Вариант 10.
1. Для кристаллической решетки тантала определите координационное число и рассчитайте коэффициент укладки. Укажите плоскости и направления легчайшего скольжения в решетке тантала.
Тантал – Та имеет кубическую объемноцентрированную решетку (ОЦК).
Рисунок 1 – Объемноцентрированная кубическая решетка.
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).
2. В чем сущность и каково назначение дробеструйной обработки? Приведите примеры практического применения этого вида обработки.
Повышение долговечности деталей машин методом поверхностного пластического деформирования (ППД) или поверхностного наклепа широко используется в промышленности для повышения сопротивляемости малоцикловой и многоцикловой усталости деталей машин.
Поверхностное упрочнение дробеструйным наклепом достигается за счет кинетической энергии потока чугунной или стальной дроби; поток дроби на обрабатываемую поверхность направляется или скоростным потоком воздуха, или роторным дробеметом.
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 1,4 % 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.
Линия GS соответствует температурам начала превращения аустенита в феррит. Ниже линии GS сплавы состоят из феррита и аустенита.
На участке изменения температур от точки 4 до точки 5 из феррита выделяется цементит (третичный). С=2+1-2=1. Система моновариантна.
4. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита для стали У8. Нанесите на нее кривую режима термической обработки, обеспечивающей получение твердости 60…63 НRС. Укажите, как этот режим называется, и какая структура при этом получается. Опишите сущность происходящих превращений.
Термической обработкой, необходимой для получения твердости 60…63 HRC, является закалка.
5. С помощью диаграммы состояния железо-цементит опишите структурные превращения, происходящие при нагреве доэвтектоидной стали. Покажите критические точки АС1 и АС3 для выбранной вами стали. Установите режим нагрева этой стали под закалку. Охарактеризуйте процесс закалки, опишите получаемую структуру и свойства стали.
Стали, содержащие от 0,02 до 0,8 % углерода, называются доэвтектоидными. Эти стали после окончания кристаллизации состоят из аустенита, который не претерпевает изменений при охлаждении вплоть до температур, соответствующих линии GOS (см. рис. 4, а).
После закалки сталь имеет высокую твердость и низкую пластичность.
6. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду температуру отпуска стяжных болтов из стали МСт5, которые должны иметь твердость 207…230 НВ. Опишите микроструктуру и свойства.
Сталь МСт5 — углеродистая сталь общего назначения группы Б, изготовленная мартеновским способом. В ее состав входит: 0,28-0,37% С, 0,50-0,80 %Mn.
Полный отжиг — этот вид отжига, который заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30 —50°С выше температуры, соответствующей точке Ас3 (для стали МСт5 — 860- 880оС), выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений в объеме металла и последующем медленном охлаждении (рис. 6, а). При этом отжиге происходит полная фазовая перекристаллизация стали.
7. Копиры должны иметь минимальную деформацию и высокую износоустойчивость поверхностного слоя при твердости 750…1000 НV. Для их изготовления выбрана сталь 38ХВФЮА. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической и химико-термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали. Опишите структуру и свойства стали после обработки.
Для азотирования применяют сталь 38ХМЮА, которая относится к конструкционным улучшаемым легированным сталям (класс нитралои). Ее состав: 0,35-0,38% С, 0,8-1,0% Сr, 0,7-1,1%Al, 0,15-0,25% Mo. В стали азот образует с алюминием, хромом, молибденом и другими элементами нитриды в очень дисперсной форме, вследствие чего азотированный слой приобретает твердость, намного превышающую твердость цементованных сталей.
8. Дня дисков и роторов турбин используется сталь 15Х12ВНМФ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки и опишите структуру. Охарактеризуйте механические свойства стали.
Сталь 15Х12ВНМФ — конструкционная жаропрочная сталь.
Жаропрочные стали благодаря сравнительно невысокой стоимости (по сравнению со стоимостью других жаропрочных сплавов) широко применяют в высокотемпературной технике. Рабочие температуры жаропрочных сталей 500 —750°С. При температурах до 600°С чаще используют стали на основе х-твердого раствора, а при более высокихтемпературах — стали на основе аустенитной структуры, обладающие более высокой жаропрочностью
