3302 ЭИ
.pdfЧистый алюминий маркируется А0, А5 (процент примесей) в литом состоянии или АД0, АД1 – после деформации. Плотность алюминия 2 700 кг/м3. Сплавы алюминия деформируемые: АМц (с марганцем), АМг2 (марганец – 1 % и магний – 2 % , ГОСТ 4784), Д16 (марганец, магний, медь), В95 (марганец, магний, медь, хром, цинк). В цифровой маркировке сплав В95 обозначается числом 1950: цифра 1 указывает на основу сплава (Al), 9 – на основные легирующие элементы, 5 – порядковый номер, 0 – на способ формообразования – деформируемый. АК6 – ковочный; литейный АЛ2 – силумины (с кремнием), АЛ19 (с медью, титаном, ГОСТ 2685). 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 выделяющегося химического соединения).
Необходимо ознакомиться со структурой и свойствами подшипниковых сплавов – баббитов, обратив внимание на применяющийся в подвижном составе кальциевый баббит. Баббит Б83 состоит из олова (83 %), сурьмы (11 %), меди (6 %). Кальциевый баббит БК2 содержит свинец (98 %), серу (0,2 %), медь (0,15 %), а также кальций 0,4 %, натрий 0,3 %, алюминий 0,1 %. Лучшим антифрикционным сплавом является оловянносурьмянистый баббит, применяется для заливки подшипников компрессоров локомотивов. Кальциевые баббиты применяют в вагонах с шариковыми подшипниками.
Следует обратить внимание на особые преимущества титана и его сплавов – высокую удельную прочность и коррозионную стойкость промышленных сплавов. Плотностью титана выше, чем у алюминия, составляет 4500 кг/м3. Титановые сплавы легируют алюминием, марганцем, хромом, молибденом и другими элементами. По удельной прочности титановый сплав ИРМ6 превосходит высокопрочный алюминиевый сплав В95. (α + β) титановые сплавы упрочняют термической обработкой. Сплавы этой группы ВТ6 характеризуются оптимальным сочетанием технологических и механических свойств.
Необходимо ознакомиться с литыми и порошковыми твердыми сплавами, применяемыми как для наплавки изнашивающихся поверхностей деталей машин, так и для пластинок режущего инструмента. Методом порошковой металлургии получают разнообразные изделия горячим и холодным прессованием со спеканием при минимальных затратах на изготовление. Изделия отличаются уникальными свойствами по твердости и красностойкости. Твердые сплавы не изменяют структуру при повышенных скоростях резания вплоть до температуры плавления кобальтовой связки. Наша промышленность выпускает три группы твердых сплавов на основе карбида вольфрама ВК6, карбида титан и карбида вольфрама Т5К10, карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала ТТ7К12.
Среди неметаллических материалов очень важны синтетические полимерные материалы. При изучении их структуры необходимо обратить внимание на форму элементарных звеньев, их химический состав (карбоцепные, гетероцепные, элементоорганические)
исвязи в макромолекулах. Полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, эластичном и текучем, состояние полимера обусловлено его структурой
итемпературой среды. Свойства полимеров зависят 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
11
полимерных материалов. Следует усвоить принципы классификации синтетических смол и пластмасс в зависимости от реакции (полимеризация или поликонденсация) получения полимера, назначения и его структуры, а также от термомеханических свойств
Термопластичные полимеры имеют линейное и разветвленное строение макромолекул, при нагревании размягчаются, а при охлаждении затвердевают многократно. Они поддаются регенерации. Термореактивные полимеры в процессе переработки изменяют линейную структуру макромолекул на сетчатую при затвердевании. Повторный нагрев не вызывает размягчения и расплавления полимера, повторно использовать изделия можно только после превращения их в порошок или зерна различных размеров и эти продукты использовать в качестве наполнителей или заполнителей новых изделий..
Полярные и неполярные полимеры отличаются распределением электронного облака вокруг основной цепи макромолекул. В полярных полимерах электронное облако смещается в сторону электроотрицательного атома, т. е. нарушается симметрия. По величине полярности определяют возможность применения полимера в качестве диэлектрика. При низких частотах в электротехнике применяют полярные полимеры (поливинилхлорид, фенопласты с древесной мукой, эпоксидные). Основными полимерами для изделий, работающих при высоких частотах, являются полиэтилен, полистирол, фторопласт-4.
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. Пластмассы представляют собой материалы на основе полимеров (простые) или сложные многокомпонентные составы, в которых кроме полимеров могут быть наполнители, пластификаторы, красители, отвердители, катализаторы и др.
Пресс-порошки готовят с использованием фенолформальдегидных (новолачных и резольных), кремнийорганических, эпоксидных, карбамидных и других смол. Готовые изделия получают прессованием. Детали (приборы зажигания, панели, патроны и др.) изотропны по свойствам, с низким сорпотивлением ударной вязкости и удовлетворительными электроизоляционными характеристиками.
Слоистые пластики – анизотропные композиты, изготовленные прессованием или пропиткой с последующей намоткой, термообработкой с наполнителями из бумаги, тканей, волокон. Основными представителями этой группы пластиков являются гетинакс, текстолит, древеснослоистые, стеклопластики. Слоистые пластики обладают высоким уровнем физикомеханических свойств, используются при изготовлении деталей элек- троизоляционно-конструкционного назначения в электрических машинах, аппаратах, трансформаторах, приборах. Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) имеет σв 200…600 МПа, температура эксплуатации для него 200…400 °С, по удельной прочности превосходит сталь с σв = 600 МПа в 3,5 раза.
12
ЗАДАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Номера вопросов студент должен выбрать в соответствии с данными, приведенными в табл. 1.
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
Окончание шифра |
№№ вопросов |
|
(две последние цифры) |
|
|
30, 60, 90 |
1, 31, 61, 91, 121,151 |
|
29, 59, 89 |
2, 32, 62, 92, 122,152 |
|
28, 58, 88 |
3 ,33, 63, 93, 123,153 |
|
27, 57, 87 |
4, 34, 64, 94, 124,154 |
|
26, 56, 86 |
5, 35, 65, 95, 125,155 |
|
25, 55, 85 |
6, 36, 66, 96, 126,156 |
|
24, 54, 84 |
7, 37, 67, 97, 127,157 |
|
23, 53, 83 |
8, 38, 68, 98, 128,158 |
|
22, 52, 82 |
9, 39, 69, 99, 129,159 |
|
21, 51, 81 |
10, 40, 70,100, 130,160 |
|
20, 50, 80 |
11, 41, 71,101, 131,161 |
|
19, 49, 79 |
12, 42, 72,102, 132,162 |
|
18, 48, 78 |
13, 43, 73,103, 133,163 |
|
17, 47, 77 |
14, 44, 74,104, 134,164 |
|
16, 46, 76 |
15, 45, 75,105, 135,165 |
|
15, 45, 75 |
16, 46, 76,106, 136,166 |
|
14, 44, 74 |
17, 47, 77,107, 137,167 |
|
13, 43, 73 |
18, 48, 78,108, 138,168 |
|
12, 42, 72 |
19, 49, 79,109, 139,169 |
|
11, 41, 71 |
20, 50, 80,110, 140,170 |
|
10, 40, 70, 00 |
21, 51, 81,111, 141,171 |
|
09, 39, 69, 99 |
22, 52, 82,112, 142,172 |
|
08, 38, 68, 98 |
23, 53, 83,113, 143,173 |
|
07, 37, 67, 97 |
24, 54, 84,114, 144,174 |
|
06, 36, 66, 96 |
25, 55, 85,115, 145,175 |
|
05, 35, 65,95 |
26, 56, 86,116, 146,176 |
|
04, 34, 64, 94 |
27, 57, 87,117, 147,177 |
|
03, 33, 63, 93 |
28, 58, 88,118, 148,178 |
|
02, 32, 62, 92 |
29, 59, 89,119, 149,179 |
|
01, 31, 61, 91 |
30, 60, 90,120, 150,180 |
|
|
|
|
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 при-
менять?
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?
13
7.Что представляет собой микроструктура металлов? Как она определяется и в чем
еепрактическое 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.Перечислите явления, происходящие в металле при горячем деформировании. В чем 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 Н.С. Курнакова.
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 классифицируют по ГОСТ конструкционные углеродистые стали? Где на железнодорожном транспорте они применяются?
14
29.Дайте характеристику инструментальных углеродистых сталей. Как они маркируются по ГОСТ? Приведите примеры их использования.
30.Как определяются характеристики основных механических свойств металлов: прочности, пластичности, ударной вязкости? Приведите необходимые расчетные схемы
иформулы.
31.Каковы способы измерения твердости металлов? Приведите необходимые схемы
иформулы. В чем практическое значение определения твердости?
32.Дайте понятие усталости металлов. Как определяется предел выносливости? Какие меры принимают для повышения выносливости металлов? Приведите примеры из области железнодорожного транспорта.
33.Напишите об особых физических свойствах сталей и сплавов.
34.В чем сущность модифицирования чугуна с пластинчатым графитом? Как изменяются при этом структура и свойства чугуна? Приведите примеры.
35.Напишите о сущности превращения аустенита в перлит при непрерывном охлаждении стали. Когда это превращение важно практически?
36.Приведите характеристику этапов термической обработки стали: нагрева, выдержки, охлаждения. Какие факторы влияют на их выбор и почему?
37.Как и с какой целью осуществляется азотирование и цианирование стали? Какие детали подвергаются цианированию?
38.В чем сущность превращения перлита в аустенит при нагреве эвтектоидной стали? В чем практическое значение этого превращения?
39.В каких случаях и с какой целью применяют термическую обработку чугуна? В чем ее практическое значение? Приведите примеры.
40.Напишите о термомеханической обработке стали (НТМО и ВТМО). В чем ее практическое значение?
41.Каковы причины, вызывающие термические и структурные напряжения при закалке стали на мартенсит? В чем их практическое значение?
42.Что такое нормализация и гомогенизация стали? В чем их практическое значение?
43.Приведите диаграмму изотермического распада аустенита эвтектоидной стали. В чем ее практическое значение?
44.На диаграмме изотермического распада аустенита постройте график изотермической закалки эвтектоидной стали. В чем преимущества изотермической закалки перед обычной закалкой на мартенсит?
45.Приведите диаграмму изотермического распада аустенита для до- и заэвтектоидной стали. Каково влияние углерода и легирующих элементов на положение кривых начала и конца распада аустенита? В чем практическое значение этого влияния?
46.В чем сущность мартенситного превращения? Что такое обработка холодом? В чем ее практическое значение?
47.Что такое мартенсит и как он образуется в стали? Каково влияние углерода и легирующих элементов на положение мартенситных точек Мн и Мк?
48.На диаграмме изотермического распада аустенита покажите критическую скорость закалки. От чего она зависит и в чем ее практическое значение?
49.От каких факторов зависят окисление и обезуглероживание поверхности стали при нагреве? Опишите меры защиты от этих явлений, дайте характеристику защитных сред.
50.Напишите об изменениях в структуре стали при полном отжиге. Приведите примеры отжига деталей подвижного состава.
51.Объясните, какие изменения происходят в структуре стали при неполном отжиге. Приведите примеры неполного отжига.
15
52.Как правильно выбрать температуру закалки на мартенсит для до- и заэвтектоидной углеродистойсталей? Опишитепревращения, происходящиевструктурепризакалке.
53.В чем сущность закаливаемости и прокаливаемости стали? Как определяется прокаливаемость и в чем ее практическое значение?
54.С какой целью и как осуществляется поверхностная закалка стали? Опишите превращения, происходящие в поверхностном слое. Приведите примеры.
55.Опишите превращения, происходящие при отпуске углеродистой стали, закаленной на мартенсит. В чем практическое значение отпуска? Приведите примеры.
56.Объясните явление рекристаллизации деформированного металла при нагреве. Приведите схему изменения структуры и свойств металла в процессе рекристаллизации.
57.В чем сущность и каковы принципы химико-термической обработки стали? Какие стали и какие детали подвижного состава и машин целесообразно подвергать хими- ко-термической обработке и почему?
58.Как изменяются строение и механические свойства металлов в процессе пластической деформации? Что такое возврат (отдых) и каково его практическое значение?
59.Объясните, какие превращения происходят в структуре стали при нитроцементации. В чем практическое значение нитроцементации? Какие детали подвергают этой обработке?
60.Как осуществляется термодиффузионное насыщение поверхности стали металлами: хромом, кремнием, алюминием, бором? В чем его практическое значение? Какие детали подвижного состава целесообразно подвергать этой обработке?
61–90. По диаграмме состояний «железо–цементит» опишите, какие структурные и фазовые превращения будут происходить при медленном охлаждении из жидкого состояния сплава с заданным содержанием углерода. Охарактеризуйте этот сплав и определите для него при заданной температуре количество, состав фаз и процентное соотношение, используя данные, приведенные в табл. 2. Постройте кривую охлаждения сплава.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
Кол-во |
Темпера- |
Номер |
Кол-во |
Темпера- |
Номер |
Кол-во |
|
Темпера- |
вопроса |
углерода, |
тура, |
вопроса |
углерода, |
тура, |
вопроса |
углерода, |
|
тура, |
|
% |
°С |
|
% |
°С |
|
% |
|
°С |
61 |
3,8 |
800 |
71 |
2,8 |
750 |
81 |
1,2 |
|
770 |
62 |
3,7 |
600 |
72 |
2,7 |
700 |
82 |
1,1 |
|
750 |
63 |
3,6 |
1190 |
73 |
2,6 |
650 |
83 |
1,0 |
|
740 |
64 |
3,5 |
1200 |
74 |
2,5 |
600 |
84 |
0,9 |
|
500 |
65 |
3,4 |
1050 |
75 |
2,4 |
850 |
85 |
0,7 |
|
600 |
66 |
3,3 |
1000 |
76 |
2,3 |
1240 |
86 |
0,6 |
|
700 |
67 |
3,2 |
950 |
77 |
1,6 |
830 |
87 |
0,5 |
|
710 |
68 |
3,1 |
920 |
78 |
1,5 |
820 |
88 |
0,4 |
|
760 |
69 |
3,0 |
900 |
79 |
1,4 |
810 |
89 |
0,3 |
|
780 |
70 |
2,9 |
780 |
80 |
1,3 |
700 |
90 |
0,2 |
|
750 |
91.Как классифицируют легированные стали по химическому составу? Перечислите принципы маркировки легированных сталей, применяемых на железнодорожном транспорте.
92.Опишите классификацию легированных сталей по назначению. Приведите примеры их по каждой группе на подвижном составе.
93.Напишите о порошковых материалах. Как их получают и где применяют? Приведите примеры.
16
94.Опишите принципы классификации легированных сталей по структуре в отожженном состоянии. Приведите примеры использования этих сталей на подвижном составе.
95.Как классифицируются легированные стали по структуре в нормализованном состоянии? Приведите примеры использования этих сталей.
96.Какие легирующие элементы являются карбидообразующими? Где применяют стали, содержащие карбиды, и почему? Приведите примеры.
97.Каково влияние легирующих элементов на основные превращения в стали: распад аустенита, мартенситное превращение, превращение при отпуске? В чем практическое значение этого влияния?
98.В чем сущность отпускной хрупкости стали? Чем она вызывается и какое практическое значение имеет?
99.С какой целью и в каком количестве вводят в сталь титан, ванадий, бор, медь? Приведите примеры сталей, легированных этими элементами.
100.Основные методы повышения конструкционной прочности стали.
101.Напишите о рессорно-пружинных легированных сталях, в том числе о применяемых на подвижном составе. Каковы их состав, структура, термическая обработка, свойства?
102.Дайте характеристику стали для зубчатых колес (состав, структура, особенности термической обработки, свойства).
103.Какие легированные стали применяют для измерительного инструмента? Приведите конкретные примеры, опишите состав и свойства.
104.Опишите улучшаемые конструкционные легированные стали. Каковы состав, структура, свойства сталей?
105.Напишите о низколегированных конструкционных сталях. Приведите примеры их применения на подвижном составе.
106.Опишите углеродистые конструкционные стали для отливок. Приведите конкретные примеры их применения на подвижном составе.
107.Какие требования предъявляют к подшипниковым сталям? Приведите примеры их использования на подвижном составе.
108.Каковы состав, структура, термическая обработка, свойства износостойкой аустенитной стали, применяемой в стрелочных переводах? В чем ее преимущества?
109.Какие виды коррозии металлов известны? Какие нержавеющие конструкционные стали применяются в промышленности и на транспорте?
110.Какие требования предъявляют к жаропрочным конструкционным сталям? Каковы состав, структура, термическая обработка сталей, применяемых в газотурбинных установках локомотивов?
111.Какие требования предъявляют к инструментальным легированным сталям? Каковы состав, структура, термическая обработка, свойства быстрорежущей стали?
112.Хладостойкие стали. Основные критерии для выбора. Применение на транспорте.
113. Состав и требования к стали осевых заготовок подвижного состава железных дорог.
114.Какие стали применяют при изготовлении штампов для холодной деформации?
Вчем особенности термической обработки этих сталей?
115.Перечислите требования, предъявляемые к сталям при изготовлении штампов для горячей деформации. Каким образом удается выполнить эти требования?
116.Напишите о технологии получения, составе, структуре, свойствах твердых сплавов. Где и почему они применяются?
17
117.Состав стали цельнокатанных колес пассажирских и грузовых вагонов. Способы упрочнения ободьев колес.
118.Напишите о сталях, обладающих особыми свойствами. Приведите примеры использования этих сталей в деталях дизеля тепловоза.
119.Опишите магнитомягкие и магнитотвердые стали и сплавы. Где и почему они применяются в локомотивах?
120.Состав, особенноститермическойобработки, структураисвойстварельсовойстали.
121–150. Выберите режим термической обработки детали из стали указанной марки для получения заданных свойств и обоснуйте его. На основе диаграммы состояний «же- лезо–цементит» и построенного графика термической обработки напишите о превращениях в структуре стали, используя данные табл. 3.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
Деталь |
Марка |
Свойства |
Номер |
Деталь |
Марка |
Свойства |
вопроса |
|
стали |
|
вопроса |
|
стали |
|
121 |
Зубило |
У7 |
HRC58 |
136 |
Резец |
Р18 |
HRC65 |
122 |
Матрица |
У8 |
HRC60 |
137 |
Шестерня |
20 |
HRC60 |
123 |
Сверло |
У9 |
HRC62 |
138 |
Валик |
15 |
HB5500 |
124 |
Метчик |
У10 |
HRC63 |
139 |
Ось |
45 |
HB2500 |
125 |
Зенкер |
У11 |
HRC64 |
140 |
Валик |
25 |
HRC40 |
126 |
Напильник |
У12 |
HRC65 |
141 |
Болт |
50 |
HB2500 |
127 |
Резец |
У13 |
HRC62 |
142 |
Червяк |
50ХНМА |
HRC60 |
128 |
Метчик |
Х |
HRC62 |
143 |
Шестерня |
40Х |
HRC58 |
129 |
Надфиль |
Х05 |
HRC65 |
144 |
Пружина |
55С2 |
HRC43 |
130 |
Плашка |
9ХС |
HRC60 |
145 |
То же |
60С2ХА |
HRC44 |
131 |
Протяжка |
ХВГ |
HRC65 |
146 |
Рессора |
60СГ |
HRC40 |
132 |
Развертка |
ХГ |
HRC62 |
147 |
Шарик |
ШХ15 |
HRC61 |
133 |
Резец |
ХВ5 |
HRC64 |
148 |
Палец |
12ХН3 |
HRC60 |
134 |
Сверло |
Р6М5 |
HRC63 |
149 |
Клапан |
Х10С2М |
HB4000 |
135 |
Резец |
Р12 |
HRC64 |
150 |
Штамп |
5ХНТ |
HB4000 |
151.Выберите материал для изготовления литой антифрикционной втулки и для заливки подшипника. Расшифруйте марки этих сплавов. Приведите примеры других сплавов с антифрикционными свойствами (Г13Л, Б16, Р9, БрАЖ9-4, ВК-6 и др.).
152.Дайте характеристику меди и ее сплавов. Укажите область их применения в промышленности. Расшифруйте марки следующих сплавов: БрОЦ5-5, БрАЖ9-2, Лц38, ЛМц2С2. Поясните, какая разница в структурах, свойствах латуней и бронз.
153.Для изготовления деталей выбран сплав Д1. Приведите химический состав 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 марки перечисленных сплавов: Р6М5, Г13Л, Т15К6, 5ХНТ, ВК15. Из этих сплавов выберите получаемые методами порошковой металлургии. Опишите технологический процесс их получения, свойства и назначение.
156.Способы повышения стойкости рельсовой стали против износа и образования контактно-усталостных дефектов.
157.Напишите о титане и сплавах на его основе. Где их применяют? Каковы перспективы применения титановых сплавов на подвижном составе?
158.Баббиты на оловянной, свинцовой и цинковой основах, их применение на железнодорожном транспорте.
18
159.Композиционные материалы с полимерной матрицей. Особенности структуры
исвойств.
160.Конструкционные смоляные и резиновые клеи: состав, способы отверждения, особенности свойств. Примеры применения в промышленности и на транспорте.
161.Приведите схемы различных структур звеньев макромолекул. Каково их влияние на свойства полимера? Приведите классификацию пластмасс в зависимости от реакции получения полимеров и от их физико-механических свойств.
162.Укажите, из каких составных частей состоит пластмасса, и объясните их назначение. Каково влияние вида и формы наполнителя на свойства пластмасс? Приведите конкретные примеры применения пластмасс на железнодорожном транспорте.
163.Когда наблюдается деформационное упрочнение, особенности изменения структуры и свойств материалов и изделий?
164.Классификация композиционных материалов по виду упрочнителя. Влияние упрочнителей на свойства.
165.Перечислите основные технологические методы изготовления изделий из пластмасс, используемых на железнодорожном транспорте, и дайте их краткую характеристику.
166.Состав и особенности свойств фторопласта-3 и фторопласта-4. Области приме-
нения.
167.Напишите о составе, структуре и физико-механических свойствах стекловолокнистого анизотропного материала.
168.Опишите технологию склеивания и перечислите типы и марки синтетических клеев в зависимости от основы (полимера). Приведите примеры использования синтетических клеев при ремонте подвижного состава.
169.Охарактеризуйте синтетические каучуки по составу исходных продуктов и свойствам. Приведите примеры использования резин на железнодорожном транспорте.
170.Напишите о получении, свойствах и применении пластмасс с листовым наполнителем (текстолит, гетинакс и др.).
171.В чем отличие каучуков от резин? Назначение операции вулканизации при получении резин.
172.Методы исследования макро- и микроструктуры материалов (фрактография и др.).
173.Напишите о получении, свойствах и применении пластмасс с порошковым наполнителем.
174.Напишите о получении, свойствах и применении резин специального назначения: маслобензостойких и пр.
175.Напишите о свойствах, изготовлении и применении стеклопластиков на железнодорожном транспорте.
176.Напишите о составе, свойствах и применении фрикционных полимерных материалов, сравнив их с металлическими.
177.Какие материалы на основе полимеров применяют на железнодорожном транспорте в качестве антифрикционных? Приведите конкретные примеры.
178.Опишите процесс получения резины. Перечислите ее свойства. Приведите примеры применения резины на железнодорожном транспорте.
179.В чем отличие структуры и свойств пластмасс на основе термопластичных и термореактивных полимеров? Приведите примеры изделий с такими полимерами.
180.Каковы свойства пенопластов и поропластов? Приведите примеры их применения на железнодорожном транспорте.
19
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Все вопросы по металлам базируются на диаграммах состояний сплавов. Поэтому, прежде чем приступить к ответам на вопросы, необходимо изучить строение и свойства металлов, основы теории сплавов; разобраться в понятиях: критическая точка, фаза, структурная составляющая; изучить принципы построения и особенности диаграмм состояний всех типов; усвоить все фазовые и структурные превращения, происходящие при нагреве и охлаждении сплавов. Отвечая на вопросы, следует приводить соответствующие схемы или графики. Вопросы требуют приведения ряда цифровых данных, которые имеются в ГОСТ, справочниках и учебной литературе. Отвечая на первую часть вопросов 61–90, необходимо:
•начертить в масштабе диаграмму состояния «железо–цементит»;
•в каждой области диаграммы указать структуры, образующиеся в сплавах данной системы при определенных температурах; указать на диаграмме состояния заданный в задаче сплав (содержание углерода С = …) и обозначить его соответствующей вертикальной линией, пересекающей все основные линии диаграммы: ликвидус ABCD, соли-
дус AHECF, перитектических превращений на линии HJB(1499 °C) Фн + Жв = Аj; эвтектических – ECF, эвтектоидных – PSK. Точка А определяет температуру плавления чистого железа H и P, которые характеризуют предельную концентрацию углерода соответственно в высокотемпературном и низкотемпературном ферритах. Точка Е определяет наибольшую концентрацию углерода в аустените. Линии ЕS и PQ характеризуют изменение концентрации углерода в аустените и феррите соответственно. Линия магнитного превращения феррита MO. Цементит, выделяющийся из жидкости, называют первичным; выделяющийся из аустенита – вторичным; выделяющийся из феррита – третичным;
•полученные точки пересечения с основными линиями диаграммы являются критическими точками, а соответствующие им температуры – критическими температурами
сплава (для чугунов таких температур три: t1, t2, t3; для сталей – t1, t2, t3, t4, t5, t6; температура t5, t6 – только для сплавов с содержанием С = 0,16…0,5 %);
•построить схематически в координатах «температура – время» кривую охлаждения сплава; масштаб времени охлаждения и участки продолжительности превращений в структуре сплавов выбираются условно, а масштаб температуры должен строго соответствовать масштабу осей температур диаграммы;
•описать сущность превращений, происходящих в сплаве при медленном охлаждении в процессе кристаллизации (первичной и вторичной);
•дать характеристику фазового состояния сплава при заданной температуре; на вертикали сплава через точку, соответствующую заданной температуре, провести горизонтальную линию до соответствующих фазовых областей; обозначить крайние и заданную точки, найти концентрацию сплава в этих точках и, пользуясь правилом отрезков, определить соотношение фаз;
•определяя соотношение фаз для доэвтектоидной стали с содержанием углерода 0,4 % при температуре 700 °С, в котором имеются структурные составляющие феррит и перлит, провести горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими области 100 % фазы перлита и 100 % фазы феррита; опустив перпендикуляры из точек пересечения с основными линиями на ось концентрации, устанавливаем концентрацию углерода в полученных точках и по трем точкам (заданной и проекции точек на ось концентраций) рассчитывают соотношения фаз (Ф + П = 100 %).
20
