Приклад виконання завдання

АНОТАЦІЯ

Дана домашня контрольна робота призначена для студентів 3 курсу з дисципліни «Матеріалознавство та термічна обробка металів і зварних з’єднань» спеціальності «Зварювальне виробництво».

Метою проведення домашньої контрольної роботи є оволодіння фундаментальними знаннями, професійними вміннями й навичками по профілі досліджуваної дисципліни, закріплення й систематизація знань, формування вмінь і навичок.

Контрольна робота являє собою форму звіту за результатами самостійної роботи студентів і демонструє рівень оволодіння навчального матеріалу. Контрольна робота виконується студентами в міжсесійний період.

Контрольна робота складається з трьох завдань

Критерії оцінювання

За умови,що завдання виконано у повному обсязі, правильно та зміст відповіді оформлений відповідно до стандартів,то за виконані завдання студент отримує відповідно:

завдання №1- 1,5 бала;

завдання №2 - 1,5 бала;

завдання №3 – 2 бала;

За дрібні помилки або часткове виконання завдання знижується бал оцінювання.

Відповідно за результатами повного оцінювання роботи студент може отримати наступні оцінки:

задовільно- 3-3,5 бали;

добре - 3,6-4,5 бали;

відмінно - 4,6-5 бали

Загальні положення

Контрольні завдання для домашньої контрольної роботи з короткими методичними вказівками складені згідно з освітньо-професійною програмою підготовки молодшого спеціаліста Галузевого стандарту вищої освіти,затвердженою Міністерством освіти і науки України у 2010 році.

Програмою предмета "Матеріалознавство та термічна обробка металів і зварних з’єднань" передбачається вивчення внутрішньої будови металів; методів дослідження й випробування металів та зварних з’єднань; основ теорії сплавів; термічної й хіміко-термічної обробки металів та зварних з’єднань; будови, властивостей і застосування кольорових металів і сплавів, корозії й захисту металів і сплавів відповідно до сучасних вимог до якості металопродукції.

За курсом "Матеріалознавство та термічна обробка металів і зварних з’єднань" навчальним планом передбачене виконання однієї контрольної роботи. Обсяг контрольної роботи повинен становити 8-10 сторінок учнівського зошита. При виконанні контрольної роботи необхідно залишати поля для зауважень викладача.

Спочатку слід указати номер контрольного питання і його зміст за завданням, потім викласти відповідь.

Виконання контрольної роботи треба починати тільки після ґрунтовного вивчення відповідних розділів курсу по підручниках і в жодному разі не можна списувати текст відповідного матеріалу з підручника. Відповіді на запитання завдання повинні показати вміння учня аналізувати й узагальнювати досліджуваний матеріал. Для цього у відповіді необхідно освітити сутність розглянутого питання, викладаючи матеріал своїми словами, приводячи свої міркування.

Усі малюнки, графіки виконуються олівцем чітко, із вказівкою всіх позначень.

Наприкінці роботи необхідно привести список використовуваної літератури, указавши прізвище автора, назва книги, видавництво й рік видання, потім поставити дату виконання завдання й особистий підпис.

Варіант завдання визначається по таблиці вибору варіантів (табл. I, 2) по останніх двом цифрам особистого номера в шифрі учня.

ПИТАННЯ НА КОНТРОЛЬНУ ДОМАШНЮ РОБОТУ .

1. Відмінність кристалічних і аморфних тіл.

2. Основні типи кристалічних решіток. Зв'язок властивостей металів і характеристики решіток.

3. Поясніть поняття анізотропії й квазіізотропії.

4. Основні дефекти кристалічних решіток. Вплив дислокацій на механічні й технологічні властивості металів.

5. Поняття аллотропії. На прикладі кривої охолодження заліза поясніть суттєвість алотропічних перетворень.

6. Основні етапи кристалізації металів. Закони кристалізації.

7. Поясніть поняття “критичні точки” діаграми стану сплавів.

8. Фактори, що впливають на ріст зерна при кристалізації металів і сплавів.

9. Зв'язок між розміром зерна й властивостями металів. Суттєвість поняття “модифікування” .

10. Сутність і методика проведення макроаналізу.

11. Проведення мікроскопічного аналізу.

12. Поняття “сплав”;засоби одержання сплавів.

13. Поняття “система”, “фаза”, “компонент”.

14. Правило фаз; формула правила фаз. Конкретний приклад правила фаз на діаграмі.

15. Різновиди структур сплавів. Визначення структур сплавів, властивості й умови їх утворення.

16. Принцип побудови діаграми стану сплавів. Призначення діаграм стану сплавів.

17. Діаграма стану сплавів з відсутністю взаємної розчинності компонентів у твердому стані. Структури всіх областей діаграми.

18. Діаграма стану сплавів з необмеженою розчинністю компонентів у твердому стані. Структури всіх областей діаграми.

19. Правило відрізків. Приклад застосування правила відрізків для розрахунків кількості компонентів сплаву на певній діаграмі.

20. Поняття “ліквація”. Характеристика ліквації по питомій вазі, зональній ліквації, дендритній ліквації. Засоби усунення ліквації.

21. Діаграма стану сплавів з обмеженою розчинністю компонентів у твердому стані. Структури всіх областей діаграми.

22. Діаграма стану сплавів з утворенням хімічної сполуки компонентів. Структури всіх областей діаграми, характерні точки й лінії.

23. Залежність між структурою сплаву і його механічними, фізичними й технологічними властивостями.

24. Діаграма «залізо-цементит». Структури у всіх областях діаграми, характеристика критичних точок і ліній діаграми.

25. Характеристика структур у залізовуглецевих сплавах.

26. Характеристика чавунів і сталей. Області сталей і чавунів на діаграмі «залізо-цементит».

27. Структури доевтектоідних, евтектоідних і заевтектоідних сталей при кімнатній температурі; коротка характеристика й властивості цих структур.

28. Структури доевтектичних, евтектичних і заевтектичних чавунів при кімнатній температурі. Властивості ціх структур.

29. У чому відмінність евтектичного й евтектоідного перетворення? Визначення перліту й ледебуриту.

30. Маркування, призначення, властивості вуглецевих конструкційних сталей звичайної якості.

31. Маркування, призначення, властивості вуглецевих конструкційних якісних сталей.

32. Класифікація вуглецевих якісних сталей за змістом вуглецю. Види термічної й хіміко-термічної обробки ціх сталей.

33. Маркування, призначення, властивості й особливості автоматних сталей.

34. Маркування, властивості, призначення й види термообробки вуглецевих інструментальних сталей.

35. Вплив хімічного складу на властивості вуглецевих сталей.

36. Класифікація чавунів за формою графітних включень і за структурою металевої основи.

37. Маркування чавунів. Вплив мікроструктури чавунів на їхні властивості.

38. Вплив хімічного складу й швидкості охолодження при кристалізації на властивості чавунів.

39. Спосіб одержання ковкого чавуну. Схема графитизуючого відпалювання білого чавуну.

40. Постійні домішки в сталях. Вплив вуглецю й постійних домішок на властивості сталей.

41. Структурні перетворення при нагріванні й охолодженні доевтектоідних сталей.

42. Призначення термічної обробки сталі. Які параметри характеризують процес термічної обробки сталі?

43. Види термічної обробки сталі. Фактори, що впливають на призначення режиму термічної обробки стали.

44. Основні види відпалювання. Призначення й режими проведення відпалювання.

45. Мета проведення витримки деталей у печі при відпалюванні.

46. Види браку при порушенні часу витримки й температури при нагріванні при відпалюванні.

47. Структурні перетворення, що відбуваються при нагріванні металла для відпалювання й нормалізації.

48. Мета і призначення гартування. Режими його проведення.

49. Чому для заевтектоідних сталей проводять неповне гартування? Структурні складові сталі після цієї операції.

50. Вибір температурного режиму під гартування по діаграмі «залізо-цементит».

51. Визначення структури сталі «мартенсит». Необхідні умови його утворення.

52. Поняття прогартованості стали, засоби її визначення.

53. Охолоджувальні середовища при гартуванні. Вибір охолодників для одержання необхідних механічних властивостей виробів для різних марок стали.

54. Фактори, що впливають на вибір засобу гартування виробів.

55. Мета обробки сталей холодом. Приклади застосування обробки виробів зі сталі холодом.

56. Засоби поверхневого гартування виробів. Переваги й недоліки поверхневого гартування.

57. Види відпускання стали. Призначення й структурні перетворення при кожному з них.

58. Основні види хіміко-термічної обробки виробів. Основні етапи технологічних процесів при хіміко-термічній обробці.

Таблиця 1- Варіантів завдань на теоретичні питання

Передостання цифра шифра	Остання цифра шифра

	-	4,55	9,52	10,49	15,46	16,45	21,40	22,39	27,34	28,33
	2,58	5,56	8,53	11,50	14,47	17,44	20,41	23,38	26,35	29,32
	3,30	6,57	7,54	12,51	13,48	18,43	19,42	24,37	25,36	1,31

ЗАДАЧИ

Накреслите діаграму «залізо-цементит», укажіть структури у всіх її областях, характерні точки діаграми, опишіть структурні перетворення при повільнім охолодженні сплаву від температури плавлення до кімнатної. Зміст вуглецю вибирається по таблиці згідно варіанта.

Таблиця 2 - Вихідні дані

№ варіанта
% вуглецю	0,02	0,08	0,3	0,5	0,8	0,9	1,0	1,1	1,4	1,6	1,8	2,0	2,14	2,2

№ варіанта
% вуглецю	3,1	3,2	3,3	3,4	3,5	3,6	3,8	4,0	4,1	4,2	4,3	4,5	5,0	5,1

Додаток А

Приклад виконання завдання

1. Діаграма стану сплавів з обмеженою розчинністю компонентів у твердому стані. Структури всіх областей діаграми.

Відповідь:

Характерною особливістю такої діаграми є наявність при температурах нижче лінії солідуса,тобто для твердого стану, лінії (або ліній) обмеженої розчинності. Один з видів такої діаграми стану показан на рис.1. На цій діаграмі верхня лінія КСD - лінія ликвидуса, яка показує температури плавління сплавів; лініяя КЕСF - лінія солідуса, показує температури затвердіння сплавів. Отже, нижче лі- нії КЕСF всі сплави,що складаються з компонентів АіВ, знаходяться у твердо- му стані.Лінія SE показує змінення разчинності зі зниженням температури компонента В у компо-ненті А в твердому стані. В данному випадку зі зниженням температури розчинність зменшується.

Отже, якщо кристалізується сплав, склад якого лівіше точки S, то при будь-якій температурі вся кількість компонента В перебуває у твердому розчині. Кристалізація таких сплавів нічим не відрізняється від розглянутих вище умов кристалізації у випадку необмеженої розчинності, тобто після затвердіння й аж до повного охолодження структура таких сплавів складається із зерен твердого розчину.

Інший характер має кристалізація й структура сплавів, склад яких перебуває правіше точки S, тобто за межею розчинності.

Розглянемо для прикладу процеси, що відбуваються при охолодженні, наприклад сплаву I - I (рис.1).

Вище температури t₁ сплав рідкий. Нижче цієї температури починається кристалізація і до температури t₂ утворюються кристали твердого розчину B в A (позначимо їх ). У точці 2 сплав має структуру кристалів . Від точки 2 до точ- ки 3 відбувається охолодження сплаву без зміни його структури. При температурі t₃ сплав I – I перетинає лінію граничної розчинності компонента B A, тобто лінію SЕ. Нижче цієї температури (нижче точки 3) розчинність стає все менше й менше. Уся кількість компонента В вже не може перебувати в розчині. Частина компонента В виходить із розчину й утворює окремі кристали компо- нента В, які називаються вторинними (В_||).

Таким чином, після повного охолодження сплав має структуру, що полягає із твердого розчину й вторинних кристалів компонента В (В_||).

Процес виділення вторинних кристалів із твердого розчину називається вторинною кристалізацією, на відміну від утворення кристалів у рідкому сплаві (первинна кристалізація).

У сплавах, що лежать за складом правіше точки Е, тобто на лінії ЕСF, утворює- ться эвтектика. Особливість цієї эвтектики полягає в тому, що вона є суміш-

шю не кристалів A и В, а кристалів твердого розчину й кристалів компонента В.

2.Основні види хіміко-термічної обробки виробів. Основні етапи технологічних процесів при хіміко-термічній обробці.

Відповідь:

Хіміко-термічною обробкою називають процес, що представляє собою комбі-націю термічного й хімічного впливу з метою зміни складу, структури й власти-востей поверхневого шару стали, а отже й усієї деталі в цілому.

Хіміко-термічна обробка заснована на дифузії, тобто проникненні в сталь атомів різних елементів. Вона може відбуватися тільки в тому випадку, якщо елемент, що дифундує, утворює з основним металом твердий розчин або хімічна сполука.

При хіміко-термічній обробці протікають наступні процеси:розпад молекул у зовнішньому середовищі й утвір атомів, що дифундує елемента (дисоціація);

поглинання атомів поверхнею стали (адсорбція);

проникнення атомів углиб стали (дифузія).

Дифузійне насичення поверхні деталей проводиться різними елементами: вуглецем, азотом, хромом, алюмінієм, кремнієм і ін.В залежності від того, яким елементом проводиться насичення, підвищується твердість і зносостійкість поверхні або підвищується жаростійкість, корозійна стійкість і інші властивості.

При проведенні будь-якої хіміко-термічної обробки деталі нагрівають

у середовищі, що містить той елемент, яким проводиться насичення. Витримка

при нагріванні повинна бути достатньої для того, щоб атоми,якими насичують

елемент проникли в сталь (у деталь) на потрібну глибину.

Якщо насичення проводиться вуглецем, то такий процес називають цементацією, якщо азотом - азотуванням, хромом - хромуванням, кремнієм

- силицированием і т.ін.

3. Накреслите діаграму «залізо-цементит», укажіть структури у всіх її областях, характерні точки діаграми, опишіть структурні перетворення при повільнім охолодженні сплаву з вмістом вуглецю 5,2% від температури плавлення до кімнатної.

Відповідь: І

Рисунок 2. Діаграма стану сплавів Залізо-цементит

Заевтектичний білий чавун зі змістом 5,2% вуглецю при охолодженні до тем-ператури ліквідус перебуває в рідкому стані. При tл починається кристалізація первинного цементиту. Від tл до tс (1147° С) відбувається кристалізація первинного цементиту й чавун складається з рідкого сплаву й первинного цементиту. При 1147°С чавун складається з первинного цементиту й рідкого сплаву евтектичного складу з вмістом 4,3% вуглецю, який, кристалізуючись при цій температурі, утворює ледебурит, що складається із цементиту й аустеніта зі змістом 2,14% вуглецю.

Нижче перетворення перетерплює тільки ледебурит,в якому аустеніт перет-ворюється на перліт а первинний цементит не змінюється , тобто від 1147 ⁰С до Ar1 усередині ледебуриту виділяється вторинний цементит і чавун складається з ледебурита й первинного цементиту.При Ar1 усередині евтектики аустеніт перетворюється в перліт. Нижче Ar1 чавун складається з ледебуриту й первинного цементиту.

Додаток Б