Файл: Программа курса, лабораторный практикум и контрольные задания для студентовзаочников полной и.pdf

9 ноименных структур, получаемых при распаде аустенита и отпуске закален- ной стали. Запомните практическое значение термокинетических диаграмм.
Изучите влияние легирующих элементов на кинетику и характер превраще- ния аустенита в перлитной, промежуточной и мартенситной областях. В свя- зи с влиянием легирующих элементов на диаграммы изотермического рас- пада аустенита рассмотрите причины получения различных классов по структуре (перлитного, мартенситного, аустенитного). Уясните влияние легирующих элементов на превращения при отпуске. Запомните, что ле- гирующие элементы, как правило, затормаживают процессы превращений.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. Механизм образования аустенита при нагреве стали. 2. Каковы меха- низмы и температурные районы образования структур перлитного типа (пер- лита, сорбита, тростита) и бейнита? 3. В чем различие между перлитом, сорби- том и троститом? 4. Что такое мартенсит и в чем сущность и особенности мартенситного превращения? 5. Что такое критическая скорость закалки? 6.
От чего зависит количество остаточного аустенита? 7. В чем сущность пре- вращений, происходящих при отпуске? 8. Что такое коагуляция карбидной фа- зы и как изменяются структура и свойства стали в связи с ней при отпуске? 9.
Чем отличаются структуры тростита, сорбита и перлита отпуска от одноимен- ных структур, образующихся при распаде переохлажденного аустенита? 10.
Каково практическое значение термокинетических диаграмм? 11. Как влияют легирующие элементы на перлитное превращение? 12. Как влияют легирую- щие элементы на мартенситное превращение? 13. Как протекает промежу- точное превращение в легированной стали? 14. Как влияют легирующие эле- менты на превращения при отпуске? 15. В чем сущность явления отпускной хрупкости? 16. Как можно устранить отпускную хрупкость второго рода?
Технология термической обработки
Основные виды ТО стали. Отжиг, нормализация, закалка, обработка
холодом. Прокаливаемость стали. Отпуск стали. Поверхностная закалка.
Уясните влияние скорости охлаждения на структуру и свойства стали и физическую сущность процессов отжига, нормализации, закалки и обра- ботки холодом. При изучении технологических процессов ТО особое вни- мание обратите на разновидности режимов и их назначение. Для выясне- ния причин брака при ТО стали следует, прежде всего, разобраться в природе термических и фазовых напряжений. Уясните различие между за-

10 каливаемостью и прокаливаемостью стали, а также факторы, влияющие на эти характеристики. Разберитесь в способе получения высокопрочных де- талей - термомеханической обработке. Различные виды поверхностной за- калки позволяют получить особое сочетание свойств поверхностного слоя и сердцевины, что приводит к повышению эксплуатационных характери- стик изделия. При изучении индукционной закалки уясните связь между глубиной проникновения закаленного слоя и частотой тока. Закалка при на- греве токами высокой частоты приводит к получению более высоких меха- нических свойств, чем при обычном нагреве. Для получения оптимальных результатов следует руководствоваться диаграммами допустимых и пре- имущественных режимов нагрева под закалку токами высокой частоты.
Современные автоматические и полуавтоматические агрегаты для терми- ческой обработки могут быть включены в технологические линии маши- ностроительных заводов, в связи с чем при массовом производстве отпа- дает необходимость в специальных термических цехах и отделениях.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. Приведите определения основных процессов ТО: отжига, нормали- зации и закалки. 2. Какие вам известны разновидности процесса отжига и для чего они применяются? 3. Какова природа фазовых и термических на- пряжений? 4. Какие вам известны разновидности закалки и в каких случа- ях они применяются? 5. Каковы виды и причины брака при закалке? 6. Ка- кие Вам известны группы охлаждающих сред и каковы их особенности? 7.
От чего зависит прокаливаемость стали и в чем ее технологическое значе- ние? 8. Какие вам известны технологические приемы уменьшения дефор- мации при термической обработке? 9. Для чего и как производится обра- ботка холодом? 10. Как изменяются скорость и температура нагрева изделий из легированной стали по сравнению с углеродистой? 11. В чем сущность и особенности термомеханической обработки? 12. Как влияет поверхностная закалка на эксплуатационные характеристики изделия? 13.
Как регулируется глубина закаленного слоя при нагреве токами высокой частоты? 14. Каковы сущность и назначение диаграмм допустимых и пре- имущественных режимов нагрева под закалку токами высокой частоты?
15. Каковы преимущества поверхностной индукционной закалки?
Химико-термическая обработка и поверхностное упрочнение наклепом

11
Физические основы ХТО. Цементация. Азотирование. Цианирование.
Диффузионная металлизация. Дробеструйный наклеп.
При изучении основ химико-термической обработки следует исхо- дить из того, что принципы ХТО едины. Процесс ХТО состоит из выделе- ния атомов насыщающего вещества внешней средой, захвата (сорбции) этих атомов поверхностью металла и диффузии их внутрь металла. Поэто- му рассмотрите реакции в газовой среде при цементации или азотирова- нии и усвойте современные представления о процессе диффузии в метал- лах. В большинстве случаев насыщение может происходить из твердой, жидкой и газовой сред, а поэтому нужно знать наиболее удачные варианты насыщения для каждого метода ХТО и конечные результаты (поверхност- ное упрочнение и изменение физико-химических свойств). Разберитесь в технологии проведения отдельных видов ХТО. Уясните преимущества и области использования цементации, азотирования, цианирования и раз- личных видов диффузионной металлизации. Объясните влияние легирова- ния на механизм формирования структуры поверхностного слоя. Рассмот- рите сущность и назначение дробеструйного поверхностного наклепа, и его влияние на эксплуатационные свойства деталей машин.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. В чем заключаются физические основы ХТО? 2. Химизм процесса азотирования. 3. Процесс цементации. 4. Назначение цементации и режим термической обработки после нее. 5. Чем отличаются режимы цементации легированной и углеродистой стали? 6. Каковы свойства цементированных и азотированных изделий? 7. Химизм и назначение процесса цианирования. 8.
В чем различие между диффузионным и гальваническим хромированием? 9.
Для каких целей и как производится нитроцементация? 10. Сущность и на- значение процесса борирования. 11. Как изменяются свойства изделий при дробеструйной обработке и какова природа этих изменений? 12. Как влияет поверхностное упрочнение на эксплуатационные характеристики изделий?
Конструкционные стали
Конструкционные стали общего назначения. Цементуемые, улучшае-
мые, пружинно-рессорные стали. Высокопрочные мартенситностареющие
стали. Коррозионностойкие и жаростойкие, жаропрочные стали и сплавы.
Нужно усвоить принципы маркировки сталей и уметь по маркировке определить состав и особенности данной стали, а также иметь общее пред- ставление о разных группах стали. Разберитесь во влиянии легирующих эле- ментов на изменение структуры и свойств стали, особое внимание уделите

12 особенностям ТО легированной стали различных групп. Рассмотрите спосо- бы классификации (по структуре в нормализованном состоянии и, что осо- бенно важно для машиностроителей, по назначению), основные принципы выбора для различного назначения цементуемых, улучшаемых, пружинно- рессорных, износостойких, высокопрочных, нержавеющих, жаропрочных и других сталей. При изучении жаропрочных сталей обратите внимание на особенности поведения металла в условиях нагружения при повышенных температурах. Уясните сущность явления ползучести и основные характери- стики жаропрочности; каковы предельные рабочие температуры и области применения сталей различного структурного класса. В качестве примеров указать три марки стали каждой группы, расшифровать состав, назначить режим ТО и охарактеризовать структуру, свойства и область применения.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. Укажите химический состав сталей марок: 40, 20Х, ЗОХГСА, 50Г,
Г13, ШХ15, 18Х2Н4ВА, 5ХНМ, 12Х18Н9Т, Н18К8М5Т. 2. Как классифици- руются конструкционные стали по технологии ТО? 3. Какие требования предъявляются к цементуемым изделиям? 4. Чем определяется выбор марки цементуемой стали для изделий различного назначения? Приведите примеры марок стали, используемых в различных условиях работы. 5. Какова ТО це- ментуемых деталей? 6. Чем объясняется назначение процесса улучшения для конструкционной стали? 7. Как влияет степень легирования на механические свойства улучшаемой стали? 8. Чем определяется выбор марки улучшаемой стали для изделий различного назначения? Приведите примеры марок стали, используемых в различных условиях. 9. Какие требования предъявляются к рессорно-пружинным сталям? 10. Приведите примеры сталей для рессор и пружин, работающих в различных условиях. 11. ТО рессорно-пружинной ста- ли. 12. Какие вы знаете износостойкие стали? 13. Каковы особенности мартен- ситно-стареющих сталей? 14. Приведите примеры марок высокопрочной ста- ли, укажите режим ТО. 15. Каковы требования, предъявляемые к нержавеющим сталям? 16. В чем сущность электрохимической коррозии (ос- новы теории)? 17. Укажите марки хромистых нержавеющих сталей, их состав,
ТО, свойства и назначение. 18. Укажите марки хромоникелевых нержавеющих сталей, их свойства, состав, ТО, назначение. 19. Что такое окалиностойкость?
20. Каковы требования, предъявляемые к жаростойким сталям? 21. Какими способами можно повысить окалиностойкость? 22. Каковы требования, предъ- являемые к жаропрочным сталям? 23. В чем сущность явления ползучести? 24.
Приведите определения предела ползучести и предела длительной прочности.

13
Что такое скорость ползучести? 25. Какими способами можно повысить жаро- прочность стали? Объясните природу упрочнения. 26. Приведите примеры жаропрочных сталей перлитного, мартенситного и аустенитного классов.
Укажите их состав, обработку, свойства и области применения. 27. Каковы особенности и области применения металлокерамических сплавов?
Инструментальные стали
Классификация и маркировка инструментальных сталей. Стали, не
обладающие и обладающие теплостойкостью. Стали для режущего, из-
мерительного и штампового инструмента. Твердые сплавы.
Изучите классификацию инструментальных сталей в зависимости от назначения инструмента и рассмотрите основные эксплуатационные свой- ства инструмента каждой группы. Уясните причины их высокой красно- стойкости и особенности ТО. При изучении штамповых сталей необходи- мо различать условия работы штампов для деформирования в холодном состоянии и штампов для деформирования в горячем состоянии. Необхо- димо уметь выбрать сталь для инструмента различного назначения, рас- шифровать ее состав, назначить режим ТО, объяснить сущность происхо- дящих при ТО превращений и указать структуру и свойства.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. Укажите химсостав сталей марок: У10, 9ХС, ХВГ, Р18, Р18Ф2,
Р9К10, Р9М4К8, Х12, 6ХВ2С, Х12М. 2. Как классифицируются инстру- ментальные стали? 3. Требования, предъявляемые к сталям для режущего инструмента. 4. Приведите примеры углеродистых и легированных сталей, используемых для режущего инструмента. Укажите их состав, режим ТО, структуру и свойства. 5. Укажите и расшифруйте основные марки быстро- режущей стали. 6. В чем сущность явления красностойкости и каким обра- зом можно повысить красностойкость инструмента? 7. Какова ТО быстро- режущей стали? 8. Как подразделяются штамповые стали? Требования, предъявляемые к штамповым сталям для деформирования металла в хо- лодном состоянии и в горячем состояниях. 9. Какие стали применяются для штампов холодной штамповки? Укажите их состав, ТО, структуру и свойства. 10. Какие стали применяются для пресс-форм литья под давле- нием? 11. Какие требования предъявляются к сталям для измерительного инструмента? Укажите марки стали, их состав, ТО, структуру и свойства.
12. Что представляют собой твердые сплавы? Каковы их свойства и пре- имущества? 13. Укажите марки твердых сплавов, их состав и назначение.

14
Специальные сплавы
В этом разделе изучают стали и сплавы, обладающие особыми физиче- скими свойствами: магнитные, с заданным коэффициентом теплового рас- ширения и электрическим сопротивлением, а также новые сплавы на основе
Ti, Ni, Co и тугоплавких металлов. Необходимо знать требования, предъяв- ляемые к каждой группе сплавов, и их назначение. В качестве примеров укажите три марки стали или сплава данной группы, расшифруйте их состав и укажите режим ТО с объяснением происходящих структурных превраще- ний, охарактеризуйте получаемую структуру и свойства. Обратите внимание на использование титановых сплавов как в качестве конструкционных, рабо- тающих при обычных температурах, так и в качестве жаропрочных. Уяс- ните преимущества, предельные температуры и области использования сплавов на основе Ti, Ni, Co. Общая характеристика и перспективы ис- пользования сплавов на основе тугоплавких металлов (Mo, W, Cr, Ta, Nb,
Zr).
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. Как классифицируются магнитные стали и сплавы? Требования, предъявляемые к магнитомягким и магнитотвердым материалам. 2. Какие вы знаете магнитомягкие стали и сплавы? Укажите их состав, свойства и назначение. 3. Какие вы знаете магнитотвердые материалы? Укажите их состав, ТО, свойства и назначение. 4. Какие требования предъявляются к сплавам с высоким электросопротивлением? Приведите примеры таких сплавов с указанием их состава, структуры, свойств и области применения.
5. Приведите примеры сплавов с особенностями теплового расширения. Их состав, свойства и назначение. 6. Какие вы знаете сплавы с заданными уп- ругими свойствами? Их состав, свойства и назначение. 7. Каковы особен- ности титановых сплавов и области их применения? 8. Какой термической обработке подвергают сплавы на основе Ti? 9. Приведите примеры сплавов на основе Ti. Укажите их состав, обработку, свойства и область примене- ния. 10. То же, о сплавах на основе Ni. 11. То же, о сплавах на основе Co.
12. То же, о сплавах на основе тугоплавких металлов.
Алюминий, магний и их сплавы
Деформируемые и литейные сплавы.
Обратите внимание на основные преимущества алюминиевых и маг- ниевых сплавов, связанные с их высокой удельной прочностью. Рассмотри- те классификацию алюминиевых сплавов и обоснуйте технологический спо-

15 соб изготовления изделий из сплавов каждой группы. Разберитесь в основах теории ТО (старения) легких сплавов. Обоснуйте выбор способа упрочнения деформируемых и литейных сплавов. Рассмотрите их классификацию.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. Свойства и применение Al. 2. Как классифицируются Al - сплавы?
Какие сплавы упрочняются путем ТО? Укажите их марки, состав, режим,
ТО, свойства. 3. В чем сущность процесса старения? 4. Какие сплавы упроч- няются нагартовкой? 5. Какие вы знаете литейные Al - сплавы? Приведите их марки, состав, обработку, свойства. 6. Как и для чего производится модифи- цирование силумина? 7. Какие вы знаете жаропрочные Al - сплавы? Укажите предельные рабочие температуры их использования. 8. Каковы свойства
Mg? 9. Как классифицируются Mg - сплавы? 10. Укажите марки, состав, обработку, свойства и назначение различных сплавов на основе Mg.
Медь и ее сплавы
Латуни и бронзы.
Изучите классификацию медных сплавов и уясните маркировку, состав, структуру, свойства и области применения разных групп медных сплавов.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. Как влияют примеси на свойства чистой Cu? 2. Как классифицируются
Cu - сплавы? 3. Какие сплавы относятся к латуням? 4. Приведите несколько примеров латуней с указанием их состава, структуры, свойств и назначения. 5.
Какие сплавы относятся к бронзам? Их маркировка и состав. Укажите их строение, свойства и назначение. 6. Какой ТО подвергается бериллиевая бронза?
Цинк, олово, свинец и их сплавы
Основное внимание обратите на области применения этих сплавов.
Укажите, каким должно быть строение антифрикционных сплавов.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. Укажите назначение и свойства сплавов на основе Zn. 2. Каковы требования, предъявляемые к антифрикционным сплавам? 3. То же, о сплавах на основе Sn. 4. То же, о сплавах на основе Pb. 5. Требования, предъявляемые к припоям. Приведите их состав, свойства и назначение.
Композиционные материалы
Обратите внимание на принципиальное отличие композиционного материала (КМ), заключающееся в сочетании разнородных материалов с четкой границей раздела между ними. Поскольку КМ обладает свойства-

16 ми, которыми не может обладать ни один из его компонентов в отдельно- сти, то такие материалы становятся весьма перспективными в различных областях техники. Укажите свойства КМ в зависимости от вида матрицы и формы, размеров и взаимного расположения наполнителя. Уясните воз- можность использования КМ в качестве жаропрочных материалов и спо- собы повышения их жаропрочности.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. Что такое композиты? 2. Как подразделяют КМ в зависимости от формы и размеров наполнителя? 3. Как подразделяют композиты по виду матрицы? 4. От чего зависят механические свойства композитов? 5. Какие
КМ используют для работы при высоких температурах (жаропрочные)?