Задания на контрольные работы №1, №2 (стр. 3 )

Если чистый алюминий маркируется АО, А5 (процент примесей) в литом состоянии или АДО, АД1 – после деформации, то сплавы алюминия маркируются так: деформируемые (ГОСТ 4784) – АМц (с марганцем), АМг2 (марганец – 1% и магний – 2%), Д16 (марганец, магний, медь), В95 (то же и хром, цинк), АК6 (то же и кремний); литейные (ГОСТ 2685) – АЛ2 – силумины (с кремнием), АЛ19 (с медью, титаном) и др. Особое внимание нужно обратить на теорию старения деформируемых алюминиевых сплавов, изучив превращения в структуре и изменения свойств при термической обработке – закалке и последующем искусственном старении, разобраться в физической сущности упрочнения при старении (когерентность кристаллических решеток твердого раствора и образующегося химического соединения).

Необходимо ознакомиться со структурой и свойствами подшипниковых сплавов – баббитов, обратив внимание на применяющийся в подвижном составе кальциевый баббит.

Следует обратить внимание на особые преимущества титана и его сплавов – высокую удельную прочность и исключительную коррозионную стойкость.

Среди неметаллических материалов очень важны синтетические полимерные материалы. При изучении их структуры необходимо обратить внимание на форму элементарных звеньев и расположение химических связей и звеньев макромолекул полимеров. Полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, эластичном и текучем, причем состояние полимера обусловлено его структурой и температурой. Свойства полимеров зависят от их химического состава (карбоцепные, гетероцепные, элементоорганические), а также от количественного соотношения атомов в молекуле и их сочетания. Например, замена водорода углеводородным радикалом приводит к увеличению эластичности и морозостойкости, снижению прочности, твердости и теплостойкости.

Важно четко представлять, что полимер – химическое вещество специфического строения, а полимерный материал – технический продукт, изготовленный из полимера или на его основе. Ни одна отрасль техники не обходится без применения синтетических полимерных материалов. Следует усвоить принципы классификации синтетических смол и пластмасс в зависимости от реакции получения полимера, назначения и его структуры, а также от физико-механических свойств (модуля упругости).

Важно уметь оценивать эксплуатационные свойства пластмасс, так как в ряде случаев они с успехом заменяют другие, в том числе металлические материалы, а часто являются и незаменимыми. Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ), например, превышает по удельной прочности сталь, титан и дюралюминий; политетрафторэтилен (фторопласт, или тефлон) обладает высокими диэлектрическими свойствами, а ретинакс – высокими фрикционными свойствами и т. д.

Необходимо выявить роль защитных покрытий (металлических и неметаллических) изделий, изучить классификацию покрытий, технические требования к ним и определить технико-экономическую эффективность их применения как средства борьбы с коррозией металлов.

В современной технике используются четыре вида конструкционных материалов: металл, керамика, композиты и пластмассы, отличающиеся соотношением прочности и пластичности. Керамика обладает высокой прочностью, но низкой вязкостью. Из неё нельзя делать детали, работающие на растяжение. Материалы на основе полимеров отличает низкая конструкционная жесткость, узкий температурный интервал сохранения прочности, отсутствие методов регенерации (утилизации) для пластмасс на основе термореактивных полимеров.

Композиционные материалы можно создавать практически с любыми заданными свойствами. Эти материалы состоят из двух и более компонентов (волокон, частиц и др. и матрицы), объединенных различными способами в монолит. Свойства композита отличаются от свойств компонентов, образующих его. Материал однороден на макроуровне и неоднороден на микроуровне, характеризуется высокой удельной прочностью. Тип матрицы определяет классы композитов: полимерные, металлические, керамические. Стеклопластик СВАМ на полимерном связующем имеет sв~200…600 МПа, температура эксплуатации для него 200…400оС, по удельной прочности превосходит сталь с sв=600 МПа в 3,5 раза.

ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ №1 и 2

Номера вопросов студент должен выбрать в соответствии с данными, приведенными в табл.1.

Таблица 1

Окончание шифра (две последние цифры)	Контрольная работа
№ 1	№ 2
30, 60, 90 29, 59, 89 28, 58, 88 27, 57, 87 26, 56, 86 25, 55, 85 24, 54, 84	1, 31, 61 2, 32, 62 3, 33, 63 4, 34, 64 5, 35, 65 6, 36, 66 7, 37, 67	91, 121, 151 92, 122, 152 93, 123, 153 94, 124, 154 95, 125, 155 96, 126, 156 97, 127, 157
23, 53, 83 22, 52, 82 21, 51, 81 20, 50, 80 19, 49, 79 18, 48, 78 17, 47, 77	8, 38, 68 9, 39, 69 10, 40, 70 11, 41, 71 12, 42, 72 13, 43, 73 14, 44, 74	98, 128, 158 99, 129, 159 100, 130, 160 101, 131, 161 102, 132, 162 103, 133, 163 104, 134, 164
16, 46, 76 15, 45, 75 14, 44, 74 13, 43, 73 12, 42, 72 11, 41, 71 10, 40, 70, 00 09, 39, 69, 99	15, 45, 74 16, 46, 76 17, 47,77 18, 48, 78 19, 49, 79 20, 50, 80 21, 51, 81 22, 52, 82	105, 135, 165 106, 136, 166 107, 137, 167 108, 138, 168 109, 139, 169 110, 140, 170 111, 141, 171 112, 142, 172
08, 38, 68, 98 07, 37, 67, 97 06, 36, 66, 96 05, 35, 65,95 04, 34, 64, 94 03, 33, 63, 93 02, 32, 62, 92 01, 31,61,91	23, 53, 83 24, 54, 84 25, 55, 85 26, 56, 86 27, 57, 87 28, 58, 88 29, 59, 89 30, 60, 90	113, 143, 173 114, 144, 174 115, 145, 175 116, 146, 176 117, 157, 177 118, 148, 178 119, 149, 179 120, 150, 180

ВОПРОСЫ

1.  Какие дефекты кристаллической решетки металлов влияют на механические свойства и почему?

2.  Опишите процесс первичной и вторичной кристаллизации металлов. Как определяют критический размер зародыша?

3.  В чем отличие кипящей стали от спокойной? Когда и какую рекомендуется применять?

4.  Приведите схему изменения микроструктуры стали в результате пластической деформации. В чем практическое значение анизотропии механических свойств?

5.  Изобразите схематически различные формы графита в чугунах. Как влияет форма графитных включений на механические свойства чугунов?

6.  В чем отличие стали от чугуна по технологическим и механическим свойствам?

7.  Что представляет собой микроструктура металлов? Как она определяется и в чем ее практическое значение? Приведите примеры.

8.  Что такое элементарная кристаллическая ячейка в металле? Дайте характеристику типов пространственных кристаллических решеток металлов. Каково их значение?

9.  Перечислите основные литейные свойства сплавов. Укажите факторы, влияющие на жидкотекучесть.

10.  Что представляет собой субмикроструктура металлов? В чем практическое значение размера зерна?

11.  Какую роль в процессе кристаллизации металлов играет число центров и скорость роста кристаллов? Приведите схему процесса кристаллизации.

12.  Опишите сущность процессов упругой и пластической деформаций с точки зрения кристаллического строения металлов.

13.  Постройте кривую охлаждения железа и поясните значение критических точек. В чем сущность полиморфных превращений в железе?

14.  Напишите о несовершенствах строения реальных кристаллов. Опишите способ упрочнения наклепом.

15.  Определение пластичности, влияние на неё химического состава, структуры, температуры нагрева, скорости и степени деформирования сплава.

16.  Приведите схему строения стального слитка. В чем сущность ликвации по плотности и физической неоднородности? Каково их практическое значение?

17.  Какие виды взаимодействия компонентов в сплаве существуют? Приведите условия их образования.

18.  Приведите диаграмму состояний сплавов, образующих ограниченные твердые растворы. В чем заключается принцип построения диаграммы состояний?

19.  С помощью кривых охлаждения постройте диаграмму состояний сплавов, не образующих твердых растворов, и на ее примере поясните правило фаз.

20.  С помощью кривых охлаждения постройте диаграмму состояний сплавов, образующих твердые растворы с неограниченной растворимостью, и на ее примере объясните правило отрезков.

21.  Приведите характеристику фаз и структурных составляющих диаграммы состояний железо-цементит. В чем практическое значение этой диаграммы?

22.  Явления, происходящие в металле при горячем деформировании. Отличие горячей и холодной деформаций.

23.  Опишите явления, происходящие в деформированном металле при нагреве. Изложите понятие температурного интервала обработки металлов давлением и принцип его определения по диаграмме железо-цементит.

24.  Какова связь между строением сплавов, видом диаграммы состояний и свойствами этих сплавов? Приведите конкретные примеры, отметив практическое значение закона .

25.  Какие нормальные примеси и почему влияют на свойства сталей? Объясните явления красноломкости и хладноломкости стали.

26.  Каково влияние углерода и кремния на образование структуры чугуна? Приведите примеры применения серого чугуна на железнодорожном транспорте.

27.  Как влияют газы (азот, кислород, водород) и неметаллические включения на структуру и свойства стали? Приведите примеры.

28.  Как классифицируются по ГОСТам конструкционные углеродистые стали? Где на железнодорожном транспорте они применяются?

29.  Дайте характеристику инструментальных углеродистых сталей. Как они маркируются по ГОСТу? Приведите примеры их использования.

30.  Как определяются характеристики основных механических свойств металлов: прочности, пластичности, ударной вязкости? Приведите необходимые расчетные схемы и формулы.

31.  Каковы способы измерения твердости металлов? Приведите необходимые схемы и формулы. В чем практическое значение определения твердости?