7.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля
Лабораторная работа № 1.
1. В чем заключается сущность перехода из жидкого состояния в твердое?
2. При какой температуре возможно существование двух фаз (жидкой и твердой) без развития процессов кристаллизации?
3. Какова связь между скоростью охлаждения и скоростью роста зерен?
4. Что такое анизотропия, изотропия?
5. Как влияет увеличение скорости охлаждения на разность фактической и теоретической температур кристаллизации?
6. Как влияет увеличение степени переохлаждения на величину кристаллов?
7. Как влияет уменьшение степени переохлаждения на количество образующихся центров кристаллизации и скорость роста кристаллов, как влияет измельчение зерна на свойства отливок?
8. Каков механизм образования различных зон при кристаллизации металлического слитка?
9. Каково устройство и принцип работы микроскопа, работающего в проходящем свете?
10. Каков механизм объемной и зональной кристаллизации?
Лабораторная работа № 2.
1. Какие задачи решает макроанализ и виды макроанализа?
2. Как готовятся макрошлифы?
3. Какие реактивы и режимы используются при макроанализе?
4. Поверхностные дефекты и их характеристика?
5. Внутренние дефекты и особенности макроструктуры в этом случае?
6. Ликвацию какого элемента можно получить с помощью отпечатка Баумана, где используют реактив Гейна?
7. Какое влияние оказывают сернистые неметаллические включения на свойства стали, виды сернистых включений?
8. Как влияет фосфор на свойства стали? -
9. Какое содержание серы и фосфора допустимо в качественных сталях и чугунах и почему?
10.Способы устранения вредного влияния серы, фосфора, свинца в стали?
Лабораторная работа № 3.
1. Какие задачи металловедения решают с помощью микроанализа?
2. Какие требования предъявляются к шлифам?
3. Какие используются травители при микроанализе?
4. Какова оптическая схема металлографических микроскопов?
5. Виды оптических недостатков и способы их устранения?
6. Укажите типы металлографических микроскопов?
7. Как влияет измельчение или укрупнение зерна на свойства отливок?
8. Какие существуют методы выявления границ зерна?
9. Какие существуют методы подсчета зерен и определения балла зерна?
10.Рассказать устройство и работу микроскопа ЕС МЕТАМ РВ-21?
Лабораторная работа № 4.
1. Каковы источники загрязнения стали неметаллическими включениями. Каково влияние неметаллических включений на свойства стали?
2. Классификация включений. Эндогенные и экзогенные включения, хрупкие и пластичные, разнообразие форм выделений неметаллических включений, температурные интервалы образования неметаллических включений.
3. Классификация включений по химическому составу.
4. Каково распределение включений по объему слитка стали открытой выплавки?
5. Какова степень удаления неметаллических включений при рафинирующих переплавах?
6. Каково влияние деформации на распределение неметаллических включений по объему деформированного металла?
7. Методы качественного и количественного анализа неметаллических включений.
8. Схемы вырезки образцов для оценки содержания неметаллических включений из слитка - литого металла - и металлопроката, подготовка образцов к проведению металлографического анализа.
9. Автоматные стали: наличие неметаллических включений как положительный
фактор при обработке металла резанием. Ю. Устройство и работа микроскопа ЕС МЕТАМ РВ-21, 23, МИМ-6, МИМ-7 в
светлом поле, темном поле, в поляризованном свете.
Лабораторная работа № 5.
1. Что понимается под механическими свойствами. Какие критерии оценки механических свойств существуют?
2. В чем достоинство и недостатки статических испытаний, в частности при растяжении?
3. Охарактеризовать основные точки характеристик прочности материала на диаграмме растяжения.
4. Дать определение, что понимается под основными механическими свойствами.
5. Что понимается под твердостью материала. Какими способами определяется твердость?
6. Чем объясняется широкое применение испытаний на твердость. О каких характеристиках материала можно судить, если известна его твердость?
7. Как производятся испытания на твердость по Бринеллю, характеристика и способ работы твердомера. Что такое число твердости по Бринеллю и какова его размерность?
8. Чем и как измеряется диаметр отпечатка при испытании на твердость по Бринеллю. В зависимости от чего выбирается диаметр шарика, нагрузка и время выдержки?
9. Как производится испытание на твердость по Роквеллу, характеристика и способ работы твердомера. Что такое число твердости по Роквеллу и какова его размерность?
10.В зависимости от чего выбирается форма вдавливаемого тела при испытании на твердость по Роквеллу. Каков порядок испытаний на твердость по Роквеллу?
Лабораторная работа № 6.
1. Дать характеристику диаграмме железо-углерод.
2. Какие фазовые превращения происходят в сплавах железа при нагреве и охлаждении?
3. Какие критические точки лежат в основе теории термической обработки?
4. В чем заключается метод пробных закалок для определения критических точек?
5. Какие существуют виды термической обработки стали?
6. Какие цели преследует термическая обработка металлов?
7. Разновидности отжига по температуре нагрева, условию охлаждения?
8. Нормализация: температура нагрева, условия охлаждения, с какой целью проводится?
9. Закалка ее разновидности по температуре нагрева, по скорости охлаждения, по способу охлаждения, по способу нагрева под закалку, по однородности структуры и свойств.
10.С какой целью проводится отпуск стали. Разновидности отпуска по температуре нагрева?
Лабораторная работа № 7-9.
1. Какие существуют виды термической обработки, их характеристика?
2. Требования к подшипниковым сталям, их классификация?
3. Чем регламентируется выбор подшипниковой стали в зависимости от размера изделия и сферы применения?
4. Назначение и режим отжига подшипниковых сталей и из каких соображений назначается температура под отжиг подшипниковых сталей?
5. Как влияет скорость охлаждения на структуру и твердость закаленной подшипниковой стали? Какова критическая скорость закалки?
6. Назначение отпуска для подшипниковых сталей, виды отпуска.
7. Варианты дополнительного повышения твердости при термической обработке.
8. Как влияет температура отпуска на структуру и механические свойства закаленной стали?
9. Требования к инструментальным сталям, их классификация?
10.Как влияет температура нагрева на твердость и структуру углеродистой стали при закалке и отжиге?
11. В чем отличие быстрорежущих сталей от других инструментальных сталей, их характеристика?
12.Назначение и режим отжига быстрорежущих сталей.
13.Структуру до - и заэвтектоидных сталей, закаленных с оптимальной температурой?
14.Из каких соображений назначается температура под закалку для быстрорежущих марок сталей?
15.Как влияет скорость охлаждения на структуру и твердость закаленной быстрорежущей стали? Какова критическая скорость закалки?
16.Назначение отпуска для быстрорежущих сталей, виды отпуска? 17.Варианты дополнительного повышения твердости при термической обработке?
18.Как влияет температура отпуска на структуру и механические свойства закаленной стали?
19.Твердость структур: феррита, перлита, аустенита, мартенсита, карбидной и интерметаллидной фаз?
20. В иды брака, возможные при термической обработке?
21. Правил а техники безопасности при проведении термической обработки сталей и сплавов?
7.2. Контрольные вопросы и задания для проведения промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
1. Кристаллическое строение металлов. Кристаллизация слитка.
1.1 .Характеристика металлического состояния. Элементы кристаллографии. Влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов.
1.2.Строение жидкого металла. Первичная кристаллизация. Параметры и кинетика кристаллизации.
1.3.Самопроизвольное (гомогенное) и гетерогенное образование зародышей. Теория роста кристаллов.
1.4.Строение кристаллической структуры слитка спокойной и кипящей стали, механизм её образования.
1.5.Классификация дефектов кристаллического строения [1, 2. с. 1-15, 25
- 28; 3, с.; 4, с.; 7, с.; 8, с.; 9, с.].
2. Диаграммы состояния и формирование структуры сплавов при кристаллизации. Диаграмма железо - углерод.
2.1.Фазы в металлических сплавах. Системы с эвтектическим и перитекти-ческим превращениями. Типы эвтектик. Характеристика систем с неограниченной (ограниченной) растворимостью компонентов в жидком и твёрдом состоянии.
2.2.Связь между свойством сплава и типом диаграммы состояния. Общие основы построения диаграмм состояния.
2.3.Технически чистое железо. Аллотропия железа. Диаграмма фазового равновесия железо-углерод [3, с. ; 4, с. ; 6, с. ; 7, с.; 8, с.,; 9, с.].
3.Виды чугунов их характеристика.
3.1.Виды чугунов. Структура и условия получения белого (отбелённого), серого, половинчатого, ковкого и модифицированного чугуна.
3-2.Влияние химического состава и скорости охлаждения на структуру чугуна.
3.3.Структурно-физическое отличие чугуна от стали и сфера его преимущественного применения [3, с. ; 4, с. ; 6, с. ; 8, с.147
-156; 9, с. 72-79; 12, с. 176-187].
4.Классификация сталей и сплавов. Маркировка.
4.1 .Классификация сталей по химическому составу, структуре, назначению, способу раскисления, качеству. Маркировка.
4.2.Стандартизация сталей. Допуски на состав, их обоснование.
4.3.Углеродистые и легированные стали [3, с. ; 4, с. , 359
- 364; 7, с. ; 8, с. , , ; 9, с., ; 12, с. 33-43].
5.Механические свойства. Методы определения механических характеристик.
5.1.Основные виды механических испытаний и сдаточные характеристики проката. Характеристики прочности и пластичности при растяжении, сжатии, изгибе.
5.2.Ударная вязкость. Хладноломкость. Красноломкость. Влияние серы и фосфора на механические характеристики.
5.3.Твердость. Методы испытания на твёрдость [2, с.; 3, с. 60-75; 4, с.; 5, с. ; 6, с. ; 7, с. ; 8, с.; 10, с.7 -36; 12, с. 226-257].
6.Назначение и виды макроскопического анализа.
6.1.Сущность и задачи макроскопического анализа. Методы выреза, изготовления и травления образцов.
6.2.Виды макродефектов стали.
6.3.Методика проведения макроскопического анализа по выявлению ликвации серы и фосфора. Положительное и отрицательное влияние на физико-механические свойства стали серы и фосфора [1,2, с.; 4, с. ; 5, с. 7-17].
7.Назначение и виды микроскопического анализа.
7.1.Сущность и задачи микроскопического анализа. Характеристика металлографического вертикального микроскопа (оптические системы и устройство) на примере МИМ-7, МИМ-6 или ЕС МЕТАМ РВ-21. Методы выреза, подготовки и травления образцов.
7.2.Виды микродефектов стали. Классификация неметаллических включений.
7.3.Методы выявления и оценки величины зерна, неметаллических включений [1,2, с.,; 5, с.].
8.Основные виды термической обработки.
8.1.Роль термической обработки в повышении качества металла.
8.2.Теория термической обработки стали. Образование структуры аустени-та, рост аустенитного зерна, распад аустенита (диаграмма изотермического превращения аустенита).
8.3.Классификация и характеристика видов термической обработки (краткая). Виды брака при термической обработке [3, с. ; 4, с. , ; 8, с. , ; 9, с.; 12,с., ].
9.Отжиг первого рода.
9.1.Диффузионный отжиг (гомогенизация слитков и поковок), изменения структуры и свойств. Сопутствующие процессы при гомогенизации; пути ускорения гомогенизационного отжига и уменьшения дендритной ликвации.
9.2.Рекристаллизационный отжиг. Связь состава, способа выплавки, режимов и деформации со структурой и свойствами стали.
9.3.Отжиг для снятия остаточных напряжений [2, с.; 3, с. 191-193; 4, с. ; 8, с. ; 9, с.].
10.Отжиг второго рода.
10.1.Полный и неполный отжиг. Рост зерна аустенита. Влияние состава, способа выплавки и раскисления, рафинирующих переплавов на рост зерна аустенита. Способы определения величины зерна аустенита.
10.2.Изотермический распад аустенита и его влияние на структуру и механические свойства стали. Влияние состава стали, раскисления, режимов нагрева на распад аустенита.
10.3.Изотермический, сфероидизирующий отжиг, патентирование, изменение свойств стали. Перегрев и способы его исправления [2, с.; 3, с. ; 4, с. ; 8, с. ; 9, с. ].
11 .Закалка и отпуск стали.
11.1.Закалка стали. Основные закономерности мартенситного превращения. Свойство мартенситной структуры. Остаточный аустенит.
11.2.Закаливаемость и прокаливаемость стали. Влияние состава, раскисления, исходной структуры, режимов нагрева на прокаливаемость. Механические свойства после закалки.
11.3 .Режимы нагрева и способы охлаждения при закалке. Характеристики закалочных сред.
11.4.Отпуск стали. Низкий, средний, высокий отпуск. Превращения, структура, свойства [2, с.; 3, с. , ; 4, с. ; 8, с. 197 -
2; 9, с. , , ].
12.Термомеханическая и химико-термическая обработка стали.
12.1.Термомеханическая обработка. Разновидности ТМО. Влияние ТМО на структуру и свойств стали.
12.2.Цементация стали. Термообработка. Структура и свойства диффузионных слоев.
12.3.Азотирование стали. Термообработка. Структура и свойства диффузионных слоев [3, с. , ; 4, с. ; 7, с. ; 8, с. 214 -
2; 9, с. , ].
13.Влияние легирования и неметаллических включений на свойства стали.
13.1 .Характеристика легирующих элементов. Влияние легирующих элементов на превращения при охлаждении, карбидообразовании, превращения при отпуске.
13.2.Неметаллические включения в стали: оксиды, сульфиды, силикаты, нитриды. Эндогенные и экзогенные включения, количество, размеры, форма. Влияние деформации и превращений в твёрдом состоянии на размер и форму включений.
13.3.Влияние неметаллических включений на рост зерна аустенита. Управление включениями для регулирования зерна в стали [1, 2, с.,; 3, с. ; 4, с. ; 7, с. ; 8, с.; 9, с. ].
14.Конструкционные стали.
14.1.Характеристика строительных, арматурных конструкционных сталей. Механические свойства. Влияние структуры и легирующих элементов на свариваемость и механические свойства.
14.2.Машиностроительные цементируемые (низкоуглеродистые) стали. Составы, термообработка, свойства.
14.3.Машиностроительные улучшаемые (среднеуглеродистые) стали. Составы, термообработка, свойства [3, с. ; 4, с. ; 7, с. ; 8, с. , 9, с. 177-185].
15.Инструментальные стали.
15.1.Нетеплостойкие стали для режущего и мерительного инструмента. Подшипниковая сталь.
15.2.Быстрорежущие стали. Влияние температуры разливки, массы слитков, неметаллических включений на стойкость инструмента и подшипников.
15.3.Стали для холодных и горячих штампов. Состав, термическая обработка, структура, свойства. Влияние карбидной ликвации и загрязнённости стали неметаллическими включениями и примесями на стойкость деформирующего инструмента. Твёрдые сплавы [3, с. , ; 4, с. ; 7, с. 361-369, 370-371; 8, с. 308-321; 9, с. 232-254].
16.Коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы.
16.1.Нержавеющие стали: ферритные, мартенситные, аустенитные. Составы, термообработка и связь со свойствами.
16.2.Нержавеющие стали: феррито-аустенитные и мартенситностареющие стали. Составы, термообработка, свойства.
16.3.Криогенные стали и сплавы [3, с. ; 4, с. ; 7, с. ; 8, с. ; 9, с. ].
17.Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы.
17.1.Понятие жаростойкость. Жаростойкие сплавы.
Понятие жаропрочность. Жаропрочные сплавы. Оценка жаропрочных свойств. Влияние структуры и состава на жаропрочность. Влияние примесей на длительную прочность.
17.2.Классификация жаропрочных сталей и сплавов: перлитные, мартен-ситные, аустенитные. Жаропрочные сплавы на никелевой основе. [3, с. ; 4, с. 449-479; 7, с. 178-295; 8, с. 297-907; 9, с. 197-225; 11, с. 9- 18].
18.Цветные металлы (алюминий или лёгкий металл особой ценности, медь
- примадонна среди металлов).
18.1.История открытия. Способы производства. Основные потребительские характеристики алюминия.
18.2.Сферы преимущественного потребления.
18.3.Классы и марки алюминиевых сплавов.
18.4.Химический состав и механические свойства алюминиевых сплавов.
18.5.История открытия. Способы производства. Основные потребительские характеристики меди.
18.6.Сферы преимущественного потребления.
18.7.Классы и марки меди и сплавов на её основе сплавов.
18.8.Химический состав и механические свойства меди и её сплавов [3, с. , ; 4, с. , ; 8, с. , ; 9, с. 289
- 295, ; 13, с, ].
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература (не более 3 наименований)
1., Чуманов . Лабораторный практикум. Учебное пособие. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 19с.
2., Чуманов . Лабораторный практикум. Учебное пособие. Ч. 2. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 20с.
3.Лахтин и термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 19с.
4.Металловедение и термическая обработка стали. Справочник в 3-х томах. - М.: Металлургия, 19с.
5., Рахштадт . Методы анализа, лабораторные работы и задачи. - М.: Металлургия, 19с.
6.Гуляев . — М.: Металлургия, 1978. — 647 с.
7.Металловедение/Под ред. .—М. Машиностроение, 1986.— 384 с.
б) дополнительная литература:
1 .Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для вузов./, , . - М.: МИСИС, 1999.-416 с.
2., Кунявский . - М.: Металлургия, 1990.-416 с.
3.Энциклопедический словарь по металлургии. В 2 т. Справочное издание/ и др. - М.: Интермет Инжиниринг, 20с.
4.Лахтин и термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 19с.
5., Леонтьева . - М.: Машиностроение, 1980.-493 с.
6.Металловедение и термическая обработка стали: Справочник. Т.1. Методы испытаний^ исследований: В 2 кн./, , и др.; Под. ред. , . — М.: Металлургия, 1991. — Кн. 1.-304 с.
7., Леонтьева . — М.: Машиностроение, 1980.-493 с.
8., Родин .—М. Машиностроение, 1971.-416 с.
9.Методы измерения твёрдости: Справочник/ , ,
и др. — М.: Интермет Инжиниринг, 2000. — 128 с.
10.Маслеников стали и сплавы: Справочник. — М.: Металлургия, 1983. — 192 с.
11., Фиргер термиста. — М.: Машиностроение,
1975.-352 с.
12. Металловедение/ , , и др. — М.: Металлургия, 1990. — 416 с.
13. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: Учебник для вузов/ , , и др. — М.: МИСИС, 1999.-416 с.
в) отечественные и зарубежные журналы по дисциплине, имеющиеся в библиотеке
1. Металлургическое производство
2. Заготовительное производство
3. Черная металлургия
г) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. Электронно-библиотечная система издательства «Лань».
д) методические пособия для самостоятельной работы студента, для преподавателя
1. , Чуманов . Лабораторный практикум. Учебное пособие. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 19с.
2. , Чуманов . Лабораторный практикум. Учебное пособие. Ч. 2. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 20с.
3. , Рахштадт . Методы анализа, лабораторные работы и задачи. - М.: Металлургия, 19с.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
№ ауд. | Основное оборудование, стенды, макеты, компьютерная техника, наглядные пособия и другие дидактические материалы, обеспечивающие проведение лабораторных и практических занятий, научно-исследовательской работы студентов | Основное назначение (опытное, обучающее, контролирующее) и краткая характеристика использования при изучении явлений и процессов, выполнении расчетов |
1-213 | Лаборатория «Компьютерные технологии в производстве и бизнесе», оснащенная проектором PT-LB10NTE Panasonic - 1 шт., компьютеры Intel Pentium4 2200 MGhz - 1, Celeron 2200 MGhz - 7, Duron 650 MGhz – 1; – Компьютерная программа для проверки знаний (4 варианта). | Демонстрация фильмов по выплавке металлов. Проведение тестирования Выполнение лабораторных работ № 1,2 |
2-308 | Специализированная лаборатория «Металловедение» – Учебно-методическая литература, в том числе методические пособия разработки программы, рекомендованных МО Российской Федерации в качестве учебного пособия. – Плакаты, схемы, графики, атласы. – Металлографические микроскопы: ЕС МЕТАМ РВшт.), ЕС МЕТАМ РВшт.), МИМ-7 (2 шт.), МИМ-6 (2 шт.), МИМшт.), ЫЕОРНОТшт.). Микроскопы, работающие в проходящем свете: АМРЫУАЬ (2 шт.), Ш-2Е (1 шт.), МИН-9 (1шт.). | Выполнение лабораторных работ № 3-6 |
2-101 | Специализированная лаборатория «Термическая обработка». - Печное оборудование: электропечь высокотемпературная камерная ПВК-1,4-8 (1шт.), электропечь камерная лабораторная ПКЛ-12,2-12 (2шт.). Приборы измерения твердости (в ассортименте БВ, НКС - 3 шт.), шлифовальные и полировальные машины, отрезной станок. | Выполнение лабораторных работ № 7-9 |
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
