0

5

К-309

УДК: 620.22 (076.5)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Утверждено учебным управлением МЭИ Подготовлено на кафедре технологии металлов

Качапин А.А., Муравьева Т.П. Материалы в энергетике. Контрольные вопросы к лабораторному практикуму по мате­риаловедению. Методическое пособие по курсу Материаловедение/Под ред..Зайцевой А.В. - М.: Изд-во МЭИ, 1999. -12 с.

Приводится перечень контрольных вопросов к каждой из 8 лабораторных работ лабораторного практикума по материаловедению. Вопросы предназначены для самостоятельной подготовки к защитам лабораторных работ студентов младших курсов, обучающихся по направлениям: теплоэнергетика, электроэнергетика, энергомашиностроение, технологические машины и оборудование и др.. Могут быть полезны для преподавателей консультационного центра кафедры технологии металлов.

• Учебное издание

Качапин Александр Александрович, Муравьева Татьяна Петровна Материалы в энергетике Контрольные вопросы к лабораторному практикуму по материаловедению Методическое пособие по курсу Материаловедение Редактор Зайцева А.В. Редактор издательства Касьянова Е.Н. ЛР № 020528 от 05.06.97 г.

Подписано к печати 6.12.99 Формат 60x84/16

Физ. печ. л. 0,75 Тираж :>0 _Изд _№ 1₅₈

1999 г.

Издательство МЭИ, 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14

© Московский энергетический институт

Микроструктура углеродистых незакаленных сталей

1. Что понимается в материаловедении под структурой материала?

2. Какую структуру называют микроструктурой в отличии от макро- структуры?

3. Принцип, подготовка объекта исследования, задачи микроанализа.

4. Как работает металлографический микроскоп - в отраженном или проходящем через объект исследования свете? Почему?

5. Какие сплавы называются углеродистыми сталями? Назовите полез­ные и вредные металлургические примеси сталей.

6. Какая часть диаграммы "Ре - Ре₃С соответствует углеродистым ста­лям?

7. Как называются углеродистые стали в зависимости от содержания в них углерода?

8. Дайте определения фазово-структурным составляющим углероди­стых сталей и их краткую характеристику (содержание углерода, твердое 1Ь, прочность, пластичность).

9. Какие твердые растворы называются растворами внедрения в отли­чии от растворов замещения?

---

10. Какое железо называется а-желгзом в отличии от у-железа?

11. Какова предельная растворимость углерода в Ре_ц и Ре _у ? Как она изменяется при понижении температуры и какие фазовые превращения явля- ются следствием этого изменения?

12. Назовите структурные составляющие углеродистых сталей: самую твердую и статически прочную;

самую мягкую и малопрочную; самую хрупкую.

13. Почему значения характеристик твердости, рочности, пластичности и ударной вязкости перлита являются промежуточными между их значения­ми для феррита и цементита?

14. Какая структурная составляющая более твердая, прочная и менее пластичная - феррит или перлит? Почему?

15. Как изменяется количественное соотношение структурных состав­ляющих в до- и заэвтектоидных сталях при увеличении содержания з них уг­лерода?

16. Как подсчитать процентное содержание углерода в до- и заэвтек х> идных сталях, зная процентное содержание их структурных составляющих/

17. Решите обратную п. 16 задачу: зная процентное содержание углеро­да в доэвтектоидной стали (например С = 0,35%), определите процентное со­отношение ее структурных составляющих.

13. Почему при определении количества углерода в доэвтектоидной стали его содержание во второй структурной составляющей (в феррите) не учитывается, а в случае заэвтектоидной стали содержание углерода в ее вто­рой структурной составляющей (в цементите вторичном) учитывается обяза­тельно?

14. В каком виде (растворенном, свободном или химически связанном) присутствует углерод в до-, за- и эвтектоидной сталях? В какой из них общее количество цементита больше?

15. Как и почему изменяются микроструктура и, соответственно, твер­дость, прочность и пластичность до- и заэвтектоидных сталей при увеличе­нии содержания в них углерода?

16. Объясните принципы маркировки углеродистых сталей обыкновен­ного качества, качественных конструкционных и инструментальных. Что оз­начают в марках сталей буквосочетания КП, ПС, СП?

17. Объясните происхождение металлургического термина "кипящая сталь". Соответствует ли он физическому кипению? Каковы причины газо­выделения в кипящих сталях и его отсутствия в спокойных сталях?

18. Расшифруйте марки углеродистых сталей: СтЗкп, сталь 08пс, сталь 45, У11,У11Г,У11ГА.

19. Каков основной критерий высокого металлургического качества стали?

---

25. Чем вредны сера и фосфор для углеродистых сталей?

26. Каковы причины красноломкости и хладноломкости стали, вызы­ваемые серой и фосфором соответственно?

27. Сравните по содержанию углерода, марганца, серы и фосфора стали марок У7, У8, У8Г, У9А, У ЮГА.

28. Сравните по твердости, прочности и пластичности отожженные стали марок 10, 45, У10. Дайте объяснение.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Кристаллизация металлов и солей

1. Какое фазовое превращение называется кристаллизацией?

2. Нарисуйте кривую охлаждения для процесса кристаллизации чистого металла. Какова причина образования на ней площадки? Сколько фаз со­держит кристаллизующийся металл выше, ниже и в средней точке площадки?

3. Каковы энергетические предпосылки кристаллизации металла? Как зависит свободная энергия Р от температуры для жидкой и твердой фаз ме­талла?

4. Какая температура называется равновесной температурой кристал­лизации? Может ли при ней завершиться процесс кристаллизации?

5. Какова равновесная температура кристаллизации чистой воды?

6. Что называется степенью переохлаждения Д/?

7. Из каких двух элементарных процессов состоит процесс кристалли­зации?

8. Дайте определение количественным параметрам процесса кристалли­зации - числу центров кристаллизации (ч.ц) и скорости роста кристаллоз (с.р). Какова их размерность?

9. Какие материальные образования в жидкой фазе являются естествен­ными центрами кристаллизации металла?

10. Дайте понятие критического радиуса зародыша г_к-р Как зависит г*? от А/. Что происходит с зародышами, радиус которых больше (меньше) кри­тического?

11. Изобразите графически зависимости ч.ц и с.р от А/. Что называется в материаловедении зернами металла? Нарисуйте схемы зеренной структуры закристаллизовавшегося металла при трех степенях переохлаждения ( в пре­делах восходящих участков графиков).

12. Как зависит &( от скорости охлаждения? Как и почему изменяется величина зерен при увеличении скорости охлаждения?

13. Как связаны механические свойства металла с величиной его зерен?

---

14. Чем ограничено использование высоких скоростей охлаждения для получения мелкозернистой структуры?

15. Как влияют модификаторы на величину зерна? Каков механизм влияния модификаторов I и II рода?

16. Объясните принцип структурного и размерного соответствия?

17. Какую форму могут иметь кристаллы в процессе роста? Кристаллы какой формы называются дендритами?

18. Как можно получить металлы не в кристаллическом, а в аморфном состоянии? Каковы их свойства? Почему не удается получить аморфный ме­талл большой массы?

19. Почему в изломах слитков сурьмы, отлитых в холодную металлич :-скую и в горячую керамическую формы, размеры зерен не одинаковые? Г_2 они мельче? Почему?

20. Почему процессы кристаллизации в лабораторной работе изучает­ся на растворах солей, а не на металлах?

Лабораторная работа № 3 Микроструктура и свойства чугунов

1. Какие сплавы называются чугунами?

2. Какие еще компоненты (кроме главных - железа и углерода) и в ка­ком количестве содержатся в технических чугунах?

3. К каким сплавам - деформируемым (обрабатываемым давлением) или литейным - относятся чугуны? Почему?

4. На какие 4 типа подразделяются чугуны?

1. В каком состоянии - в свободном (в виде графита) или в химически связанном (в виде цементита) - присутствует углерод в белых чугунах (БЧ), в серых чугунах (СЧ), в высокопрочных чугунах (ВЧ) и в ковких чугунах (КЧ)?

2. Какие из четырех типов чугунов представлены на диаграмме "Ре-Ре₃С?

7. Какая часть диаграммы "Ре-Ре₃С относится к БЧ?

8. Как подразделяются БЧ в зависимости от положения на диаграмме "Ре-Ре₃С (т.е. в зависимости от содержания в них углерода)?

9. Какую микроструктуру(какие структурные составляющие) имеют до -, за - и эвтектический БЧ?

10. Что представляет собой ледебурит БЧ выше и ниже температуры эв- тектоидного превращения 727°С?

И. Подсчитайте по формуле %Ц = %Сх15, сколько цементита содер­жится в ледебурите и какова в связи с этим его твердость?

12. Чем объясняется высокая твердость, износостойкость и хрупкость

БЧ?

13. Какова обрабатываемость резанием БЧ? Почему?

14. Объясните связь между плохой обрабатываемостью резанием и ог­раниченным использованием БЧ в качестве конструкционного материала.

15. Во сколько раз графит мягче цементита?

16. В каком состоянии присутствует углерод в СЧ, ВЧ и КЧ? Какова в связи с этим их твердость, обрабатываемость резанием и широта применения в качестве литейных конструкционных материалов по сравнению с БЧ?

17. Из каких структурных составляющих может состоять металлическая основа СЧ,ВЧ и КЧ?

18. Как называются СЧ, ВЧ и КЧ, если их металлическая основа состо­ит из перлита? Из перлита и феррита? Из феррита?

19. Можно ли при микроанализе СЧ, ВЧ и КЧ отличить их друг от дру­га только по микроструктуре их металлической основы? Почему?

20. Каков отличительный микроструктурный признак СЧ, ВЧ и КЧ?

21. Чем с точки зрения микроструктуры отличаются СЧ, ВЧ и КЧ от углеродистых сталей и между собой? .

22. В каких чугунах — перлитных, перлито-ферритных или феррит-_ных— часть углерода находится в виде цементита?

23. Сколько углерода химически связано в цементит в перлитных СЧ, ВЧ и КЧ?

24. Зависят ли механические свойства — твердость, прочность и пла­стичность чугунов от микроструктуры металлической основы, общего объе­ма и геометрической формы графитных включений?

25. Почему перлитные чугуны более прочные, твердые и износостойкие, чем перлито-ферритные и, тем более, чем ферритные?

26. Охарактеризуйте прочность и пластичность графита?

---

27. Как влияет наличие и увеличение общего объема графитных вклю­чений на прочность и пластичность чугунов по сравнению с углеродистыми сталями? Почему?

28. Как влияет геометрическая форма графитных включений на степень снижения прочности и пластичности при растяжении чугунов? Почему?

29. Почему СЧ менее прочные и более хрупкие, чем КЧ и, тем более, чем ВЧ? Почему даже ферритные СЧ имеют очень низкое (всего около 0,2%) относительное удлинение?

30. Зависит ли твердость СЧ, ВЧ и КЧ от геометрической формы гра­фитных включений? А от микроструктуры металлической основы?

31. Можно ли, зная только процентное содержание углерода, оценить уровень механических свойств чугунов, как это можно сделать для углероди­стых сталей? Почему?

32. Объясните принцип маркировки СЧ, ВЧ и КЧ. Расшифруйте марки-: СЧ35, ВЧ60, КЧ50-4. Почему в марках СЧ не указывается второе число, как в .марках КЧ?

33. Почему БЧ не имеют конструкторской маркировки, как СЧ,ВЧ и

КЧ?

34. Каковы преимущества и недостатки чугунов с графитными включе- ниями в микроструктуре по сравнению с углеродистыми сталями?

35. Каковы условия получения СЧ, БЧ, ВЧ и КЧ?

36. Объясните происхождение названий чугунов разных типов. Обраба- тываются ли давлением ковкие чугуны?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Построение диаграммы состояния по кривым охлаждения сплавов

1. Дайте определение диаграмм состояния (диаграмм фазового равно­весия) двухкомпонентных сплавов. Какую информацию о сплавах несут диа­граммы?

2. Как называются в материаловедении температуры фазовых превра­щений в металлах и сплавах? Как и почему они обнаруживаются на кривых охлаждения?

3. Расскажите, как строится диаграмма состояния с использованием ме­тода термического анализа.

4. Каков характер взаимодействия компонентов - свинца (РЬ) и олова (5п) в твердом состоянии и, соответственно, к какому типу относится диа­грамма состояния системы "РЬ - 5п"?

5. Какие фазы называются твердыми растворами? Используя представ­ления об атомах и кристаллических решетках, объясните "конструкцию" твердого раствора внедрения и твердого раствора замещения.

6. Покажите на диаграмме "РЬ-5п" линии ликвидус, солидус, эвтектиче­скую линию, линии предельной растворимости 5п в РЬ и Роз 5п.

---

Смотрите также файлы

• Вопросы к защите 1.pdf

• Вопросы ИМЭП_Экзамен_2014.doc

• Вопросы для контрольных2012.doc

• Вопросы А-15-12 Основы констр_ч.1-2014.pdf

• Вопросы 2012.doc