Металлические и неметаллические материалы и их применение (стр. 2 из 6)
Теория сплавов. При изучении этого раздела рассмотрите основные виды межатомной связи в твердых телах, выделив особый тип металлической связи. Уясните вопрос о кристаллическом строение металлов. Проанализируйте основные виды несовершенств (дефектов) материалов на уровне кристаллической решетки (вакансии, дислокации и т. д.). Сравните понятия теоретическая и реальная прочности кристаллов. Усвойте закономерности влияния качества дефектов на уровне механических свойств.
Обратите внимание на основные положения теории сплавов:твердый раствор, химическое соединение, механическая смесь. Разберитесь в диаграммах состояния двойных сплавов, дающих представление о состоянии сплавов в зависимости от его состава и температуры.
Вопросы для самопроверки.
1.В чем сущность металлического типа связи?
2. Каковы свойства металлов и чем они определяются?
3. Перечислите типы кристаллических решеток.
4. Что такое элементарная ячейка?
5. Что такое полиморфизм?
6. Что такое параметр кристаллической решетки, плотность упаковки и координационное число?
7. Перечислите типы кристаллических дефектов.
8. Что такое анизотропия свойств кристаллов?
9. В чем заключается физическая сущность процесса кристаллизации?
10. В чем физическая сущность процесса плавления?
11. Что такое переохлаждение?
12.Какова связь между величиной зерна, скоростью зарождения, скоростью роста кристаллов и степенью переохлаждения?
Раздел II. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
Рассмотрите природу деформирования и разрушения. Уясните, каким образом пластическая деформация влияет на структуру и свойства металлов. Разберитесь в сущности явления наклепа и его практическом применении. Изучите основные методы исследования механических свойств металлов. Обратите особое внимание на понятие «конструктивная прочность» и на методы её определения. Критерии, определяющие надежность металла против внезапных хрупких разрушений и критерии, определяющие долговечность металла (усталостная прочность, износостойкость и т. д.). Уясните, что в целом прочность конструкции определяется не только свойствами металлов, но и характером конструкции, технологией её изготовления и условиями её эксплуатации. Обратите внимание на пути повышения прочности металлов.
Вопросы для самопроверки.
1.В чем сущность явления наклепа и его практическое применение?
2.Что такая упругая и пластическая деформация?
3. Какие характеристики механических свойств определяются при испытании на растяжение?
4. Что такое твердость? Какие методы определения твердости вы знаете?
5. Как влияют температура и скорость нагружения на характер разрушения?
6. Что такое ударная вязкость?
7. Что такое порог хладноломкости?
8. Что такое надежность и долговечность металла, и критерии их оценки?
Раздел III ЖЕЛЕЗО И ЕГО СПЛАВЫ
Изучите диаграмму состояния железо-цементит и определите все фазы и структурные составляющие этой системы. Разберитесь в классификации железо-углеродистых сплавов. Четко усвойте понятия сталь и чугун. Изучите классификацию технических железо-углеродистых сплавов. Обратите особое внимание на классификацию и маркировку углеродистых сталей; их назначение, сортамент и стоимость. Уясните внимание постоянных примесей в углеродистой стали и её механические свойства и стоимость. Обратите внимание на характеристику качественной стали. Рассмотрите основные превращения, протекающие в сталях при нагреве и охлаждении. Уясните различия в строение и свойствах перлита, сорбита, троостита, бейнита и мартенсита. Изучите влияние постоянных примесей на строение чугуна. Запомните основные механические свойства и назначение чугунов различных классов и их маркировку. Обратите внимание на способы получения ковких и высокопрочных чугунов. Изучите физическую сущность процесса графитизации. Обратите особое внимание на эффективность применения сталей различных классов в строительстве.
Рисунок 1.Диаграмма состояния (фазового равновесия) железо-цементит(Fe-Fe3C)
Рисунок 2. Разбор процессов кристаллизации и структурообразования типовых сплавов железо-углерод: «а»-кривые охлаждения и структуры сталей;«б»-диаграмма состояния Fe-Fe3C; «в»-кривые охлаждения и структуры белых чугунов(схемы)
Вопросы для самопроверки.
1. Какие фазы устойчивы в области SECFK?
2. Какие фазы устойчивы в области GPSKL?
3.Какие фазы существуют у сплава I при t=727°C и что происходит при этой температуре? (рис.2)
4. Что происходит в сплаве V при температуре равной 727°C в точке 2?Какие фазы в этом сплаве при температурах ниже 727°C ? (рис.2)
5. Из каких структурных состовляющих,из каких фаз и какого состава состоит структура сплава IV после окончания кристаллизации(точка 2 на кривой охлаждения) ? (рис.2)
6. Что происходит со сплавом IV при охлаждении от точки 2 до точки 3? (рис.2)
7.Как определить и чем является кристаллизующая фаза этого сплава в интервале температур 1-2 ?(рис.2)
8.На диаграмме Fe-Fe3C в структкрах сплавов,имеющих C>2,14%,имеется ледебурит. Вчем различие ледебурита при температурах выше 727°C и ниже 727°C ?
9. Что такое феррит,аустенит, перлит, цементит и ледебурит?
10.Какие превращения происходят в сплавах при температурах А1, А2, А3, А4, А ст.?
11.Построить с помощью правила фаз кривую охлаждения для стали с 0,8 % С и для чугуна 4,3 %С.
12.Каковы структура и свойства технического железа, стали и белого чугуна?
13.Какие постоянные примеси присутствуют в стали? Их влияние на свойства и стоимость стали.
14.Какими критериями определяется качественность стали?
15.Объясните строение перлита, сорбита, троостита, бейнита и мартенсита.
16.Укажите классификацию чугунов.
17.Изложите технологию получения ковких и высокопрочных чугунов.
18.В чем отличие серого чугуна от белого?
19.Какова структура серых, ковких и высокопрочных чугунов? Сравните их механические свойства.
Раздел IV ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
Термическая обработка- один из основных способов влияния на строение, а следовательно, и на свойства сплавов. Уясните влияние скорости охлаждения на структуру и свойства стали и рассмотрите основные виды и физическую сущность процессов термической обработки (отжиг, нормализация, закалка, отпуск.). Разберитесь в причинах брака при термической обработке вследствие образования недопустимо высоких термических и фазовых напряжений. Уясните разницу между закаливаемостью и прокаливаемостью стали, а также факторы, влияющие на эти характеристики. Разберитесь в способе получения высокопрочных деталей-термомеханической обработке. Обратите внимание на получение стальных изделий методом контролируемой прокатки, когда строго контролируется величина деформации и температура прокатываемой стали. Разберитесь в видах и способах термической обработки проката с прокатного нагрева и её влиянии на технологические и эксплуатационные свойства стали. Технико-экономические показатели применения термической обработки с прокатного нагрева. Уясните структуру себестоимости термической обработки.
Вопросы для самопроверки.
1.Каковы механизмы и температурные районы образования структур перлитного типа (перлита, сорбита, троостита) и бейнита?
2.В чем различие между перлитом, сорбитом и трооститом?
3.Что такое мартенсит и в чем сущность и особенности мартенситного превращения?
4.Что такое критическая скорость закалки?
5.Что описывает мартенситная кривая?
6.От чего зависит количество остаточного аустенита?
7.В чем сущность превращений, происходящих при отпуске?
8.Чем отличаются структуры троостита, сорбита и перлита отпуска и от одноименных структур, образующихся при распаде переохлажденного аустенита?
9.Приведите определение основных процессов термической обработки: отжиг, нормализация и закалка.
10.Какие вам известны разновидности процесса отжига и для чего они применяются?
11.Какова природа фазовых и термических напряжений?
12.Какие вам известны разновидности закалки, и в каких случаях они применяются?
13.Какие виды и причины брака при закалке?
14. От чего зависит прокаливаемость стали и в чем её технологическое значение?
15. Какие вам известны технологические приемы уменьшения деформации при термической обработке?
16. В чем сущность и особенности термомеханической обработки?
17. Как влияет поверхностная закалка на эксплуатационные характеристики изделия?
18.Какая структура образуется по сечению образца из эвтектоидной стали,если скорость охлаждения по сечению изменилась от V4 на поветхности до V1 в центре?(рис.3)
Рисунок 3. Диаграмма изотермического распада аустенита (V1<V2<V3<Vк<V4)
Раздел V. ПРОМЫШЛЕННЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ
При изучении этого раздела обратите особое внимание на классификацию, стоимость и области применения сталей самых различных марок. Если углеродистые стали по стоимости самые дешевые, то с увеличением качества и количества легирующих добавок стоимость стали возрастает. Поэтому следует уяснить, что применение более дорогих марок стали должно быть экономически оправдано. Следует помнить, что экономическая эффективность применения тех или иных марок стали включает в себя не только стоимость стали, но и стоимость термической обработки, стоимость изготовления проката и т. д. Так, наиболее дешевыми сталями, получившими довольно широкое применение в строительстве, являются стали обыкновенного качества,поставляемые по механическим свойствам (группа А).