Файл: Методические указания к выполнению контрольных работ 1, 2, 3 по курсу для студентов Электроэнергетика.pdf

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Методические указания к выполнению контрольных работ № 1, 2, 3 по курсу «
» для студентов Электроэнергетика

2
ВВЕДЕНИЕ
По курсу Э выполняются три контрольных работы, цель которых проверить усвоение студентами содержания курса и приобретение навыков сознательного использования полученных знаний в инженерной практике. Каждая контрольная работа состоит из 5 - 6 заданий. Контрольные работы состоят из теоретических и практических заданий. Студент определяет варианты заданий по 2 последним цифрам шифра зачетной книжки (
)
. Последняя цифра определяет номер варианта для всех нечетных заданий (1, 3, 5), а предпоследняя – номер варианта для всех четных заданий (2, 4, 6). Например, студент, имеющий шифр 256345, выполняет вариант 5 для заданий 1, 3, 5 и 4 вариант для заданий 2, 4, 6, а имеющий шифр 1761020 выполняет вариант 10 для заданий 1, 3, 5 и 2 вариант для заданий 2, 4, 6. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕКСОДЕРЖАНИЮ
ИОФОРМЛЕНИЮКОНТРОЛЬНОЙРАБОТЫ Содержание контрольной работы должно соответствовать установленному варианту, поэтому вначале каждой контрольной работы студент указывает шифр своей зачетной книжки. Никакие произвольные отклонения от порядка выбора задания не допускаются и контрольные варианты, выполненные не на тему или с отклонениями от нее, не засчитываются. Контрольные задания выполняют в письменном виде. Текст вопросов должен быть написан перед ответом на вопрос и подчеркнут. Ответы на вопросы контрольных заданий должны быть пронумерованными, четкими и ясными, основываться на теоретических положениях, изложенных в рекомендуемых учебниках, иллюстрироваться схемами, эскизами и чертежами. Ответы на вопросы контрольных заданий следует давать своими

3 словами, а не переписывать соответствующий текст учебника или учебного пособия. Эскизы, схемы и чертежи должны выполняться от руки в масштабе с указанием основных размеров, сечений и разрезов по правилам Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Страницы контрольной работы, таблицы и рисунки следует пронумеровать, при этом рисунки, эскизы и схемы должны иметь поясняющие подписи. На страницах работы оставить поля для замечаний рецензента. Объем выполняемого задания – 20-22 страницы стандартной ученической тетради. В конце выполненного задания студент приводит список использованной литературы и ставит свою подпись. Контрольная работа проверяется преподавателем и если работа не зачтена, она посылается на повторное выполнение. Без зачтенной контрольной работы студенты не допускаются к экзамену. Исправленная контрольная работа сдается в деканат.
КОНТРОЛЬНАЯРАБОТА№ 1 Задания к контрольной работе № 1 Вариант Рис
Ag
0,3%
3.1 4.1 5.1 6.1 2 Рис
Al
1,2%
3.2 4.2 5.2 6.2 3 Рис
Cu
2,5%
3.3 4.3 5.3 6.3 4 Рис
Mg
3,4%
3.4 4.4 5.4 6.4 5 Рис С
4,3%
3.5 4.5 5.5 6.5 6 Рис
Zn
0,8%
3.6 4.6 5.6 6.6 7 Рис
Pb
1,6%
3.7 4.7 5.7 6.7 8 Рис
Mg
4,1%
3.8 4.8 5.8 6.8 9 Рис
Pb
2,7%
3.9 4.9 5.9 6.9 10 Рис
Zn
3,7%
3.10 4.10 5.10 6.10

4 ЗАДАНИЕ 1. Вычертите диаграмму состояния системы (приложение, рис - 10), согласно варианту, и ответьте наследующие вопросы
1) к диаграмме какого типа относится данная диаграмма состояния системы
2) опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях и укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния
3) опишите строение и основные характеристики кристаллической решетки указанного элемента, согласно варианту (тип кристаллической решетки, период, базис, коэффициент компактности, координационное число, указав конкретные числовые значения (приложение, табл. 1);
4) опишите характер изменения свойств заданного сплава с помощью правила Курнакова [7] (приложение, рис. ЗАДАНИЕ 2. Вычертите диаграмму состояния железо-углерод и опишите структурные превращения с заданным содержанием углерода, согласно варианту, при охлаждении его от жидкого состояния до С. Полученный сплав является сталью или чугуном, ответ обоснуйте. Опишите компоненты и фазы системы железо – углерод. Приведите схему структуры полученного сплава при температуре С, при заданном содержании углерода, и назовите его структурные составляющие. Назовите легирующие элементы стали, их обозначения при маркировке и опишите, как они влияют на свойства стали [1 - 7]. Приведите классификацию и маркировку углеродистых сталей и чугунов [1 - 7]. ЗАДАНИЕ 3. Опишите физическую сущность следующих процессов, согласно варианту [1 - 6]:
3.1. Упругая и пластическая деформация. Усталостное разрушение.

5 3.2. Хрупкое и вязкое разрушение металла.
3.7. Сверхпластическая деформация. Возврат первого рода или отдых.
3.8. Холодная и горячая деформация. Возврат второго рода или полигонизация.
3.9. Наклеп или деформационное упрочнение.
3.5. Первичная рекристаллизация. Вторичная рекристаллизация. ЗАДАНИЕ 4. Опишите процесс, заданный согласно варианту, последующей схеме [1 - 7]:
1) к какому типу обработки относится данный процесс
2) назначение и классификация процесса, режимы и схемы заданного процесса.
4.1. Отжиг.
4.6. Нормализация.
4.2. Цементация.
4.7. Закалка.
4.3. Отпуск.
4.8. Термомеханическая обработка.
4.4. Азотирование.
4.9. Нитроцементация.
4.5. Диффузионная металлизация хромирование, цинкование.
4.10. Диффузионная металлизация силицирование, алитирование). ЗАДАНИЕ 5. Опишите заданный тип стали и область её применения, с обязательным приведением примеров таких сталей (2 – 3 примера, указывая химический состав сплавов и физико – механические характеристики (желательно использовать марочники сталей и сплавов, согласно варианту [1 - 7]:
5.1. Рессорно-пружинные стали.
5.6. Износостойкие стали.
5.2. Хромоникелевые стали.
5.7. Быстрорежущие стали.
5.3. Жаропрочные стали.
5.8. Нержавеющие стали.
5.4. Жаростойкие стали.
5.9. Теплоустойчивые стали.
5.5. Шарикоподшипниковые стали.
5.10. Легированные инструментальные стали.

6 ЗАДАНИЕ 6. Расшифруйте следующие обозначения сталей, с указанием типа стали, химического состава сплава, механических свойств и рекомендуемые типы термических обработок, согласно варианту
6.1. 13Х14Н3В2ФР
6.6. 06ХН28МДТ
6.2. 10Х7МВФБР
6.7. ХН60КМВЮБ
6.3. 18Х11МНФБ
6.8. 40Х15Н7Г7Ф2МС
6.4. 13Х12Н2В2МФ
6.9. 37Х12Н8Г8МФБ
6.5.09Х14Н19В2БР
6.10. 31Х19Н9МВБТ Примечание при выполнении задания рекомендуется использовать марочники сталей и сплавов [15-17].
КОНТРОЛЬНАЯРАБОТА№ 2 Задания к контрольной работе № 2 Вариант 5.2 3
1.3 2.3 3.3 4.3 5.3 4
1.4 2.4 3.4 4.4 5.4 5
1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6
1.6 2.6 3.6 4.6 5.6 7
1.7 2.7 3.7 4.7 5.7 8
1.8 2.8 3.8 4.8 5.8 9
1.9 2.9 3.9 4.9 5.9 10 1.10 2.10 3.10 4.10 5.10 ЗАДАНИЕ 1. Описать следующие неметаллические материалы, согласно варианту [4]:

7 1.1. Композиционные материалы, полученные жидкофазным методом.
1.6. Композиционные материалы, полученные твердофазным методом.
1.2.
Дисперсно-упрочненные композиционные материалы.
1.7. Слоистые композиционные материалы.
1.3. Порошковые материалы.
1.8. Техническая керамика.
1.4. Полимеры.
1.9. Термопласты.
1.5. Термореактивные и газонаполненные пластмассы.
1.10. Резиновые материалы. ЗАДАНИЕ 2. Дайте описание следующих методов обработки поверхностей, согласно варианту [4]:
2.1. Электрофизические методы обработки.
2.6. Электрохимические методы обработки.
2.2. Электроискровая обработка. Электроимпульсная обработка. Высокочастотная электро- искровая обработка.
2.8. Электроэрозионные методы обработки.
2.4. Электроконтактная обработка. Анодно–механическая обработка.
2.5. Ультразвуковая обработка. 2.10. Лучевые методы обработки. ЗАДАНИЕ 3. Описать физическую природу электропроводности металлов (для всех) и ответить на вопрос, согласно варианту [5, 6, 9-12]:
3.1. Металлы высокой проводимости для токопроводящих цепей медь и ее сплавы.
3.2. Металлы высокой проводимости для токопроводящих цепей алюминий и его сплавы.
3.3. Сплавы на никелевой и медно-никелевой основе (резистивные и термопарные).
3.4. Сплавы на основе железа, никеля, хрома и алюминия.
3.5. Жаростойкие материалы для нагревательных элементов на основе карбидов и сили идов.
3.6. Термочувствительные проводниковые материалы (термобиме- таллы).

8 3.7. Материалы для электрических коммутирующих контактов.
3.8. Припои и флюсы.
3.9. Электропроводящие клеи.
3.10. Сверхпроводники и криопроводники. ЗАДАНИЕ 4. Описать следующие проводниковые изделия с указанием сортамента (3 - 4 марки, характеристики области применения, согласно варианту [8, 13, 14]: Провода неизолированные для воздушных линий электропередач. Жаростойкие провода и кабели с минеральной изоляцией. Силовые кабели с пропитанной бумажной изоляцией.
4.7. Медные и алюминиевые провода.
4.3. Силовые кабели с пластмассовой изоляцией.
4.8. Шинопроводы и шины.
4.4. Силовые кабели с резиновой изоляцией.
4.9. Провода сопротивления.
4.5. Монтажные провода.
4.10. Провода обмоточные. ЗАДАНИЕ 5. Ответьте на вопрос по полупроводниковым материалам, согласно варианту [5, 6]:
5.1. Общая характеристика полупроводниковых материалов. Разновидности полупроводников и их основные свойства.
5.6. Собственные и примесные полупроводники. Основные и неосновные носители заряда.
5.2. Кремний. Получение, свойства и применение.
5.4. Карбид кремния. Получение, свойства и применение.
5.3. Германий. Получение, свойства и применение.
5.8. Термоэлектрические явления в полупроводниках.
5.5. Селен. Получение, свойства и применение.
5.9. Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках. Получение и свойства p – n перехода.
5.10. Гальваномагнитные эффекты в полупроводниках.

9
КОНТРОЛЬНАЯРАБОТА№ 3 Задания к контрольной работе № 3 Вариант 5.2 3
1.3 2.3 3.3 4.3 5.3 4
1.4 2.4 3.4 4.4 5.4 5
1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6
1.6 2.6 3.6 4.6 5.6 7
1.7 2.7 3.7 4.7 5.7 8
1.8 2.8 3.8 4.8 5.8 9
1.9 2.9 3.9 4.9 5.9 10 1.10 2.10 3.10 4.10 5.10 ЗАДАНИЕ 1. Опишите следующие понятия, связанные с магнитными материалами, согласно варианту [5, 6]:
1.1. Классификация магнитных материалов. Диамагнетики и парамагнетики.
1.6. Классификация магнитных материалов. Ферромагнетики, ферримагнетики и антиферромагнетики. Магнитные свойства ферромагнетиков. Природа ферромагнетизма. Магнитные свойства ферромагнетиков. Магнитная анизотропия. Магнитные свойства ферромагнетиков. Магнитострикция. Магнитные свойства ферромагнетиков. Причины, приводящие к образованию доменов.
1.4. Магнитные свойства ферромагнетиков. Механизм технического намагничивания и магнитный гистерезис.
1.9. Общая характеристика магнитных материалов и их основные свойства.
1.5. Магнитные свойства ферромагнетиков. Магнитная проницаемость.
1.10. Магнитные свойства ферромагнетиков. Магнитные потери ЗАДАНИЕ 2. Опишите следующие магнитные материалы, согласно варианту. Сплавы кобальта с платиной и с редкоземельными элементами. Стали, закаливаемые на мартенсит и композиционные маг- нитотвердые материалы.
2.2. Дисперсионно - твердеющие и диффузионно - твердеющие сплавы.
2.7. Магнитные материалы специализированного назначения.
2.3. Магнитотвердые ферриты. 2.8. Магнитомягкие сплавы.
2.4. Магнитомягкие металлические материалы.
2.9. Магнитомягкие ферритовые материалы.
2.5. Аморфные магнитные материалы. Магнитодиэлектрики. ЗАДАНИЕ 3. Опишите основные характеристики диэлектриков и другие характеристики (механические, тепловые и физико – химические, согласно варианту [5, 9 - 12], последующему алгоритму Вариант Основные характеристики Другие характеристики
3.1. Тепловые свойства диэлектриков температура вспышки жидких паров
3.2. Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов
3.3. Вязкость диэлектрических материалов вязкость, кинематическая вязкость) и кислотное число
3.4.
Водопоглощение и гигроскопичность диэлектрических материалов
3.5. Механические характеристики предел прочности материала при растяжении и сжатии
3.6. Механические характеристики относительное удлинение при растяжении и удельная ударная вязкость
3.7.
Влажностные характеристики диэлектриков. Химическая и радиационная стойкость диэлектрических материалов
3.9. Тепловые свойства диэлектриков температура размягчения и теплостойкость материала
3.10. Дайте определения следующим понятиями приведите формулы для их вычисления
- удельное объемное сопротивление и проводимость- удельное поверхностное сопротивление и проводимость- диэлектрическая проницаемость материала
- тангенс угла диэлектрических потерь
- электрическая прочность
Тепловые свойства диэлектриков на- гревостойкость и морозостойкость

ЗАДАНИЕ 4. Ответьте наследующие вопросы, согласно варианту [5]:
4.1. Пробой газообразных диэлектриков в однородном электрическом поле.
4.6. Пробой газообразных диэлектриков в неоднородном электрическом поле.
4.2. Пробой неоднородных диэлектриков. Электрохимический пробой диэлектрика.
4.3. Пробой технически чистых жидких диэлектриков.
4.8. Теория теплового и электрического пробоя.
4.4. Влияние пористости, толщины диэлектриков и площади электрода на электрическую прочность диэлектриков.
4.9. Влияние природы диэлектрика, температуры и частоты приложения напряжения на электрическую прочность диэлектриков. Электрический и электро- тепловой пробой твердых диэлектриков Электрическая прочность полимерных диэлектриков. ЗАДАНИЕ 5. Опишите следующие диэлектрические материалы с указанием характеристики марок материала, согласно варианту [5, 6, 9-11]:
5.1. Жидкие диэлектрики. Их свойства и применение.
5.6. Резины и каучуки. Свойства и область применения.
5.2. Электроизоляционные полимеры. Их основные свойства и применение.
5.7. Лаки, эмали, компаунды, клеи. Их применение в электротехнике. Газообразные диэлектрики. Их свойства и применение. Стекло и стеклянные изоляторы, их состав, свойства и применение.
5.4. Пластические массы. Свойства реактопластов и термопластов. Свойства и область применения.
5.9. Слюда, ее основные свойства. Изоляционные материалы на основе слюды, их применение в электротехнике.
5.5. Электроизоляционные материалы высокой нагрево- стойкости.
5.10. Электротехническая керамика и ее основные свойства. Фарфор. Свойства и область применения. Примечание Рекомендуемый объем изложения данного вопроса - 5 – 6 страниц.

12
ПРИМЕРЫВЫПОЛНЕНИЯОТДЕЛЬНЫХЗАДАНИЙ
КОНТРОЛЬНЫХРАБОТ
КОНТРОЛЬНАЯРАБОТА№ 1 ЗАДАНИЕ 1. Вычертите диаграмму состояния системы (рис. 1) и ответьте наследующие вопросы
1) к диаграмме какого типа относится данная диаграмма состояния системы
2) опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях и укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния
3) опишите строение и основные характеристики кристаллической решетки указанного элемента - меди (тип кристаллической решетки, период, базис, коэффициент компактности, координационное число, указав конкретные числовые значения (приложение, табл. 1);
4) опишите характер изменения свойств заданного сплава с помощью правила Курнакова [7] (приложение, рис. Рис. 1. Диаграмма состояния медь – никель (С - Ni)

Решение) Диаграмма двойных сплавов С – Ni характеризует сплавы, компоненты которых неограниченно растворимы в жидком ив твердом состояниях и не образуют химических соединений (диаграмма II рода ).
2) Оба компонента сплава (А (медь) и В (никель) неограниченно растворимы в жидком (L) и твердом состоянии и не образуют химических соединений (рис. 2). Диаграмма имеет простой вид и показана на рис. 2, линия АmВ — ликвидус, АnВ — солидус, с. 20]. Рис. 2. Диаграмма состояния медь – никель (Cu – Ni) [4, С. 20]: А – медь, В - никель Ликвидус – линия начала затвердевания сплавов. Выше температур этой линии все сплавы данной системы находятся в жидком состоянии. Солидус – линия конца затвердевания сплавов. При температурах ниже этой линии все сплавы системы находятся в твердом состоянии. Между этими линиями часть сплава находится в твердом состоянии, а часть – в жидком [4, с. 18]. Рассмотрим процесс затвердевания одного из сплавов этой системы. Кристаллизация сплава I начинается при температуре t
1
. Из жидкой

фазы состава m выделяются кристаллы твердого раствора состава n, обогащенные компонентом В (никелем. При дальнейшем охлаждении до температуры t
2
в равновесии с жидкостью состава q находятся кристаллы твердого раствора состава р. При кристаллизации сплава I состав жидкости непрерывно меняется по линии ms, а твердого раствора — по линии п. В результате медленного охлаждения в равновесных условиях успевает произойти диффузионное перераспределение компонентов между жидкой и твердой фазами. Поэтому к моменту окончания процесса кристаллизации при температуре t
2
все зерна твердого раствора будут иметь одинаковый состав [4, с. 21]. Аналогично можно описать сплавы II и III.
3) Металлы и их сплавы в твердом состоянии представляют собой кристаллические тела, в которых атомы располагаются относительно друг друга в определенном, геометрически правильном порядке, образуя кристаллическую структуру. Такое закономерное, упорядоченное пространственное размещение атомов называется кристаллическойрешеткой[4, с.
5]. Металлы имеют преимущественно три типа ячеек объёмно-
центрированнаякубическаярешётка (ОЦК), гранецентрированнаякуби-
ческаярешётка (ГЦК), гексагональнаяплотноупакованнаякристалличе-
скаярешётка (ГПУ) [1, с. 24]. Медь (Cu) – этот элемент имеет кубическую гранецентрированную решетку (ГЦК), которая содержит 12 атомов 8 располагаются по узлам ячейки и 6 атомов в центре каждой грани (рис. 3). Кристаллическую решетку характеризуют следующие параметры а) Периодрешетки. Это расстояние между двумя соседними параллельными кристаллографическими плоскостями в элементарной ячейке решетки. Для большинства металлов лежит в пределах 0,1…0,7 нм.

б) Координационноечисло (КЧ) показывает количество атомов, находящихся на наиболее близком и равном расстоянии от любого выбранного атома в решетке. Для ГЦК координационное число - 12. в) Базисомрешетки называется количество атомов, приходящихся на одну элементарную ячейку. Для ГЦК равно 4. г) Коэффициенткомпактности (КК) или плотность упаковки решетки находится как отношение объема, занимаемого атомами, ко всему объему элементарной ячейки решетки. Для ГЦК коэффициент компактности раен 0,74. Рис. 3. Кубическая гранецентрированная решетка (ГЦК)
4) Наблюдая зависимость между твердостью, электропроводностью и типом диаграммы, Курнаков НС. установил зависимость между свойствами сплавов и диаграммами состояния (правило Курнакова) (рис. 4) [1, c.73; 7, с. 77; Приложение, риса) б) в) Рис. 4. Связь между диаграммой состояния Cu – Ni и свойствами сплава
(НВ – твердость,
ρ
- электросопротивление)

На риса приведена сама диаграмма состояния медь – никель. На рис. б ив соответствующие им закономерности изменений свойств сплавов в зависимости от их состава (диаграммы состав – свойство) [7, с.
76]. По осям ординат этих графиков откладывают свойства сплавов (твердость, электросопротивление, электропроводность и др, а по осям абсцисс содержание никеля Ni (%). На рис. б показан характер изменения твердости, где при увеличении содержания никеля твердость увеличивается по криволинейному закону. Характер изменения электросопротивле- ния (рис. в) тоже криволинейный, то есть при увеличении содержания никеля электросопротивление возрастает, следовательно, электропроводность падает. ЗАДАНИЕ 2. Вычертите диаграмму состояния железо-углерод и опишите структурные превращения с заданным содержанием углерода, согласно варианту, при охлаждении его от жидкого состояния до С. Полученный сплав является сталью или чугуном, ответ обоснуйте. Опишите компоненты и фазы системы железо – углерод. Приведите схему структуры полученного сплава при температуре Си назовите его структурные составляющие.
Решение
Заданное содержание углерода – 1,5 %.
1) Сплавы железа с углеродом, содержащие 0…0,2% углерода, называются техническимжелезом, 0,02…2,14% - сталями, 2,14…6,67% углерода чугунами, с. 28]. В нашем случае, заданное содержание углерода
1,5 %, следовательно, данный сплав является сталью.
2) Имеются две диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов метастабильная, характеризующая превращения в системе железо - цементит (карбид железа) и стабильная, характеризующая превращения в системе железо – графит (рис. 5).

Рис. 5. Диаграмма состояния железо – цементит [4, с. 29] Элементы, из которых образован сплав, называют компонентами. В данной системе две компоненты железо (Fe) и цементит (карбид железа. Основные фазы приведены на рис. 6.: аустенит, цементит, феррит, перлитиледебурит. Рис. 6. Основные фазы и структурные составляющие в сплавах на основе железа в равновесном состоянии [4, с. 27]
1,5
1
2
3
4

Описание компонентов и фаз в примере не приведено, так как студент самостоятельно должен дать подробное описание каждого элемента с указанием физико – механических свойств [1 - 7].
3) На рис. 5 отметим на горизонтальной оси заданное процентное содержание углерода (1,5 %) и проведем вертикальную линию (штрихпунктирная. Сталь с содержанием 1,5 % относится к заэвтектоидным сталям. Сплав выше точки 1 (температура 1450 С) находится в жидком состоянии. В точке 1 из жидкости начинают выделяться кристаллы аустенита. По мере понижения температуры кристаллов аустенита становится больше, ив точке 2 процесс кристаллизации аустенита заканчивается. От точки 2 (1250 С) до точки 3 (900 Сне происходит никаких превращений, идет процесс охлаждения аустенита. В точке 3 и ниже начинает протекать полиморфное превращение, в результате из перенасыщенного углеродом аустенита выделяется вторичныйцементит, получивший свое название, так как он образуется из твердой фазы. К моменту достижения температуры Сточка) содержание углерода в аустените составляет 0,8% ион распадается на механическую смесь – перлит. Ниже точки 4 образуется сплав, который представляет собой сплав перлита (темные участки) и цементита (светлые участки в виде сетки или игл) (рис. 7). Рис. 7. Структура заэвтектоидной стали [7, с. 95]

ЗАДАНИЕ 4. Опишите процесс, заданный согласно варианту, последующей схеме
1) к какому типу обработки относится данный процесс
2) назначение и классификация процесса, режимы и схемы заданного процесса. Решение. Задан процесс – превращение стали при термической обработке.
1) Данный процесс относится к термической обработке стали.
2) Возможность упрочнения сталей путем термической обработки обусловлена наличием аллотропических превращений в твердом состоянии. Охлаждая аустенит с различными скоростями и вызывая тем самым различную степень переохлаждения, можно получить продукты распада аустенита, которые отличаются построению и свойствам [7, с. 103]. Наглядное представление о превращениях переохлажденного аустенита можно получить из диаграммы его изотермического превращения рис. 8). Кривая 1 соответствует началу распада аустенита при различных степенях охлаждения. Кривая 2 показывает окончание процесса распада аустенита на ферритоцементитную смесь. Малая скорость охлаждения v
1
приводит к образованию грубой смеси феррита и цементита, перлита (Пс твердостью HRC10. Сорбит (перваязакалочнаяструктура) получается при скорости охлаждения и представляет собой смесь феррита и цементита отличается более тонкодисперсным строением, твердость HRC20. Троостит
(втораязакалочнаяструктура) получается при скорости охлаждения
v
3
в результате распада переохлажденного аустенита при 500…550 0
С, обладает значительной упругостью представляет собой тонкодис- персную смесь феррита и цементита, твердость HRC30. Превращение стали из аустенита в мартенсит происходит при очень быстром охлаждении кр. Для мартенсита характерна игольчатая структура,

он тверди хрупок, твердость HRC62…66. При скорости v
4
структура стали состоит из троостита и мартенсита [7, с. 103-104]. а) б) Рис. 8. Диаграмма изотермического превращения аустенита ас и графическое изображение получаемых структур (б) [4, с. 40] ЗАДАНИЕ 5. Опишите заданный тип стали. Решение. Заданы сплавы высокого электросопротивления. Данные сплавы применяются для изготовления электронагревателей и элементов сопротивления (резисторов, реостатов. Основные требования к ним высокая жаростойкость, высокое электросопротивление и достаточная прочность для сохранения формы при нагревании. Чаще всего используются железохромоалюминиевые сплавы, например, Х13Ю4 фехраль, ОХ23Ю5 (хромель) и никелевые сплавы, например, Х20Н80 нихром. Например, рассмотрим сплав Х20Н80 – это хромоникелевый сплав. Его химический состав хром – 20-25 %, никель – 75-80 %. Его характеристики удельное сопротивление – 1,02-1,12 Ом·мм
2
/ м, допустимая температура С.

21
Х13Ю4 – это железохромоалюминиевый сплав, содержащий 13% хрома и 4% алюминия. Сплав сочетает жаростойкость с высоким удельным электрическим сопротивлением;температура плавления - 1470 С, плотность - . 7,3 г/см
3
. Он уступает по жаростойкости хромалю, но дешевле его и обладает более высокой технологической пластичностью при горячей и холодной деформации. ЗАДАНИЕ 6. Расшифруйте следующие обозначения сталей и укажите, к какому типу стали они относятся. Решение. Задан сплав – сталь 20Х20Н14С2. Тип – жаропрочная аустенитоферритного класса. Назначение – печные конвейеры, ящики для цементации и другие детали термических печей. Расшифруем обозначение 20 – содержание углерода 0,2%; Х - содержание хрома 20%; Н – содержание никеля 14%; С – содержание кремния Приведем химический состав и механические свойства данного сплава ниже. Химический состав сплава 20Х20Н14С2, % С
Mn
S
P
Cu
Ti Не более
Si
Cr
Ni Не более
0,20 1,5 2,0-3,0 19,0-22,0 12,0-15,0 0,025 0,035 0,3 0,2 Механические свойства
σ
0,2 В МПа
% ГОСТ Состояние поставки, режимы термообработки Сечение, мм Не менее
5949-75 Прутки. Закалка 1000-1150 С, воздух или вода.
60 295 590 35 55 5582-75 Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 100-1080 С, воздух или вода. До 3,9
-
590 40
- где
σ
0,2
– условный предел текучести, В – временное сопротивление разрыву, и
ψ
– относительное удлинение и сужение соответственно.

ЛИТЕРАТУРА
Основнаялитература
1. Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов учебник. /
Г.П. Фетисов, ФА. Гарифуллин. – е изд, испр. – М Изд-во Оникс,
2008 - 624 сил. Материаловедение и технология конструкционных материалов учеб. / под ред. В.Б. Арзамасова, А.А. Черепахина. – М Академия, 2007.
– 448 сил (Высш. проф. образование)
3. Солнцев Ю.П. Материаловедение учебник. / Ю.П. Солнцев, С.А.
Волотжанина. – е изд, стер. – М Академия, 2008. – 496 сил (Среднее проф. образование)
4. Технология конструкционных материалов учебник / под ред. ОС.
Комарова. – Мн Новое знание, 2005. – 560 сил. Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов учебник для вузов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. – е изд, перераб. и доп. – М Высш. школа, 2007. – 535 сил. Материаловедение. Технология конструкционных материалов учеб. пособие для студентов вузов, обучающих по направлению подгот. Электротехника, электромеханика и электротехнологии» / под ред. В.С.
Чередниченко. – е изд, перераб. – М Омега – Л, 2006. – 752 сил.
Дополнительнаялитература
7. Дриц М.Е., Москалев МА. Технология конструкционных материалов и материаловедение учеб. для вузов. – М Высш. школа, 1990. –
447 сил. Белоруссов НИ. Электротехнические кабели, провода и шнуры справочнике изд, перераб. и доп. – М Энергоатомиздат, 1988. – 536 сил. Справочник по электротехническим материалам. / под ред. Ю.В.
Корицкого. – е изд, перераб. – М Энергоатомиздат, 1986. - Т – 368 сил. Справочник по электротехническим материалам. / под ред. Ю.В.
Корицкого. – е изд, перераб. – М Энергоатомиздат, 1987. - Т – 464 сил. Справочник по электротехническим материалам. / под ред. Ю.В.
Корицкого. – е изд, перераб. – М Энергоатомиздат, 1988. - Т – 728 сил. Электротехнический справочник. Общие вопросы. Электротехнические материалы. / под общ. ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова и др. – е изд, стер. – М Изд-во МЭИ, 2003. - Т – 440 сил. Готман ПЕ. Электротехнические материалы справочнике изд. – М Энергия, 1969. – 544 с.
14.Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию учеб. пособие для вузов. – е изд, доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.
-480 с.
15. Марочник сталей и сплавов / В.Г.Сорокин – М Машиностроение сил. Марочник сталей и сплавов / под ред. А.С.Зубченко – е изд, перераб. и доп. – М Машиностроение, 2003. – 784 сил. Машиностроительные стали справочник. / В.Н. Журавлев. – е изд, перераб. и доп. – М Машиностроение, 1992. – 480 сил. СОДЕРЖАНИЕ Введение 2 Требования, предъявляемые к содержанию и оформлению контрольной работы 2 Контрольная работа № 1 3 Контрольная работа № 2 6 Контрольная работа № 3 9 Примеры выполнения отдельных заданий контрольных работ 12 Список литературы 22 Содержание 23 Приложение 24

Рис. 1. Диаграмма состояния германий - серебро (Ge – Ag) Рис. 2. Диаграмма состояния алюминий – кальций (Al – Ca)
Рис. 3. Диаграмма состояния медь – бор (Cu – B) Рис. 4. Диаграмма состояния магний - кальций (М - Ca)
П
Р
И
Л
О
Ж
Е
Н
И
Е
Д
и аг рам мыс о стояний двойных сплавов для контрольной работы Рис. 5. Диаграмма состояния кадмий – свинец (Cd – Pb) Рис. 6. Диаграмма состояния кадмий – цинк (Cd – Zn)
Рис. 7. Диаграмма состояния магний – cвинец (Mg – Рис. 8. Диаграмма состояния магний – олово (Mg – Sn) Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ 5

26
Рис. 9. Диаграмма состояния олово – свинец (Sn – Pb) Рис. 10. Диаграмма состояния цинк – олово (Zn – Sn) Структура металлов и сравнение параметров кристаллических решеток [1, с
Таблица 1 Структура КЧ Базис
КК Металлы Примечание
ОЦК
8 1
0,68
Ta, W, Cr, Mo, V, Nb, Na, K, Li Хрупкие, тугоплавкие
ГЦК
12 4
0,74
Al, Cu, Pb, Ag, Ni, Au, Pt, Co Пластичные ГПУ
12 4
0,74
Zn, Mg, Cd, Ti, Re, Hf, Be, Os
- где КЧ – координационное число, КК – коэффициент компактности Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ 6

27
а) б) в) г) Рис. 11. Связь свойств сплава (твердости и электросопротивления) с типом диаграмм состояния (правило Курнакова) а - диаграмма I – огорода б - диаграмма II – огорода в - диаграмма III – огорода г - диаграмма IV – огорода Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ 7