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Дислокационный механизм пластической деформации скольжением. Распространение пластической деформации от зерна к зерну.

3. Азотирование. Термическая обработка азотируемых деталей.

4. Режущий инструмент с пластинами из твердых сплавов: ВК2, Т15К6, Т17К12.

5. Шпиндели из стали 55 (55ПП). Твердость поверхности головной части и конуса НRС 57...63, сердцевины и резьбовой части НК.С 23...33 (см. Металловедение и термическая обработка. - 1984. - №5. - с. 10).

Вариант 18

 

1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 0,40 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 3,9 % С- нагревания. При температуре 750°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.

2. Причины деформационного упрочнения металлов.

3. Способы закалки: закалка при непрерывном охлаждении, прерывистая, ступенчатая, изотермическая.

4.Лезвия ножниц из стали УЗА для резки металлов, работающие в условиях, не вызывающих разогрева режущей части.

5.Шпиндели из стали 18ХГТ металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 0,4...0,5 мм.