- •I. Кристаллическое строение металлов
- •II. Формирование структуры металла при кристаллизации.
- •2. Чем отличается гомогенное образование зародышей от гетерогенного.
- •3. Как получить мелкое зерно в литом металле.
- •6. Что такое полиморфное превращение и какие необходимы условия для его протекания.
- •III.Фазы и структура в металлических сплавах
- •1. Что такое твердый раствор? Какие виды твердых растворов Вы знаете?
- •2. Каковы условия полной взаимной растворимости двух компонентов?
- •3. Какие Вы знаете интерметаллические (металлические) соединения?
- •4. Что такое матричная структура?
- •IV.Формирование структуры сплавов при кристаллизации.
- •1. Что такое эвтектика? Опишите процесс кристаллизации эвтектики.
- •2.Чем отличаются механизм и кинетика полиморфного превращения в сплавах от чистых металлов?
- •3. Как получить пересыщенный твердый раствор в системе сплавов с ограниченной растворимостью? Как называется такой технологический процесс?
- •4. Чем отличается дендритная ликвация от ликвации по плотности? Как устранить эти виды ликвации?
- •1. Чем отличаются истинные напряжения от условных?
- •2.Что такое концентраторы напряжений и почему они опасны?
- •3. Что происходит в металле при упругой деформации?
- •4. Как протекает пластическая деформация? Какие стадии можно отметить в процессе деформации монокристалла?
- •5.Чем отличается деформация поликристалла от деформации монокристалла?
- •6. Что такое текстура деформации и как она влияет на свойства металла?
- •7. Чем объяснить упрочнение металла (наклеп) в процессе деформации?
- •8. Каковы признаки вязкого и хрупкого разрушений?
- •9. При каких условиях чаще наблюдается хрупкое разрушение?
- •VI. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.
- •1. Какие факторы влияют на температурный процесс рекристаллизации?
- •2 . Когда будет крупнее рекристаллизованное зерно: после деформации на 25% или на 75%?
- •3. Какие факторы влияют на текстуру рекристаллизации? в каких случаях текстура желательна и когда ее нужно избегать?
- •4. Что называют горячей, теплой и холодной деформацией?
- •VII. Механические свойства металлов
- •1. Что такое конструкционная прочность и какие параметры используются для ее оценки?
- •2. Почему испытания на растяжение наиболее широко применяются по сравнению с другими видами испытаний?
- •3. В каких случаях применяют испытания на статический изгиб?
- •4. Какое практическое применение может найти вязкость разрушения к в конструкторских разработках?
- •5.Какими методами определяется порог хладноломкости и как можно использовать на практике знание температурного запаса вязкости?
- •6. Какой образец будет иметь более высокий предел выносливости – шлифованный или полированный?
- •7. Какие существуют методы упрочнения металлов?
- •VIII. Железо и сплавы на его основе
- •Какие фазы образуют легирующие элементы в стали?
- •Как получить при нормальной температуре структуру аустенит?
- •Как получить ферритную сталь?
- •IX. Фазовые превращения в сплавах железа (теория термической обработки стали).
- •Перечислите этапы превращения ферритно-карбидной структуры в аустенит при нагреве.
- •Каким требованиям должны отвечать закалочные жидкости? Какие применяют жидкости для закалки, каковы их достоинства и недостатки?
- •Установите режим закалки стали, содержащей 0,4 и 1,0% с (температура аустенитизации, время нагрева, среда нагрева, охлаждающая среда).
- •Установите режим отпуска для резца из стали, содержащей 1% с и шатуна из стали с 0,45% с.
- •XI.Химико-термическая обработка стали
- •Чем отличается химико-термическая обработка от термической обработки стали?
- •Насыщение железа проводится при температуре 1000 ºС в течение 6 ч углеродом и хромом. В каком случае будет больше толщина слоя и почему?
- •В каких случаях применяют цементацию, нитроцементацию и азотирование?
- •Какое строение (структуру) имеет цементованный и азотированный слой? Увяжите строение слоя с диаграммой состояния Fe–Fe3c и Fe–n.
- •XII. Конструкционные стали и сплавы
- •Какие стали применяют для работы при температурах 550-560 и 600-800 ºС?
- •Когда и для чего используют жаропрочные сплавы на никелевой основе?
- •XIII.Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •1. Какие требования предъявляются к материалам для постоянных магнитов? Какие стали и сплавы применяют для изготовления постоянных магнитов?
- •2.Какие Вы знаете магнитно-мягкие материалы? Где применяют магнитно-мягкие материалы?
- •3. Какие стали применяют для изготовления деталей, не требующих магнитности?
- •4. Где применяют сплавы инвар и ковар?
- •5. Какие Вы знаете сплавы с эффектом «памяти формы»?
- •6. Какие свойства имеют аморфные сплавы? Где применяют аморфные сплавы?
- •XIV. Титан и сплавы на его основе.
- •1. Каковы характерные физические и механические свойства титана и где он применяется?
- •2. Какие легирующие элементы расширяют область α-фазы и какие – область β-фазы?
- •4. Можно ли α-сплавы упрочнить термической обработкой? Какую термическую обработку проходят α-сплавы?
- •5.Какие примеси наиболее опасны для титана и почему?
- •6.Чем отличается мартенсит α' от мартенсита α’’ в титановых сплавах? Можно ли использовать для упрочнения титановых сплавов ω-фазу?
- •7.Как влияют легирующие элементы на точки Мн и Мк в титановых сплавах?
- •8.Почему не рекомендуется нагревать для отжига и закалки сплавы до области β-фазы?
- •10.Опишите характерные свойства титановых сплавов и область их применения.
- •XV. Алюминий и сплавы на его основе
- •1.Каковы характерные физические и механические свойства алюминия и где он применяется?
- •2. На какие группы делятся алюминиевые сплавы в зависимости от технологии их обработки?
- •3. Опишите в общем виде структуру и фазовый состав алюминиевых сплавов?
- •4. Зачем проводят диффузионный отжиг (гомогенизацию) и отжиг деформируемых алюминиевых сплавов (дуралюмина)?
- •5. Какие структурные и фазовые превращения протекают при закалке и старении дуралюмина?
- •6.Какие Вы знаете высокопрочные алюминиевые сплавы?
- •7.Где применяются и как упрочняются сплавы Al-Mn (aMц) и Al-Mq (aMr)?
- •Какую термическую обработку проходят литые алюминиевые сплавы?
- •9.Какой состав имеет сплав силумин и как он упрочняется?
- •10. Какие требования предъявляют к алюминиевым сплавам для фасонного литья?
- •XVI. Магний и сплавы на его основе
- •Укажите характерные свойства магния и области его променения.
- •Какие сплавы магния применяются? Укажите влияние Zn, Al, Zr, Be и других элемен-тов на механические, технологические свойства и структуру сплава.
- •3.Какие трудности при деформации и литье магниевых сплавов?
- •4.Укажите особенности термической обработки магниевых сплавов.
- •5. Опишите характерные свойства магниевых сплавов, их маркировку и области применения.
- •1.Укажите влияние примесей на свойства меди. Перечислите марки меди.
- •2.Где применяется чистая медь?
- •3.Чем отличаются латуни от бронзы? Как маркируются латуни и бронзы?
- •4.Как влияет цинк на механические и технологические свойства латуни? Укажите состав (марки), свойства и применение латуний.
- •5.Какую структуру имеет латунь, содержащая 20% Zn и 40% Zn?
- •6.Какие Вы знаете многокомпонентные латуни? Какими элементами легируют латунь и зачем?
- •8.Какие Вы знаете безоловянистые бронзы? Укажите их состав (марки), свойства и применение.
- •2. Укажите марки (состав), структуру и применение оловянных и свинцовых баббитов.
- •9.Какую термическую обработку проходят бериллиевые бронзы и где они применяются?
- •Области применения бериллиевых бронз
- •10. Укажите, почему бронзы часто применяют как антифрикционный материал. Какую бронзу наиболее часто применяют для изготовления вкладышей подшипников скольжения?
- •XVIII. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой, цинковой и алюминиевой основах
- •1. Какие требования предъявляются к антифрикционным сплавам?
- •Когда применяют цинковые и алюминиевые антифрикционные сплавы?
- •Укажите строение, достоинства и недостатки триметаллических (трехслойных) подшипников.
- •XXI. Неорганические материалы
- •Укажите особенности строения графита и его важнейшие свойства.
- •Как изменяется прочность графита от температуры?
- •Охарактеризуйте технический и пиролитический графиты, назовите области их применения.
- •Опишите неорганическое техническое стекло, назовите его состав, разновидности, свойства и применение. Какими способами повышают качество стекла?
- •Что такое ситаллы, укажите способы их получения, разновидности, свойства и применение?
- •Назовите представителей керамики на основе чистых оксидов. Дайте сравнительную оценку свойств.
- •Что представляет собой техническая керамика, ее разновидности?
- •Какие Вы знаете виды бескислородной керамики? Назовите их разновидности, свойства и применение.
- •XXII. Проводниковые материалы
- •Как можно классифицировать проводниковые материалы?
- •Какие свойства меди обусловливают ее широкое применение в электронной тех-нике? Что такое ''водородная болезнь'' меди?
- •Какими преимуществами и недостатками по сравнению с медью обладает алюминий как проводниковый материал? Возможность соединения
- •4. Какие металлы и в каких условиях могут переходить в состояние сверхпроводимости? Что является причиной образования куперовских пар?
- •5. Как влияет магнитное поле на критическую температуру перехода в состояние сверхпроводимости? Чем различаются сверхпроводники первого и второго рода?
- •6. Какие металлические сплавы высокого сопротивления нашли применение в электронной технике и для каких целей?
- •7. Каким образом обеспечивается прочность и формоустойчивость вольфрамовых нитей и спиралей при высоких температурах эксплуатации?
- •8. Чем обусловлено широкое применение тантала в конденсаторостроении?
- •9. Почему ферромагнитные металлы обладают нелинейной зависимостью удельного сопротивления от температуры?
- •10. Что понимают под мягкими и твердыми припоями?
- •11. Назовите неметаллические проводниковые материалы и приведите примеры их применения в электронной технике.
- •Какова природа магнитного упорядочения в ферритах
- •Что такое точка компенсации и в каких материалах она наблюдается?
- •В каких магнитных материалах и при каких условиях можно получить цилиндрические магнитные домены (цмд)? На чем основано применение цмд в вычислительной технике?
- •XXIII.Магнитные материалы
- •Как классифицируют магнитные материалы по свойствам и техническому назначению?
- •Какие магнитомягкие материалы имеют высокое значение магнитной проницаемости в слабых магнитных полях?
- •Каково влияние кремния на свойства электротехнической стали?
- •Чем различаются свойства высоконикелевого и низконикелевого пермаллоев? Какова природа этих различий?
- •Почему ферриты с высокой начальной магнитной проницаемостью обладают невысокой точкой Кюри?
- •Каковы частотные характеристики высокопроницаемых и низкопроницаемых ферритов?
- •В чем сходство и различие магнитных свойств ферритов и ферромагнетиков?
- •Каково строение магнитодиэлектриков и в каких целях они используются?
5.Чем отличается деформация поликристалла от деформации монокристалла?
Пластическая деформация поликристаллов. Пластическая деформация поликристаллического металла протекает аналогично деформации монокристалла путем сдвига или двойникования. Так как плоскости и направления в каждом зерне различные, то сперва скольжение идет в более благоприятно ориентированных зернах. В отличии от монокристалла движение дислокаций препятствует границы зерен, поэтому первая стадия деформационного упрочнения отсутствует, а во второй стадии деформационного упрочнения - коэффициент упрочнения выше.
6. Что такое текстура деформации и как она влияет на свойства металла?
Текстура деформации. При большой степени деформации возникает преимущественная ориентация кристаллографических плоскостей и направлений в зернах. Закономерная ориентация кристаллитов относительно внешних деформационных сил получила название текстуры (текстура деформации). Она приводит к упрочнению в одних направлениях и раз упрочнению в других (вообще спорный процесс и зависит от текстуры, но на механические свойства влияет сильно).
7. Чем объяснить упрочнение металла (наклеп) в процессе деформации?
Деформационное упрочнение поликристаллического металла. С увеличение степени холодной (ниже (0,15- 0,2) Тпл) деформации свойства, характеризующие сопротивления деформации (В, 0,2, HV и др. ) повышаются, а способность к пластической деформации (пластичность ) уменьшается. Это явление получило название наклепа. Упрочнение металла в процессе пластической деформации (наклеп) объясняется увеличение числа дефектов кристаллического строения (дислокаций, вакансий, межузельных атомов). Повышение плотности дефектов кристаллического строения затрудняет движение новых дислокаций, а следовательно, повышает сопротивление деформации и уменьшает пластичность. Наибольшее значение имеет увеличение плотность дислокаций, так как возникающее при этом между ними взаимодействие тормозит дальнейшее их перемещение.
8. Каковы признаки вязкого и хрупкого разрушений?
Разрушение может быть хрупким и вязким. Механизм зарождения трещин одинаков как при хрупком, так при вязком разрушении. Возникновение микротрещин чаще происходит благодаря скоплению движущихся дислокаций (пластической деформации) перед препятствием (границами зерен, межфазными границами, перед возможными включениями) образуя зародыш трещины. Трещина образуется в плоскости, перпендикулярной к плоскости скольжения, когда плотность дислокаций достигает 1012-1013 см-2, а касательные напряжения у вершины их скопления ~0,7G. Вязкое и хрупкое разрушение различаются между собой по величине пластической зоны у вершины трещины. При хрупком разрушении величина пластической зоны в устье трещины мала. При вязком разрушении величина пластической зоны, идущей впереди распространяющейся трещины, велика, а сама трещина затупляется у своей вершины. Вязкое разрушение обусловлено малой скоростью распространения трещины. Скорость распространение хрупкой трещины достигает 2500 м/с. Поэтому нередко хрупкое разрушение называют "внезапным", или "катастрофическим" разрушением.
По внешнему виду излома отличают:
хрупкий (светлый) излом, поверхность которого характеризуется наличием блестящих плоских участков; такой излом свойственен хрупкому разрушению;
вязкий (матовый) излом, поверхность разрушения которого содержит весьма мелкие уступы – волокна, образующие при пластической деформации зерен в процессе разрушения; этот излом свидетельствует о вязком разрушении.