1. Для кристаллической решетки хрома определите координационное число и рассчитайте коэффициент укладки. Покажите и определите индексы кристаллографических плоскостей и направлений легкого скольжения в решетке.
Хром – Cr имеет кубическую объемноцентрированную решетку (ОЦК).
Под координационным числом понимают число атомов, находящихся на равном и наименьшем расстоянии от данного атома. В ОЦК решетке на этом расстоянии находятся 8 соседей (К8).
Коэффициентом укладки называют плотность упаковки атомов в объеме кристаллической решетки.
2. Дайте определение твердости. Какими методами измеряют твердость металлов и сплавов? Опишите их.
Твердость – это сопротивление материала проникновению в его поверхность стандартного тела (индентора), не деформирующегося при испытании.
Широкое распространение объясняется тем, что не требуются специальные образцы.
Это неразрушающий метод контроля. Основной метод оценки качества термической обработке изделия. О твердости судят либо по глубине проникновения индентора (метод Роквелла), либо по величине отпечатка от вдавливания (методы Бринелля, Виккерса, микротвердости).
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 2,2 % 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).
При кристаллизации сплавов по линии АВ из жидкого раствора выделяются кристаллы твердого раствора углерода в α-железе (δ-раствор). Процесс кристаллизации сплавов с содержанием углерода до 0,1 % заканчивается по линии АН с образованием α (δ)-твердого раствора. На линии HJB протекает перитектическое превращение, в результате которого образуется твердый раствор углерода в γ-железе, т. е. аустенит.
4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 150 НВ. Укажите, как этот режим называется, и какая структура получается в данном случае.
Изотермической обработкой, достаточной для получения твердости НВ = 150 для стали У8, является изотермический отжиг (рисунок 5). Структура после отжига – крупнопластинчатый перлит. При изотермическом отжиге сталь У8 нагревают до температуры на 30-50°С выше точки Ас1 (Ас1 = 730°С) и после выдержки охлаждают до температуры 650-680°С. Структура после отжига – крупнопластинчатый перлит.
5. С помощью диаграммы состояния железо — цементит обоснуйте выбор режима термической обработки, применяемой для устранения цементитной сетки в заэвтектодной стали. Дайте определение выбранного режима обработки и опишите превращения, которые происходят при нагреве и охлаждении.
Для устранения грубой сетки вторичного цементита заэвтектоидные стали подвергают нормализации.
Нормализацией называется нагрев доэвтектоидной стали до температуры выше Ас3, а заэвтектоидной – выше Аcm на 40-50°С с последующим охлаждением на воздухе.
6. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска деталей машин из стали 40Х, которые должны иметь твердость 28…35 HRС. Опишите сущность происходящих превращений при термической обработке, микроструктуру и свойства.
Сталь 40Х — конструкционная легированная сталь. Ее химический состав указан в таблице 2.
Температура точки Ас3 для стали 40Х составляет 815°С, а Ас1 равна 743°С. Структура доэвтектоидной стали при нагреве её до критической точки Ас1 состоит из зерен перлита и феррита. В точке Ас1 происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит.
7. Для изготовления разверток выбрана сталь ХВСГ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства разверток после термической обработки.
Сталь ХВСГ – инструментальная легированная сталь повышенной прокаливаемости. Ее химический состав и термическая обработка указаны в таблице 4.
8. В котлостроении используется сталь 12Х1МФ. Укажите состав и группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование и опишите структуру стали после термической обработки. Как влияет температура эксплуатации на механические свойства данной стали?
Сталь 12Х1МФ -Конструкционная жаропрочная сталь. Ее химический состав и механические свойства указаны в таблице 4.
