• Предмет: Материаловедение:Материаловедение
  • Вид работы: Контрольная
  • Год написания: 2014
  • Страниц: 18
  • Цена: 700руб.

5 вариант

Вариант 5.

1. Для кристаллической решетки вольфрама определите координационное число и рассчитайте коэффициент укладки. Покажите одну из плоскостей октаэдра и напишите индексы всех плоскостей семейства. Объясните природу тугоплавкости вольфрама.

Вольфрам – W имеет кубическую объемноцентрированную решетку (ОЦК).

Простые формы кубической сингонии выводятся как производные из основных форм путем «наращивания» на их гранях пирамид, двух-, трех- и четырехскатных «крыш», допускаемых плоскостной симметрией граней.

Основные формы кубической сингонии: куб (гексаэдр), октаэдр и кубический тетраэдр (рисунок 1).

2. Опишите сущность явления наклепа и примеры его практического использования.

Наклеп – изменение структуры и свойств металлического материала, вызванное пластической деформацией. Наклеп снижает пластичность и ударную вязкость, но увеличивает предел пропорциональность, предел текучести и твердость. Наклеп снижает сопротивление материала деформации противоположного знака. При поверхностном наклепе изменяется остаточное напряженное состояние в материале и повышается его усталостная прочность. Наклеп возникает при обработке металлов давлением (прокатка, волочение, ковка, штамповка), резанием, при обкатке роликами, при специальной обработке дробью.

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 1,1 % 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. Процесс первичной кристаллизации сталей  заканчивается по линии AHJE.

Сплав железа с углеродом, содержащий 1,1 % С, называется заэвтектоидной сталью. Его структура при комнатной температуре – цементит (вторичный) + перлит.

4. При непрерывном охлаждении стали У8 получена структура тростит + мартенсит. Нанесите на диаграмму изотермического превращения аустенита кривую охлаждения, обеспечивающую получение данной структуры. Укажите интервалы температур превращений и опишите характер превращения в каждом из них.

Для получения структуры троостит + мартенсит в стали У8 необходимо нагреть ее до температуры выше точки А1, затем охладить так, чтобы пересечь кривую начала превращения аустенита в перлит в области троостита и, минуя кривую конца превращения, перейти в область мартенсита.

5. С помощью диаграммы состояния железо-цементит установите температуру полной и неполной закалки для стали 45 и опишите структуру и свойства стали после каждого вида термической обработки.

Закалка доэвтектоидной стали заключается в нагреве стали до температуры выше критической (Ас3), в выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую.

Температура точки Ас3 для стали 45 составляет 755°С.

Если доэвтектоидную сталь нагреть выше Ас1, но ниже Ас3 (неполная закалка), то в ее структуре послезакалки наряду с мартенситом будут участки феррита. Присутствие феррита как мягкой составляющейснижает твердость стали после закалки. При нагреве до температуры 740°С (ниже точки Ас3) структура стали 45 – аустенит + феррит, после охлаждения со скоростью выше критической структура стали – мартенсит + феррит.

6. Кратко изложите сущность процесса жидкостного высокотемпературного цианирования и применяемой после цианирования термической обработки.

Цианированием называют процесс диффузионного насыщения поверхност­ного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 820 — 950°С в расплавленных солях, содержащих группу «CN».

Для получения слоя большей тол­щины (0,5—2,0 мм) применяют высокотемпературное или глубокое циани­рование при 930-950°С в ванне, содержащей 8% NaCN, 82% ВаС12 и 10% NaCl (состав ванны до расплавления). Зеркало ванны покрывают слоем графита во избежание больших потерь теплоты и угара цианистых солей. Время выдержки изделий в ванне для получения слоев указанной толщины составляет 1,5 — 6 ч.

При цианировании в ванне протекают следующие реакции:

ВаС12 + 2NaCN → 2NaCl + Ba(CN)2;

Ba(CN)2 → BaCN2 + С;

BaCN2 + О2 → BaO + CO + 2N.

Выделяющийся атомарный углерод и азот диффундируют в железо. При указанных высоких температурах сталь с поверхности в большей степени насыщается углеродом (до 0,8 — 1,2%) и в меньшей — азотом

(0,2—0,3%). Строение цианированного слоя аналогично цементованному. После высокотемпературного цианирования детали охлаждают на воздухе, а затем для измельчения зерна закаливают с нагревом в соляной ванне или печи и подвергают низкотемпературному отпуску.

Процесс цианирования по сравнению с процессом цементации требует меньшего времени для получения слоя заданной толщины, характеризует­ся значительно меньшими деформациями и короблением деталей сложной формы и более высокими сопротивлением износу и коррозии.

Недостатком цианирования является высокая стоимость, ядовитость цианистых солей и необходимость в связи с этим принятия специальных мер по охране труда.

7. Для изготовления фрез выбрана стань 9ХС. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и свойства фрез после термической обработки.

Сталь 9ХС — инстументальная легированная сталь для режущего инструмента.

Инструментальными сталями называют углеродистые и легированные ста­ли, обладающие высокой твердостью (HRC 60 — 65), прочностью и износо­стойкостью и применяемые для изготовления различного инструмента. Обычно это заэвтектоидные или ледебуритные стали, структура которых после закалки и низкого отпуска мартенсит — избыточные карбиды.

Легированные стали повышенной прокаливаемости, не обладающие тепло­стойкостью. Легированные инструментальные стали подобно углеродистым не обладают теплостойкостью и пригодны только для реза­ния относительно мягких материалов с небольшой скоростью. Их исполь­зуют для инструмента, не подвергаемого в работе нагреву свыше 200 —250°С. Легированные стали по сравнению с углеродистыми обладают большой устойчивостью переохлажденного аустенита, а следовательно, большей прокаливаемостью. Инструменты из этих сталей можно охла­ждать при закалке в масле и в горячих средах; (ступенчатая закалка), что уменьшает деформацию и коробление инструмента.

8. Для элементов сопротивления выбран сплав манганин МНМцЗ-12. Расшифруйте состав сплава и укажите, к какой группе относится данный сплав по назначению. Опишите структуру и электротехнические характеристики этого сплава.

Для элементов электросопротивления требуется низкая элек­тропроводность и в данном случае применяют не чистые металлы, а сплавы. Применяются эти сплавы для изготовления реостатов (так называемые реостатные сплавы) и для нагревательных эле­ментов различных электрических приборов и электрических печей (сплавы высокого электросопротивления).

Если два компонента образуют механическую смесь, то электро­сопротивление изменяется с изменением концентрации по аддитивному закону .

При образовании твердых растворов электросопротивление меняется по криволинейному закону. При этом электросопротивление; сплава значительно выше электросопротивления чистых компонентов. Отсюда следует, что надо применять сплавы из металлов, образующих твердые растворы; обычно эти сплавы являются твердыми растворами высокой концентрации.

К сплавам высокого электросопротивления предъявляются следующие требо­вания:

1. Сплав должен обладать большим удельным электросопротивлением.

2. Сплав должен обладать возможно малым температурным коэффициентом электросопротивления (т. е. чтобы электросопротивление мало изменялось при изме­нении температуры). Электросопротивление у металлов, например у железа, растет с повышением температуры (рис. 5).

Рисунок 7. – Изменение электросопротивления железа(1) и нихрома(2) при повышении температуры.

Для реостатных сплавов применяют медные сплавы — никелин, константан, манганин, являющиеся сплавами меди с никелем, цинком и марганцем.

ЗАКАЗАТЬ ЭТУ РАБОТУ

Ваше имя:

Ваш e-mail:

Ваш номер телефона:

Способ оплаты: