4. Методические указания

К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Учебным планом по дисциплине «Материаловедение» для студентов заочной формы обучения предусмотрено выполнение контрольной работы. Данная работа состоит из трёх заданий, варианты которых представлены ниже. При выполнении первого и третьего задания необходимо дать ответы на поставленные вопросы, используя рекомендованную литературу. Для выполнения второго задания нужны навыки работы с диаграммами состояния, а также знание фаз железоуглеродистых сплавов и правила отрезков.

Номер варианта контрольной работы совпадает с порядковым номером студента в списке учебной группы.

Контрольная работа выполняется на листах формата А4 в печатном виде и сопровождается титульным листом установленного образца. Диаграммы и кривые охлаждения могут быть оформлены на листах большего формата тушью, карандашом или на компьютере. При этом необходимо использовать точное изображение диаграммы состояния «железо-цементит», приведённое в литературе.

Варианты контрольнЫх работ

Вариант 1

1. Опишите механизм и объясните причину необратимости пластической деформации металлов. Укажите роль дислокаций в процессе пластического деформирования металлов и сплавов.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Укажите на диаграмме и подробно опишите все структурные составляющие сплавов железа с углеродом. Для сплава, содержащего 0,1% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Какова структура указанного сплава при комнатной температуре?

3. Опишите процессы, происходящие при отпуске закалённых углеродистых сталей. Какую структуру будет иметь сталь после низкого, среднего и высокого отпуска?

Вариант 2

1. Что такое полиморфизм металлов? Приведите примеры. Постройте кривую охлаждения для чистого железа и опишите его кристаллографические модификации.

2. Используя диаграмму состояния «железо-цементит», определите температуру нагрева при полной и неполной закалке стали 30. Опишите все структурно-фазовые превращения в этой стали при её нагреве и быстром охлаждении.

3. Опишите влияние различных легирующих элементов на структуру и свойства легированных сталей.

Вариант 3

1. Опишите механизм процесса кристаллизации металлов и сплавов. Укажите влияние степени переохлаждения расплава на конечную структуру слитка.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава содержащего 0,2 % С постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 760С.

3. Опишите различные режимы отжига углеродистых сталей и поясните назначение этих процедур.

Вариант 4

1. Опишите подробно точечные, линейные, поверхностные и объёмные дефекты кристаллической структуры. Как эти дефекты влияют на свойства материалов?

2. Используя диаграмму состояния «железо-цементит» определите температуру нагрева при полной и неполной закалке стали 40. Опишите все структурно-фазовые превращения в этой стали при её нагреве и быстром охлаждении.

3. Опишите состав, структуру и область применения некоторых латуней.

Вариант 5

1. Начертите типичную диаграмму растяжения металла, то есть график зависимости напряжения от деформации. Укажите на этой диаграмме и объясните смысл пределов текучести и прочности. Когда материал считается надёжным?

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 0,4% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 750С.

3. Опишите различные режимы закалки углеродистых сталей, изобразив схему этих процессов на диаграмме изотермического распада аустенита.

Вариант 6

1. Как изменяются структура и свойства металлов в процессе их пластического деформирования? Сравните механизм упругой и пластической деформации.

2. Используя диаграмму состояния «железо-цементит», определите температуру нагрева при полной и неполной закалке стали 45. Опишите все структурно-фазовые превращения в этой стали при её нагреве и быстром охлаждении.

3. Опишите состав, структуру и область применения некоторых бронз.

Вариант 7

1. В каких случаях производят рекристаллизационный отжиг металлов? Подробно опишите эту процедуру, указав её влияние на структуру и свойства материала.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 0,6% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 750С.

3. Как влияют различные легирующие элементы на диаграмму изотермического распада аустенита?

Вариант 8

1. Опишите механизм разрушения материалов. Укажите все отличия хрупкого разрушения от вязкого разрушения.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Укажите на диаграмме и подробно опишите все структурные составляющие сплавов железа с углеродом. Для сплава, содержащего 0,01% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Какова структура указанного сплава при комнатной температуре?

3. Объясните причину наклёпа (упрочнения) металлов.

Вариант 9

1. Опишите подробно все фазы, которые могут образовываться в металлических сплавах. Почему твёрдые растворы внедрения всегда оказываются ограниченными? При каких условиях твёрдый раствор замещения может быть неограниченным?

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 0,8% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1450С.

3. Опишите различные режимы отпуска углеродистых сталей и укажите, какую структуру в результате этих процедур будет иметь сталь.

Вариант 10

1. Начертите типичную диаграмму состояния для сплавов, образующих механическую смесь чистых компонентов и укажите структурные составляющие для всех областей диаграммы. Что такое эвтектическая реакция?

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Укажите на диаграмме и подробно опишите все структурные составляющие сплавов железа с углеродом. Для сплава, содержащего 4,3% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1400 до 20С. Какова структура указанного сплава при комнатной температуре?

3. Чем отличаются режимы закалки доэвтектоидных и заэвтектоидных углеродистых сталей? Обоснуйте.

Вариант 11

1. Начертите типичную диаграмму состояния для сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии и укажите структурные составляющие для всех областей диаграммы. Рассмотрите фазовые превращения в сплаве эвтектического состава.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 1% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1400С.

3. Опишите технологию закалки углеродистых сталей.

Вариант 12

1. Начертите типичные диаграммы состояния для сплавов, образующих химические соединения. В чём отличие диаграмм состояния для устойчивых и неустойчивых химических соединений?

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 2,6% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1250С.

3. Опишите состав, структуру и область применения алюминиевых сплавов.

Вариант 13

1. Начертите типичные диаграммы состояния для сплавов, компоненты которых испытывают полиморфные превращения. Укажите на диаграммах и опишите подробно все структурные составляющие таких сплавов.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 1,2 % С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1400С.

3. Чем отличается маркировка легированных конструкционных и инструментальных сталей? Приведите конкретные примеры этих сталей и укажите область их применения.

Вариант 14

1. Чем отличается эвтектическая реакция от эвтектоидной? Приведите примеры.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 2,8% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1500 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1250С.

3. Как влияют различные легирующие элементы на диаграмму состояния стали?

Вариант 15

1. Что такое перитектическая реакция? Приведите несколько примеров.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 1,4% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1400С.

3. Начертите диаграмму изотермического распада аустенита и поясните, какую структуру будет иметь сталь в зависимости от скорости её охлаждения из состояния аустенита.

Вариант 16

1. Продемонстрируйте работу правила фаз (закона Гиббса) на примере кристаллизации чистых металлов и двухкомпонентных сплавов.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 3% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1500 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1200С.

3. Опишите виды и назначение отпуска. Что такое улучшение сталей?

Вариант 17

1. Опишите подробно термический метод построения диаграмм состояния сплавов. Сопроводите описание конкретными примерами.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 1,5% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1300С.

3. Приведите классификацию легированных сталей по структуре в равновесном и нормализованном состоянии.

Вариант 18

1. Опишите подробно влияние углерода на структуру и свойства сталей.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 3,5% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1200С.

3. Приведите классификацию легированных сталей по составу и назначению.

Вариант 19

1. Опишите влияние различных постоянных примесей (Mn, Si, S, P, и газов) на структуру и свойства углеродистых сталей.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 1,6% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1300С.

3. Опишите различные режимы отпуска углеродистых сталей и укажите, какую структуру в результате этих процедур будет иметь сталь.

Вариант 20

1. Чем отличается маркировка углеродистых сталей обычного качества и качественных? Приведите примеры указанных сталей и укажите области их применения.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 5% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1150С.

3. Чем отличаются режимы закалки доэвтектоидных и заэвтектоидных углеродистых сталей? Обоснуйте.

Вариант 21

1. Какие факторы способствуют, а какие препятствуют процессу графитизации чугунов?

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 1,8% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1300С.

3. Опишите мартенситное превращение аустенита. Как зависит температура начала и конца этого превращения от содержания в стали углерода?

Вариант 22

1. Опишите способы получения серого, высокопрочного и ковкого чугунов. Проведите сравнение механических свойств указанных сплавов.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 5,5% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1200С.

3. Что такое нормализация и как она влияет на структуру и механические свойства сталей?

Вариант 23

1. Опишите основные типы кристаллических решёток, характерных для металлов. Укажите их симметрию, базис и координационное число. Приведите примеры кристаллических структур некоторых металлов.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 2% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1250С.

3. Опишите процедуру графитизирующего отжига чугунов.

Вариант 24

1. Объясните причину зернистого строения металлов и сплавов.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 6% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1200С.

3. Опишите технологию закалки углеродистых сталей.

Вариант 25

1. Когда твёрдые материалы обладают анизотропией свойств и когда они изотропны?

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 2,5% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1200С.

3. Начертите диаграмму изотермического распада аустенита и поясните, какую структуру будет иметь сталь в зависимости от скорости её охлаждения из состояния аустенита.

Вариант 26

1. Что такое полиморфизм металлов? Приведите примеры. Постройте кривую охлаждения для чистого железа и опишите его кристаллографические модификации.

2. Используя диаграмму состояния «железо-цементит», определите температуру нагрева при полной и неполной закалке стали 45. Опишите все структурно-фазовые превращения в этой стали при её нагреве и быстром охлаждении.

3. Опишите назначение и сущность химико-термической обработки стали на примере цементации.

Вариант 27

1. Начертите типичную диаграмму растяжения металла, то есть график зависимости напряжения от деформации. Укажите на этой диаграмме и объясните смысл пределов текучести и прочности.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 0,4% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 750С.

3. Опишите технологию поверхностной закалки стали.

Вариант 28

1. Опишите механизм разрушения материалов. Укажите все отличия хрупкого разрушения от вязкого разрушения.

2. Используя диаграмму состояния «железо-цементит», определите температуру нагрева при полной и неполной закалке стали 40. Опишите все структурно-фазовые превращения в этой стали при её нагреве и быстром охлаждении.

3. Опишите назначение и сущность химико-термической обработки стали на примере азотирования.

Вариант 29

1. Опишите подробно влияние углерода на структуру и свойства сталей.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 1,5 % С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1600 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1300С.

3. Объясните причину зернистого строения металлов и сплавов.

Вариант 30

1. Объясните, как маркируют углеродистые и легированные стали в зависимости от их качества и назначения.

2. Начертите диаграмму состояния «железо-цементит». Для сплава, содержащего 3% С, постройте кривую охлаждения и опишите все структурно-фазовые превращения, происходящие в интервале температур от 1500 до 20С. Используя правило отрезков, определите для указанного сплава соотношение фаз и их состав при температуре 1200С.

3. Опишите структуру различных графитных чугунов.