Вариант 16
1. Для кристаллической решетки хрома определите координационное число и рассчитайте коэффициент укладки. Объясните физическую природу тугоплавкости хрома.
Хром – Cr имеет кубическую объемноцентрированную решетку (ОЦК).
Рисунок 1 – Объемноцентрированная кубическая решетка
Хром является тугоплавким металлом. К тугоплавким металлам, если принять за единственный показатель высокую температуру плавления, следует отнести все металлы, температура плавления которых выше температуры плавления железа (1539оС).
2. Объясните механизм образования текстуры рекристаллизации. Почему желательно получение текстурованной трансформаторной стали?
После высоких степеней предшествующей деформации возникает текстура, которая нередко является причиной образования при последующем нагрева текстуры рекристаллизации. В этом случае новые рекристаллизованные зерна имеют преимущественную кристаллографическую ориентировку. Характер текстуры рекристаллизации определяется условиями проведения отжига, видом предшествующей обработки давлением (прокатка, волочение и т.д.), а так же количеством и природой примесей.
3. Вычертите диаграмму состояния железо — карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите процессы кристаллизации и превращений в твердом состоянии для сплава, содержащего 1,3 % С, напишите для этих процессов фазовые реакции с указанием составов реагирующих фаз и температурных интервалов превращений, изобразите схему кривой охлаждения заданного сплава и обоснуйте ее вид с применением правила фаз. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?
Первичная кристаллизация сплавов системы железо-углерод начинается по достижении температур, соответствующих линии ABCD (линии ликвидус), и заканчивается при температурах, образующих линию AHJECF (линию солидус).
Превращения, происходящие в твердом состоянии, называются вторичной кристаллизацией. Они связаны с переходом при охлаждении γ-железа в α-железо и распадом аустенита.
Сплав железа с углеродом, содержащий 1,3%С, называется заэвтектоидной сталью. Его структура при комнатной температуре цементит + перлит.
4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита дли стали У8, нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 45 НRС. Укажите, как этот режим называется, опишите сущность превращений и какая структура получается в данном случае.
Изотермической обработкой, необходимой для получения твердости 45 НRC, является изотермическая закалка.
Изотермическая закалка выполняется так же, как и ступенчатая, но выдержка в закалочной среде более продолжительна. При такой выдержке происходит изотермический распад аустенита с образованием бейнита. Продолжительность выдержки в закалочной среде зависит от устойчивости переохлажденного аустенита при температурах выше Мн и определяется по диаграмме изотермическогопревращения аустенита для каждой марки стали.
5. С помощью диаграммы состояния железо — цементит определите температуру нормализации, отжига и закалки для стали 30. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и опишите структуру и свойства стали после каждого вида обработки.
Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 40-50 °С, в непродолжительной выдержке для прогрева садки и завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизациюстали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье, прокатке, ковке или штамповке. Нормализацию широко применяют для улучшения свойств стальных отливок вместо закалки и отпуска.
6. Выберите сталь для изготовления рессор. Назначьте режим термической обработки, опишите микроструктуру и свойства рессор в готовом виде. Каким способом можно повысить усталостную прочность рессор?
Рессорно-пружинные стали общего назначения должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и пределом выносливости при достаточной пластичности и сопротивлении хрупкому разрушению; иметь повышенную релаксационную стойкость.
Для получения этих свойств стали должны содержать С 0,5% и быть подвергнуты закалке и отпуску при 400 —520°С. Для углеродистых пружинных сталей после термической обработки обычно 0,2 80 кгс/мм2 и для легированных сталей — 0,2 100 кгс/мм2.
7. Для изготовления машинных метчиков выбрана сталь Р10К5Ф5. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.
Сталь Р10К5Ф5- быстрорежущая инструментальная сталь. В ее состав входят: 1,45 — 1,55% углерода, ≤0,4% марганца, ≤0,4% кремния, 4,0 — 4,6% хрома, 10 — 11,5% вольфрама, 4,3 — 5,1% ванадия, 5 — 6% кобальта, 0,3% молибдена, 0,4% никеля, 0,03% серы, 0,035% фосфора.
Термическая обработка инструмента из быстрорежущей стали имеет ряд особенностей.
8. Для изготовления деталей, работающих в активных коррозионных средах, выбрана сталь 08Х17Т. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Объясните назначение легирующих элементов, введенных в эту сталь
Поверхностное разрушение металла под воздействием внешней среды называется коррозией. Чистое железо и низколегированные стали неустойчивы против коррозии в атмосфере, в воде и во многих других средах.
Ввиду высокого содержания хрома стали типа Х17 можно применять и как жаростойкие (окалнностойкие) при рабочих температурах не выше 900 °С.
