ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 65
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
Институт машиностроения и автомобильного транспорта
Кафедра Технологии функциональных и конструкционных материалов
Контрольная работа
по дисциплине «Материаловедение»
Вариант № 20
Выполнил(а) студент (ка)
гр. ЗАуд-222
Лутовинов Д.А.
Приняла
к.т.н., доцент
Сухорукова Е.В.
Владимир 2022
-
Объясните, почему фазовое превращение кристаллических тел сопровождается тепловым эффектом? Приведите примеры.
Превращение одной аллотропической формы в другую происходит при постоянной температуре, называемой температурой полиморфного превращения и сопровождается тепловым эффектом, подобно явлениям плавление-затвердевание или испарение-конденсация. Это связано с необходимостью затраты определенной энергии на перестройку кристаллической решетки.
Например, при плавлении телу нужно передать некоторое количество теплоты, чтобы вызвать разрушение кристаллической решётки. Подводимая при плавлении теплота идёт не на нагрев тела, а на разрыв межатомных связей, поэтому плавление протекает при постоянной температуре. При подобных переходах – из более упорядоченного кристаллического состояния в менее упорядоченное жидкое состояние – степень беспорядка увеличивается и, с точки зрения второго начала термодинамики, этот процесс связан с возрастанием энтропии системы. Если переход происходит в обратном направлении (кристаллизация), то система теплоту выделяет.
-
Изменение структуры и свойств при нагреве деформированного металла.
Возврат – это изменения тонкой структуры и свойств деформированного металла при нагреве. Микроструктура (размер и форма зерен) остается прежней.
На этой первой стадии изменений возможны два процесса: отдых и полигонизация.
Отдых происходит у всех металлов, после любой по величине деформации. При этом уменьшается число вакансий и плотность дислокаций. Твердость и прочность снижаются на 10-15 %, настолько же увеличивается пластичность.
Полигонизация идет не во всех металлах, при небольшой степени предшествовавшей деформации. В каждом зерне дислокации образуют «стенки» – малоугловые границы. Зерно делится на субзерна, или полигоны, почти свободные от дислокаций.
Полигонизованная структура устойчива до температуры плавления. Этот процесс идет, например, в железе, алюминии, молибдене.
Рекристаллизация – это зарождение и рост новых зерен, с меньшим количеством дефектов, среди деформированных. Движущей силой процесса является стремление системы к минимальной свободной энергии: так как в новых зернах мало дефектов, их внутренняя энергия меньше.
Температура, при которой появляются и растут новые, более совершенные зерна, называется температурой рекристаллизации. Она составляет некоторую долю от температуры плавления и определяется по формуле Бочвара:
Некоторое время после окончания первичной рекристаллизации новые зерна одновременно подрастают, их размеры выравниваются. Этот процесс называется собирательной рекристаллизацией; она влияет на структуру и свойства металла благоприятно. Но затем может начаться вторичная рекристаллизация: рост одних зерен за счет других. При этом суммарная поверхность зерен уменьшается, т. е. движущей силой процесса является стремление к минимальной поверхностной энергии. Получаемая разнозернистая структура приводит к одновременному снижению прочности и пластичности. Это – нежелательный процесс.
Рекристаллизация полностью снимает наклеп, металл приобретает равновесную структуру с минимальным числом дефектов кристаллической решетки. Свойства металла после рекристаллизации близки к свойствам отожженного, не наклепанного металла.
-
Для изготовления конструкции, изготовление которой требует сварки и сложной гибки, выбрана сталь 10кп: а) расшифруйте химический состав и определите, к какой группе относиться данная сталь по назначению; б) назначьте режим термической обработки, приведите его подробное обоснование; в) опишите структуру и свойства стали после термической обработки. Подберите варианты возможной замены данной стали.
Химический состав:
C – углерода - 0,07-0,14%; Si – кремния - не более 0,07%; Mn – марганца 0,25-0,50%; Ni до 0.3%, S до 0.04%; P до 0.035%; Cr до 0.15%; Cu до 0.3%; As до 0.08%
Классификация материала:
Сталь конструкционная углеродистая качественная.
Режим термической обработки:
Цементация 920-950 °С, закалка 790-810 °С, вода, отпуск 180-200 °С, воздух.
С текущей сталью, данный режим обработки стали, увеличивает прочность сердцевины в детали HB до 137. Твердость после обработки - 57-63.
К данной марке стали заменителями являются: 08кп, 15кп, 10.
-
Подберите медно-никелевый сплав для изготовления проводов, тензодатчиков, обладающих высоким сопротивлением: а) расшифруйте состав; б) опишите микроструктуру сплава; в) укажите основные свойства и требования, предъявляемые к сплаву.
Константан MH45 (45 % Ni, 55 % Си)
Свойства
Плотность, г/см3 - 8,8-8,9
Температура плавления, °С - 1260
Удельное электрическое сопротивление, мкОм·м 0,45-0,52
Магнитность - Не магнитен
Твердость, НВ - 75-90 (после отжига), 155
Достоинства:
имеет высокое электрическое сопротивление;
имеет малое значение температурного коэффициента электрического сопротивления;
обладает высокой ТЭДС в паре с некоторыми металлами и сплавами;
обладает хорошими технологическими свойствами.
Недостатки:
имеет сравнительно низкую температуру плавления.