- •Раздел 1. Строение материалов
- •Задачи по изучению атомно-кристаллических решеток
- •6. Запишите ответ.
- •Задачи на явление полиморфизма
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •3. Воспользуйтесь литературой, найдите и зарисуйте кристаллические решетки, характерные Fe (рис. 1).
- •4. Найдите в справочнике или учебнике температурные интервалы существования этих решеток и запишите их.
- •5. Запишите ответ.
- •Задачи по дефектам кристаллического строения
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •Задачи на определение массовой доли углерода
- •Задачи по диаграммам состояния двойных сплавов
- •2. Запишите условия задачи.
- •8. Запишите ответ.
- •Задачи на использование правила отрезков и правила концентраций
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •8. Запишите ответ.
- •Задачи по диаграмме состояния железо-цементит
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •7. Запишите ответ.
- •1.4.1. Качественные задачи Задачи на изучение атомно-кристаллических решеток
- •Задачи по изучению явления полиморфизма
- •Задачи по изучению дефектов кристаллического строения
- •1.4.2. Расчетные задачи Задачи по определению массовой доли углерода в стали
- •1.4.3. Графические задачи Задачи по диаграммам состояния двойных сплавов
- •Задачи на использование правила отрезков
- •Задачи по диаграммам состояния железо – углерод
- •Задачи на изучение процесса кристаллизации
- •Задачи о влиянии пластической деформации на структуру металла
- •Раздел 2. Свойства материалов и методы
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •Задачи на вычисление временного сопротивления по твердости
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •Задачи на вычисление предела выносливости по пределу прочности
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2.2. Качественные задачи Задачи по расшифровке обозначений механических свойств
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •Задачи на определение механических свойств по результатам испытания на растяжение
- •Задачи на вычисление твердости по результатам испытаний
- •Задачи на определение ударной вязкости
- •Задачи на вычисление предела прочности по твердости
- •Задачи на вычисление предела выносливости по пределу прочности
- •2.3.2. Качественные задачи Задачи по расшифровке обозначений механических свойств
- •Задачи теоретические
- •Раздел 3. Термическая обработка материалов
- •Задачи на определение критических точек по диаграмме железо – цементит
- •1.Прочитайте условия задачи.
- •2.Запишите условия задачи.
- •7. Запишите ответ.
- •Задача на определение температур нагрева для процессов термической обработки для заэвтектоидной стали
- •Прочитайте условия задачи.
- •Запишите условия задачи.
- •11. Запишите ответ.
- •Задача на определение температур нагрева для процессов термической обработки для доэвтектоидной стали
- •2. Запишите условия задачи.
- •10. Запишите полученный ответ.
- •Задачи на определение изотермического превращения аустенита
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •Задача по выбору правильных температур режимов термической обработки
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •Запишите условия задачи.
- •Задачи на назначение режима термообработки для достижения эксплуатационных свойств различных изделий
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •12. Ответьте на вопрос задачи.
- •13. Запишите полученный ответ.
- •Задачи на назначение режимов химико-термической обработки для достижения эксплуатационных свойств изделий
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •3. Определите, какая химико-термическая обработка обеспечит эксплуатационные свойства изделий.
- •4. Назначьте режим обработки.
- •5. Опишите структуру.
- •6. Запишите ответ.
- •3.2. Сложные задачи Задачи по разбору структурных превращений происходящих в сталях при разных режимах обработки
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •Задачи по назначению режима термообработки для исправления структуры
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •Задачи на определение критических точек по диаграмме железо – цементит
- •Задачи на определение температур нагрева для процессов термической обработки для заэвтектоидных сталей
- •Задачи на определение температур нагрева для процессов термической обработки для заэвтектоидных сталей
- •Задачи на определение изотермического превращения аустенита
- •Задачи по выбору правильных температур режимов термической обработки
- •Задачи на назначение режима термообработки для достижения эксплуатационных свойств различных изделий
- •Задачи на назначение режимов химико-термической обработки для достижения эксплуатационных свойств изделий
- •3.3.2. Сложные задачи Задачи по разбору структурных превращений происходящих в сталях при разных режимах обработки
- •Задачи по назначению режима термообработки для исправления структуры
- •Задачи теоретические
- •Раздел 4. Материалы, применяемые в технике
- •4.1. Качественные задачи Задачи по расшифровке марок сталей и сплавов
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •15Ха – высококачественная; 30х13 – качественная; 20Mn5 – низколегированная качественная; х10Cr13 – высоколегированная качественная.
- •Задачи на обоснование выбора материалов, применяемых в нефтехимическом производстве
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •Профиль свойств
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •9. Зарисуйте график термической обработки.
- •10. Опишите структуру после каждого процесса термической обработки.
- •11. Запишите полученный ответ.
- •Задача по выбору конструкционных сталей в зависимости от прокаливаемости
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •6. По составленной таблице профиля свойств, из справочника выберите марку материала, удовлетворяющего этим требованиям.
- •7. Обоснуйте выбор марки стали.
- •8. Выберите по справочнику вид и режим упрочняющей термической обработки.
- •9. Зарисуйте график термической обработки.
- •10. Запишите полученный ответ.
- •Задача по выбору материала с твердой поверхностью и вязкой сердцевиной
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •Найти: марку материала-?
- •Профиль свойств
- •6. По составленной таблице профиля свойств, из справочника выберите марку материала, удовлетворяющего этим требованиям.
- •7. Обоснуйте выбор марки стали.
- •8. Назначьте вид и режим упрочняющей термической обработки по справочнику.
- •Задачи по чугунам
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •Профиль свойств
- •6. Воспользуйтесь справочником и выберите марку материала, удовлетворяющего составленному Вами профилю свойств.
- •7. Обоснуйте выбор марки чугуна.
- •8. Выберите по справочнику вид и режим термической обработки.
- •9. Запишите полученный ответ.
- •Задачи по цветным сплавам
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •Профиль свойств
- •8. Выберите по справочнику вид и режим упрочняющей термической обработки
- •9. Зарисуйте график термической обработки.
- •10. Запишите полученный ответ.
- •Задачи по сталям и сплавам специализированного назначения
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •Профиль свойств
- •6. Воспользуйтесь справочником и выберите марку материала, удовлетворяющего составленному Вами профилю свойств. Сталь х18н10т
- •7. Обоснуйте выбор марки стали.
- •8. Выберите по справочнику вид и режим упрочняющей термической обработки.
- •9. Зарисуйте график термической обработки.
- •10. Запишите полученный ответ.
- •Задачи по выбору материалов, применяемых в нефтехимическом производстве
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •8. Выберите по справочнику вид и режим термической обработки.
- •9. Зарисуйте график термической обработки.
- •10. Запишите полученный ответ.
- •Задачи по применению различных материалов
- •1. Прочитайте условия задачи.
- •2. Запишите условия задачи.
- •3. Определите условия работы детали.
- •4. Определите возможные «отказы» детали.
- •5. Составьте профиль свойств, обеспечивающих безаварийную работу детали.
- •4.3.1. Качественные задачи Задачи по расшифровке марок сталей и сплавов
- •Задачи на обоснование выбора материалов, применяемых в нефтехимическом производстве
- •4.3.2. Сложные задачи
- •Задачи по выбору конструкционных сталей в зависимости от прокаливаемости
- •Задачи по выбору материалов для деталей с твердой поверхностью и вязкой сердцевиной
- •Задачи по чугунам
- •Задачи по цветным сплавам
- •Задачи по сталям и сплавам специализированного назначения
- •Задачи по выбору материалов, применяемых в нефтехимии
- •Задачи по применению различных материалов
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Библиографический список
Задачи по выбору конструкционных сталей в зависимости от прокаливаемости
1. Завод должен изготовить три вала, которые должны иметь временное сопротивление растяжению не ниже 750 МПа. Однако первый вал имеет диаметр 35 мм, второй 50 мм и третий 120 мм. Выбрать сталь для изготовления валов, обосновать сделанный выбор, рекомендовать режим термической обработки и указать структуру изделий в готовом виде.
2. Завод должен изготовить три вала. Они должны иметь временное сопротивление растяжению не ниже 750 МПа. Однако первый вал имеет диаметр 20 мм, второй 45 мм и третий 130 мм. Выбрать сталь для изготовления валов, обосновать сделанный выбор, рекомендовать режим термической обработки и указать структуру в готовом виде.
3. Завод должен изготовить три вала. Они должны иметь временное сопротивление растяжению не ниже 750 МПа. Однако первый вал имеет диаметр 20 мм, второй 30 мм и третий 90 мм. Выбрать сталь для изготовления валов, обосновать сделанный выбор, рекомендовать режим термической обработки и указать структуру в готовом виде.
4. Завод должен изготовить три вала. Они должны иметь временное сопротивление растяжению не ниже 750 МПа. Однако первый вал имеет диаметр 50 мм, второй 100 мм и третий 170 мм. Выбрать сталь для изготовления валов, обосновать сделанный выбор, рекомендовать режим термической обработки и указать структуру в готовом виде.
5. Завод должен изготовить три вала. Они должны иметь временное сопротивление растяжению не ниже 750 МПа. Однако первый вал имеет диаметр 60 мм, второй 90 мм и третий 145 мм. Выбрать сталь для изготовления валов, обосновать сделанный выбор, рекомендовать режим термической обработки и указать структуру в готовом виде.
6. Зубчатые колеса в зависимости от условий работы и возникающих напряжений можно изготавливать из стали обыкновенного качества, качественной углеродистой и легированной с различным содержанием легирующих элементов. Выбрать, руководствуясь техническими и экономическими соображениями, сталь для изготовления колес диаметром 50 мм и высотой 30 мм с пределом текучести не ниже 360-380 МПа. Указать термическую обработку колес, механические свойства и структуру выбранной стали в готовом изделии и для сравнения механические свойства и структуру сталей 45 и 40 ХН после улучшающей термической обработки.
7. Для деталей машин, подвергающихся действию циклических знакопеременных нагрузок и передающих высокие динамические нагрузки (типа корпусов, соединительных муфт), сечением 200 на 80 мм2 требуется выбрать марку стали, которая выдерживала бы напряжения более 850 МПа и обладала высокой выносливостью (σ-1>450 МПа) и вязкостью при достаточной (HRC 35) твердости. Рекомендовать сталь, имеющую после термической обработки подобные свойства.
8. Выбрать сталь для изготовления тяжело нагруженных коленчатых валов диаметром 60 мм, временное сопротивление которых должно быть не ниже 750 МПа. Рекомендовать состав и марку стали, режим термической обработки, структуру и механические свойства после закалки и после отпуска. Указать способ изготовления коленчатого вала из заготовки, обеспечивающий получение лучших механических свойств, и способ исследования, позволяющий обнаружить макростроение стали.
9. Зубчатые колеса, в зависимости от условий работы и возникающих напряжений, можно изготавливать из стали обыкновенного качества, качественной углеродистой и легированной с различным содержанием легирующих элементов. Выбрать, руководствуясь техническими и экономическими соображениями, сталь для изготовления колес диаметром 50 мм и высотой 30 мм с пределом текучести не ниже 360÷380 МПа. Указать термическую обработку колес, механические свойства и структуру выбранной стали в готовом изделии и для сравнения механические свойства и структуру сталей 45 и 40ХН после улучшающей термической обработки.
10. На заводе изготавливали валы двигателей внутреннего сгорания диаметром 60 мм из стали с пределом текучести 200 - 230 МПа и относительным удлинением 20 - 22%. В дальнейшем был получен заказ на валы такого же диаметра для более мощных двигателей; завод должен был гарантировать предел текучести: для валов одного типа не ниже 600 МПа и ударную вязкость не ниже 600 кДж/м2; для валов другого типа не ниже 800 МПа и ударную вязкость не ниже 800 кДж/м2.
11. Выбрать сталь для изготовления валов диаметром 40 мм для двух редукторов. По расчету сталь для одного из валов должна иметь предел текучести не ниже 300 МПа, а для другого – не ниже 450 МПа. Указать состав и марку выбранных сталей, рекомендуемый режим термической обработки, структуру после каждой операции термической обработки, механические свойства в готовом изделии. Можно ли применять углеродистую сталь обыкновенного качества для изготовления валов требуемого сечения и прочности?
12. Заводу нужно изготовить зубчатое колесо сложной формы диаметром 30 мм и высотой 150 мм. Зуб шестерни при работе подвергается изгибающим напряжениям, износу, испытывает при вращении циклические и ударные нагрузки. При недостаточной прокаливаемости возможна поломка зуба. Максимальные напряжения, возникающие в зубе при работе, составляют 1000 МПа. Выбрать сталь, которая после термической обработки обеспечивала бы безаварийную работу детали, если σ-1 материала должен быть не менее 500 МПа.
13. Коленчатые валы диаметром 80 мм, работающие при повышенных напряжениях, изготавливают на одном заводе из качественной стали, а на другом те же валы, но диаметром 120 мм – из легированной стали. Какие стали следует применять для этой цели? Указать их химический состав и марки. Рекомендовать режим закалки и отпуска и сопоставить механические свойства, которые могут обеспечить углеродистая качественная и легированная стали выбранных марок для валов указанных диаметров.
14. Коленчатые валы диаметром 70 мм, работающие при повышенных напряжениях, изготавливают на одном заводе из качественной стали, а на другом те же валы, но диаметром
100 мм – из легированной стали. Какие стали следует применять для этой цели? Указать их химический состав и марки. Рекомендовать режим закалки и отпуска и сопоставить механические свойства, которые могут обеспечить углеро-дистая качественная и легированная стали выбранных марок для валов указанных диаметров.
15. Коленчатые валы диаметром 90 мм, работающие при повышенных напряжениях, изготавливают на одном заводе из качественной стали, а на другом те же валы, но диаметром 100 мм – из легированной стали. Какие стали следует применять для этой цели? Указать их химический состав и марки. Рекомендовать режим закалки и отпуска и сопоставить механические свойства, которые могут обеспечить углеродистая качественная и легированная стали выбранных марок для валов указанных диаметров.
16. На заводе изготавливали валы двигателей внутрен-него сгорания диаметром 70 мм из стали с пределом текучести 200-230 МПа и относительным удлинением 20-22%. В даль-нейшем был получен заказ на валы такого же диаметра для более мощных двигателей; завод должен был гарантировать предел текучести; для валов одного типа не ниже 600 МПа и ударную вязкость не ниже 600 кДж/м2; для валов другого типа не ниже 800 МПа и ударную вязкость не ниже 800 кДж/м2. Указать стали, режим термической обработки, структуру и механические свойства после окончательной обработки. Указать, как изменится отношение σ0,2/σв у выбранных сталей в результате выполнения улучшающей термической обработки.
17. Коленчатые валы диаметром 100 мм, работающие при повышенных напряжениях, изготавливают на одном заводе из качественной стали, а на другом те же валы, но диаметром 150 мм – из легированной стали. Какие стали следует применять для этой цели? Указать их химический состав и марки. Рекомендовать режим закалки и отпуска и сопоставить механические свойства, которые могут обеспечить углеро-дистая качественная и легированная стали выбранных марок для валов указанных диаметров.
18. Шпиндели токарных станков работают с большой скоростью в условиях повышенного износа; поэтому твердость в поверхностном слое должна быть HRC 58÷62. Выбрать стали для шпинделей диаметром 60 и 90 мм. Привести состав и марку выбранной стали и рекомендовать режим обработки, обеспечивающий получение заданной твердости в поверхностном слое в условиях скоростной термической обработки. Указать структуру стали в поверхностных слоях и в сердцевине шпинделя, механические свойства сердцевины после окончательной термической обработки.
19. Шпиндели токарных станков работают с большой скоростью в условиях повышенного износа; поэтому твердость в поверхностном слое должна быть HRC 58÷62. Выбрать стали для шпинделей диаметром 50 и 85 мм. Привести состав и марку выбранной стали и рекомендовать режим обработки, обеспечивающий получение заданной твердости в поверхностном слое в условиях скоростной термической обработки. Указать структуру стали в поверхностных слоях и в сердцевине шпинделя, механические свойства сердцевины после окончательной термической обработки.
20. Шпиндели токарных станков работают с большой скоростью в условиях повышенного износа; поэтому твердость в поверхностном слое должна быть HRC 58÷62. Выбрать стали для шпинделей диаметром 40 и 75 мм. Привести состав и марку выбранной стали и рекомендовать режим обработки, обеспечивающий получение заданной твердости в поверхностном слое в условиях скоростной термической обработки. Указать структуру стали в поверхностных слоях и в сердцевине шпинделя, механические свойства сердцевины после окончательной термической обработки.