 |
Часть III. Экономическая эффективность применения различных материалов
|
|
|
|
Сравнительные данные стоимости углеродистых, легированных сталей, цветных металлов и их сплавов; сплавов, полученных методом порошковой металлургии. Себестоимость различных операций термической, химико-термической обработок, пластической деформации и других методов упрочнения материалов. Рациональные области применения металлических и неметаллических материалов
Литература: [2, с. 18; 3, с. 374-375]
V.МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Контрольная работа состоит из 10 вариантов. Каждый вариант контрольной работы содержит три вопроса и две задачи.
Вариант контрольной работы определяется по сумме последних двух цифр шифра-номера личного дела студента.
При окончании номера на «0» выполняется вариант № 10, при последней цифре «1» - вариант № 1 и т.д.
При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:
- в контрольную работу записывать контрольные вопросы и условия задач. После вопроса должен следовать ответ на него. Содержание ответов должно быть четким и кратким;
- решение задач следует сопровождать пояснениями;
- вычислениям должны предшествовать исходные формы;
- для всех исходных и вычисленных физических величин должны указываться размерности;
- приводятся необходимые эскизы, схемы, графики.
На каждой странице оставляют поля шириной 3-4 см для замечаний проверяющего работу. За ответом на последний вопрос приводится список использованной литературы, указывается методическое пособие, по которому выполнены работы, ставится подпись исполнителя и оставляется место для рецензии.
На обложке тетради указываются учебный шифр, наименование дисциплины, курс, отделение, индекс учебной группы; фамилия, имя, отчество исполнителя, точный почтовый адрес.
|
|
|
В установленные учебным графиком сроки студент направляет выполненную работу для проверки в учебное заведение.
Домашние контрольные работы оцениваются «зачтено» или «незачтено».
После получения прорецензированной работы студенту необходимо исправить отмеченные ошибки, выполнить все указания преподавателя и повторить недостаточно усвоенный материал.
Незачтенные контрольные работы подлежат повторному выполнению. Задания, выполненные не по своему варианту, не засчитываются и возвращаются студенту.
В методических указаниях приведены примеры оформления решения задач.
VI. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
Вариант 1
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 3,5 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 4,3 % С - нагревания. При температуре 950°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Изменение микроструктуры и механических свойств наклепанного металла в зависимости от температуры тепловой обработки (отжига).
3. Закаливаемость, прокаливаемость сталей и их характеристики.
4. Метчики из стали УНА, машинные мелкоразмерные, работающие в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки.
5. Шпиндели из стали 38Х2МЮА фрезерных станков. Твердость рабочих поверхностей головной части и конуса НRС 57...63, глубина упрочненного слоя 0,35...0,45 мм. Твердость сердцевины и резьбовой части НRС 23...33.
Вариант 2
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 4,3 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 5,5 % С - нагревания. При температуре 500°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Пластическая деформация. Изменение механических свойств и микроструктуры в зависимости от степени холодной пластической деформации. Сущность и практическое применение наклепа.
|
|
|
3. Термомеханическая обработка (ВТМО, НТМО, ДМО).
4. Ролик резьбонакатной из стали Х12М.
5. Накладные направляющие из стали ШХ15 СГ, работающие в условиях трения скольжения. Твердость поверхности НRС 58...62. Упрочнение требуется по всему объему.
Вариант 3
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 5,5 % С, постройте кривую охлаждения,. для сплава 0,8 % С - нагревания. При температуре 450°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Препятствия (барьеры) для движущихся дислокаций. Атмосферы на дислокациях. Их влияние на прочность.
3. Закалка до- и заэвтектических сталей.
4. Штамп из стали 6Х4М2ФС для холодной высадки с высокими давлениями.
З.Пиноли из стали 40Х металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 50...56, глубина упрочненного слоя 1,2...1,6 мм.
Вариант 4
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 2,14 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 3,5 % С - нагревания. При температуре 1250°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Пластическая деформация скольжением в монокристаллах (зернах). Плоскости легчайшего скольжения.
3. Отжиг. Виды отжига сталей.
4. Пуансоны из стали Р8МЗК6С для холодной обрезки с высокой производительностью шестигранных головок болтов из сталей высокой прочности и твердости.
5. Пиноли из стали 18ХГТ металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 0,4...0,5 мм.
Вариант 5
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 6,67 % С,постройте кривую охлаждения, для сплава 3,8 % С - нагревания. При температуре 727°С (в конце превращения) определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Опишите несовершенства кристаллического строения металлов и их влияние на прочность.
3. Отпуск закаленных сталей. Превращения при отпуске. Виды и цели отпуска.
4. Резец из стали Р14Ф4 для чистовой обработки стали повышенной твердости (НRС 30...40) с повышенной производительностью.
5. Червяки из стали 12ХНЗА делительных пар металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 1,0... 1,4 мм.
|
|
|
Вариант 6
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 0,16 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 6,0 % С - нагревания. При температуре 760°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2.Влияние плотности дислокаций и их взаимодействий на прочность металлических материалов.
3. Термическая обработка быстрорежущих сталей.
4. Фрезы из стали 9ХС для обработки мягких материалов. Работают в условиях, вызывающих незначительный разогрев режущей кромки.
5. Базовые детали из чугуна СЧЗО металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 45...50, глубина упрочненного слоя 1,2...1,8 мм.
Вариант 7
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 0,35 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 4,3 % С - нагревания. При температуре 1480°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Возврат и рекристаллизация металлов после холодной пластической деформации.
3. Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита. Механические свойства продуктов распада аустенита. Критическая скорость закалки.
4. Полотно ножовочное из стали Р9 для резки металла.
5. Зубчатые колеса из стали 25ХГМ (модуль 2,5 мм) высоконагруженные. Твердость зуба НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 0,5 мм.
Вариант 8
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 0 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 2,5 % С - нагревания. При температуре 911°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Холодная и горячая пластическая деформация. Процессы, протекающие при этих видах деформации. Различие в микроструктуре и свойствах.
3. Отжиг II рода и нормализация сталей.
4. Долбяк из стали Р6МЗ.
5. Пиноли из стали 38ХМЮА металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 64...68, глубина упрочненного слоя 0,4...0,5 мм.
Вариант 9
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 0,1 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 0,8 % С - нагревания. При температуре 1515°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
|
|
|
2. Как изменяются эксплуатационные характеристики деталей после поверхностного наклепа и почему?
3. Цементация стали. Термическая обработка цементованных деталей.
4. Метчики из стали Р9М4.
5. Штампы из стали 5ХНМ с наименьшей стороной 500 мм. Твердость НRС 35...38.
Вариант 10
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 4,5 % С постройте кривую охлаждения, для сплава 0,16 % С - нагревания. При температуре 1000°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Дислокационный механизм пластической деформации скольжением. Деформационное упрочнение металлов и сплавов.
3. Азотирование. Термическая обработка азотируемых деталей.
4. Протяжка из стали Р10К5Ф5.
5. Зубчатые колеса из стали 40Х (модуль 10 мм.) малонагруженные. Твердость НВ 245…265.
Вариант 11
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 2,5 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 0,16 % С - нагревания. При температуре 1300°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Холодная пластическая деформация поликристаллического металла. Ее особенности. Плоскости легчайшего скольжения.
3. Закалка с индукционным нагревом (закалка ТВЧ). Ее особенности.
4. Обрезной пуансон из стали Р6М5 для холодной обрезки с высокой производительностью головок болтов из стали высокой прочности и повышенной твердости.
5. Шпиндели из стали 58 (55ПП). Твердость поверхности головной части и конуса НRС 57...63, сердцевины и резьбовой части НК.С 23...33 (см. "Металловедение и термическая обработка", 1984. - №5. - с. 10).
Вариант 12
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 4,0 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 1,5 % С - нагревания. При температуре 550°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Причины деформационного упрочнения металлов.
3. Нитроцементация и цианирование стали. Термическая обработка деталей, подвергающихся этим процессам.
4. Штампы из стали Х12Ф1 для холодной штамповки.
5. Ходовой винт 80Х. Твердость поверхностного слоя НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 1,0... 1,6 мм.
Вариант 13
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 4,3 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 0,35 % С - нагревания. При температуре 770°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Объясните, с какой целью некоторые пружины и рессоры подвергают дробеструйной обработке. Опишите процессы, протекающие при этом.
|
|
|
3. Полная и неполная закалка. Факторы, определяющие микроструктуру углеродистых сталей после закалки.
4. Штампы из стали ЗОХ2НМФ с наименьшей стороной 750 мм.
5. Шпиндели из стали 18ХГТ металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 56...62, глубина упрочненного слоя 1,0... 1,4 мм.
Вариант 14
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 3,0 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 0,1 % С - нагревания. При температуре 740°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Каким способом можно восстановить пластичность холоднокатаных медных лент? Назначьте режим тепловой обработки и опишите физическую сущность происходящих процессов.
3. Выбор температуры закалки, времени нагрева, выдержки и условия охлаждения при закалке.
4. Червячные фрезы из стали Р9К10 для черновой обработки сталей повышенной твердости (НRС 30...40) с повышенной производительностью.
5. Копиры из стали 20Х металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 1,2... 1,5 мм.
Вариант 15
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 0,13 % С^ постройте кривую охлаждения, для сплава 2,14 % С - нагревания. При температуре 750°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Пластическая деформация. Под действием каких напряжений она возникает? Распространение пластической деформации от зерна к зерну.
3. Термическая обработка быстрорежущих сталей.
4. Пуансоны из стали XI2М для холодной пробивки отверстий.
5. Накладные направляющие из стали 20X3 МВФ прецизионных металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 0,45...0,5 мм.
Вариант 16
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 3,8 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 6,67 % С - нагревания. При температуре 1210°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Пластическая деформация. Источники Франка-Рида.
3. Полная и неполная закалка углеродистых сталей.
4. Протяжка из стали Р6М5 (отношение длины к диаметру или толщине большое).
5. Зубчатые колеса из стали 20ХНЗА (модуль 4,5 мм) высоконагруженные. Твердость зуба НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 0,9…1,1.
Вариант 17
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 5,8 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 1,8 % С - нагревания. При температуре 1190°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Дислокационный механизм пластической деформации скольжением. Распространение пластической деформации от зерна к зерну.
3. Азотирование. Термическая обработка азотируемых деталей.
4. Режущий инструмент с пластинами из твердых сплавов: ВК2, Т15К6, Т17К12.
5. Шпиндели из стали 58 (55ПП). Твердость поверхности головной части и конуса НRС 57...63, сердцевины и резьбовой части НК.С 23...33 (см. "Металловедение и термическая обработка", 1984. - №5. - с. 10).
Вариант 18
1. Структурная диаграмма состояния железо-цементит. Для сплава, содержащего 0,40 % С, постройте кривую охлаждения, для сплава 3,9 % С- нагревания. При температуре 750°С определите относительное количество фаз и содержание углерода в растворе.
2. Причины деформационного упрочнения металлов.
3. Способы закалки: закалка при непрерывном охлаждении, прерывистая, ступенчатая, изотермическая.
4. Лезвия ножниц из стали УЗА для резки металлов, работающие в условиях, не вызывающих разогрева режущей части.
5. Шпиндели из стали 18ХГТ металлорежущих станков. Твердость поверхности НRС 58...62, глубина упрочненного слоя 0,4...0,5 мм.
Методические указания
К заданию №1 каждого варианта
1. Начертите диаграмму, объясните значение линий на диаграмме. Укажите характер взаимодействия углерода и железа в сплавах в твердом состоянии. Опишите превращение во всех температурно-концентрационных областях диаграммы.
2. Постройте кривые охлаждения и нагревания в интервале температур от 0 до 1600°С для заданных составов сплавов. В точках перегибов на кривых, а также между этими точками (температурами) укажите структурный состав сплавов и протекающие при этом превращения.
3. Опишите механические свойства структурных составляющих. Постройте графики зависимостей механических свойств (σв, σ0,2, НВ, δ, ψ и КСU) медленно охлажденных сталей от содержания углерода в них и дайте объяснение этим зависимостям.
4. Укажите, как пишутся марки углеродистых сталей обыкновенного качества, качественных, литейных и инструментальных сталей; марки серых, ковких и высокопрочных чугунов. Расшифруйте и охарактеризуйте каждую марку сплавов.
К заданию №4 и 5 каждого варианта
1. Приведите химический состав стали, укажите, к какому классу по микроструктуре и какой группе по назначению она относится. Объясните, почему из указанной стали изготавливается данная деталь или инструмент.
2. Выберите вид термической обработки и обоснуйте. Назначьте режим термообработки (скорость и температуру нагрева, длительность выдержки при температуре, охлаждающую среду). Опишите сущность происходящих превращений и изменений в микроструктуре на всех этапах нагрева и охлаждения стали.
3. При использовании легированных сталей объясните, с какой целью используется легирование (легирование одним элементом, комплексное легирование).
К заданию №4 (инструменты) каждого варианта
1. Опишите, с какой целью инструмент подвергается термической обработке и почему применяется легированная сталь (повышенной твердости, прочности, износостойкости, вязкости, разгаростойкости, окалиностойкости, теплостойкости (красностойкости); повышение сопротивления поломкам, пластической деформации; увеличение теплопроводности, прокаливаемости; снижение коэффициента линейного расширения).
2. Каковы окончательная микроструктура и главные свойства материала инструмента после термической обработки.
К заданию №5 (детали металлорежущих станков) каждого варианта
1. Опишите, с какой целью деталь подвергается термической обработке (повышение твердости, прочности при растяжении или сжатии, износостойкости; повышение сопротивления изгибающим нагрузкам, задиростойкости, смятию от случайных ударов, контактному и усталостному разрушению; для обеспечения минимального коробления деталей в процессе изготовления или для обеспечения стабильности формы и размеров деталей в эксплуатации).
2. Каковы окончательная микроструктура и главные свойства материала детали после термической обработки.
|
|
|
