Задание по разделу «Термическая и химико-термическая обработка стали»

Номер варианта	Деталь	Марка стали	Свойства	Номер варианта	Деталь	Марка стали	Свойства
121	Зубило	У7	58 HRC	136	Червяк	55	60 HRC
122	Вал	50	250 HB	137	Ножовочное полотно	У7А	60 HRC
123	Сверло	У9	62 HRC	138	Валик	20	60 HRC
124	Пружина	60	43 HRC	139	Метчик	У10	63 HRC
125	Зенкер	У11	64 HRC	140	Рессора	55	40 HRC
126	Ось	45	300 HB	141	Напильник	У12	64 HRC
127	Резец	У13	62 HRC	142	Палец	25	60 HRC
128	Шестерня	40	350 HB	143	Пружина	50	45 HRC
129	Бородок	У10	63 HRC	144	Втулка	40	250 HB
130	Валик	15	550 HB	145	Валик	50Г	60 HRC
131	Матрица	У8А	60 HRC	146	Шабер	У10	62 HRC
132	Колесо	55	280 HB	147	Шестерня	20	60 HRC
133	Штамп	У9	62 HRC	148	Ролик	У12А	63 HRC
134	Болт	40	200 HB	149	Вал	У8	450 HB
135	Кернер	У13	64 HRC	150	Гайка	45	250 HB

151. Расшифруйте марки сплавов 110Г1ЗЛ, Б16, Р9, БрАЖ9-4, ВК6 и выберите из них сплав для изготовления биметаллического подшипника скольжения.. Приведите примеры других сплавов, обладающих антифрикционными свойствами.

152. Дайте характеристику меди и ее сплавов. Укажите область их применения в промышленности. Расшифруйте марки следующих сплавов: БрОЦС5-5, БрАЖ9-2, Л96, ЛМцС58-2-1,5.

153. Для изготовления детали выбран сплав Д1. Какой химический состав этого сплава? Опишите, каким видам термической обработки он подвергается. В чем сущность процесса старения?

154. Дайте характеристику алюминия и его сплавов. Укажите область их применения в промышленности. Что такое силумин и дюралюминий (состав, свойства, назначение)?

155. Расшифруйте следующие марки сплавов Р6М5, 110Г1ЗЛ, Т15К6, 5ХНТ, ВК15. Выберите сплавы, получаемые методами порошковой металлургии, и опишите их свойства и назначение.

156. Расшифруйте марки сплавов ВК8 и Т5К10. Укажите их свойства и назначение. Опишите принцип изготовления изделий методом порошковой металлургии.

157. Какие сплавы относятся к жаростойким? Где их применяют?

158. Укажите состав, структуру и свойства баббитов на оловянной, свинцовой и цинковой основах и примеры их использования на железнодорожном транспорте.

159. Опишите технологию получения алюминиевых сплавов методом порошковой металлургии. Приведите примеры их использования в технике.

160. Перечислите основные виды лакокрасочных материалов. Какие требования к ним предъявляются? Приведите примеры их использования.

161. Расшифруйте марки сплавов 40Х13, Р6М5К5, ЛКС80-3-1, А8, Б83 и укажите области их применения.

162. Укажите, из каких составных частей состоит пластмасса, и объясните их назначение. Приведите конкретные примеры применения пластмасс на железнодорожном транспорте.

163. Приведите классификацию пластмасс в зависимости от реакции получения полимеров и от их физико-механических свойств.

164. Как влияет вид и форма наполнителя на свойства пластмасс?

165. Расшифруйте марки сплавов А4, 15Х25, ШХ15СГ, ЛС59-1, ЦАМ10-5 и укажите области их применения.

166. Расшифруйте марки сплавов: А7; ШХ9; Х6ВФ; БрОЦС4-4-4; Б16 и укажите области их применения.

167. Каковы состав, структура и физико-механические свойства стекловолокнистого анизотропного материала?

168. Расшифруйте марки сплавов: 40Х13, Р9К5, ЛКН80-3-1, А85, Б89 и укажите области их применения.

169. Охарактеризуйте синтетические каучуки по составу исходных продуктов и свойствам. Приведите примеры использования резины на железнодорожном транспорте.

170. Расшифруйте марки сплавов: 20ХН3А, М1, А0, ЛК80-3, БКА и укажите области их применения.

171. Расшифруйте марки сплавов: 12Х18Н9Т, Д1, ЛКС80-3-1, А8, Б83 и укажите области их применения.

172. Какие сплавы относятся к жаропрочным? Где их применяют?

173. Расшифруйте марки сплавов: А4, 15Х25, ШХ15СГ, ЛС59-1, ЦАМ10-5 и укажите области их применения.

174. Расшифруйте марки сплавов: М4, 55С2, Р6М5, АЧС2, ЛАН59-3-2 и укажите области их применения.

175. Опишите свойства, технологию изготовления и применение стеклопластиков на железнодорожном транспорте.

176. Расшифруйте марки сплавов: Р12, 20Х13, БрАЖ9-3, М3, АЧВ-1 и укажите области их применения.

177. Какие материалы на основе полимеров применяются на железнодорожном транспорте в качестве антифрикционных? Укажите преимущества и недостатки их применения.

178. Расшифруйте марки сплавов: М00, 60С2, Т5К10, БрАЖН6-3-1, АЛ2 и укажите области их применения.

179. Расшифруйте марки сплавов: А90, 15ГФС, Т30К4, БрСН60-2,5 и укажите области их применения.

180. Расшифруйте марки сплавов: Амг6, ШХ15, ХС, БрОЦС4-4-4, Б16 и укажите области их применения.

4. Методические указания

к выполнению контрольной работы

прежде чем отвечать на вопросы 1 – 60, необходимо усвоить учебный материал по темам «строение и свойства металлов» и «основы теории сплавов»; разобраться в понятиях «критическая точка», «фаза», «структурная составляющая»; ознакомиться с принципами построения и особенностями диаграмм состояний основных типов сплавов; изучить все фазовые и структурные превращения, происходящие при нагреве и охлаждении сплавов. Ответы на вопросы должны содержать в себе соответствующие схемы и графики, цифровые данные, которые имеются в стандартах, справочниках и учебной литературе.

Для полного ответа на первую часть вопросов 61 – 90 необходимо начертить диаграмму состояний «железо – цементит», провести на ней ординату, соответствующую заданному сплаву, и обозначить все критические точки. Рядом с диаграммой требуется начертить кривую охлаждения данного сплава, показав связь критических точек на диаграмме и кривой, и описать сущность превращений, происходящих в сплаве при медленном его охлаждении.

Для ответа на вторую часть вопросов 61 – 90 нужно на ординате сплава через точку, соответствующую заданным температуре и концентрации, провести горизонтальную линию до границ соответствующих фазовых областей, обозначить крайние и заданную точки, найти концентрацию углерода в этих точках и, пользуясь правилом отрезков, определить соотношение фаз. Например, определяя соотношение фаз для сплава с содержанием 2,5 % углерода при температуре 900°С, в котором имеются структурные составляющие – аустенит, цементит вторичный и ледебурит, следует сначала выявить фазы, из которых состоит сплав при данных условиях (аустенит и цементит), и далее определить их количество в процентах. При этом важно учесть, что перлит и ледебурит являются механическими смесями фаз (перлит состоит из смеси кристаллов феррита и цементита; ледебурит – из аустенита и цементита; при температуре ниже 727°С ледебурит состоит из перлита и цементита или, в конечном итоге, из феррита и цементита).

Для ответа на вопросы 91 – 120 требуются знания правил маркировки и свойств углеродистых и легированных сталей, цветных и твердых металлокерамических сплавов, а также технологических процессов их термической и химико-термической обработки. В ответах необходимо привести данные о химическом составе и свойствах рассматриваемого материала, описать влияние легирующих элементов, дать примеры применения этих материалов на железнодорожном транспорте. Следует перечислить, какие именно легирующие элементы или их сочетания придают сталям требуемые свойства, например повышение прочности, вязкости, жаропрочности, жаростойкости и т. д., и как эти элементы влияют на поведение легированных сталей в процессе их термической обработки. Так, например, температура отпуска для легированных сталей выбирается несколько выше, чем для углеродистых, так как легированный аустенит более устойчив к эвтектоидному превращению, при этом учитывается возможная отпускная хрупкость и т. д.

Вопросы 121 – 150 относятся к термической и химико-термической обработке конструкционных и инструментальных сталей. Для ответа на них необходимо знать диаграмму состояний «железо – цементит», принципы классификации и маркировки сталей и процессы, происходящие при нагреве и охлаждении аустенита, а также классификацию видов термической обработки и их назначение. Для ответа на эти вопросы нужно начертить необходимый участок диаграммы состояний «железо – цементит» и нанести на нее ординату рассматриваемого сплава. На ординате указать температуру нагрева для данного вида термической обработки, выбрать охлаждающую закалочную среду. После этого в координатах «температура – время» следует построить график термической обработки, при этом время нагрева, выдержки и охлаждения можно назначать условно.

Необходимо указать цель того или иного вида термической или химико-термической обработки. обосновать выбор температуры нагрева, описать структурные и фазовые превращения на каждой стадии термической обработки (указать структуру в исходном, промежуточном и конечном состоянии). Если для получения заданных свойств необходимо применить поверхностную закалку или химико-термическую обработку, следует изложить их сущность.

Вопросы 151 – 180 посвящены цветным металлам и сплавам на их основе, а также неметаллическим материалам и специальным сплавам. Ответы на вопросы должны содержать конкретные примеры с указанием марок, с аргументацией применения тех или иных материалов в различных условиях эксплуатации подвижного состава (студент-заочник должен дополнительно привести примеры из области техники и технологии того производства, на котором он работает).

Ответы должны содержать сведения о технико-экономической эффективности внедрения полимерных материалов как заменителей дорогостоящих и дефицитных материалов, например цветных металлов, ценных пород древесины, поэтому необходимо вначале ознакомиться с классификацией синтетических смол по ГОСТу, составом и свойствами пластических масс.

Рекомендуется приводить конкретные примеры использования полимерных материалов при изготовлении и ремонте деталей подвижного состава (например, из области производства, на котором работает студент), отмечая возможность сокращения трудоемкости и стоимости ремонта и перспективы использования того или иного полимерного материала.

Отвечая на вопросы, связанные с защитными покрытиями, следует обратить внимание на два фактора, позволяющие получать качественное покрытие к действию реагентов, от которых защищается изделие: первый фактор – механическая прочность и твердость покрытия при нормальной, повышенной и пониженной температуре; второй – условия получения качественного покрытия, связанные с адгезией (прилипаемостью) покрытия к защищаемой поверхности (часто выгоднее применять пленочные материалы).

Описывая композиционные материалы, следует отмечать их уникальные свойства, используемые в технике (например, анизотропность, вызванную направленностью волокон, или наоборот изотропность, вызванную дисперсностью частиц, имеющих разноосную форму), и большую гамму свойств, обусловленных составом и строением композитов, которые позволяют применять композиционные материалы в самых различных условиях эксплуатации.

Ответы на вопросы по неорганическим материалам, особенно природным, должны содержать сведения об их технологичности и технико-экономической эффективности.

В рекомендуемой литературе студент может найти ответы на все вопросы, поставленные в задании. При необходимости следует обращаться за устной или письменной консультацией к преподавателям кафедры «Технология транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава» университета.