Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
метод указания к решению задач.doc
Скачиваний:
191
Добавлен:
19.11.2018
Размер:
5.6 Mб
Скачать

Задачи по применению различных материалов

1. Завод проводит химико-термическую обработку массовых партий зубчатых колес диаметром 55 мм из стали 25 в термическом цехе. Зубчатые колеса поступали в термический цех из механического цеха, а затем вновь возвращались для окончательной обработки в механический цех. Для повышения производительности и сокращения длительности производст-венного цикла завод изменил марку стали и начал выполнять закалку с индукционного нагрева. Это позволило проводить термическую обработку непосредственно в потоке механического цеха. Приведите марку стали, из которой следует изготавливать зубчатые колеса, закаливаемые с индукционного нагрева. Укажите технологический режим обоих процессов термической обработки и сравнить их по продолжительности операций.

2. Болты крышки шатуна и другие ответственные кре-пежные изделия испытывают напряжения растяжения при затяжке. После затяжки болт работает в области упругих напряжений, то есть материал для изготовления болта должен иметь достаточно высокую ударную вязкость и хорошо сопротивляться пластической деформации. Максимальные напряжения при работе не превышают 800 МПа. Болт работает в различных климатических зонах. Рекомендуйте сталь для изготовления крепежа, если σ-1 материал>400 МПа.

3. Завод проводит химико-термическую обработку массо-вых партий зубчатых колес диаметром 55 мм из стали 20Х в термическом цехе. Зубчатые колеса поступали в термический цех из механического цеха, а затем вновь возвращались для окончательной обработки в механический цех. Для повышения производительности и сокращения длительности производст-венного цикла завод изменил марку стали и начал выполнять закалку с индукционного нагрева. Это позволило проводить термическую обработку непосредственно в потоке механического цеха. Приведите марку стали, из которой следует изготавливать зубчатые колеса, закаливаемые с индукционного нагрева. Укажите технологический режим обоих процессов термической обработки и сравнить их по продолжительности операций.

4. Для изготовления подшипников качения выбрана сталь ШХ15. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите микроструктуру и свойства после термической обработки.

5. В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 60С2Н2А. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства пружин в готовом виде.

6. Для изготовления пружин приборов завод применяет сталь 60С2ХА, обрабатываемую на твердость HRC 40÷44. Однако пружины из этой стали при нагреве даже в области климатических температур изменяют свои характеристики в связи с изменением модуля упругости. Это снижает точность работы приборов. Рекомендовать сплав для изготовления пружин, модуль упругости которого почти не изменяется при температурах от –50 до +100ºС. Сопоставить режим упрочняющий обработки стали 60С2ХА и выбранного сплава.

7. В результате термической обработки рычаги должны получить повышенную прочность по всему сечению (твердость 28÷35 HRC). Для изготовления их выбрана сталь 35ХМА. 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 структуру и свойства изделий в готовом виде.

8. Для изготовления пружин приборов завод применяет сталь 65С2ВА, обрабатываемую на твердость HRC 40÷44. Однако пружины из этой стали при нагреве даже в области климатических температур изменяют свои характеристики в связи с изменением модуля упругости. Это снижает точность работы приборов. Рекомендовать сплав для изготовления пружин, модуль упругости которого почти не изменяется при температурах от – 50 до + 100ºС. Сопоставить режим упрочняющий обработки стали 65С2ВА и выбранного сплава.

9. Детали холодильных машин во избежание хрупкого разрушения изготавливают из сталей и сплавов с пониженным порогом хладноломкости и соответственно повышенной вязкостью при низких температурах. Рекомендуйте состав стали для деталей холодильных машин, работающих при температурах до -70ºС и до -259ºС (в среде жидкого водорода). Объясните, какие различия в структуре, а следовательно, и в составе должны быть между этими сталями.

10. Рессоры трехтонного грузоподъемника изготавли-ваются из листов стали 60С2 толщиной 10 мм, которые после закалки и отпуска должны получить высокую прочность по всему сечению. Для подъемников больших грузов рессоры должны быть толщиной 20 мм, и тогда в стали 60С2 уже нельзя обеспечить равномерного упрочнения по всему сечению. Рекомендуйте марку стали для подобных рессор и режим термической обработки, позволяющей получить высокую прочность по всему сечению.

11. Для некоторых приборов точной механики выбран сплав инвар 36Н. Укажите состав и определите группу сплава по назначению. Опишите влияние легирующих элементов на основную характеристику сплава и причины выбора данного сплава (в связи с аномалией изменения коэффициента термического расширения).

12. В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 65С2ВА. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства пружин в готовом виде.

13. Многие детали в современных механизмах и машинах работают на истирание, однако условия и характер износа могут быть различными. Поэтому применяют износостойкие материалы, разные по составу и свойствам. Указжите и обоснуйте, в каких случаях и по каким причинам следует применять: высокомарганцовистую аустенитную сталь; хромистую заэвтектоидную сталь (шарикоподшипниковую); латуни и бронзы, подшипниковые сплавы (баббиты). Приведите химический состав перечисленных сплавов и условия их обработки.

14. Рекомендуйте марку стали для изготовления тяжелонагруженной пружины, обладающей высокими прочностными характеристиками и высоким пределом упругости. Укажите состав, структуру и способ обработки стали, если рабочие условия детали следующие: предел выносливости 1668 МПа, предел текучести 1471 МПа, относительное удлинение 6%, твердость 241 НВ.

15. Рекомендуйте марку сплава для изготовления упругих чувствительных элементов приборов и деталей, работающих в агрессивных средах при температуре до 250ºС. Сплав должен быть не магнитным, дисперсионнотвердеющим с пределом прочности 1180-1570 МПА, пределом текучести 800-1000 МПа, относительным удлинением 14-18%, твердостью 330÷350 НВ. Укажите состав, структуру, способ обработки для достижения эксплуатационных свойств детали.

16. Рекомендуйте марку стали для изготовления воздухосборника в химическом и нефтехимическом машиностроении, работающего под давлением и при температуре от -70 до +475ºС, если от материала требуются следующие свойства: предел прочности 490 МПа, предел текучести 365 МПа, относительное удлинение 19%, ударная вязкость при температуре -70ºС не менее 29 Дж/см2. Укажите состав стали, назначение легирующих элементов, структуру, способ обработки для достижения эксплуатационных свойств детали.

17. Рекомендуйте марку стали для изготовления замка на-сосно-компрессорных труб, работающего при температуре до 400ºС, если от материала требуются следующие механические свойства: предел прочности 1030 МПа, предел текучести

930 МПа, относительное удлинение 13%, ударная вязкость

88 Дж/см2. Укажите состав стали, назначение легирующих элементов, структуру, способ обработки для достижения эксплуатационных свойств детали.

18. Рекомендуйте марку высокопрочной стали для из-готовления тяжелонагруженных деталей, работающих на истирание и на удар, обладающих высокой твердостью (свыше 45 HRC). Сталь должна удовлетворять следующим рабочим условиям: предел прочности не менее 1080 МПа, предел текучести 835 МПа, относительное удлинение 10%, ударная вязкость 49 Дж/см2. Укажите состав стали, назначение легирующих элементов, структуру, способ обработки для достижения эксплуатационных свойств детали.

19. Рекомендуйте марку сплава для изготовления датчиков, которыми измеряют высокие гидростатические давления. Укажите состав сплава, назначение легирующих элементов, структуру, способ обработки для достижения эксплуатационных свойств детали.

20. Рекомендуйте марку стали для изготовления клапана гидравлического пресса, работающего в среде азотной кислоты при температуре не превышающей 25ºС. От детали требуются следующие рабочие условия: предел прочности не менее

590 МПа, предел текучести 410 МПа, ударная вязкость

98 Дж/см2. Укажите состав сплава, назначение легирующих элементов, структуру, способ обработки для достижения эксплуатационных свойств детали.