Вопросы для самоконтроля по теме Водозапорная арматура. Вентиль.
Тестовые задания по курсу «Материаловедение»
1.2.1. Электронное строение и классификация металлов
Металлы, или вещества, находящиеся в металлическом состоянии, облада ют электронным строением, характеризующимся наличием незаполненных поду ровней в валентной зоне. Валентные электроны не связаны с определенными атомами, а принадлежат всему металлическому телу, образуя электронный газ, окружающий каркас из положительно заряженных ионов.
Металлическая связь между атомами ненаправленная. Каждый атом стре мится окружить себя как можно большим числом соседних атомов, следствием чего является высокая компактность металлов.
Электроны, образующие электронный газ, называют электронами проводи мости, поскольку они легко перемещаются во внешнем электрическом поле, соз давая электрический ток.
Недостроенность валентных энергетических зон металлов определяет их высокую электропроводность, теплопроводность, металлический блеск и другие свойства. Все металлы имеют положительный температурный коэффициент электрического сопротивления, т.е. при Т ( 0 К R( 0 (у полупроводников и неметаллов при Т ( 0 К R( ().
По ряду характерных признаков металлы делят на две группы: черные и цветные. К черным относят железо и его сплавы (стали, чугуны). Остальные ме таллы и сплавы на их основе ( цветные. Нередко к металлам железной группы относят Ni, Co и Мn.
Металлы с температурой плавления выше 1800°С называют тугоплавкими. К ним принадлежат Ti, Zr, Cr, V, Nb, Mo, W и др.
Металлы с низкой температурой плавления (Hg, Sn, Bi, Cd, Pb, Zn, Sb и др.) относят к легкоплавким.
К легким относятся металлы с низкой плотностью. К ним принадлежат нашедшие широкое техническое применение Mg, Be, Al, Ti.
Металлы (Ag, Au, Os, Ir, Pt, Rh, Pd и др.) составляют группу благородных. Они химически инертны. К благородным металлам часто относят медь, обла дающую химической стойкостью в сухой атмосфере.
К редкоземельным металлам (РЗМ) относят металлы группы лантана - лан таноиды (Се, Pr, Nd и др.) и сходные с ними Y и Sc.
Группу урановых металлов составляют используемые в атомной технике ак тиноиды (Th, Pa, U и др.).
Li, Na, К и др. (их используют в качестве теплоносителей в ядерных реакто рах) составляют группу щелочных металлов.
Ряд металлов (Fe, Ni, Co, Gd), в связи с особенностями их электронного строе ния, обладает ферромагнетизмом - способностью сильно намагничиваться во внеш нем магнитном поле. Основные свойства ферромагнетиков определяются доменной структурой их кристаллов.
Вопросы к разделу.
№1. К какой группе металлов принадлежит железо и его сплавы?
А) К тугоплавким. В) К черным. С) К диамагнетикам. D) К металлам с вы сокой удельной прочностью.
№ 2. Какой из приведенных ниже металлов (сплавов) относится к черным? А) Латунь. В) Коррозионно-стойкая сталь. С) Баббит. D) Дюралюмины.
№ 3. Как называют металлы с температурой плавления выше 18000С?
А) Тугоплавкими. В) Благородными. С) Черными. D) Редкоземельными.
№ 4. К какой группе металлов относится вольфрам?
А) К актиноидам. В) К благородным. С) К редкоземельным. D) К тугоплавким.
№5. В какой из приведенных ниже групп содержатся только тугоплавкие металлы?
А) Никель, алюминий. В) Титан, актиний. С) Молибден, цирконий. D) Вольфрам, железо.
№ 6. К какой группе металлов (сплавов) относится магний?
А) К легкоплавким. В) К благородным. С) К легким. D) К редкоземельным.
№ 7. В какой из приведенных ниже групп содержатся только легкие металлы? А) Титан, медь. В) Серебро, хром. С) Алюминий, олово. D) Магний, бериллий.
№ 8. В какой из приведенных ниже групп содержатся только легкоплавкие металлы?
А) Индий, магний. В) Олово, свинец. С) Сурьма, никель. D) Цинк, кобальт.
№ 9. Что является одним из признаков металлической связи?
А) Скомпенсированность собственных моментов электронов. В) Образова ние кристаллической решетки. С) Обобществление валентных электронов в объ еме всего тела. D) Направленность межатомных связей.
№ 10. Какое свойство металлов может быть объяснено отсутствием направ ленности межатомных связей?
А) Парамагнетизм. В) Электропроводность. С) Анизотропия свойств. D) Высокая компактность.
№ 11. Какой из признаков принадлежит исключительно металлам?
А) Металлический блеск. В) Наличие кристаллической структуры. С) Высо кая электропроводность. D) Прямая зависимость электрического сопротивления от темпе ратуры.
№ 12. Какому материалу может при надлежать кривая В зависимости электрического сопротивления от температуры (рис. 1)?
А) Любому металлическому материалу. В) Неметаллическим материалам. С) Меди. D) Полупроводниковым материалам.
№ 13. Какому материалу может при надлежать кривая А зависимости электрического сопротивления от температуры (рис. 1)?
А) Полимерным материалам. В) Металлическим материалам. С) Любому неметаллическому материалу. D) Полупроводниковым материалам.
№ 14. Чем объясняется высокая теплопроводность металлов?
А) Наличием незаполненных подуровней в валентной зоне. В) Взаимодей ствием ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки. С) Дрейфом элек тронов. D) Нескомпенсированностью собственных моментов электронов.
№15. Что такое домен?
А) Единица размера металлического зерна. В) Область спонтанной намаг ниченности ферромагнетика. С) Вид дефекта кристаллической структуры. D) Участок металлического зерна с ненарушенной кристаллической решеткой.
1.2.1.1. Ответы к разделу
Позиция А
№ 1. А) Неверно. Тугоплавкие металлы обладают температурой плавления выше температуры плавления железа.
№ 2. А) Неверно. Латуни ( это цветные сплавы, основные компоненты ко торых медь и цинк.
№ 3. А) Правильно.
№ 4. А) Неверно. Основная отличительная особенность актиноидов - ра диоактивность. Природный вольфрам радиоактивных изотопов не имеет.
№ 5. А) Неверно. Никель принадлежит к группе железных, а алюминий - лег ких металлов. К тому же температуры плавления обоих металлов ниже tm железа.
№ 6. А) Неверно. Температура плавления магния действительно не высока (650°С), однако он обладает характерным признаком, по которому его относят к другой группе металлов.
№ 7. А) Неверно. К легким относят металлы с малой плотностью, медь же по плотности превосходит железо.
№ 8. А) Неверно. Температуры плавления In и Mg действительно не высоки (157 и 651°С, соответственно), однако Mg из-за низкой плотности (1740 кг/м3) относят к легким металлам.
№ 9. А) Неверно. Орбитальные и собственные (спиновые) моменты элек тронов определяют магнитный момент атома. Всем веществам присущ диамагне тизм, проявляющийся тогда, когда собственные моменты всех электронов ском пенсированы.
№ 10. А) Неверно. Магнитные свойства материала определяются электрон ной структурой. Среди металлов существуют не только парамагнетики, но и диамагнетики, например Be, Zn, Cu, Ag.
№ 11. А) Неверно. Металлическим блеском различной степени интенсивно сти обладают некоторые минералы, например, графит, пирротин, пирит, никелин, арсенопирит.
№ 12. А) Правильно.
№ 13. А) Электрическое сопротивление полимерных материалов действительно снижается с повышением температуры. Однако подобное поведение характерно для более широкого круга материалов. Ищите более полный ответ.
№ 14. А) Правильно.
№ 15. А) Неверно. Размер металлического зерна определяют либо в едини цах длины, либо в баллах.
Позиция В
№ 1. В) Правильно.
№ 2. В) Правильно.
№ 3. В) Неверно. К благородным относят металлы, обладающие химиче ской инертностью (Rh, Pd, Ag, Os, Pt, Аu и др.). Они имеют температуры плавле ния как выше (металлы платиновой группы), так и ниже (серебро, золото) темпе ратуры плавления железа.
№ 4. В) Неверно. К благородным металлам относятся Ag, Аu, металлы группы платины. К ним же может быть отнесена медь. Вольфрама среди этих металлов нет.
№ 5. В) Неверно. Ас относится к группе урановых металлов. К тому же температура плавления актиния (1050°С) ниже tm Fe.
№ 6. В) Неверно. К благородным относятся серебро, золото и металлы пла тиновой группы. К ним же может быть отнесена медь. Магния среди благород ных металлов нет.
№ 7. В) Неверно. Серебро относится к группе благородных, а хром - к группе тугоплавких металлов. К тому же Ag по плотности значительно превосхо дит железо, а Сr лишь немногим уступает ему.
№ 8. В) Правильно.
№ 9. В) Неверно. Металлическая связь характерна для металлов. Кристал лической же решеткой обладают не только металлы, но и многие неметалличе ские материалы, например углерод (алмаз, графит), кремний, сера
№ 10. В) Неверно. Высокой электропроводностью обладают не только ме таллы, но, например, графит - вещество с направленными межатомными связями.
№ 11. В) Неверно. Кристаллической структурой обладают как металлы, так и неметаллические материалы.
№ 12. В) Неверно. Электрическое сопротивление неметаллических материалов с повышением температуры снижается.
Л» 13. В) Неверно. Электрическое сопротивление металлов находится в прямой за висимости от температуры.
№ 14. В) Неверно. Теплопроводность, объясняемая, в основном, связанны ми колебаниями частиц, образующих кристаллическую решетку, характерна для диэлектриков.
№ 15. В) Правильно.
Позиция С
№ 1. С) Неверно. Железо и большинство его сплавов - ярко выраженные ферромагнетики.
№ 2. С) Неверно. Баббитами называют цветные антифрикционные сплавы на основе олова или свинца.
№ 3. С) Неверно. К черным металлам относятся железо и сплавы на его ос нове.
№ 4. С) Неверно. В группу редкоземельных металлов входят лантаноиды и сходные с ними иттрий и скандий. Вольфрам к лантаноидам не относится.
№ 5 - 6. С) Правильно.
№ 7. С) Неверно. Sn относят к легкоплавким металлам (tm = 232°С), к тому же по плотности олово лишь немного уступает железу.
№ 8. С) Неверно. Низкую температуру плавления имеет только сурьма (630°С), а у Ni она достаточно высока (1453°С). Никель относят к металлам же лезной группы.
№ 9. С) Правильно.
№ 10. С) Неверно. Анизотропия свойственна всем кристаллическим телам, в том числе и с направленными межатомными связями.
№ 11. С) Неверно. Неметаллический материал графит обладает электропро водностью, сравнимой с электропроводностью металлов.
№ 12. С) Для меди действительно характерна прямая зависимость электрического сопротивления от температуры, однако, так ведет себя не только медь. Ищите более полный ответ.
№ 13. С) Правильно.
№ 14. С) Неверно. Дрейф электронов обусловливает электрический ток в среде. Перенос же тепла наблюдается и в отсутствие электрического тока.
№ 15. С) Неверно. Домены связаны с кристаллической структурой ферро магнетиков, но дефектами ее не являются.
Позиция D
№ 1. D) Неверно. По удельной прочности классифицируют конструкцион ные материалы. К тому же такие материалы как сплавы титана, бериллия и осо бенно композиты обладают более высокой удельной прочностью, чем сплавы на основе железа.
№ 2. D) Неверно. Дюралюмины - это цветные сплавы на основе алюминия.
№3. D) Неверно. К редкоземельным относят металлы группы лантана -лантаноиды (Се, Рг, Nd, Sm и др.), а также иттрий (Y) и скандий (Sc). Большинст во РЗМ имеют tm ниже, чем у железа.
№ 4. D) Правильно.
№ 5. D) Неверно. К тугоплавким относятся металлы с температурой плав ления выше tпл железа.
№ 6. D) Неверно. К редкоземельным относятся металлы группы лантана, иттрий и скандий. Магний в группу лантана не входит.
№ 7. D) Правильно.
№ 8. D) Неверно. Низкую температуру плавления имеет только Zn (420°С), а у Со она достаточно высока (1493°С). Кобальт относят к металлам железной группы.
№ 9. D) Неверно. Направленность связей характерна для ковалентных кри сталлов, например для углерода, кремния. Металлическая связь ненаправленная.
№№ 10-11. D) Правильно.
№ 12. D) Неверно. Для полупроводников характерна обратная зависимость электрического сопротивления от температуры.
№ 13. D) Для полупроводниковых материалов действительно характерна обратная зависимость электрического сопротивления от температуры. Однако такая взаи мосвязь существует для более широкого круга материалов. Ищите более полный ответ.
№ 14. D) Неверно. Нескомпенсированность собственных (спиновых) мо ментов электронов характерна для парамагнетиков. Парамагнетизм наблюдается как у металлов, так и у неметаллических материалов. Последние обладают невы сокой теплопроводностью.
№ 15. D) Неверно. Практически бездефектные участки металлического зер на называют блоками мозаичной структуры.
1.2.2. Кристаллическое строение металлов и дефекты кристаллических структур
Большинство металлов имеют кристаллическую решетку. Положительно заряженные ионы, образующие каркас металлического тела, совершают непре рывные тепловые колебания около точек, закономерно расположенных в опреде ленных местах пространства. Эти точки являются узлами воображаемой про странственной кристаллической решетки. Наименьший объем кристалла, при трансляции которого по координатным осям воспроизводится вся кристаллическая решетка, называют элементарной кристаллической ячейкой. Ячейка характеризуется параметрами а, b и с - перио дами кристаллической решетки (расстояниями между атомами, расположенными на ребрах ячейки, направленных по осям x,y и z соответственно) и углами между координатными осями - ( (между осями х и z), ( (между у и z), ( (между х и у).
Различают простые и сложные кристаллические решетки. В элементарной ячейке простой решетки атомы (ионы) расположены только в вершинах обра зующего ячейку многогранника. В сложных - они могут находиться также внут ри многогранника или на его гранях.
Металлы имеют сложные кристаллические решетки. В большинстве случаев – это кубическая объемно-центрированная (ОЦК), кубическая гранецентрированная (ГЦК) и гексагональная плотноупакованная (ГПУ).
В элементарной ячейке ОЦК атомы находятся в вершинах куба и внутри не го, в точке пересечения пространственных диагоналей. В ячейке ГЦК атомы рас положены в вершинах куба и в центре каждой грани. В ячейке ГПУ атомы нахо дятся в вершинах правильной шестигранной призмы, в центре каждого ее осно вания и, кроме того, три атома заключены внутри призмы.
Размеры элементарной ячейки определяются размерами образующих ее атомов. При этом полагают, что атомы, представляемые в виде жестких шаров, касаются друг друга в направлениях ячейки с наиболее плотным их расположением.
Во многих случаях в разных температурных интервалах один и тот же ме талл обладает различными кристаллическими решетками. Такое явление носит название полиморфизм или аллотропия.
Важными характеристиками кристаллической решетки являются коэффици ент компактности, координационное число, базис.
Коэффициент компактности - это отношение объема принадлежащих кристаллической ячейке атомов к объему всей ячейки. Следует иметь в виду, что в кристаллической решетке часть атомов, составляющих ячейку, относится не только к данной ячейке, но и к ячейкам, находящимся по соседству. Например, атом, расположенный в вершине кубической ячейки (простая кубическая, ОЦК, ГЦК) принадлежит еще семи соседним ячейкам, т.е. данной ячейке принадлежит лишь 1/8 атома.
Коэффициент компактности простой кубической решетки равен 52%, ОЦК -68%, ГЦК - 74% (столь же компактна решетка ГПУ). Остальное пространство занято порами. В ячейке ГЦК в центре расположена крупная октаэдрическая пора с радиусом, равным 0,41 радиуса атома. В ячейке ОЦК больших пор нет. Поры, расположенные на ребрах ячейки, имеют радиус, равный 0,16 радиуса атома.
Координационное число - это число атомов, находящихся в кристалличе ской решетке на равном наименьшем расстоянии от данного атома. Каждый атом простой кубической решетки имеет 6 ближайших соседей, расположенных на расстоянии длины ребра куба (на расстоянии периода решетки). Координацион ное число такой решетки обозначают К6. В ОЦК решетке у каждого атома 8 бли жайших соседей и координационное число равно 8 (К8). В ГЦК и ГПУ решетках каждый атом имеет 12 ближайших соседей (К12).
Чем выше координационное число, тем плотнее пространственная кристал лическая решетка материала.
Базис кристаллической решетки - это таблица координат атомов, принад лежащих элементарной ячейке, рассматриваемой в пространственных координат ных осях. Базис простой кубической решетки (0,0,0), ОЦК - (0,0,0; 1/2,1/2,1/2), ГЦК- (0,0,0; 1/2,0,1/2; 0,1/2,1/2; 1/2,1/2,0).
Пространственное положение кристаллографических плоскостей (плоско стей, проходящих через определенные группы атомов кристаллической решетки), а также кристаллографических направлений характеризуется кристаллографиче скими индексами.
Индексы плоскости - это три целых числа, заключенных в круглые скобки и представляющих собой приведенные к целым числам значения обратных вели чин отрезков, отсекаемых плоскостью на осях x, у, z. За единицы длины прини мают параметры решетки а, b, с. Например, плоскость, включающая пространст венные диагонали куба, имеет индексы (101). Если плоскость отсекает отрица тельные отрезки, то знак минус ставится над соответствующим индексом. Кри сталлографические индексы отражают положение не только данной плоскости, но целого семейства плоскостей, ей параллельных.
Индексы направлений - это три числа, заключенных в квадратные скобки и представляющих собой приведенные к целым значениям координаты любой точ ки направления после его параллельного переноса в начало координат. За едини цы длины принимают параметры кристаллической решетки. Например, направ ление, совпадающее с пространственной диагональю куба, имеет индексы [111]. Если направление имеет отрицательные координаты, то над соответствующим индексом ставится знак минус.
В различных направлениях кристаллической решетки плотность располо жения атомов различна, что влечет за собой различие в свойствах кристалла в зависимости от направления, в котором это свойство измерено - анизотропию. В поликристаллических телах в пределах отдельных зерен наблюдается явление анизотропии. Однако, поскольку ориентация кристаллической решетки в различ ных зернах различна, в целом по куску материала свойства усредняются. Поэтому реальные металлы являются изотропными, т.е. телами с примерно одинаковыми свойствами по всем направлениям. Поскольку их изотропность является не ис тинной, а усредненной, то их принято называть квазиизотропами. Если каким-либо способом, например давлением, сориентировать кристаллические решетки в зернах одинаково (создать текстуру деформации), то такое поликристаллическое тело станет анизотропным.
Реальные кристаллы всегда содержат дефекты - искажения правильного расположения атомов в пространстве. Различают точечные, линейные, поверхно стные и объемные дефекты.
Точечные дефекты по размерам сравнимы с межатомными расстояниями. К ним относятся вакансии (отсутствие атома в узле кристаллической решет ки), межузельные или дислоцированные атомы (атом нахо дится в межузельном пространстве кристаллической решетки) и примесные атомы. Среди последних различают атомы замещения (чужеродный атом за нимает место в узле кристаллической решетки) и атомы внедрения (чужеродный атом находится в межузельном пространстве решетки).
Линейные дефекты по размерам в двух направлениях сравнимы с межатом ными расстояниями, а в третьем простираются на многие тысячи периодов кри сталлической решетки. Важнейшими видами линейных несовершенств являются краевые (линейные) и винтовые дислокации.
Образование краевых дислокаций вызвано присутствием в кристаллической решетке неполных кристаллографических плоскостей. Такие полуплоскости, не имеющие продолжения в нижней или верхней частях кристаллической решетки, называются экстраплоскостями. Краевая дислокация представляет собой область упругих искажений, проходящих вдоль края экстраплоскости. Различают поло жительные и отрицательные дислокации. Положительная дислокация (ее отме чают знаком () возникает, если экстраплоскость находится в верхней части кри сталла, если в нижней - отрицательная (ее отмечают знаком T).
Винтовая дислокация - это область упругих искажений кристаллической решетки, проходящая вдоль линии, вокруг которой атомные плоскости изогнуты по винтовой поверхности. В зависимости от направления изгиба различают пра вые и левые винтовые дислокации.
Дислокации (краевые и винтовые) не могут обрываться внутри кристалла. Они выходят на границы кристалла, прерываются другими дислокациями или образуют дислокационные петли.
Поверхностные дефекты малы только в одном направлении. Они представ ляют собой упругие искажения кристаллической решетки по границам зерен или их фрагментов (блоков мозаичной структуры). Различают большеугловые (высо коугловые) и малоугловые (низкоугловые) границы.
Большеугловые границы представляют собой области в не сколько периодов кристаллической решетки, на протяжении которых решетка одной кристаллографической ориентации переходит в решетку другой ориента ции. Такое строение имеют межзеренные границы.
Малоугловые границы представляют собой цепочки дислокаций (дислокационные стенки), отделяющие одну часть кристаллической решетки от другой (один блок мозаичной структуры от другого). Плотность расположения дислокаций зависит от угла между кристаллографическими плоскостями в сосед них блоках. Чем угол больше (в пределах до нескольких угловых градусов), тем чаще расположены дислокации.
Объемные дефекты представляют собой искажения решетки, вызванные наличием пор, трещин, раковин и других макроскопических нарушений непрерывности кри сталлической решетки.
Вопросы к разделу 1.2.2.
№16. Что такое элементарная кристаллическая ячейка?
А) Тип кристаллической решетки, характерный для данного химического элемента. В) Минимальный объем кристаллической решетки, при трансляции которого по координатным осям можно воспроизвести всю решетку. С) Кристал лическая ячейка, содержащая один атом. D) Бездефектная (за исключением то чечных дефектов) область кристаллической решетки.
№ 17. Что такое базис кристаллической решетки?
А) Минимальный объем кристаллической решетки, при трансляции которого по координатным осям можно воспроизвести всю решетку. В) Расстояние между соседними одноименными кристаллическими плоскостями. С) Число атомов, нахо дящихся на наименьшем равном расстоянии от любого данного атома. D) Совокуп ность значений координат всех атомов, входящих в элементарную ячейку.
№ 18. Какие из представленных на рисунке элементарных ячеек кристалли ческих решеток относятся к простым (рис. 2)? А) А и D. В) В и С. С) А и С. D) В и D.
№ 19. Сколько атомов принадлежит представленной на рис. 3 элементарной ячейке?
А) 8. В) 6. С) 4. D)14.
№ 20. Какова химическая формула сплава, кристаллическая решетка кото рого представлена на рис. 4?
А) А2В. В) А8В. С) А4В. D) АВ.
№ 21. Как называется свойство, состоящее в способности вещества сущест вовать в различных кристаллических модификациях?
А) Полиморфизм. В) Изомерия. С) Анизотропия. D) Текстура.
Рис.2
№ 22. Как называется характеристика кристаллической решетки, опреде ляющая число атомов, находящихся на наименьшем равном расстоянии от любо го данного атома?
А) Базис решетки. В) Параметр решетки. С) Коэффициент компактности. D) Координационное число.
№ 23. Каково координационное число кристаллической решетки, элемен тарная ячейка которой представлена на рис. 5? А) К8. В) К12. С) Кб. D) Г12.
№ 24. Почему вещества, обладающие кристаллической решеткой, представ ленного на рис. 6 типа, не образуют растворов внедрения с высокой концентра цией растворенного компонента?
А) Из-за наличия в решетке доли ковалентной связи. В) В решетке нет крупных пор для размещения атомов примеси. С) Решетка обладает высокой сте пенью компактности. D) Подобные решетки образуют высококонцентрированные растворы.
№ 25. Какое из изменений характеристик кристаллической решетки приве дет к росту плотности вещества?
А) Увеличение параметров решетки. В) Уменьшение количества пор в эле ментарной ячейке. С) Увеличение числа атомов в ячейке. D) Увеличение коорди национного числа.
№ 26. Как называется характеристика кристаллической решетки, опреде ляющая отношение объема атомов, приходящихся на элементарную ячейку, к объему ячейки?
А) Коэффициент компактности. В) Координационное число. С) Базис ре шетки. D) Параметр решетки.
№ 27. Каковы индексы кристаллографического направления ОВ (рис. 7)?
А) [121]. В) [-121]. С) [122]. D) [0,5; 1; 0,5].
№ 28. Каковы кристаллографические индексы заштрихованной плоскости (рис. 8)?
А) (111). В) (011). С) (220). D) (100).
№ 29. Каковы кристаллографические индексы плоскости ABC (рис. 9)?
А) (2 1 4). В) (2 4 1). С) (1 2 1/2). D) (1 1/2 2).
№ 30. Как называется явление, заключающееся в неоднородности свойств материала в различных кристаллографических направлениях?
А) Изотропность. В) Анизотропия. С) Текстура. D) Полиморфизм.
№ 31. Какие тела обладают анизотропией?
А) Текстурованные поликристаллические материалы. В) Ферромагнитные материалы. С) Поликристаллические вещества. D) Аморфные материалы.
№ 32. Какие тела обладают анизотропией?
А) Парамагнетики. В) Монокристаллы. С) Вещества, обладающие поли морфизмом. D) Переохлажденные жидкости.
№ 33. К какой группе дефектов кристаллических структур можно отнести дефект представленного на рис. 10 фрагмента кристаллической решетки?
А) К точечным. В) К линейным. С) К поверхностным. D) К объемным.
№ 34. Какую группу дефектов представляют собой искажения, охватываю щие области в радиусе 6 ... 7 периодов кристаллической решетки?
А) Поверхностные. В) Объемные. С) Точечные. D) Линейные.
№ 35. Как называется дефект, вызванный отсутствием атома в узле кри сталлической решетки?
А) Дислокация. В) Пора. С) Вакансия. D) Межузельный атом.
№ 36. Какого рода дефект кристаллической структуры представлен на рис. 11?
А) Примесный атом внедрения. В) Межузельный атом. С) Примесный атом замещения. D) Вакансия.
№37. Как называется элемент кристаллической структуры, помеченный на рис. 12 знаком вопроса?
А) Плоскость скольжения. В) Краевая дислокация. С) Цепочка межузельных атомов. D) Экстраплоскость.
№38. Как называются дефекты, измеряемые в двух направлениях несколь кими периодами, а в третьем - десятками и сотнями тысяч периодов кристалли ческой решетки?
Рис.9
А) Межузельные атомы. В) Поверхностные дефекты. С) Дислокации D) Микротрещины
Рис. 10
Рис. 11
Рис. 12
№ 39. Что такое экстраплоскость?
А) Плоскость раздела фрагментов зерна или блоков мозаичной структуры. В) Поверхностный дефект кристаллической решетки. С) Атомная полуплоскость, не имеющая продолжения в нижней или верхней частях кристаллической решет ки. D) Атомная плоскость, по которой происходит скольжение одной части кри сталла относительно другой.
№ 40. Как называется дефект, представляющий собой область искажений кристаллической решетки вдоль края экстраплоскости?
А) Краевая дислокация. В) Цепочка вакансий. С) Микротрещина. D) Винто вая дислокация.
№ 41. «... представляет собой переходную область в 3 ... 4 периода от кри сталлической решетки одной ориентации к решетке другой ориентации». О какой структуре идет речь?
А) Об атмосфере Коттрелла. В) О винтовой дислокации. С) О болышеугло-вой (межзеренной) границе. D) О малоугловой (межблочной) границе.
1.2.2.1. Ответы к разделу
Позиция А
№ 16. А) Неверно. Тип кристаллической решетки сам по себе определяется типом ее элементарной ячейки.
№ 17. А) Неверно. Такую часть кристаллической решетки называют эле ментарной кристаллической ячейкой.
№ 18. А) Правильно.
№ 19. А) Неверно. Каждый из атомов, лежащих на гранях куба, принадле жит, кроме данной ячейки, еще одной, а в вершинах куба - еще семи соседним ячейкам.
№ 20. А) Неверно. Каждый из атомов, лежащих в вершинах куба, принад лежит восьми элементарным ячейкам.
№ 21. А) Правильно.
№22. А) Неверно. Базис - это таблица значений координат всех атомов, входящих в элементарную ячейку.
№ 23. А) Неверно. Координационное число К8 характеризует объемноцентрированную кубическую кристаллическую решетку.
№24. А) Неверно. При ковалентной связи плотность упаковки атомов в кристалле ниже, чем при металлической связи, поэтому ковалентная связь не является препятствием для образования концентрированных твердых растворов внедрения.
№ 25. А) Неверно. Рост параметра решетки (при сохранении ее типа, на пример при нагреве) приведет к увеличению её объема и снижению плотности вещества.
№26 - 27. А) Правильно.
№28. А) Неверно.
№29. А) Правильно.
№30. А) Неверно. Изотропность (изотропия) состоит в одинаковости свойств материала во всех направлениях.
№31. А) Правильно.
№32. А) Неверно. Магнитные свойства материалов (диамагнетизм, парамагнетизм и т.д.) определяются электронным строением атомов (тонкой структуры). Анизотропия же - свойство, проявляющееся на уровне микроструктуры.
№33. А) Правильно.
№34. А) Неверно. Поверхностные дефекты имеют размеры в одном направлении несколько периодов, а в двух других - десятки и сотни тысяч периодов кристаллической решетки.
№35. А) Неверно. Дислокации - это линии, измеряемые десятками и сотнями тысяч периодов кристаллической решетки, вдоль и вблизи которых нару жно правильное периодическое расположение атомных плоскостей кристалла.
№36. А) Правильно.
№37. А) Неверно. Плоскость скольжения - это плоскость, по которой про водит сдвиг одной части кристалла относительно другой при его деформировании. Представленный элемент структуры существует независимо от того, деформируют кристалл или нет.
№38. А) Неверно. Дефекты строения, вызванные межузельными атомами, имеют во всех направлениях размеры в несколько периодов кристаллической решетки.
№39. А) Неверно. Такие плоскости называют малоугловыми (низкоугловыми) границами.
№40. А) Правильно.
№41. А) Неверно. Атмосферы Коттрелла - это скопления атомов растворённого вещества вокруг дислокаций.
Позиция В
№16. В) Правильно.
№17. В) Неверно. Расстояние между соседними одноименными плоскостями называют межплоскостным расстоянием.
№18. В) Неверно. В обеих ячейках атомы занимают места не только в вер шинах куба, но и в центре ячейки (В), либо в центре каждой грани (С).
№19. В) Неверно. Каждый из атомов, лежащих на гранях куба, принадле жит, кроме данной ячейки, еще одной, а в вершинах куба еще семи соседним
ячейкам.
№20. В) Неверно. Каждый из атомов, лежащих в вершинах куба, принад лежит восьми элементарным ячейкам.
№ 21. В) Неверно. Изомерия заключается в существовании соединений, главным образом органических, одинаковых по составу, но различающихся по Расположению атомов в пространстве.
№ 22. В) Неверно. Параметры решетки - это совокупность значений длин ребер элементарной ячейки и величин углов между ними.
№ 23. В) Неверно. Координационное число К12 характеризует гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку.
№ 24. В) Правильно.
№ 25. В) Неверно. Уменьшение количества пор в ячейке не означает сниже ние их общего объема. Например, кристаллическая решетка К8 (много мелких пор) по компактности занимает промежуточное положение между К6 и К12, имеющих меньшее количество пор.
№ 26. В) Неверно. Координационное число - это число атомов, находящих ся на наименьшем равном расстоянии от любого данного атома.
№ 27. В) Неверно. В данном случае первый индекс не отрицательное число. К тому же знак минус ставят не перед числом, а над ним.
№ 28. В) Правильно.
№ 29. В) Неверно. Отрезки, отсекаемые плоскостью на координатных осях, определены неправильно.
№ 30. В) Правильно.
№ 31. В) Неверно. Магнитные свойства определяются электронным строе нием вещества. Ферромагнитными могут быть и изотропные материалы, напри мер металлические стекла.
№ 32. В) Правильно.
№ 33. В) Неверно. Такие дефекты предполагают наличие экстраплоскости, либо плоскости, изогнутой по винтовой поверхности.
№ 34. В) Неверно. Объемные дефекты охватывают области в радиусе мно гих десятков, сотен и тысяч периодов кристаллической решетки.
№ 35. В) Неверно. Поры - это пустоты, вызванные отсутствием в данной области кристаллической решетки многих атомов.
№ 36. В) Неверно. Межузельные атомы возникают в результате перехода атомов, образующих данное вещество, из узлов кристаллической решетки в межузельное пространство.
№ 37. В) Неверно. Выделенный элемент структуры обусловливает возник новение краевой дислокации, но сам таковой не является.
№ 38. В) Неверно. Поверхностные дефекты имеют размеры в одном на правлении несколько периодов, а в двух других - десятки и сотни тысяч периодов кристаллической решетки.
№ 39. В) Неверно. Поверхностные дефекты кристаллической решетки назы вают малоугловыми (низкоугловыми) и большеугловыми (высокоугловыми) гра ницами.
№ 40. В) Неверно. Цепочка вакансий прерывает атомную плоскость, но не создает экстраплоскости.
№ 41. В) Неверно. Винтовая дислокация представляет собой линейный де фект кристаллической решетки, при котором кристалл фактически состоит из единственной атомной плоскости, изогнутой по винтовой поверхности.
Позиция С
№ 16. С) Неверно. Элементарные ячейки могут содержать многие десятки
атомов.
№ 17. С) Неверно. Число атомов, находящихся на наименьшем равном рас стоянии от любого данного атома, называют координационным числом.
№ 18. С) Неверно. В ячейке С атомы расположены не только в вершинах куба, но также и в центре каждой грани. № 19. С) Правильно.
№ 20. С) Неверно. Каждый из атомов, лежащих в вершинах куба, принад лежит восьми элементарным ячейкам.
№ 21. С) Неверно. Анизотропия - это явление, состоящее в неоднородности свойств материала в различных направлениях.
№ 22. С) Неверно. Коэффициент компактности - это характеристика, опре деляющая отношение объема атомов, входящих в элементарную ячейку, к объему ячейки.
№ 23. С) Правильно.
№ 24. С) Неверно. Решетки ГЦК и ГПУ компактнее решетки, представлен ной на рисунке (ОЦК), однако они образуют более концентрированные растворы внедрения. Например, железо с решеткой ГЦК растворяет до 2,14 % углерода, а с ОЦК - не более 0,1%.
№ 25. С) Неверно. К примеру, решетки Г12 (6 атомов на ячейку) и К12
(4 атома на ячейку) компактны одинаково.
№ 26. С) Неверно. Базис представляет собой совокупность координат всех атомов, составляющих элементарную ячейку.
№27. С) Неверно. Координаты точки направления определены неправильно.
№ 28. С) Неверно.
№ 29. С) Неверно. Индекс не может быть дробным числом. В данном случае лишь определены отрезки, отсекаемые плоскостью на координатных осях. Нужно взять их обратные значения и привести к трем целым числам.
№ 30. С) Неверно. Текстура состоит в преимущественной ориентации
структуры материала.
№ 31. С) Неверно. Поскольку в поликристаллических веществах кристалличе ские решетки в различных зернах ориентированы по разному, свойства тела во всех направлениях усредняются. Тело становится изотропным (квазиизотропным).
№ 32. С) Неверно. Полиморфизм - это способность вещества иметь различ ные типы кристаллических решеток. Анизотропия может проявляться и в веще ствах, не обладающих таким свойством.
№ 33. С) Неверно. Поверхностные дефекты представляют собой дислокаци онные стенки, либо переходные области между кристаллическими решетками различных ориентации.
№№ 34 - 35. С) Правильно.
№ 36. С) Неверно. Примесные атомы замещения заменяют атомы данного вещества В УЗЛАХ кристаллической решетки.
№ 37. С) Неверно. Атомы выделенного элемента структуры расположены в узлах кристаллической решетки.
№№ 38 - 39. С) Правильно.
№ 40. С) Неверно. Микротрещина - это объемный дефект. Искажения вдоль края экстраплоскости - линейный дефект кристаллической структуры.
№ 41. С) Правильно.
Позиция D
№ 16. D) Неверно. Бездефектные области кристаллов обычно составляют блоки мозаичной структуры.
№ 17. D) Правильно.
№ 18. D) Неверно. В ячейке В атомы расположены не только в вершинах куба, но также и внутри ячейки.
№ 19. D) Неверно. Каждый из атомов, лежащих на гранях куба, принадле жит, кроме данной ячейки, еще одной, а в вершинах куба - еще семи соседним ячейкам.
№ 20. D) Правильно.
№ 21. D) Неверно. Текстура - это преимущественная ориентация элементов структуры материала. Например, закономерная ориентация кристаллитов относи тельно внешних деформирующих материал сил получила название текстуры де формации.
№ 22. D) Правильно.
№ 23. D) Неверно. Координационное число Г12 характеризует гексагональ ную плотноупакованную кристаллическую решетку.
№ 24. D) Неверно. Металлы с решеткой ОЦК действительно не образуют концентрированных твердых растворов внедрения. Растворимость Н, В, С, N (элементы, образующие твердые растворы внедрения) в таких металлах не пре вышает десятых долей процента.
№ 25. D) Правильно.
№ 26. D) Неверно. Параметры решетки - это совокупность значений длин ребер элементарной ячейки и величин углов между ними.
№ 27. D) Неверно. Индекс не может быть дробным числом. Нужно привести значения координат точки направления к целым числам.
№ 28. D) Неверно.
№ 29. D) Неверно. Индекс не может быть дробным числом. Нужно привести полученные значения к трем целым числам.
№ 30. D) Неверно. Полиморфизм - это способность материала существовать в различных кристаллических модификациях.
№ 31. D) Неверно. Аморфные материалы изотропны.
№ 32. D) Неверно. Переохлажденные жидкости, как и всякие жидкости, за исключением жидких кристаллов, аморфны. Такие структуры изотропны.
№ 33. D) Неверно. Объемные дефекты имеют протяженность во всех на правлениях на многие периоды кристаллической решетки.
№ 34. D) Неверно. Линейные дефекты простираются в двух направлениях на несколько периодов, а в третьем - на десятки и сотни тысяч периодов кристал лической решетки.
№ 35. D) Неверно. Межузельный атом - это дефект, состоящий в местном увеличении периода кристаллической решетки, образующийся в результате пере хода атома из узла решетки в межузлие.
№ 36. D) Неверно. Вакансия - это дефект, состоящий в отсутствии атома в узле кристаллической решетки.
№ 37, D) Правильно.
№ 38. D) Неверно. Микротрещины - это объемные дефекты кристалличе ской структуры. Ширина микротрещины переменна и лишь у устья ее размеры сопоставимы с межатомными.
№ 39. D) Неверно. Плоскость кристаллической решетки, по которой проис ходит скольжение одной части кристалла относительно другой, называют плос кость скольжения.
№ 40. D) Неверно. При наличии винтовой дислокации кристалл как бы со стоит из одной атомной плоскости, закрученной в виде винтовой поверхности. Экстраплоскости в этом случае нет.
№ 41. D) Неверно. Малоугловая граница представляет собой цепочку дис локаций (дислокационную стенку).
1.2.3. Теория сплавов 1.2.3.1. Кристаллизация металлов
Кристаллизация - это переход жидкости в твердое (кристаллическое) состоя ние. Как всякий спонтанный процесс, кристаллизация протекает при термодинамиче ских условиях, обеспечивающих снижение энергии Гиббса системы.
Кристаллизация складывается из двух элементарных процессов - зарожде ния центров кристаллизации и роста кристаллов из этих центров. Скорость каж дого из процессов зависит от степени переохлаждения (п) жидкости относительно равновесной температуры, т.е. температуры, при которой энергии Гиббса жидко го и кристаллического состояний равны. При n = 0 образование зародышей кри сталлов (центров кристаллизации) невозможно, поскольку равен нулю движущий фактор процесса (разность энергий Гиббса жидкого и твердого состояний). С увеличением переохлаждения эта разность растет, вызывая увеличение скоро сти возникновения центров (числа центров - ч.ц.) и скорости роста кристаллов (с.к.). Однако, с увеличением п снижается диффузионная подвижность атомов, что вызывает торможение обоих элементарных процессов. При значительном переохлаждении атомы становятся столь малоподвижными, что кристаллизация полностью подавляется.
При небольших значениях n (при малых величинах ч.ц. и больших с.к.) образуются крупнозернистые структуры. С увеличением переохлаж дения структуры измельчаются (ч.ц. возрастает быстрее, чем с.к.). От степени переохлаждения зависит критический размер зародыша, т.е. та кой минимальный размер, при котором рост зародыша сопровождается снижени ем энергии Гиббса системы. Зародыши мельче критического к росту не способны и растворяются в жидкости. Чем больше степень переохлаждения жидкости, тем меньше критическая величина зародыша.
При кристаллизации кристаллы, окруженные со всех сторон жидкостью, имеют более или менее правильную геометрическую форму. При столкновении растущих кристаллов форма нарушается, становится неправильной, так как рост граней на участках соприкосновения прекращается. Такие искаженные кристаллы называют кристаллитами или зернами. Таким образом, форма и размер образо вавшихся в результате кристаллизации зерен определяются условиями столкно вения растущих кристаллов.
В реальных условиях форма и размер образующихся кристаллов, помимо условий столкновения, зависят от направления и скорости отвода теплоты, тем пературы жидкого металла, вида и количества примесей (при росте кристаллов на частицах примесей, играющих роль готовых центров, образование зародышей называют гетерогенным в отличие от гомогенного - самопроизвольного образо вания). Нередко при кристаллизации возникают разветвленные древовидные кри сталлы, называемые дендритами.
Вопросы к разделу
№ 42. При какой (каких) температуре(ах) возможен процесс кристаллизации
(рис. 13)?
A)t2 и t3 B)t1 и t2 C) t1, D) t3
№ 43. На рис. 14 представлено изменение энергии Гиббса при образовании зародышей кристалла. Возможен ли рост кристалла из зародыша размером r1.
А) К росту способен любой зародыш. В) Рост маловероятен, так как он со провождается повышением энергии Гиббса. С) Рост возможен, поскольку размер зародыша превышает критический. D) Рост такого зародыша возможен только при гетерогенном образовании
№44. Какими факторами определяется кристаллизация?
А) Числом частиц нерастворимых примесей и наличием конвективных по токов. В) Числом центров кристаллизации и скоростью роста кристаллов из этих центров. С) Степенью переохлаждения сплава. D) Скоростью отвода тепла.
№ 45. Чем определяется форма зерен металла?
А) Условиями столкновения растущих зародышей правильной формы. В) Формой частиц нерастворимых примесей, на которых протекает кристаллиза ция. С) Интенсивностью тепловых потоков. D) Формой кристаллических заро дышей.
№ 46. Как зависит размер зерен металла от степени переохлаждения его при
кристаллизации?
А) Чем больше степень переохлаждения, тем крупнее зерно. В) Размер зер на не зависит от степени переохлаждения. С) Чем больше степень переохлажде ния, тем мельче зерно. D) Зависимость неоднозначна: с увеличением переохлаж дения зерно одних металлов растет, других - уменьшается.
№ 47. Какую структуру можно ожидать, если при кристаллизации достиг нута степень переохлаждения п1 (рис. 15)?
А) Любую. Характер структуры мало зависит от степени переохлаждения. В) Аморфную. С) Крупнокристаллическую. D) Мелкокристаллическую.
№48. Как называется структура, схема которой представлена на рис. 16?
А) Дендрит. В) Блок мозаичной структуры. С) Сложная кристаллическая решетка. D) Ледебурит.
Рис. 13
Рис. 14
1.2.3.2. Виды сплавов
Сплавами называют вещества, полученные сплавлением двух или несколь ких компонентов. По характеру взаимодействия компонентов различают сплавы: механические смеси, твердые растворы, химические соединения, промежуточные фазы.
При образовании механических смесей компоненты химически не взаимо действуют и не растворяются друг в друге. Металлографический анализ структу ры обнаружит зерна каждого из входящих в состав сплава компонентов. Механи ческие свойства смесей линейно зависят от соотношения компонентов и являются промежуточными между свойствами чистых компонентов.
В твердых растворах компоненты растворяются друг в друге не только в жидком, но и в твердом состояниях. Микроструктура таких сплавов состоит из однородных зерен, имеющих кристаллическую решетку элемента растворителя. Аббревиатура вида А(В) означает твердый раствор, состоящий из компонентов А и В, причем компонент В растворен в кристаллической решетке компонента А.
Механические свойства твердых растворов нелинейно зависят от соотноше ния компонентов. Они могут быть существенно выше (ниже) свойств любого из образующих сплав компонентов.
Твердые растворы могут быть растворами замещения и растворами внедре ния. В растворах замещения атомы растворенного элемента замещают атомы элемента-растворителя в узлах его кристаллической решетки, в растворах вне дрения - внедрены в межузельное пространство. Растворы замещения могут быть ограниченными и неограниченными (непрерывными). В кристаллической решетке неограниченных твердых растворов А(В) атомы растворенного элемента В могут полностью заместить атомы растворителя А (компоненты А и В изоморфны). В данном случае невозможно установить какой из элементов является раствори телем, а какой растворенным веществом. Поэтому аббревиатуры неограниченных растворов А(В) и В(А) идентичны.
Сплав - химическое соединение образуется при определенном соотношении компонентов. Ему может быть приписана химическая формула, например АnВm где n и m - число атомов компонентов А и В, образующих соединение (стехиометрические коэффициенты). Соединение имеет собственную кристалличе скую решетку, отличную от решеток образовавших его элементов. Механические свойства сплава сильно отличаются от свойств каждого компонента.
Вопросы к разделу
№ 49. Микроструктура какого сплава представлена на рис. 17?
А) Твердого раствора внедрения. В) Твердого раствора замещения.
C) Механической смеси. D) Химического соединения.
№ 50. Микроструктура какого сплава представлена на рис. 18?
А) Механической смеси. В) Чистого металла. С) Химического соединения.
D) Твердого раствора.
Рис. 18
№51. Кристаллическая решетка какого сплава представлена на рис. 19?
А) Механической смеси. В) Твердого раствора внедрения. С) Химического соединения. D) Твердого раствора замещения.
№ 52. Какому типу сплавов принадлежит кристаллическая решетка, пред ставленная на рис. 20?
А) Твердому раствору внедрения. В) Твердому раствору замещения. С) Хи мическому соединению. D) Механической смеси.
№ 53. К какому типу принадлежит сплав, кристаллическая решетка которо го представлена на рис. 21?
А) К химическим соединениям. В) К твердым растворам замещения. С) К твердым растворам внедрения. D) К механическим смесям.
№ 54. К какому типу принадлежит сплав, кристаллическая решетка которо го представлена на рис. 22?
А) К химическим соединениям. В) К твердым растворам внедрения. С) К твердым растворам замещения. D) К механическим смесям.
№ 55. На рис. 23 представлены кристаллические решетки, принадлежащие сплавам одной системы. Какая это система?
В системе... А) компоненты ограниченно растворяются друг в друге. В) компоненты не ограниченно растворяются друг в друге. С) отсутствует взаимная растворимость компонентов. D) компоненты образуют устойчивое химическое соединение
Рис. 23
Рис. 19
О - компонент А ( - компонент В
О - компонент А ( - компонент В
Рис. 20
№ 56. Для каких сплавов компонентов А и В характерно равенство А(В) = В(А) ?
А) Для твердых растворов внедрения. В) Для механических смесей. С) Для химических соединений. D) Для неограниченных твердых растворов.
№ 57. Возможна ли 100-процентная концентрация растворяемого компо нента в решетке растворителя?
А) Возможна в системе с химическими соединениями. В) Нет. С) Возможна в системе механических смесей. D) Возможна в системе неограниченных твердых растворов.
1.2.3.3. Диаграммы состояния
Диаграммы состояния в графической форме показывают равновесный фазо вый состав сплавов в зависимости от температуры и концентрации компонентов.
Общие закономерности существования фаз в равновесных условиях в мате матической форме выражаются правилом фаз Гиббса:
f = K – F + 1
где К - число компонентов, образующих систему; F - число фаз; f - число сте пеней свободы.
Компонентами называют вещества, образующие систему. Фаза - это одно родная часть системы, отделенная от других частей (фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую свойства вещества меняются скачком. Под степенями свободы понимают внешние и внутренние факторы (темпе ратура, концентрация), которые можно изменять, не выводя систему из данного фазо вого состава (используйте правило фаз при ответе на вопросы 67,68,69,70,72).
При построении диаграмм состояния используют кривые охлаждения спла вов, полученные при термическом анализе. По точкам перегиба и температурных остановок, вызванных тепловым эффектом превращений, определяют температу ры фазовых превращений.
Однокомпонентная диаграмма представляет собой температурную шкалу с нанесенными на нее точками фазовых превращений.
Двухкомпонентная диаграмма помимо температурной оси (оси ординат), имеет ось концентраций (ось абсцисс). Один конец оси абсцисс соответствует чистому компоненту, например А, другой - В. Все промежуточные точки оси соответствуют сплавам с различным соотношением компонентов.
Трехкомпонентные диаграммы имеют вид трехгранной равносторонней призмы, в основании которой лежит концентрационный треугольник, а ребра являются температурными осями. Вершины концентрационного треугольника соответствуют чистым компонентам, стороны - концентрационным осям двой ных систем, точки внутри треугольника - тройным сплавам. При определении концентрации компонентов в тройном сплаве через заданную точку (фигуратив ную точку) треугольника проводят линии, параллельные его сторонам. Отрезок линии, заключенный между фигуративной точкой и стороной треугольника, от несенный к длине стороны, равен содержанию компонента (в долях единицы), которому соответствует вершина, противолежащая стороне.
Диаграмма, подобная представленной на рис. 24, называется диаграммой с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Линия диа граммы А'сВ' называется линией ликвидуса. Выше этой линии все сплавы сущест вуют в виде однофазного жидкого раствора (L). Линия A'fB' - линия солидуса. Ни же нее все сплавы находятся в твердом состоянии (в данном случае в виде неог раниченного твердого раствора (). Между линиями А'сВ' и A'fB' сплавы имеют двухфазный состав (L + ().
Химический состав фаз и их относительное количество в сплаве при темпе ратуре, соответствующей двухфазной области, определяют с помощью правила отрезков.
Чтобы определить химический состав фаз, нужно через заданную точку, ха рактеризующую состояние сплава (фигуративную точку), провести ноду (коноду). Нодой (конодой) называют горизонтальную линию, лежащую в двухфазной области диаграммы и опирающуюся своими концами на фазовые границы). Проекции концов ноды на ось концентраций покажут состав соответствующих фаз. Отношение длины отрезка, заключенного между фигуративной точкой и одним из концов ноды, к длине всей ноды равно относительному количеству фазы, на границу с которой опирается второй конец ноды. (Используйте правило отрезков при ответе на вопросы 65, 66).
На рис. 30 представлена диаграмма с отсутствием растворимости компонен тов в твердом состоянии. Здесь линия АСВ - ликвидус, DCE - солидус. Кристал лизация всех сплавов этой системы заканчивается на линии DCE эвтектическим превращением остатка жидкой фазы в механическую смесь кристаллов компо нентов А и В. Образовавшаяся таким образом смесь называется эвтектической или эвтектикой. Сплав, кристаллизация которого начинается непосредственно с эвтектического превращения (в данном случае сплав, фигуративная линия кото рого проходит через точку С), называется эвтектическим.
На рис. 31 представлена диаграмма с ограниченной растворимостью компо нентов в твердом состоянии (диаграмма с эвтектикой). Помимо линий ликвидус и солидус (АСВ и ADCEB) диаграмма содержит линии DF и EG предельной раство римости компонента В в твердом растворе ( (А(В)) и компонента А в твердом растворе ( (В(А)), соответственно. Кристаллизация сплава "с" начинается после пересечения линии ликвидус с выделения кристаллов твердого раствора (. Затем при пересечении линии DCE (линии эвтектики) образуется эвтектическая смесь из твердых растворов ( и (. При дальнейшем охлаждении, в связи с уменьшени ем растворимости компонента А в В (А) выделяются кристаллы твердого раство ра (, богатого компонентом А. В конечном счете структура сплава представлена первичными кристаллами (, эвтектикой (( + () и вторичными кристаллами (.
На рис. 33, В представлена диаграмма с ограниченной растворимостью ком понентов в твердом состоянии (диаграмма с перитектикой). Перитектическое превращение протекает на линии CDE. Существо его состоит в том, что кристал лы твердого раствора (, выделившиеся при охлаждении ниже линии АЕ, взаимо действуют с остатком жидкой фазы, следствием чего является образованием твердого раствора (.
Диаграммы с устойчивым химическим соединением имеют вид двух или нескольких диаграмм, приложенных друг к другу по фигуративной линии хими ческого соединения. Диаграммы с неустойчивым химическим соединением внешне напоминают диаграмму с перитектикой, однако вместо твердого раствора здесь образуется химическое соединение (границы твердого раствора как бы стя гиваются в одну вертикальную линию).
Вид диаграмм состояния, в которых компоненты испытывают полиморфные превращения, зависит от характера взаимодействия аллотропических модифика ций компонентов. В ряде случаев они напоминают обычные диаграммы, распо ложенные этажами. Нередко в таких системах встречаются превращения, сход ные по виду с эвтектическим, но с распадом не жидкости, а твердого раствора. Пре вращение подобного типа, в отличие от эвтектического, называют эвтектоидным.
Вопросы к разделу
№ 58. Какой вид имеет уравнение правила фаз?
№ 59. Каким отрезком определяется концентрация компонента А в точке т диаграммы состояния (рис. 24)?
A) Am. Б) fm. С) тВ. D) сf.
№ 60. Какая диаграмма состояния представлена на рис. 25?
А) Однокомпонентная диаграмма. В) Диаграмма с химическим соединени ем. С) Диаграмма с отсутствием растворимости компонентов в твердом состоя нии. D) На рисунке представлена не диаграмма, а лишь ее температурная ось.
№ 61. Какая диаграмма состояния представлена на рис. 26?
A) С неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.
B) С химическим соединением. С) С отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии. D) С ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.
№ 62. Что называют эвтектикой?
А) Вещество, образующееся при некотором соотношении компонентов и имеющее кристаллическую решетку, отличную от решеток, составляющих эвтек тику веществ. В) Механическая смесь двух компонентов. С) Неограниченный твердый раствор компонентов друг в друге. D) Механическая смесь, образующая ся в результате одновременной кристаллизации компонентов или твердых рас творов из жидкого раствора.
№ 63. Диаграмма состояния какого типа представлена на рис. 27?
Рис. 25
А) С неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. В) С ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. С) С не устойчивым химическим соединением. D) С отсутствием растворимости компо нентов в твердом состоянии.
№ 64. Какая диаграмма состояния представлена на рис. 28?
А) С неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. В) С ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. С) С хи мическим соединением. D) С отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии.
№ 65. Отношением каких отрезков определяется количество кристалличе ской фазы в сплаве I - I в точке b (рис. 29)?
A) bc/ac. В) bc/ab. С) ab/ac. D) аb/bс.
№ 66. В каком из сплавов эвтектическая реакция займет больше времени, если скорость кристаллизации во всех сплавах одинакова (рис. 30)?
А) е. В) с. С) Во всех сплавах одинаково. D) d.
№ 67. При каких температурных условиях кристаллизуются чистые металлы?
А) В зависимости от природы металла температура может снижаться в од них случаях, повышаться в других и оставаться постоянной в третьих. В) При снижающейся температуре. С) При растущей температуре. D) При постоянной температуре.
№ 68. При каких температурных условиях кристаллизуются сплавы в сис теме с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии?
А) Все сплавы кристаллизуются при снижающейся температуре. В) Кри сталлизация сплавов протекает при снижающейся температуре, завершается -при постоянной. С) Все сплавы кристаллизуются при постоянной температуре. D) Сплавы кристаллизуются при растущей температуре (из-за выделения скрытой теплоты кристаллизации).
№ 69. При каких температурных условиях кристаллизуются эвтектики в двухкомпонентных сплавах?
А) При снижающейся температуре. В) В зависимости от вида сплава темпе ратура может расти в одних случаях, снижаться в других и оставаться постоянной в третьих. С) При постоянной температуре. D) При растущей температуре.
№ 70. Как меняется температура сплавов системы с отсутствием раствори мости компонентов в твердом состоянии в процессе кристаллизации?
А) Снижается (кроме эвтектического сплава), завершается кристаллизация всех сплавов при постоянной температуре. В) Остается постоянной. С) Снижает ся. D) Снижается (кроме эвтектического сплава), завершается кристаллизация некоторых сплавов при постоянной температуре.
№ 71. В чем состоит отличие эвтектоидного превращения от эвтектического?
А) При эвтектоидном превращении возникают промежуточные фазы, при эвтектическом - механические смеси. В) Принципиальных отличий нет. Это од нотипные превращения. С) При эвтектоидном превращении распадается твердый раствор, при эвтектическом - жидкий. D) При эвтектоидном превращении из твердых растворов выделяются вторичные кристаллы, при эвтектическом - из жидкости - первичные.
№ 72. Какому сплаву (каким сплавам) принадлежит кривая охлаждения В (рис. 31)?
A) d. В) а и d. С) b. D) b и с.
№ 73. Какая из приведенных структур принадлежит сплаву I - I при ком натной температуре (рис. 32)?
А) В. В) С. С) A. D)D.
№ 74. В какой из диаграмм (рис. 33) имеется неустойчивое химическое со единение?
A)D. В) С. С) В. D) А.
Рис. 33
№ 75. Ha рис. 34 представлена диаграмма состояния с полиморфным пре вращением компонента А. Какое из суждений о диаграмме справедливо?
А) Высокотемпературная модификация компонента А изоморфна В. В) Тип кристаллической решетки компонента А отличен от В. С) Низкотемпературная модификация А изоморфна компоненту В. D) Компонент А имеет кристалличе скую решетку того же типа, что и компонент В.
№ 76. Какое из суждений относительно приведенной на рис. 35 диаграммы справедливо?
На рис. 35 приведена диаграмма.
А) А - В. Компоненты А и В неограниченно растворяются друг в друге. В) с полиморфным превращением. Обе модификации А изоморфны компоненту В. С) с эвтектикой. Низкотемпературная модификация А и компонент В имеют од нотипные решетки. D) с перитектикой. Компонент А имеет полиморфное пре вращение. Низкотемпературная модификация А изоморфна В.
№ 77. В какой диаграмме (каких диаграммах) состояния есть полиморфное превращение (рис. 36)?
A)D. В) А. С) С. D)B и C.
№ 78. Каков состав сплава в точке z (рис. 37) тройной системы АВС?
А) А = 30%, В = 60%, С = 10%. В) А = 10%, В = 60%, С = 30%. С) А = 60%, В = 10%, С = 30%. D) А = 10%, В = 30%, С = 60%.
1.2.3.4. Ответы к разделу
Позиция А
№ 42. А) Неверно. Любой спонтанный процесс протекает лишь тогда, когда уровень энергии нового состояния ниже, чем у исходного состояния. При темпе ратуре t3 энергия кристаллического состояния выше, чем энергия жидкости, а при t2 они равны.
№ 43. А) Неверно. Рост зародышей с размерами менее критического сопро вождается повышением уровня энергии системы, а потому маловероятен.
№ 44. А) Безусловно, выбранный вами фактор оказывает существенное влияние на процесс кристаллизации, однако он проявляется в более общих зако номерностях, установленных Д.К. Черновым.
№ 45. А) Правильно.
№ 46. А) Неверно. При больших степенях переохлаждения в единицу вре мени образуется большое количество мелких центров кристаллизации, к тому же скорость роста кристаллов из этих центров в таких условиях невысока.
№ 47. А) Неверно. Поскольку пики кривых числа возникающих центров кристаллизации (ч.ц.) и скорости роста из них кристаллов (с.к.) не совпадают по температуре, вид структуры не может не зависеть от степени переохлаждения сплава.
№ 48. А) Правильно.
№ 49. А) Неверно. Твердые растворы обозначают буквами греческого алфа вита, либо выражениями вида А(В) - раствор компонента В в А. Зерна растворов однородны. К какому виду растворов относится сплав можно установить лишь на атомном уровне.
№ 50. А) Неверно. Микроструктура сплава типа механическая смесь состо ит из разнородных зерен.
№ 51. А) Неверно. Механическая смесь выявляется на уровне отдельных зе рен или их частей, т.е. на уровне микроструктуры, а не тонкой структуры как в данном случае.
№ 52. А) Правильно.
№ 53. А) Неверно. В кристаллической решетке химического соединения атомы компонентов расположены закономерно - каждый атом одного компонен та окружен вполне определенным количеством атомов другого компонента.
№ 54. А) Неверно. В кристаллической решетке химического соединения атомы компонентов расположены закономерно - каждый атом одного компонен та окружен вполне определенным количеством атомов другого компонента.
№ 55. А) Неверно. На схеме четко просматривается плавный переход от решетки чистого компонента А к чистому компоненту В.
№ 56. А) Неверно. В твердых растворах внедрения атомы растворенного компонента находятся в межузлиях решетки растворителя. В этом случае раство ры А(В) и В(А) существенно различны.
№ 57. А) В принципе возможны химические соединения неограниченно растворяющиеся друг в друге. Однако если все атомы соединения заменить ато мами ОДНОГО растворяемого компонента, то оно перестанет быть соединением.
№ 58. А) Неверно.
№ 59. А) Неверно. Отрезок Am, прилегающий к компоненту А, определяет концентрацию компонента В.
№ 60. А) Правильно.
№ 61. А) Неверно. В этой системе твердых растворов нет.
№ 62. А) Неверно. Выбранный ответ описывает признаки химического со единения, но не эвтектики.
№ 63. А) Правильно.
№ 64. А) Неверно. При охлаждении сплавов, лежащих между точками D и Е, образуется механическая смесь (эвтектика) из твердого раствора а и компо нента В.
№ 65. А) Неверно. Выражение bc/ас определяет относительное количество жидкой фазы сплава.
№ 66. А) Неверно. Время кристаллизации определяется количеством жид кой фазы. Применив правило отрезков, вы убедитесь, что в выбранном варианте оно не самое большое.
№ 67. А) Неверно. Поведение системы в различных термодинамических ус ловиях определяется законом Гиббса. Примените правило фаз и вы получите однозначный ответ на поставленный вопрос.
№ 68. А) Правильно.
№ 69. А) Неверно. Отвод тепла при эвтектическом превращении полностью компенсируется скрытой теплотой кристаллизации. Для ответа на поставленный вопрос примените правило фаз.
№ 70. А) Правильно.
№ 71. А) Неверно. При эвтектоидном превращении могут возникнуть про межуточные фазы, но это совсем не обязательно.
№ 72. А) Неверно. При охлаждении (нагреве) этот сплав не испытывает превращений, протекающих при постоянной температуре.
№ 73. А) Неверно. В структуре должны присутствовать зерна эвтектики (фигуративная линия пересекает линию эвтектики).
№ 74. А) Неверно. Это диаграмма с устойчивым химическим соединением, образующем твердые растворы с компонентами А и В.
№ 75. А) Правильно.
№ 76. А) Это справедливо лишь по отношению к низкотемпературной мо дификации компонента А. Высокотемпературная модификация А и компонент В образуют ограниченный твердый раствор р.
№ 77. А) Неверно. Диаграмма D - это диаграмма с неограниченной раство римостью компонентов в твердом состоянии.
№ 78. А) Неверно. Концентрация компонентов в тройных сплавах пропор циональна отрезкам, проведенным через фигуративную точку сплава параллельно сторонам треугольника и заключенным между этой точкой и стороной, противо лежащей искомому компоненту.
Позиция В
№ 42. В) Неверно. При температуре t2 кристаллизация невозможна, по скольку уровень энергии жидкого и кристаллического состояний одинаков.
№ 43. В) Неверно. Рост зародыша размером r, сопровождается снижением энергии Гиббса.
№ 44. В) Правильно.
№ 45. В) Неверно. Форма частиц, а точнее форма их кристаллов, оказывает влияние на форму растущих зерен лишь пока зерна находятся в контакте с жид костью, не друг с другом.
№ 46. В) Неверно. Поскольку пики кривых числа возникающих центров кристаллизации (ч.ц.) и скорости роста из них кристаллов (с.к.) не совпадают по температуре, вид структуры не может не зависеть от степени переохлаждения сплава.
№ 47. В) Неверно. Аморфная структура может быть получена при таких пе реохлаждениях, когда подвижность атомов становится недостаточной для обра зования центров кристаллизации.
№ 48. В) Неверно. Блоки мозаичной структуры представляют собой безде фектные (за исключением точечных дефектов) участки кристалла, окруженные малоугловыми границами.
№ 49. В) Неверно. Твердые растворы обозначают буквами греческого алфа вита, либо выражениями вида А(В) - раствор компонента В в А. Зерна растворов однородны. К какому виду растворов относится сплав можно установить лишь на атомном уровне.
№ 50. В) Неверно. Чистые металлы обозначают их химическими символами или, в общем виде, буквами латинского алфавита.
№ 51. В) Неверно. В растворах внедрения атомы растворенного компонента находятся в МЕЖУЗЛИЯХ кристаллической решетки.
№ 52. В) Неверно. В твердых растворах замещения атомы растворенного компонента занимают места В УЗЛАХ кристаллической решетки вместо атомов компонента-растворителя.
№№ 53 - 55. В) Правильно.
№ 56. В) Неверно. Выражения вида А(В) означают твердый раствор компо нента В в А. Механические смеси растворов не образуют.
№ 57. В) Неверно. Если все атомы в кристаллической решетке одного ком понента могут быть замещены атомами другого компонента, то это и будет рас твор со 100-процентной концентрацией.
№ 58. В) Неверно.
№ 59. В) Неверно. Выбранный отрезок является частью фигуративной ли нии сплава с концентрацией, соответствующей точке т.
№ 60. В) Неверно. В диаграмме с химическим соединением должны присут ствовать по крайней мере два компонента, иначе о каком соединении может идти речь.
№ 61. В) Неверно. Диаграммы с химическим соединением состоят как бы из двух диаграмм, приложенных друг к другу по линии химического соединения
№ 62. В) Ответ неполон. Механической смесью является, например, эвтек-тоид, имеющий определенные отличия от эвтектики.
№ 63. В) Неверно. В системе в твердом состоянии нет механических смесей, нет химических соединений и нет иного раствора, кроме (.
№ 64. В) Правильно.
№ 65. В) Неверно. Выражение bc/ab определяет соотношение жидкой и твердой фаз сплава.
№ 66. В) Правильно.
№ 67. В) Неверно. Поведение системы в различных термодинамических ус ловиях определяется законом Гиббса. Примените правило фаз и вы получите однозначный ответ на поставленный вопрос.
№ 68. В) Неверно. Температура может меняться подобным образом, если кристаллизация завершается образованием эвтектики, чего в рассматриваемой системе нет.
№ 69. В) Неверно. Применив правило фаз к рассматриваемой системе, вы получите однозначный ответ на поставленный вопрос.
№ 70. В) Неверно. При постоянной температуре в таких системах кристал лизуется лишь один сплав - эвтектический.
№ 71. В) Действительно, эти превращения по типу близки друг другу, тем не менее, между ними имеется существенное различие.
№ 72. В) Неверно. При охлаждении (нагреве) эти сплавы не испытывают превращений, протекающих при постоянной температуре.
№№ 73 - 74. В) Правильно.
№ 75. В) Подобное суждение может быть справедливо лишь относительно низкотемпературной модификации компонента А. Высокотемпературная моди фикация однотипна с компонентом В.
№ 76. В) Действительно компонент А имеет полиморфное превращение, но изоморфна В лишь низкотемпературная модификация А.
№ 77. В) Неверно. Диаграмма А - это диаграмма с отсутствием растворимо сти компонентов в твердом состоянии.
№ 78. В) Правильно.
Позиция С
№ 41 - 43. С) Правильно.
№ 44. С) Безусловно, выбранный вами фактор оказывает существенное влияние на процесс кристаллизации, однако, он проявляется в более общих зако номерностях, установленных Д.К. Черновым.
№ 45. С) Тепловые потоки безусловно влияют на ориентацию и форму рас тущих кристаллов, однако, это влияние по сути - лишь проявление более общих закономерностей.
№ 46 - 47. С) Правильно.
№ 48. С) Неверно. Сложными называют решетки, у которых атомы нахо дятся не только в вершинах элементарной ячейки, но также и внутри ее или на ее гранях или ребрах.
№ 49. С) Правильно.
№ 50. С) Неверно. Химические соединения обозначают выражениями вида В,,, где А и В - компоненты соединения, а т и п - их стехиометрические коэф фициенты.
№ 51. С) Неверно. В кристаллической решетке химического соединения атомы компонентов расположены закономерно - каждый атом одного компонен та окружен вполне определенным количеством атомов другого компонента.
№ 52. С) Неверно. В кристаллической решетке химического соединения атомы компонентов расположены закономерно - каждый атом одного компонен та окружен вполне определенным количеством атомов другого компонента.
№ 53. С) Неверно. В растворах внедрения атомы растворенного компонента находятся в МЕЖУЗЛИЯХ кристаллической решетки.
№ 54. С) Неверно. В твердых растворах замещения атомы растворенного компонента занимают места в УЗЛАХ кристаллической решетки вместо атомов компонента-растворителя.
№ 55. С) Неверно. В кристаллических ячейках сплавов находится перемен ное количество атомов как компонента А, так и В.
№ 56. С) Неверно. Выражения вида А(В) означают твердый раствор компо нента В в А, но не химическое соединение.
№ 57. С) Неверно. В системе механических смесей не образуется твердых растворов.
№ 58. С) Неверно.
№ 59. С) Правильно.
№ 60. С) Неверно. В диаграмме с отсутствием растворимости компонентов должны присутствовать по крайней мере два компонента, иначе о какой раство римости может идти речь.
№ 61. С) Правильно.
№ 62. С) Неверно. Там, где имеют место неограниченные твердые растворы, эвтектики быть не может.
№ 63. С) Неверно. В системе в твердом состоянии нет механических смесей, нет химических соединений и нет иного раствора, кроме (.
№ 64. С) Неверно. Диаграммы с химическим соединением состоят как бы из двух диаграмм, приложенных друг к другу по линии химического соединения.
№ 65. С) Правильно.
№ 66. С) Неверно. Время кристаллизации определяется количеством жид кой фазы, а оно к моменту образования эвтектики во всех сплавах различно.
№ 67. С) Неверно. Поведение системы в различных термодинамических ус ловиях определяется законом Гиббса. Примените правило фаз и вы получите однозначный ответ на поставленный вопрос.
№ 68. С) При постоянной температуре кристаллизуются лишь нонвариант-ные системы. В рассматриваемом случае кристаллизация всех сплавов (кроме чистых компонентов) протекает при степенях свободы, отличных от нуля.
№ 69. С) Правильно.
№ 70. С) Неверно. Для большинства сплавов системы это лишь один из эта пов процесса кристаллизации.
№ 71. С) Правильно.
№ 72. С) Ответ неполон. Кроме сплава b, аналогичную кривую охлаждения имеет еще один из выделенных сплавов.
№ 73. С) Неверно. Первичные кристаллы ( могут образоваться лишь в сплавах, лежащих правее эвтектического.
№ 74. С) Неверно. Диаграмма В - это диаграмма с перитектической реакци ей, в результате которой при охлаждении образуется ограниченный твердый рас твор компонента А в В.
№ 75. С) Неверно. Изоморфные компоненты образуют неограниченные твердые растворы. Раствор ( ограничен.
№ 76. С) Действительно, кристаллические решетки низкотемпературной модификации А и компонента В однотипны, но в диаграмме нет эвтектического превращения.
№ 77. С) Правильно.
№ 78. С) Неверно. Концентрация компонентов в тройных сплавах пропор циональна отрезкам, проведенным через фигуративную точку сплава параллельно сторонам треугольника и заключенным между этой точкой и стороной, противо лежащей искомому компоненту.
Позиция D
№ 42. D) Неверно. Любой спонтанный процесс протекает лишь тогда, когда уровень энергии нового состояния ниже, чем исходного. При температуре t3 энер гия кристаллического состояния выше уровня энергии жидкости.
№ 43. D) Неверно. Вне зависимости от того, образуется ли зародыш внутри жидкости или на частицах примеси, его рост возможен лишь тогда, когда он бу дет сопровождаться снижением энергии системы.
№ 44. D) Безусловно, выбранный вами фактор оказывает существенное влияние на процесс кристаллизации, однако он проявляется в более общих зако номерностях, установленных Д.К. Черновым.
№ 45. D) Неверно. Форма зародышей определяет форму растущих кристал лов лишь пока они окружены жидкостью.
№ 46. D) Неверно. При малых степенях переохлаждения возможно возникно вение лишь достаточно крупных центров кристаллизации и, следовательно, не очень большого их количества. Эта закономерность характерна для всех металлов.
№ 47. D) Неверно. Мелкокристаллическая структура может возникнуть то гда, когда образуется большое количество центров кристаллизации при малой скорости роста из них кристаллов.
№ 48. D) Неверно. Ледебурит - это структурная составляющая железоугле родистых сплавов, представляющая собой механическую смесь аустенита и це ментита или перлита и цементита.
№ 49. D) Неверно. Зерна химических соединений однородны. Химические соединения обозначают выражениями вида АnВm где А и В - компоненты соеди нения, n и m - их стехиометрические коэффициенты.
№ 50-51. D) Правильно.
№ 52. D) Неверно. Механическая смесь выявляется на уровне отдельных зе рен или их частей, т.е. на уровне микроструктуры, а не тонкой структуры как в данном случае.
№ 53. D) Неверно. Механическая смесь выявляется на уровне отдельных зе рен или их частей, т.е. на уровне микроструктуры, а не тонкой структуры как в данном случае.
№ 54. D) Неверно. Механическая смесь выявляется на уровне отдельных зе рен или их частей, т.е. на уровне микроструктуры, а не тонкой структуры как в данном случае.
№ 55. D) Неверно. Химическое соединение имеет постоянную решетку, в которой местоположение всех атомов вполне определенно.
№№ 56 - 58. D) Правильно.
№ 59. D) Неверно. Выбранный отрезок является частью фигуративной ли нии сплава с концентрацией, соответствующей точке т.
№ 60. D) Неверно. Представленный рисунок имеет все атрибуты диаграммы состояния. По ней можно определить в каком состоянии находится сплав при любой температуре.
№ 61. D) Неверно. В этой системе твердых растворов нет.
№ 62. D) Правильно.
№ 63. D) Неверно. В системе в твердом состоянии нет механических сме сей, нет химических соединений и нет иного раствора, кроме (.
№ 64. D) Неверно. В области, лежащей левее линии ADF, в диаграмме при сутствует твердый раствор (.
№ 65. D) Неверно. Выражение аb/bс определяет соотношение твердой и жидкой фаз сплава.
№ 66. D) Неверно. Время кристаллизации определяется количеством жид кой фазы. Применив правило отрезков, вы убедитесь, что в выбранном варианте оно не самое большое.
№ 67. D) Правильно.
№ 68. D) Неверно. Некоторый рост температуры в начале кристаллизации возможен лишь при значительном переохлаждении сплава.
№ 69. D) Неверно. Рост температуры возможен лишь на начальной стадии кристаллизации при сильном переохлаждении жидкости.
№ 70. D) Неверно. Так кристаллизуются сплавы в системах с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.
№ 71. D) Неверно. Вторичные кристаллы выделяются из твердых растворов в результате уменьшения растворимости при изменившихся условиях, например, при изменении температуры.
№ 72. D) Правильно.
№ 73. D) Неверно. Такую структуру имеют сплавы, лежащие левее линии предельной растворимости твердого раствора а.
№ 74. D) Неверно. Диаграмма А - это диаграмма с перитектической реакци ей, в результате которой при охлаждении образуется неограниченный твердый раствор низкотемпературной модификации компонента А и компонента В.
№ 75. D) Это справедливо лишь относительно высокотемпературной моди фикации компонента А, но для низкотемпературной модификации у подобного суждения оснований нет.
№ 76. D) Правильно.
№ 77. D) Неверно. В диаграмме В ни один из компонентов полиморфных превращений не испытывает.
№ 78. D) Неверно. Концентрация компонентов в тройных сплавах пропор циональна отрезкам, проведенным через фигуративную точку сплава параллельно сторонам треугольника и заключенным между этой точкой и стороной, противо лежащей искомому компоненту.
1.2.4. Механические свойства, деформация и рекристаллизация металлов
Материал при приложении к нему внешних сил деформируется. Деформа ция может быть упругой, исчезающей после снятия нагрузки, и пластической, остающейся после прекращения действия приложенных сил. При упругом де формировании атомы обратимо смещаются от положения равновесия. При пла стическом - атомы обмениваются местами, вследствие чего деформация стано вится необратимой.
При пластическом деформировании скольжение в кристаллической решетке происходит по плоскостям с наибольшей плотностью расположения атомов (с наибольшей ретикулярной плотностью). Например, в решетке ГЦК такими плоскостями являются {111}, в ОЦК - {110}. (Фигурными скобками обозначает ся совокупность плоскостей с одинаковым атомным строением. Например, {110} включает эквивалентные плоскости (110), (101), (011) и др.).
На свойства металлов большое влияние оказывает их дислокационная структура. Прочность бездислокационных кристаллов (теоретическая прочность) в сотни раз превышает прочность реальных материалов. При плотности дислока ций порядка 106 ... 108 см-2, характерной для чистых неупрочненных металлов, сопротивление деформированию наименьшее. При увеличении плотности сверх указанных значений подвижность дислокаций снижается, что воспринимается нами как рост прочности. Эффективными способами повышения плотности дис локаций (и других дефектов) и снижения их подвижности являются легирование, пластическое деформирование (деформационное упрочнение), упрочняющая термическая и химико-термическая обработка.
Состояние пластически деформированного металла термодинамически не устойчиво. Переход в более стабильное состояние происходит при нагреве. Про цессы, протекающие при нагреве, подразделяют на две основные стадии: возврат и рекристаллизация.
Под возвратом понимают все изменения кристаллического строения и свя занных с ним свойств. При возврате различают стадии: отдых и полигонизация. Отдых охватывает изменения в тонкой структуре (в основном уменьшение коли чества точечных дефектов). Полигонизация - процессы образования субзерен с малоугловыми границами, возникшими при скольжении и переползании дисло каций.
Под рекристаллизацией понимают группу явлений, охватывающих процес сы зарождения и роста новых зерен с меньшим количеством дефектов строения. Размер рекристаллизованных зерен зависит от величины перегрева выше темпе ратурного порога рекристаллизации и от степени предшествующей деформации. Степень деформации (обычно 3 ... 8 %), при которой нагрев деформированного тела приводит к гигантскому росту рекристаллизованных зерен, называется кри тической.
Температура рекристаллизации зависит от температуры плавления металла и определяется по формуле: Трекр= аТпл, где Трекр и Тпл - абсолютные температуры рекристаллизации и плавления; а - коэффициент, зависящий от чистоты металла. Чем чище металл, тем а меньше.
Если деформирование металла ведут при температуре, ниже температуры рекристаллизации, то такую обработку называют холодной. При холодной обра ботке металл деформационно упрочняется. При обработке, ведущейся выше тем пературы рекристаллизации, упрочнение снимается рекристаллизационными процессами. Такая обработка называется горячей.
Механическими называют свойства материала, определяющие его сопротив ление действию внешних механических нагрузок.
Прочность металла при статическом нагружении - это свойство, опре деляющее его способность сопротивляться деформации и разрушению. Стан дартными характеристиками прочности являются предел упругости, предел теку чести и временное сопротивление.
Пределом упругости называют напряжение, при котором пласти ческая деформация достигает заданной малой величины, установленной усло виями (например, 0,005% - (0,005).
Предел текучести (условный) - это напряжение, которому соответ ствует пластическая деформация 0,2% ((02). Предел текучести физический уста навливают по диаграмме растяжения, если на ней есть площадка текучести (на пример, рис. 38).
Временное сопротивление ((в) характеризует максимальное на пряжение, предшествующее разрушению образца. Различают напряжения услов ные и истинные. Условным напряжением называют отношение величины нагруз ки к исходному сечению образца; истинным - к сечению, которое образец приоб рел к моменту достижения данной нагрузки. Диаграммы растяжения пластичных металлов с условными напряжениями отличаются от диаграмм с истинными на пряжениями.
Конструктивную прочность материала характеризует комплекс механиче ских свойств, обеспечивающих надежную и длительную работу в условиях экс плуатации. Конструктивная прочность определяется критериями прочности, на дежности и долговечности.
К критериям прочности при статических нагрузках относят (в, (при оценоч ных расчетах пластичных материалов используют твердость) или (02, модуль упругости. В некоторых случаях имеют значение удельные характеристики, кри терии жаропрочности.
Твердость характеризует свойство поверхностного слоя материала оказы вать сопротивление упругой и пластической деформации при местных контакт ных воздействиях.
Удельные механические свойства (удельная прочность, удельная жесткость) характеризуют эффективность материалов по массе и представляют собой отно шение соответствующих характеристик материала к его плотности.
Жаропрочные материалы характеризуются длительной прочностью и пол зучестью. Под пределом длительной прочности понимают напряжение, вызы вающее разрушение материала при заданной температуре за определенное время. Пределом ползучести называют напряжение, вызывающее заданную скорость деформации при заданной температуре.
Надежностью называют способность материала противостоять хрупкому разрушению. Важными критериями надежности являются пластичность (относи тельное удлинение - (, относительное сужение - (), вязкость разрушения (К1с), ударная вязкость (KCU, KCV, КСТ), хладноломкость.
( и ( характеризуют изменения геометрических параметров стандартных образцов при напряжении, вызывающем разрушение.
К1С показывает какой интенсивности достигает напряжение вблизи вершины трещины в момент разрушения.
Ударная вязкость - это сопротивление разрушению при динамиче ских нафузках.
Хладноломкость определяет влияние снижения температуры на склонность материала к хрупкому разрушению. Порог хладноломкости характе ризуется температурой или интервалом температур перехода металла в хрупкое состояние. Хрупкий излом имеет кристаллическое строение. Обычно в изломе можно видеть форму и размер зерен, так как излом происходит без значительной пластической деформации и зерна при разрушении металла не искажаются.
Долговечностью называют способность материала детали сопротивляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая ее работоспособность в течение заданного времени.
Одним из критериев долговечности является выносливость, под которой понимают способность материала сопротивляться усталости, или постепенному накоплению повреждений под действием циклически повторяющихся нагрузок. Выносливость зависит от живучести, определяющей продолжительность работы детали от момента зарождения первой макроскопической трещины усталости (размером 0,5 ... 1,0 мм) до разрушения. Усталостный излом всегда имеет две зоны разрушения: усталостную зону предварительного разрушения с мелкозер нистым, часто ступенчато-слоистым строением, иногда с отдельными участками блестящей поверхности, и зону долома, носящую характер вязкого или хрупкого (в зависимости от свойств металла) разрушения.
При циклическом нагружении разрушение начинается в местах концентра ции напряжений (деформации), локализующихся на различного рода поврежде ниях поверхностного слоя. Поверхностное упрочнение (химико-термическая об работка, поверхностная закалка, пластическое деформирование) эффективно снижает роль концентраторов, затрудняя деформацию поверхности деталей
Вопросы к разделу
№ 79. Какое свойство материала характеризует его сопротивление упругому и пластическому деформированию при вдавливании в него другого, более твер дого тела?
А) Выносливость. В) Прочность. С) Упругость. D) Твердость.
№ 80. При испытании на растяжение образец нагрузили до напряжения R после чего нагрузку сняли. Какова величина относительного удлинения образца (рис. 38)?
А) 6 % . В) 4 % . С) 3 % . D) 8 % .
№ 81. На рис. 39 изображена диаграмма растяжения для условных напряже ний. Поведение каких металлов она отражает?
А) Пластичных. В) Она может принадлежать любому металлу. С) Металлы не могут иметь такую диаграмму. Это неметаллический материал. D) Хрупких.
№ 82. Вдоль какой плоскости ГЦК легче всего происходит скольжение? А) (111). В) (100). С) (200). D) (ПО).
№ 83. Какие факторы строения реальных кристаллов вызывают пластиче ские деформации при напряжениях меньших, чем рассчитанные для идеальной модели кристаллической решетки?
А) Точечные дефекты. В) Дислокации. С) Поверхностные дефекты. D) Де фекты кристаллического строения.
№ 84. При каком виде излома в зоне разрушения хорошо просматриваются форма и размер зерен?
А) При транскристаллитном. В) При хрупком. С) При вязком. D) При уста лостном.
№ 85. При каком виде излома в области разрушения видны две зоны (пред варительного разрушения и долома)?
А) При интеркристаллитном. В) При усталостном. С) При транскристаллит ном. D) При вязком.
№ 86. Как называется механическое свойство, определяющее способность металла сопротивляться деформации и разрушению при статическом нагру-жении?
А) Прочность. В) Вязкость разрушения. С) Ударная вязкость. D) Живучесть.
№ 87. Что называют конструктивной прочностью материала?
А) Способность противостоять усталости. В) Способность работать в по врежденном состоянии после образования трещины. С) Способность сопротив ляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность де талей в течение заданного времени. D) Комплекс механических свойств, обеспе чивающих надежную и длительную работу в условиях эксплуатации.
№ 88. Какое свойство материала называют надежностью?
А) Способность противостоять усталости. В) Способность работать в по врежденном состоянии после образования трещины. С) Способность сопротив ляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность де талей в течение заданного времени. D) Способность противостоять хрупкому разрушению.
№ 89. Какое свойство материала называют долговечностью?
А) Способность оказывать в определенных условиях трения сопротивление изнашиванию. В) Способность сопротивляться развитию постепенного разруше ния, обеспечивая работоспособность деталей в течение заданного времени. C)Способность противостоять хрупкому разрушению. D) Способность работать в поврежденном состоянии после образования трещины.
№ 90. Какое свойство материала называют выносливостью?
А) Способность сопротивляться развитию постепенного разрушения, обес печивая работоспособность деталей в течение заданного времени. В) Способ ность противостоять усталости. С) Способность работать в поврежденном со стоянии после образования трещины. D) Способность противостоять хрупкому разрушению.
№ 91. Что такое живучесть?
А) Продолжительность работы детали от момента зарождения первой мак роскопической трещины усталости размером 0,5 ... 1,0 мм до разрушения. В) Способность сопротивляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность деталей в течение заданного времени. С) Способность мате риала оказывать в определенных условиях трения сопротивление изнашиванию. D)Способность противостоять хрупкому разрушению.
№ 92. Что такое порог хладноломкости?
А) Максимальная ударная вязкость при температурах хрупкого состояния. В) Максимальная прочность при температурах хрупкого состояния. С) Относи тельное снижение ударной вязкости при переходе из вязкого состояния в хруп кое. D) Температура перехода в хрупкое состояние.
№ 93. Как влияет поверхностное упрочнение на чувствительность металла к концентраторам напряжений?
А) Не влияет на чувствительность. В) Характер влияния зависит от вида уп рочнения. С) Понижает чувствительность. D) Повышает чувствительность.
№ 94. Что такое длительная прочность?
А) Напряжение, вызывающее разрушение при определенной температуре за данный отрезок времени. В) Свойство материала сопротивляться развитию по степенного разрушения, обеспечивая работоспособность детали в течение задан ного времени. С) Долговечность детали от момента зарождения первой макро скопической трещины усталости до разрушения. D) Напряжение, вызывающее заданную скорость деформации при данной температуре.
№ 95. Что такое предел ползучести?
А) Этап ползучести, предшествующий разрушению, при котором металл деформируется с постоянной скоростью. В) Напряжение, при котором пластиче ская деформация достигает заданной малой величины, установленной условиями. С) Напряжение, которому соответствует пластическая деформация 0,2 %. D) На пряжение, вызывающее данную скорость деформации при данной температуре.
№ 96. Что такое удельные механические свойства?
А) Отношение прочностных свойств материала к его пластичности. В) От ношение механических свойств материала к его плотности. С) Отношение меха нических свойств материала к площади сечения изделия. D) Отношение механи ческих свойств материала к соответствующим свойствам железа.
№ 97. Как называется явление упрочнения материала под действием пла стической деформации?
А) Текстура. В) Улучшение. С) Деформационное упрочнение. D) Полигони-зация.
№ 98. Что такое критическая степень деформации?
А) Степень деформации, приводящая после нагрева деформированного ма териала к гигантскому росту зерна. В) Степень деформации, при которой дости гается наибольшая возможная плотность дефектов кристаллической структуры. С) Минимальная степень деформации, при которой запас вязкости материала становится равным нулю. D) Минимальная степень деформации, при которой рекристаллизационные процессы не вызывают роста зерна.
№ 99. Что такое рекристаллизация?
Это группа явлений, происходящих при нагреве деформированного металла и охватывающих ...
А) процессы образования субзерен с малоугловыми границами, возникаю щими при скольжении и переползании дислокаций. В) все изменения кристалли ческого строения и связанных с ним свойств. С) процессы зарождения и роста новых зерен с меньшим количеством дефектов строения. D) изменения тонкой структуры (главным образом уменьшение количества точечных дефектов).
№ 100. Что такое отдых?
Это группа явлений, происходящих при нагреве деформированного металла и охватывающих...
А) процессы зарождения и роста новых зерен с меньшим количеством де фектов строения. В) процессы образования субзерен с малоугловыми границами, возникающими при скольжении и переползании дислокаций. С) изменения тон кой структуры (главным образом уменьшение количества точечных дефектов). D) все изменения кристаллического строения и связанных с ним свойств.
№ 101. Что такое возврат?
Это группа явлений, происходящих при нагреве деформированного металла и охватывающих...
А) процессы образования субзерен с малоугловыми границами, возникаю щими при скольжении и переползании дислокаций. В) изменения тонкой струк туры (главным образом уменьшение количества точечных дефектов). С) процес сы зарождения и роста новых зерен с меньшим количеством дефектов строения. D) все изменения кристаллического строения и связанных с ним свойств.
№ 102. Что такое полигонизация?
Это группа явлений, происходящих при нагреве деформированного металла и охватывающих...
А) процессы зарождения и роста новых зерен с меньшим количеством де фектов строения. В) процессы образования субзерен с малоугловыми границами, возникающими при скольжении и переползании дислокаций. С) изменения тон кой структуры (главным образом уменьшение количества точечных дефектов). D) все изменения кристаллического строения и связанных с ним свойств.
№ 103. Какое деформирование металла называют холодным?
А) Деформирование, при котором не возникает деформационное упрочне ние. В) Деформирование при температуре ниже температуры рекристаллизации. С) Деформирование при комнатной температуре. D) Деформирование при отри цательных температурах.
№ 104. Как зависит температура рекристаллизации металла от его чистоты?
А) Чем чище металл, тем выше температура рекристаллизации. В) Темпера тура рекристаллизации не зависит от чистоты металла. С) Для металлов зависи мость имеет знак плюс (чем чище металл, тем выше температура), для легиро ванных сплавов - минус. D) Чем чище металл, тем ниже температура рекристал лизации.
1.2.4.1. Ответы к разделу
Позиция А
№ 79. А) Неверно. Выносливостью называют способность материала проти востоять усталости.
№ 80. А) Неверно. В ответе не учтена упругая деформация образца№ 81. А) Неверно. При растяжении пластичных образцов перед разрушени ем деформация сосредоточивается в одной зоне, что приводит к появлению на диаграмме ниспадающего участка.
№ 82. А) Правильно.
№ 83. А) Конечно, эти дефекты оказывают некоторое разупрочняющее дей ствие, но не они, в этом смысле, наиболее эффективны.
№ 84. А) Форма и размер зерен в зоне излома при транскристаллитном раз рушении могут быть как искаженными, так и ненарушенными.
№ 85. А) Неверно. При интеркристаллитном разрушении в зоне излома хо рошо просматриваются форма и размер зерен.
№ 86. А) Правильно.
№№ 87 - 88. А) Неверно. Способность материала противостоять усталости называют ВЫНОСЛИВОСТЬЮ.
№ 89. А) Неверно. Такое свойство материала называют ИЗНОСОСТОЙКО СТЬЮ.
№ 90.А)Неверно. Такое свойство материала называют долговечностью.
№ 91. А) Правильно.
№ 92. А) Неверно.
№ 93. А) Неверно. Влияние концентраторов сказывается, в основном, при растягивающих напряжениях при знакопеременном изгибающем нагружении. Поверхностное упрочнение создает на поверхности напряжения сжатия, сни мающие часть внешней нагрузки.
№ 94. А) Правильно.
№ 95. А) Неверно. Это характеристика установившейся стадии ползучести.
№ 96. А) Неверно.
№ 97. А) Неверно. Текстура состоит в преимущественной ориентации структуры материала.
№ 98. А) Правильно.
№ 99. А) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из стадий возврата, называемую ПОЛИГОНИЗАЦИЕЙ.
№ 100. А) Неверно. Выбранный ответ характеризует рекристаллизацию.
№ 101. А) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из стадий возвра та, называемую ПОЛИГОНИЗАЦИЕЙ.
№ 102. А) Неверно. Выбранный ответ характеризует рекристаллизацию.
№ 103. А) Неверно. Деформационное упрочнение обычно не возникает при горячем деформировании.
№ 104. А) Неверно.
Позиция В
№ 79. В) Неверно. Прочностью называют способность материала сопротив ляться деформации и разрушению.
№ 80. В) Неверно. В ответе не точно определена величина упругой дефор мации.
№ 81. В) Неверно. При растяжении пластичных образцов перед разрушени ем деформация сосредоточивается в одной зоне, что приводит к появлению на диаграмме ниспадающего участка.
№ 82. В) Неверно. Сдвиг одной части кристалла относительно другой легче всего протекает по плоскостям с наиболее плотным расположением атомов. Эта плоскость таковой не является.
№№ 83 - 85. В) Правильно.
№ 86. В) Неверно. Вязкость разрушения характеризует сопротивление ма териала распространению вязкой трещины.
№ 87. В) Неверно. Способность работать в поврежденном состоянии после образования трещины определяет ЖИВУЧЕСТЬ материала.
№ 88. В) Неверно. Способность работать в поврежденном состоянии после образования трещины определяет ЖИВУЧЕСТЬ материала.
№№ 89 - 90. В) Правильно.
№ 91. В) Неверно. Такое свойство материала называют долговечностью.
№ 92. В) Неверно.
№ 93. В) Неверно. От вида упрочнения зависят лишь количественные ха рактеристики. Направление же влияния для всех видов упрочнения постоянно.
№ 94. В) Неверно. Такое свойство материала называют ДОЛГОВЕЧНОСТЬЮ.
№ 95. В) Неверно. Такое напряжение называют ПРЕДЕЛОМ УПРУГОСТИ.
№ 96. В) Правильно.
№ 97. В) Неверно. Улучшением называют термическую обработку сталей, состоящую в закалке и последующем высоком отпуске.
№ 98. В) Неверно.
№ 99. В) Неверно. Выбранный ответ характеризует ВОЗВРАТ.
№ 100. В) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из стадий возвра та, называемую ПОЛИГОНИЗАЦИЕЙ.
№ 101. В) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из стадий возвра та, называемую ОТДЫХОМ.
№№ 102 - 103. В) Правильно.
№ 104. В) Неверно.
Позиция С
№ 79. С) Неверно. Упругостью называют способность материала ОБРА ТИМО деформироваться под действием приложенной нагрузки.
№ 80. С) Правильно.
№ 81. С) Неверно.
№ 82. С) Неверно. Сдвиг одной части кристалла относительно другой легче всего протекает по плоскостям с наиболее плотным расположением атомов. Эта плоскость таковой не является.
№ 83. С) Конечно, эти дефекты оказывают некоторое разупрочняющее дей ствие, но не они, в этом смысле, наиболее эффективны.
№ 84. С) Неверно. При вязком изломе форма и размер зерен в зоне разру шения сильно искажены.
№ 85. С) Форма и размер зерен в зоне излома при транскристаллитном раз рушении могут быть как искаженными, так и ненарушенными.
№ 86. С) Неверно. Ударная вязкость характеризует сопротивление материа ла разрушению при ДИНАМИЧЕСКИХ нагрузках.
№№ 87 - 88. С) Неверно. Такое свойство материала называют ДОЛГО ВЕЧНОСТЬЮ.
№ 89. С) Неверно. Способность материала противостоять хрупкому разру шению называют НАДЕЖНОСТЬЮ.
№ 90. С) Неверно. Способность работать в поврежденном состоянии после образования трещины определяет ЖИВУЧЕСТЬ материала.
№№91.С) Неверно. Такое свойство материала называют ИЗНОСОСТОЙКО СТЬЮ.
№ 92. С) Неверно.
№ 93. С) Правильно.
№ 94. С) Неверно. Такую характеристику материалов называют ЖИВУЧЕ СТЬЮ.
№ 95. С) Неверно. Такое напряжение называют ПРЕДЕЛОМ ТЕКУЧЕСТИ
(условным).
№ 96. С) Неверно.
№ 97. С) Правильно.
№ 98. С) Неверно. Если существует такая минимальная деформация, то она является и максимальной, поскольку дальнейшее деформирование приведет ма териал к разрушению. Эта гипотетическая характеристика не есть критическая степень деформации.
№№ 99 - 100. С) Правильно.
№ 101.С) Неверно. Выбранный ответ характеризует рекристаллизацию.
№ 102. С) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из стадий возвра та, называемуюотдыхом.
№ 103. С) Неверно. Комнатная и даже отрицательные температуры для лег коплавких металлов (Sn, Pb, Zn и др.) лежат в области температур горячего де формирования.
№ 104. С) Неверно. Металл не знает легирован он или просто загрязнен. Поэтому смена знака влияния выглядит нелогично.
Позиция D
№ 79. D) Правильно.
№ 80. D) Неверно.
№ 81. D) Правильно.
№ 82. D) Неверно. Сдвиг одной части кристалла относительно другой легче всего протекает по плоскостям с наиболее плотным расположением атомов. Эта плоскость таковой не является.
№ 83. D) Безусловно, дефекты кристаллического строения оказывают разу-прочняющее действие. Но какой вид дефектов, в этом смысле, наиболее эффективен?
№ 84. D) Усталостный излом имеет две зоны: зону предварительного раз рушения (в ней зерна сильно искажены) и зону долома, в которой форма и размер зерен не нарушены.
№ 85. D) Неверно. При вязком изломе форма и размер зерен в зоне разру шения сильно искажены.
№ 86. D) Неверно. Под живучестью понимают долговечность детали от мо мента зарождения первой макроскопической трещины усталости размером 0,5 ... 1,0 мм до окончательного разрушения.
№№ 87 - 88. D) Правильно.
№ 89. D) Неверно. Способность работать в поврежденном состоянии после образования трещины определяет ЖИВУЧЕСТЬ материала.
№№ 90 - 91. D) Неверно. Способность материала противостоять хрупкому разрушению называют НАДЕЖНОСТЬЮ.
№ 92. D) Правильно.
№ 93. D) Неверно. Влияние концентраторов сказывается, в основном, при растягивающих напряжениях при знакопеременном изгибающем нагружении. Поверхностное упрочнение создает на поверхности напряжения сжатия, сни мающие часть внешней нагрузки.
№ 94. D) Неверно. Такую характеристику называют ПРЕДЕЛОМ ПОЛЗУ ЧЕСТИ.
№ 95. D) Правильно.
№ 96. D) Неверно.
№ 97. D) Неверно. Полигонизация - это стадия возврата, состоящая в фраг ментации кристаллов на субзерна (полигоны) с малоугловыми границами.
№ 98. D) Неверно.
№ 99. D) Неверно. Выбранный ответ характеризует одну из стадий возврата,
называемую ОТДЫХОМ.
№ 100. D) Неверно. Выбранный ответ характеризует ВОЗВРАТ. Отдых яв ляется одной из стадий возврата.
№ 101. D) Правильно.
№ 102. D) Неверно. Выбранный ответ характеризует ВОЗВРАТ. Полигони зация является одной из стадий возврата.
№ 103. D) Неверно. Комнатная и даже отрицательные температуры для лег коплавких металлов (Sn, Pb, Zn и др.) лежат в области температур горячего де формирования.
№ 104. D) Правильно.
1.2.5. Железоуглеродистые сплавы (структурный и фазовый составы)
К железоуглеродистым относятся сплавы, основными компонентами кото рых являются железо и углерод. Железо обладает температурным полиморфиз мом и может существовать в двух аллотропических модификациях: в виде (-железа с ОЦК и (-железа с ГЦК кристаллическими решетками. С углеродом железо образует твердые растворы и химическое соединение. Твердый раствор внедрения углерода в (-железе называется ферритом. Растворимость углерода в нем очень мала (максимум 0,02 % при температуре 727°С). Феррит обладает низкой твердостью и высокой пластичностью.
Твердый раствор внедрения углерода в (-железе называется аустенитом. Мак симум растворимости углерода в аустените 2,14% (при температуре 1147°С). В рав новесном состоянии аустенит существует лишь выше 7270С. Он обладает высо кой пластичностью и низкой твердостью.
Железо образует с углеродом химическое соединение Fe3C, называемое це ментитом. Цементит очень тверд и хрупок.
Железоуглеродистые сплавы с концентрацией углерода, не превышающей 2,14 %, называют сталями, с более высокой - чугунами. Кристаллизация сталей завершается на линии AHIE диаграммы Fe-Fe3C. На линии HIB протекает перитектическая реакция.
По равновесной структуре стали в зависимости от содержания углерода подраз деляют на техническое железо (С < 0,02 %), доэвтектоидные (0,02 < С < 0,8 %), эвтектоидные (С = 0,8 %) и заэвтектоидные стали (0,8 < С < 2,14 %).
В структуре технического железа присутствуют феррит и третичный цемен тит, выделяющийся при охлаждении сплава ниже 727°С из феррита.
Структура доэвтектоидной стали состоит из феррита и перлита. Перлит -это эвтектоид - механическая смесь феррита и цементита, образующаяся в резуль тате эвтектоидной реакции из аустенита при охлаждении сплавов ниже 727°С (ли нии PSK диаграммы Fe-Fe3C). Перлит содержит 0,8 % углерода. По относитель ному количеству перлита можно судить о содержании углерода в сплаве. Для этого достаточно перемножить долю видимой на микрошлифе площади, занятой перлитом, на 0,8.
Эвтектоидная сталь содержит 0,8 % углерода. Структура ее полностью со стоит из перлита.
В структуре заэвтектоидной стали содержатся перлит и вторичный цементит, выделяющийся при охлаждении сплава в интервале температур 1147 ... 727°С из аустенита в соответствии с линией предельной растворимости SE диаграммы Fe-Fe3C.
Чугуны в системе Fe-Fe3C называют белыми. Эти сплавы содержат углерод исключительно в химически связанном состоянии в виде Fe3C.
Кристаллизация белых чугунов завершается эвтектическим превращением при температуре ниже 1147°С (линия ECF диаграммы Fe-Fe3C) с образованием эвтектики, называемой ледебуритом и представляющей собой механическую смесь аустенита и цементита. При охлаждении ниже 727°С аустенит претерпева ет эвтектоидное превращение и ледебурит становится смесью перлита и цементита.
По равновесной структуре белые чугуны подразделяют на доэвтектичекие, эвтектические и заэвтектические.
Содержание углерода в доэвтектическом чугуне может находиться в преде лах 2,14 ... 4,3%. Структура его состоит из перлита, вторичного цементита и ледебурита.
Эвтектический чугун содержит 4,3% углерода. Структура его состоит пол ностью из ледебурита.
В заэвтектическом чугуне содержится более 4,3% углерода (до 6,67%). Его структура состоит из первичного цементита, выделившегося из жидкости, и леде бурита.
Чугуны со структурно свободным углеродом в зависимости от геометриче ской формы графитных включений называют: серыми (графит пластинчатой формы), ковкими (графит хлопьевидной формы), высокопрочными (графит ша ровидной формы). Металлическая основа чугунов может быть ферритной, фер-ритно-перлитной и перлитной. В ферритных чугунах (чугунах с ферритной ме таллической основой) нет углерода, связанного в Fe3C. В перлитных - 0,8% уг лерода связано в цементит. При одинаковой металлической основе механические свойства чугунов возрастают от серого к высокопрочному.
Серые чугуны получают при охлаждении отливок с обычными скоростями, характерными для песчаных форм (при больших скоростях получают белый чу гун). Маркируют серые чугуны буквами СЧ и числом, обозначающем временное сопротивление (В, в кг/мм2 (в десятых долях МН/м2).
Ковкие чугуны получают путем длительного графитизирующего отжига бе лых чугунов. Маркируют ковкий чугун буквами КЧ и двумя числами, первое из которых - (в в кг/мм2, второе - относительное удлинение ( в %.
Высокопрочные чугуны получают путем модифицирования жидкого сплава магнием или церием. Маркируют чугуны буквами ВЧ и числом, обозначающим (в в кг/мм2.
Вопросы к разделу
№ 105. Как называется структура, представляющая собой твердый раствор углерода в (-железе?
А) Перлит. В) Цементит. С) Феррит. D) Аустенит.
№ 106. Как называется структура, представляющая собой твердый раствор углерода в у-железе?
А) Цементит. В) Феррит. С) Аустенит. D) Ледебурит.
№ 107. Как называется структура, представляющая собой карбид железа -
А) Феррит. В) Аустенит. С) Ледебурит. D) Цементит.
№ 108. Как называется структура, представляющая собой механическую смесь феррита и цементита?
А) Перлит. В) 6-феррит. С) Аустенит. D) Ледебурит.
№ 109. Как называется структура, представляющая собой механическую смесь аустенита и цементита?
А) Перлит. В) Феррит. С) Ледебурит. D) (-феррит.
№ 110. На каком участке диаграммы железо-цементит протекает эвтектоид ная реакция?
А) В области QPSKL. В) В области SECFK. С) На линии ECF. D) На линии PSK
№ 111. На каком участке диаграммы железо-цементит протекает эвтектиче ская реакция?
А) На линии ECF. В) В области SECFK. С) В области EIBC. D) На линии PSK.
№ 112. Какой процесс протекает на линии HIB диаграммы железо-углерод?
А) Исчезают кристаллы (-феррита. В) Образование перлита. С) Перитектическая реакция. D) Завершается кристаллизация доэвтектоидных сталей.
№ 113. Какая из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов обладает при комнатной температуре наибольшей пластичностью? А) Аустенит. В) Феррит. С) Цементит. D) Перлит.
№ 114. Какая из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов обладает наибольшей твердостью?
А) Аустенит. В) Перлит. С) Феррит. D) Цементит.
№ 115. Сколько процентов углерода (С) содержится в углеродистой заэв-тектоидной стали?
А) 0,02 < С < 0,8. В) 4,3 < С < 6,67. С) 2,14 < С < 4,3. D) 0,8 < С < 2,14.
№ 116. Каков структурный состав заэвтектоидной стали при температуре ниже 727°С?
А) Ледебурит + первичный цементит. В) Феррит + третичный цементит. С) Перлит + вторичный цементит. D) Феррит + перлит.
№ 117. На рис. 40 представлена схема структуры стали. Какая это сталь?
А) Техническое железо. В) Эвтектоидная. С) Заэвтектоидная. D) Доэвтекто-идная.
№ 118. На рис. 41 представлена схема структуры доэвтектоидной стали. Как называется структурная составляющая, помеченная знаком вопроса?
А) Феррит. В) Аустенит. С) Вторичный цементит. D) Перлит.
№ 119. Какие железоуглеродистые сплавы называют чугунами?
А) Содержащие углерода более 0,8 %. В) Содержащие углерода более 4,3 %. С) Содержащие углерода более 0,02 %. D) Содержащие углерода более 2,14 %
№ 120. Какой чугун называют белым?
А) В котором весь углерод или часть его содержится в виде графита. B) В котором весь углерод находится в химически связанном состоянии. C) В котором металлическая основа состоит из феррита. D) В котором наряду с графитом содержится ледебурит.
№ 121. Какова форма графита в белом чугуне?
А) Хлопьевидная. В) В белом чугуне графита нет. С) Шаровидная. D) Пла стинчатая.
№ 122. В доэвтектических белых чугунах при температуре ниже 727°С присутствуют две фазовые составляющие: цементит и ... . Как называется вторая фаза?
А) Феррит. В) Аустенит. С) Ледебурит. D) Перлит.
№ 123. В каком из перечисленных в ответе сплавов одной из структурных составляющих является ледебурит?
А) Доэвтектический белый чугун. В) Сталь при температуре, выше темпера туры эвтектоидного превращения. С) Ферритный серый чугун. D) Техническое железо.
№ 124. Как по микроструктуре чугуна определяют его вид (серый, ковкий, высокопрочный)?
А) По размеру графитных включений. В) По характеру металлической основы. С) По форме графитных включений. D) По количеству графитных включений.
№ 125. Как по микроструктуре чугуна определяют его вид (ферритный, ферритно-перлитный, перлитный)?
А) По размеру графитных включений. В) По количеству графитных вклю чений. С) По форме графитных включений. D) По характеру металлической ос новы.
№ 126. Какие железоуглеродистые сплавы называют ферритными чугунами?
А) Сплавы, в которых весь углерод (более 2,14%) находится в виде графи та. В) Чугуны, в структуре которых наряду с цементитом имеется феррит. С) Сплавы с ферритной структурой. D) Чугуны, в которых графит имеет пластин чатую форму.
№ 127. Сколько содержит связанного углерода ферритный серый чугун?
А) 4,3% . В) 0,0%. С) 2,14% . D) 0,8%.
№ 128. Сколько содержит связанного углерода перлитный серый чугун?
А) 2,14 %. В) 0,8 %. С) 4,3 %. D) 0 %.
№ 129. В каком из ответов чугуны с одинаковой металлической основой размещены в порядке возрастания прочности при растяжении?
А) Высокопрочный-ковкий-серый. В) Серый-высокопрочный-ковкий. С) Ков кий-высокопрочный-серый. D) Серый-ковкий-высокопрочный.
№ 130. На рис. 42 представлена схема структуры железоуглеродистого сплава. Какой это сплав?
А) Техническое железо. В) Ферритный серый чугун. С) Заэвтектический бе лый чугун. D) Эвтектоидная сталь.
№ 131. В поле микроскопа (рис. 43) на фоне равноосных светлых зерен вид ны шаровидные включения графита. О каком сплаве идет речь?
А) О ферритном высокопрочном чугуне. В) О текстурованном техническом железе. С) О ферритно-перлитном ковком чугуне. D) О доэвтектическом белом чугуне.
№ 132. Какой чугун получают путем длительного отжига белого чугуна?
А) Ковкий. В) Отбеленный. С) Серый. D) Высокопрочный.
№ 133. Какой чугун получают путем модифицирования жидкого расплава магнием или церием?
А) Серый. В) Белый. С) Высокопрочный. D) Ковкий.
1.2.5.1. Ответы к разделу
Позиция А
№ 105. А) Неверно. Перлит - это эвтектоидная смесь, одной из составляю щих которой является твердый раствор углерода в Fea.
№ 106. А) Неверно. Цементит - это химическое соединение - карбид железа с формулой Fe3C.
№ 107. А) Неверно. Феррит - это твердый раствор углерода в Fea.
№ 108. А) Правильно.
№ 109. А) Неверно. Перлит - это механическая смесь феррита и цементита.
№ 110. А) Неверно. В этой области диаграммы эвтектоидная реакция уже завершена.
№ 111. А) Правильно.
№ 112. А) Неверно. На участке HJ кристаллы (-феррита исчезают лишь час тично.
№ 113. А) Аустенит, действительно, наиболее пластичная структурная со ставляющая железоуглеродистых сплавов, но он существует лишь при темпера турах, выше 727°С.
№ 114. А) Неверно. Твердость аустенита 1600 ... 2000 НВ, а самой твердой структурной составляющей - 8000 НВ.
№ 115. А) Неверно. Таково содержание углерода в доэвтектоидных сталях.
№ 116. А) Неверно. Таким структурным составом обладают заэвтектиче-ские белые чугуны.
№ 117. А) Неверно. Структура технического железа состоит из феррита и третичного цементита. Перлита в ней нет.
№ 118. А) Неверно. Феррит после травления сплава выглядит как светлая структурная составляющая.
№ 119. А) Неверно. Сплавы с концентрацией углерода в интервале от 0,8 до 2,14% называют заэвтектоидными сталями.
№ 120. А) Неверно. Весь углерод или часть его содержится в виде графита в чугунах со структурно свободным углеродом (сером, ковком, высокопрочном, половинчатом).
№ 121. А) Неверно. Графит хлопьевидной формы содержится в ковких чу гунах.
№№ 122 - 123. А) Правильно.
№№ 124 - 125. А) Неверно. Размер или количество графитовых включений определяют свойства чугунов, но не их вид.
№ 126. А) Правильно.
№ 127. А) Неверно. В ферритных чугунах нет связанного углерода.
№ 128. А) Неверно. Перлит не может содержать такого количества углерода.
№ 129. А) Неверно. Вы выбрали порядок, при котором прочность чугунов на растяжение... убывает.
№№ 130 - 132. А) Правильно.
№ 133. А) Неверно. Серый чугун получают путем замедленного охлаждения жидкости.
Позиция В
№ 105. В) Неверно. Цементит - это химическое соединение - карбид железа с формулой Fe3C.
№ 106. В) Неверно. Феррит - это твердый раствор углерода в (-железе.
№ 107. В) Неверно. Аустенит - это твердый раствор углерода в (-железе.
№ 108. В) Неверно. (-феррит - это твердый раствор углерода в (-железе.
№ 109. В) Неверно. Феррит - это твердый раствор углерода в (-железе.
№ 110. В) Неверно. В области SECFK эвтектоидная реакция еще не начинается.
№ 111. В) Неверно. В этой области диаграммы эвтектическая реакция уже завершена.
№ 112. В) Неверно. Перлит образуется при значительно более низких тем пературах на линии PSK.
№ 113. В) Правильно.
№ 114. В) Неверно. Твердость перлита около 3000 НВ, а самой твердой структурной составляющей - 8000 НВ.
№ 115. В) Неверно. Таково содержание углерода в заэвтектических чугунах.
№ 116. В) Неверно. Такой структурный состав имеют сплавы типа техниче ского железа.
№ 117. В) Правильно.
№ 118. В) Неверно. В железоуглеродистых сплавах аустенит существует лишь при температурах, выше 727°С.
№ 119. В) Действительно, такие сплавы относятся к чугунам, однако интер вал возможных в чугунах концентраций углерода занижен. Ищите более полный ответ.
№№ 120 - 121. В) Правильно.
№ 122. В) Неверно. В железоуглеродистых сплавах аустенит существует лишь при температурах, выше 727°С.
№ 123. В) Неверно. При температуре выше эвтектоидного превращения сталь состоит из феррита и аустенита, аустенита, или аустенита и цементита.
№ 124. В) По характеру металлической основы определяют разновидность чугунов (ферритный, ферритно-перлитный, перлитный).
№ 125. В) Неверно. Размер или количество графитовых включений опреде ляют свойства чугунов, но не их вид.
№ 126. В) Чугуны со структурно свободным цементитом относятся к белым чугунам. Феррит в них может появиться в результате отжига, но такой чугун не относится к ферритным.
№№ 127 - 128. В) Правильно.
№ 129. В) Неверно.
№ 130. В) Неверно. В структуре серых чугунов присутствует пластинчатый графит.
№ 131. В) Неверно. В техническом железе нет графита.
№ 132. В) Неверно. Отбеленный чугун получают при ускоренном охлаждении отливок в поверхностных слоях и более медленном - в сердцевинных участках.
№ 133. В) Неверно. Белый чугун получают путем ускоренного охлаждения жидкости.
Позиция С
№№ 105 - 106. С) Правильно.
№ 107. С) Неверно. Ледебурит - это эвтектическая смесь, состоящая из ау стенита и цементита (в интервале температур 1147 ... 727°С) или из перлита и цементита (ниже 727°С).
№ 108. С) Неверно. Аустенит - это твердый раствор углерода в (-железе.
№ 109. С) Правильно.
№ 110. С) Неверно. На линии ECF протекает эвтектическая реакция.
№ 111. С) Неверно. EIBC - область диаграммы, в которой находятся в рав новесии жидкость и кристаллы аустенита.
№ 112. С) Правильно.
№ 113. С) Неверно. Цементит - самая хрупкая структурная составляющая железоуглеродистых сплавов.
№ 114. С) Неверно. Феррит - самая мягкая структурная составляющая же лезоуглеродистых сплавов. Его твердость 650 ... 1300 НВ.
№ 115. С) Неверно. Таково содержание углерода в доэвтектических чугунах.
№ 116. С) Правильно.
№ 117. С) Неверно. В структуре заэвтектоидной стали, помимо перлита, присутствует вторичный цементит.
№ 118. С) Неверно. В доэвтектоидных сталях нет структурно свободного цементита.
№ 119. С) Неверно. Сплавы с концентрацией углерода в интервале 0,02 ... 0,8 % называют доэвтектоидными сталями.
№ 120. С) Неверно. Металлическая основа состоит из феррита в ферритных чугунах со структурно свободным углеродом.
№ 121. С) Неверно. Графит шаровидной формы содержится в высокопроч ных чугунах.
№ 122. С) Неверно. Ледебурит - это структурная составляющая железоуг леродистых сплавов, состоящая из двух фаз: аустенита и цементита или феррита и цементита.
№ 123. С) Неверно. Структурными составляющими ферритного серого чу гуна являются феррит и пластинчатый графит.
№ 124. С) Правильно.
№ 125. С) Неверно. По форме графитных включений определяют разновид ность чугунов (серый, ковкий, высокопрочный).
№ 126. С) Неверно. В структуре чугуна помимо металлической основы должна быть высокоуглеродистая фаза.
№ 127. С) Неверно. В ферритных чугунах нет связанного углерода.
№ 128. С) Неверно. Перлит не может содержать такого количества углерода.
№ 129. С) Неверно.
№ 130. С) Неверно. Характерной структурной составляющей белых чугунов является ледебурит.
№ 131. С) Неверно. В ковких чугунах графит имеет хлопьевидную форму, к тому же при ферритно-перлитной металлической основе фон состоит не только из светлых зерен.
№ 132. С) Неверно. Серый чугун получают путем замедленного охлаждения жидкости.
№ 133. С) Правильно.
Позиция D
№ 105. D) Неверно. Аустенит - это твердый раствор углерода в (-железе.
№ 106. D) Неверно. Ледебурит - это эвтектика, одной из составляющих которой является твердый раствор углерода в (-железе (при температурах, выше 727°С).
№ 107. D) Правильно.
№ 108. D) Неверно. Ледебурит - это эвтектическая смесь, состоящая из ау стенита и цементита (в интервале температур 1147 ... 727°С) или из перлита и Цементита (ниже 727 °С).
№ 109. D) Неверно. 5-феррит - это твердый раствор углерода в 6-железе.
№ 110. D) Правильно.
№ 111. D) Неверно. На линии PSK протекает эвтектоидная реакция.
№ 112. D) Неверно. Во-первых, линия HIB охватывает доэвтектоидные ста ли лишь в интервале 0,1 ... 0,5% углерода. Во-вторых, на участке IB кристалли зация не завершается.
№ 113. D) Неверно. Перлит - это механическая смесь двух фаз, одна из ко торых весьма пластична, а другая - хрупка.
№№ 114-115. D) Правильно.
№ 116. D) Неверно. Такой структурный состав имеют доэвтектоидные стали.
№ 117. D) Неверно. В структуре доэвтектоидной стали, помимо перлита, присутствует феррит.
№№ 118-119. D) Правильно.
№ 120. D) Неверно. Чугуны, в которых наряду с графитом содержится леде бурит, называются половинчатыми.
№ 121. D) Неверно. Графит пластинчатой формы содержится в серых чугунах.
№ 122. D) Неверно. Перлит - это структурная составляющая железоуглеро дистых сплавов, состоящая из двух фаз: феррита и цементита.
№ 123. D) Неверно. Структурными составляющими технического железа являются феррит и третичный цементит.
№ 124. D) Неверно. Размер или количество графитовых включений опреде ляют свойства чугунов, но не их вид.
№ 125. D) Правильно.
№ 126. D) Чугуны, в которых графит имеет пластинчатую форму, называют серыми.
№ 127. D) Неверно. 0,8% связанного углерода содержится в перлитных чу гунах. В ферритных чугунах связанного углерода нет.
№ 128. D) Неверно. Не содержат связанного углерода ферритные чугуны.
№ 129. D) Правильно.
№ 130. D) Неверно. Структура эвтектоидной стали состоит из перлита.
№ 131. D) Неверно. В белых чугунах нет графита.
№ 132. D) Неверно. Высокопрочные чугуны получают путем модифициро вания жидкости магнием или церием.
№ 133. D) Неверно. Ковкие чугуны получают путем длительного отжига низкокремнистых белых чугунов.
1.2.6. Теория термообработки. Термическая и химико-термическая обработка сталей
Термической называют обработку, связанную с нагревом и охлаждением металла с целью изменения его структуры и свойств.
Температурные режимы термообработки сталей связаны с диаграммой Fe-Fe3C. Равновесные температуры, отвечающие положению линий PSK, GS и SE диаграммы, обозначают А1, А2 и Ат соответственно. При нагреве неравновесные температуры превращений обозначают: перлита в аустенит - АС1; превращений,
связанных с получением однофазной аустенитной структуры, - АС3 (для доэвтектоидных сталей), Аст (для заэвтектоидных). При обычных скоростях нагрева не равновесные температуры на 30 ... 50°С выше соответствующих равновесных.
В зависимости от склонности аустенитного зерна при нагреве к росту раз личают наследственно крупнозернистые (зерно склонно к росту) и наследствен но мелкозернистые (зерно не склонно к росту) стали. Свойства стали, возникшие в результате той или иной обработки, определяются реально образовавшимся зерном - действительным зерном. Наследственная зернистость должна учиты ваться при назначении режимов обработки, влияющей на размер получаемого действительного зерна, например, при закалке, отжиге.
Основными видами термической обработки сталей являются отжиг (первого и второго рода), закалка, отпуск.
Отжиг состоит в нагреве металла, выдержке и последующем медленном охлаждении (вместе с печью). Отжиг приближает металл к равновесию.
Отжиг первого рода проводят для получения более равновесной, чем исходная, структуры, не связывая эту цель с наличием или отсутствием фазо вой перекристаллизации. Примерами отжига первого рода являются рекристалли-зационный отжиг, диффузионный отжиг.
При рекристаллизационном отжиге деформационно упрочненный металл нагревают несколько выше температурного порога рекристаллизации. В резуль тате отжига материал приобретает такие же механические свойства, какие он имел до деформации.
Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг проводят при нагреве до высо ких температур (применительно к сталям - значительно выше Ас3 или Аст), пред полагающих интенсивную диффузию атомов. Такому отжигу подвергают, на пример, отливки для устранения дендритной ликвации (гомогенизации сплава).
При отжиге второго рода непременно протекает, хотя бы час тичная, фазовая перекристаллизация. К отжигу второго рода относятся неполный отжиг, полный отжиг.
При неполном отжиге нагрев ведут до температуры Ас1 (ниже Ас3 или Аст). Происходит частичная перекристаллизация сплава (меняется перлитная состав ляющая). Чаще неполный отжиг применяют для заэвтектоидных сталей (сфероит дизирующий отжиг).
При полном отжиге сталь нагревают до Ас3 или Аст. Происходит полная пе рекристаллизация сплава.
Закалка состоит в нагреве сплавов выше температур фазовых превращений и последующем быстром охлаждении, фиксирующем их высокотемпературное состояние (истинная закалка) или состояние, промежуточное между высокотем пературным и равновесным, характерным для нормальной температуры.
Теоретическая возможность осуществления закалки определяется видом диаграммы состояния системы, которой принадлежит сплав. Необходимо, чтобы при нагреве он испытывал, хотя бы частичную, твердофазовую перекристаллиза цию. При закалочных скоростях охлаждения диффузионные процессы в металле в значительной степени подавлены, и, следовательно, фазовые превращения не могут не отличаться от равновесных. (Отставание диффузионных процессов в твердой фазе при неравновесном охлаждении даже при кристаллизации из жид кого расплава приводит к разнородности состава кристаллов в центре и на пери ферии).
Применительно к сталям нагрев при закалке обычно ведут до температуры Ас3 (доэвтектоидные стали) и Ас1 (заэвтектоидные стали). Если нагрев ведется до темпера тур Ас3 или Аст, то такая закалка называется полной, если до Ас1 ( неполной.
В зависимости от скорости охлаждения существуют два принципиально различных способа закалки - закалка на ферритно-цементитные смеси и закалка на мартенсит. При охлаждении со скоростью ниже критической, т.е. такой мини мальной скорости, которая необходима для образования мартенсита, возникают структуры перлитного типа (перлит, сорбит, троостит, бейнит). Сорбит и троо стит отличаются от перлита и друг от друга степенью дисперсности (троостит дисперснее сорбита, а последний - перлита). Чем структура дисперснее, тем вы ше ее механические свойства.
Охлаждение со скоростью выше критической ведет к превращению аусте нита в мартенсит. Суть превращения состоит в перестройке кристаллической решетки аустенита (ГЦК) в решетку феррита (ОЦК). При этом углерод, раство ренный в аустените, оказывается полностью в решетке феррита. Таким образом, мартенсит представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в ферри те. Кристаллическая решетка мартенсита - тетрагональная (искаженная решетка феррита с увеличенным параметром с).
Если при полной закалке (полном отжиге) охлаждение нагретой заготовки ведут на спокойном воздухе, то такая термическая обработка называется норма лизацией.
Большинство легирующих элементов, растворенных в аустените, повышают его временную устойчивость, сдвигая С-образные кривые изотермического пре вращения аустенита вправо по координатной оси времени. При этом критическая скорость закалки уменьшается. (В сталях мартенситного типа этого уменьшения оказывается достаточно, чтобы уже при нормализации получить мартенситную структуру).
Мартенситное превращение протекает по бездиффузионному, сдвиговому механизму. Под действием напряжений, возникающих при быстром охлаждении сплава, в кристаллической решетке аустенита происходит сдвиг по плоскостям легкого скольжения {111} с одновременной ((( перестройкой. Отличительны ми особенностями мартенситного превращения являются бездиффузионность и ориентированность (иглы мартенсита находятся под определенными углами от носительно друг друга в соответствии с расположением плоскостей легкого скольжения в аустените).
Мартенситное превращение не захватывает всю аустенитную структуру. Часть аустенита сохраняется в закаленной стали. Такой аустенит называют оста точным. Количество остаточного аустенита определяется режимами термической обработки и зависит от температур начала и конца мартенситного превращения.
Мартенсит - самая твердая структура, образующаяся при термообработке сталей. Чем больше в нем углерода, тем он тверже. Заэвтектоидные стали, в отличие от доэвтектоидных, подвергают неполной закалке. Это объясняется тем, что избыточная фаза заэвтектоидных сталей (це ментит) обладает высокой твердостью, и наличие дисперсных включений цемен тита повышает износостойкость стали. Нагрев до Аст привел бы к растворению цементита и, кроме того, к укрупнению аустенитного зерна, а, следовательно, к возникновению после закалки структуры крупноигольчатого мартенсита, обла дающего пониженными механическими свойствами. Если неполной закалке под вергнуть доэвтектоидную сталь, то избыточная фаза (феррит), имеющая малую твердость, понизит механические свойства закаленного сплава.
Температура начала мартенситного превращения не зависит от скорости ох лаждения, но определяется составом сплава. Углерод и большинство легирующих элементов сдвигают точки начала и конца превращения к более низким темпера турам.
Мартенсит - термодинамически неустойчивая структура. Нагрев, повышая подвижность атомов, приводит к образованию более устойчивых структур (троо стит, сорбит, перлит). С повышением температуры снижается твердость и возрас тает пластичность сплава.
Термическая обработка, состоящая в нагреве закаленной стали до темпера туры ниже А1, выдержке и последующем охлаждении с произвольной скоростью, называется отпуском. Чем выше нагрев, тем в большей степени структура при ближается к равновесной. Различают три вида отпуска: низкий (t = 150 ... 250СС), средний (t = 350 ... 500°С) и высокий (t = 500 ... 680 °С).
Сочетание закалки и высокого отпуска называют улучшением, а стали, предназначенные для такой обработки (среднеуглеродистые стали), - улучшае мыми.
В некоторых случаях нагрев при отпуске заменяют длительной выдержкой при нормальной температуре. Такая обработка называется старением. Если ста рение проводят с небольшим нагревом, то его называют искусственным.
Обычно при среднем отпуске образуется трооститная структура, при высо ком - сорбитная. От одноименных структур закалки троостит и сорбит отпуска отличается тем, что цементитные частицы в них имеет зернистую форму (в структурах закалки - пластинчатую).
Большинство легирующих элементов сдерживают мартенситное превраще ние, сдвигая его в область более высоких температур.
Следует различать термины "закаливаемость" и "прокаливаемость". Закали ваемость - это способность металла повышать твердость при закалке. Прокали ваемость - это глубина, на которую распространяется закаленная область. При сквозной прокаливаемости свойства материала однородны и достаточно высоки по всему сечению. Количественно прокаливаемость оценивается критическим диаметром, под которым понимают наибольший диаметр прутка, прокаливающе гося насквозь (в центре возникает полумартенситная структура, состоящая на 50 % из троостита и на 50 % из мартенсита) в данном охладителе. Чем больше скорость теплоотвода (охлаждения), тем на большую глубину прокаливается из делие. Поэтому критический диаметр при охлаждении в воде больше, чем в масле, и тем более больше, чем на воздухе. Особенно сильно увеличивают прокаливаемость сталей легирующие элементы (кроме кобальта), растворенные в аустените. Критический диаметр зависит от критической скорости закалки. Чем ско рость меньше, тем больше диаметр.
В ряде случаев применяют закалку, при которой высокому нагреву подвер гают лишь поверхностный слой материала (поверхностная закалка). В результате поверхностной закалки изделие приобретает высокую поверхностную твердость, сердцевина же остается вязкой. Широко применяют закалку с индукционным нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). Чем выше частота тока, тем тоньше слой, в котором индуцируются токи, и тем тоньше окажется закаленный слой.
Обработка, при которой металл нагревают в специальных средах, изменяю щих химический состав поверхностного слоя, называется химико-термической (ХТО). Распространенными видами ХТО сталей являются цементация (насыще ние поверхностного слоя изделия углеродом), азотирование (насыщение азотом), нитроцементация и цианирование (насыщение азотом и углеродом одновременно).
Режимы химико-термической обработки, состоящей в диффузионном на сыщении металла А компонентом В, определяются видом диаграммы состояния системы А-В. Термодинамически такая обработка возможна, если в диаграмме имеется высокотемпературная область значительной растворимости компонента В в А.
Например, цементация сталей проводится в аустенитной области диаграм мы состояния Fe-Fe3C. Цементации подвергают низкоуглеродистые стали (це ментуемые стали). В качестве насыщающих сред (при цементации такие среды называют карбюризаторами) используют древесный уголь с добавками углекис лых солей; углеродсодержащие газы; расплавы солей с добавками карбидов. Максимальное возможное насыщение поверхностного слоя определяется линией SE диаграммы - линией предельной концентрации углерода в аустените. Цемен тованная сталь при охлаждении от температуры цементации испытывает эвтектоидное превращение, вследствие чего насыщенный углеродом слой (диффузион ный слой) приобретает сложную структуру: на поверхности - перлит + цементит, глубже - перлит и затем - перлит + феррит. Конечная цель цементации - получе ние высокотвердого поверхностного слоя при сохранении вязкой сердцевины достигается последующей (после насыщения углеродом) закалкой и низким от пуском. После термообработки поверхностный слой изделия состоит из высоко углеродистого мартенсита, сердцевина из низкоуглеродистого вязкого мартен сита (при достаточной прокаливаемости) или сохраняет ферритно-перлитную структуру доэвтектоидной стали.
ХТО, состоящую в диффузионном насыщении поверхностного слоя азотом и углеродом и проводимую в расплавленных солях, содержащих группу CN, на зывают цианированием.
Если насыщение азотом и углеродом осуществляется в газовой фазе, со стоящей из азот- и углеродсодержащих газов, то такая химико-термическая обра ботка называется нитроцементацией.
Вопросы к разделу
№ 134. Чем отличаются кристаллы, выделяющиеся в данный момент от вы делившихся ранее, при равновесной кристаллизации сплава системы с непрерыв ным рядом твердых растворов?
А) Ранее выделившиеся кристаллы богаче тугоплавким компонентом. В) Состав кристаллов меняется от компонента А до В. С) Отличия нет. D) Ранее выделившиеся кристаллы богаче легкоплавким компонентом.
№ 135. Чем отличаются кристаллы, образующиеся при данной температуре от выделившихся ранее, при неравновесной кристаллизации сплава системы с непрерывным рядом твердых растворов?
А) Ранее выделившиеся кристаллы богаче тугоплавким компонентом. B)Ранее выделившиеся кристаллы богаче легкоплавким компонентом. С) В про цессе кристаллизации состав кристаллов меняется от чистого компонента А до В. D) Отличия нет.
№ 136. Какие сплавы системы А-В (рис. 44) могут быть закалены?
А) Любой сплав. В) Сплавы, лежащие между Е и b. С) Ни один из сплавов. D) Сплавы, лежащие между а и Е.
№ 137. Как называется склонность (или отсутствие таковой) аустенитного зерна к росту?
А) Отпускная хрупкость. В) Наследственная или природная зернистость. C) Аустенизация. D) Действительная зернистость.
№ 138. Какие из перечисленных в ответах технологические процессы сле дует проводить с учетом наследственной зернистости?
А) Холодная обработка давлением. В) Литье в песчаные формы. С) Высокий отпуск. D) Закалка, отжиг.
№ 139. Металлографический анализ наследственно мелкозернистой стали показал, что размер ее зерна находится в пределах 0,05 ... 0,08 мм. Какое зерно имеется в виду?
А) Действительное. В) Начальное. С) Наследственное. D) Исходное.
№ 140. Чем объясняется, что троостит обладает большей твердостью, чем сорбит?
А) Форма цементитных частиц в троостите отличается от формы частиц в сорбите. В) В троостите меньше термические напряжения, чем в сорбите. С) Троостит содержит больше (по массе) цементитных частиц, чем сорбит. D) В троостите цементитные частицы более дисперсны, чем в сорбите.
№ 141. Какую кристаллическую решетку имеет мартенсит? А) Кубическую. В) ГПУ. С) Тетрагональную. D) ГЦК.
№ 142. Какая из скоростей охлаждения, нанесенных на диаграмму изотер мического распада аустенита (рис. 45), критическая?
А)V1.В)V4.С)V3. D)V2.
№ 143. Как называется структура, представляющая собой пересыщенный твердый раствор углерода в (-железе?
А) Мартенсит. В) Цементит. С) Феррит. D) Аустенит.
№ 144. Какую скорость охлаждения при закалке называют критической?
А) Максимальную скорость охлаждения, при которой еще протекает распад аустенита на структуры перлитного типа. В) Минимальную скорость охлаждения, необходимую для получения мартенситной структуры. С) Минимальную ско рость охлаждения, необходимую для фиксации аустенитной структуры. D) Ми нимальную скорость охлаждения, необходимую для закалки изделия по всему сечению.
№ 145. Каковы основные признаки мартенситного превращения?
А) Диффузионный механизм превращения и четкая зависимость температу ры превращения от скорости охлаждения сплава. В) Зависимость полноты пре вращения от температуры аустенизации и малые искажения в кристаллической решетке. С) Слабовыраженная зависимость температуры превращения от состава сплава и малые напряжения в структуре. D) Бездиффузионный механизм превра щения и ориентированная структура.
№ 146. Принимая во внимание сдвиговый механизм образования мартенси та, назовите вдоль какой плоскости кристалла аустенита должен произойти сдвиг?
А) (110). В) (111). С) (100). D) (101).
№ 147. Как влияет скорость охлаждения при закалке на температуру начала мартенситного превращения?
А) Чем выше скорость охлаждения, тем ниже температура. В) Температура начала мартенситного превращения не зависит от скорости охлаждения. С) Чем выше скорость охлаждения, тем выше температура. D) Зависимость температуры начала мартенситного превращения от скорости охлаждения неоднозначна.
№ 148. От чего зависит количество остаточного аустенита?
А) От температуры точек начала и конца мартенситного превращения. В) От скорости нагрева при аустенизации. С) От однородности исходного аусте нита. D) От скорости охлаждения сплава в области изгиба С-образных кривых.
№ 149. Какой температуре (каким температурам) отвечают критические точки А3 железоуглеродистых сплавов?
А) 727°С. В) 727 ... 1147°С (в зависимости от содержания углерода). С) 727 ... 911°С (в зависимости от содержания углерода). D) 1147 °С.
№ 150. Что означает точка Ас3?
А) Температурную точку начала распада мартенсита. В) Температурную точку начала превращения аустенита в мартенсит. С) Температуру критической точки перехода перлита в аустенит при неравновесном нагреве. D) Температуру критической точки, выше которой при неравновесном нагреве доэвтектоидные стали приобретают аустенитную структуру.
№ 151. На какой линии диаграммы состояния Fe-C расположены критиче ские точки Аm?
A) PSK. В) SE. С) ECF. D) GS.
№ 152. Как называется термическая обработка стали, состоящая в нагреве ее выше А3 или Ат, выдержке и последующем быстром охлаждении?
А) Истинная закалка. В) Полная закалка. С) Неполная закалка. D) Нормали зация.
№ 153. Какой структурный состав приобретет доэвтектоидная сталь после закалки от температуры выше Ас1, но ниже Ас3.
А) Мартенсит + феррит. В) Перлит + вторичный цементит. С) Мартенсит + + вторичный цементит. D) Феррит + перлит.
№ 154. От какой температуры (t) проводят закалку углеродистых заэвтекто-идных сталей?
А) От t на 30 ... 50°С выше Аm. В) От t на 30 ... 50°С ниже линии ECF диа граммы Fe-C. С) От t на 30 ... 50°С выше эвтектической. D) От t на 30 ... 50°С выше А1.
№ 155. Почему для доэвтектоидных сталей (в отличие от заэвтектоидных) не применяют неполную закалку?
А) Образуется мартенсит с малой степенью пересыщения углеродом. В) Образуются структуры немартенситного типа (сорбит, троостит). С) Изделие прокаливается на недостаточную глубину. D) В структуре, наряду с мартенситом, остаются включения феррита.
№ 156. Какова температура закалки стали 50 (сталь содержит 0,5 % углерода)?
А) 600... 620°С. В) 810... 830°С. С) 740... 760°С. D) 1030 ... 1050°С.
№ 157. Какова температура закалки стали У12 (сталь содержит 1,2% угле рода)?
А) 760 ... 780°С. В) 600 ... 620°С. С) 1030 ... 1050°С. D) 820 ... 840°С.
№ 158. Сколько процентов углерода содержится в мартенсите закаленной стали марки 45 (сталь содержит 0,45 % углерода)?
А) 0,45 %. В) 2,14 %. С) 0,02 %. D) 0,80 %.
№ 159. Что такое закаливаемость?
А) Глубина проникновения закаленной зоны. В) Процесс образования мар тенсита. С) Способность металла быстро прогреваться на всю глубину. D) Спо собность металла повышать твердость при закалке.
№ 160. В чем состоит отличие сталей У10 и У12 (содержание углерода 1,0 и 1,2 % соответственно), закаленных от температуры 760°С?
А) В структуре сплава У12 больше вторичного цементита. В) Отличий нет. С) Мартенсит сплава У12 содержит больше углерода. D) Мартенсит сплава У10 дисперснее, чем У12.
№ 161. Как влияет большинство легирующих элементов на мартенситное превращение?
А) Не влияют на превращение. В) Сдвигают точки начала и конца превра щения к более высоким температурам. С) Сдвигают точки начала и конца пре вращения к более низким температурам. D) Сужают температурный интервал превращения.
№ 162. Какова концентрация углерода в мартенсите закаленной стали марки У12 (сталь содержит 1,2 % углерода)?
А) ~ 0,02% . В) ~ 0,8%. С) ~ 2,14%. D) ~ 1,2%.
№ 163. Что называют критическим диаметром?
А) Диаметр изделия, при закалке которого в центре обеспечивается крити ческая скорость закалки. В) Максимальный диаметр изделия, принимающего сквозную закалку. С) Диаметр изделия, при закалке которого в центре образуется полумартенситная структура. D) Максимальный диаметр изделия, прокаливаю щегося насквозь при охлаждении в данной закалочной среде.
№ 164. Как зависит прокаливаемость стали от интенсивности охлаждения при закалке?
А) Взаимосвязь между интенсивностью охлаждения и прокаливаемостью неоднозначна. В) Чем интенсивнее охлаждение, тем меньше прокаливаемость. С) Прокаливаемость не зависит от интенсивности охлаждения. D) Чем интенсив нее охлаждение, тем больше прокаливаемость.
№ 165. Расположите образцы стали, закаленные в воде, в масле и на возду хе, по степени убывания глубины закаленного слоя, если образец, закаленный в воде, насквозь не прокалился.
А) В масле - на воздухе - в воде. В) На воздухе - в масле - в воде. С) В мас ле - в воде - на воздухе. D) В воде - в масле - на воздухе.
№ 166. В чем состоит значение сквозной прокаливаемости сталей?
Сквозное прокаливание обеспечивает...
А) повышение твердости термообработанного изделия, однако при этом ударная вязкость в сердцевине ниже, чем в наружных слоях. В) получение после термообработки зернистых структур во всем объеме изделия и высоких однород ных по сечению механических свойств. С) получение одинаковой твердости по сечению изделия. D) сокращение количества остаточного аустенита, что приво дит к повышению механических свойств стали.
№ 167. Как зависит твердость полумартенситной структуры доэвтектоидной стали от концентрации углерода?
А) Чем больше углерода, тем больше твердость. В) Чем больше углерода, тем меньше твердость. С) Зависимость неоднозначна. Твердость полумартенсит ной структуры определяется также характером термообработки. D) Твердость не зависит от концентрации углерода.
№ 168. Как влияют большинство легирующих элементов, растворенных в аустените, на прокаливаемость стали?
А)Увеличивают прокаливаемость. В) Уменьшают прокаливаемость. C) Не влияют на прокаливаемость. D) Влияние неоднозначно. Велика зависимость от режимов отпуска.
№ 169. У сплава А критическая скорость закалки больше, чем у сплава Б. У какого сплава больше критический диаметр?
А) У сплава А. В) У сплава Б. С) Зависимость между критической скоро стью закалки и критическим диаметром неоднозначна. D) Критический диаметр не зависит от критической скорости закалки.
№ 170. На рис. 46 представлены С-образные кривые двух марок стали (А и Б). У какой из них меньше прокаливаемость?
А) Б. В) По С-образным кривым нельзя судить о прокаливаемости. С) А. D) Исходных данных недостаточно. Нужны сведения о закалочной среде
Время, мин
Рис. 46
№ 171. Чем достигается сквозная прокаливаемость крупных деталей?
А) Многократной закалкой. В) Применением при закалке быстродействую щих охладителей. С) Обработкой после закалки холодом. D) Применением для их изготовления легированных сталей.
№ 172. Как называется термическая обработка, состоящая в нагреве зака ленной стали ниже А1 выдержке и последующем охлаждении?
А) Отжиг. В) Аустенизация. С) Отпуск. D) Нормализация.
№ 173. При каком виде отпуска закаленное изделие приобретает наиболь шую пластичность?
А) При низком отпуске. В) При высоком отпуске. С) Пластичность стали является ее природной характеристикой и не зависит от вида отпуска. D) При среднем отпуске.
№ 174. При каком виде термической обработки доэвтектоидных сталей воз никают зернистые структуры?
А) При изотермической закалке. В) При закалке со скоростью выше крити ческой. С) При полном отжиге. D) При отпуске на сорбит, или троостит.
№ 175. Как влияет температура нагрева при отпуске на твердость изделий из углеродистой стали?
А) Влияние температуры отпуска на твердость неоднозначно. В) Чем выше температура нагрева, тем выше твердость. С) Чем выше температура нагрева, тем ниже твердость. D) Твердость не зависит от температуры отпуска.
№ 176. При какой термической обработке углеродистой стали наиболее ве роятно образование структуры зернистого сорбита?
А) При нормализации. В) При улучшении. С) При закалке на мартенсит и среднем отпуске. D) При закалке на сорбит.
№ 177. Как называется термическая обработка, состоящая из закалки и вы сокого отпуска?
А) Нормализация. В) Улучшение. С) Сфероидизация. D) Полная закалка
№ 178. Как влияет большинство легирующих элементов на превращения в стали при отпуске?
А) Сдерживают процесс мартенситно-перлитного превращения, сдвигая его в область более высоких температур. В) Не влияют на превращения при отпуске. C) Сдвигают процесс мартенситно-перлитного превращения в область более низ ких температур. D) Ускоряют мартенситно-перлитное превращение.
№ 179. Как называется обработка, состоящая в длительной выдержке зака ленного сплава при комнатной температуре или при невысоком нагреве?
А) Рекристаллизация. В) Нормализация. С) Высокий отпуск. D) Старение.
№ 180. Как называется термическая обработка стали, состоящая в нагреве ее выше А3 или Ат, выдержке и последующем охлаждении вместе с печью?
А) Неполный отжиг. В) Полный отжиг. С) Рекристаллизационный отжиг. D) Низкий отжиг.
№ 181. Какой отжиг следует применить для снятия деформационного уп рочнения?
А) Рекристаллизационный. В) Полный (фазовую перекристаллизацию). С) Сфероидизирующий. D) Диффузионный.
№ 182. Какова цель диффузионного отжига?
А) Гомогенизация структуры. В) Снятие напряжений в кристаллической решетке. С) Улучшение ферритной составляющей структуры. D) Получение зер нистой структуры.
№ 183. Как регулируют глубину закаленного слоя при нагреве токами вы сокой частоты?
А) Силой тока. В) Интенсивностью охлаждения. С) Частотой тока. D) Ти пом охлаждающей жидкости.
№ 184. Как называется термическая обработка стали, состоящая в нагреве ее до аустенитного состояния и последующего охлаждения на спокойном воздухе?
А) Истинная закалка. В) Улучшение. С) Неполный отжиг. D) Нормализация.
№ 185. Какими особенностями должна обладать диаграмма состояния сис темы насыщаемый металл - насыщающий компонент для осуществления химико-термической обработки?
А) ХТО возможна только для систем, образующих механические смеси кри сталлов компонентов. В) Должна быть высокотемпературная область значитель ной растворимости компонента в металле. С) ХТО возможна только для систем, образующих непрерывные твердые растворы. D) В диаграмме должны присутст вовать устойчивые химические соединения.
№ 186. Какие из сплавов системы А-В (рис. 44) могут быть подвергнуты химико-термической обработке?
А) Сплавы, лежащие между Е и b, могут быть насыщены компонентом А. В) Сплавы, лежащие между а и с, могут быть насыщены компонентом В. С) Все сплавы могут быть насыщены как компонентом А, так и В. D) Ни один из сплавов не может быть подвергнут ХТО.
№ 187. Как называется обработка, состоящая в насыщении поверхности стали углеродом?
А) Цементация. В) Нормализация. С) Улучшение. D) Цианирование.
№ 188. Какова конечная цель цементации стали?
А) Создание мелкозернистой структуры сердцевины. В) Повышение содер жания углерода в стали. С) Получение в изделии твердого поверхностного слоя при сохранении вязкой сердцевины. D) Увеличение пластичности поверхностно го слоя.
№ 189. Что такое карбюризатор?
А) Вещество, служащее источником углерода при цементации. В) Карбиды легирующих элементов. С) Устройство для получения топливовоздушной среды. D) Смесь углекислых солей.
№ 190. Какова структура диффузионного слоя, полученного в результате цементации стали?
Начиная от поверхности, следуют структуры:
А) цементит + перлит; перлит; перлит + феррит. В) цементит + феррит; пер лит; феррит. С) перлит + феррит; феррит; феррит + цементит. D) перлит; перлит + + цементит; цементит + феррит.
№ 191. Чем отличается мартенсит, полученный после закалки цементован ного изделия, в сердцевинных участках от мартенсита в наружных слоях?
А) В сердцевине из-за низкой прокаливаемости сталей образуются структу ры перлитного типа. В) В наружных слоях мартенсит высокоуглеродистый, в сердцевине - низкоуглеродистый. С) В сердцевине мартенсита нет. D) В наруж ных слоях мартенсит мелкоигольчатый, в сердцевине - крупноигольчатый.
№ 192. Как называется обработка, состоящая в насыщении поверхности стали азотом и углеродом в расплавленных солях, содержащих группу CN?
А) Нитроцементация. В) Улучшение. С) Цианирование. D) Модифицирование.
№ 193. Как называется обработка, состоящая в насыщении поверхности стали азотом и углеродом в газовой среде?
А) Цианирование. В) Улучшение. С) Модифицирование. D) Нитроцементация.
№ 194. Какие стали называют цементуемыми?
А) Высокоуглеродистые (более 0,7% С). В) Высоколегированные. С) Низ коуглеродистые (0,1 ... 0,25% С). D) Среднеуглеродистые (0,3 ... 0,5% С).
1.2.6.1. Ответы к разделу
Позиция А
№ 134. А) Неверно. При равновесной кристаллизации диффузионные про цессы полностью выравнивают составы как жидкой, так и твердой фаз.
№ 135. А) Правильно.
№ 136. А) Неверно. Ни один из сплавов системы не претерпевает при нагре ве вплоть до температуры плавления фазовых превращений и, следовательно, не может быть закален.
№ 137. А) Неверно. Отпускной хрупкостью называют снижение вязкости некоторых легированных сталей при отпуске при температурах 250 ... 400°С и
500... 550°С.
№ 138. А) Неверно. При холодной обработке давлением не образуется аустенитного зерна.
№ 139. А) Правильно.
№ 140. А) Неверно. При однотипных видах термообработки форма цементитных частиц в перлитных структурах одинакова.
№141. А) Неверно.
№ 142. А) Неверно. Эта скорость охлаждения ниже критической.
№ 143. А) Правильно.
№ 144. А) Неверно. Скорости охлаждения, при которых протекает аустенитно-перлитное превращение, ниже критических.
№ 145. А) Неверно. Оба фактора имеют прямо противоположный характер. № 146. А) Неверно. Сдвиг одной части кристалла относительно другой лег че всего протекает по плоскостям с наиболее плотным расположением атомов. Эта плоскость таковой не является.
№ 147. А) Неверно. Такая закономерность свойственна фазовым превраще ниям, протекающим при значительной диффузии атомов.
№ 148. А) Правильно.
№ 149. А) Неверно. Температуре 727°С отвечают критические точки А1.
№ 150. А) Неверно.
№ 151. А) Неверно. На линии PSK расположены критические точки А1.
№ 152. А) Неверно. При истинной закалке фиксируется при нормальной температуре высокотемпературное состояние сплава. Для сталей истинная закал ка не характерна.
№ 153. А) Правильно.
№ 154. А) Неверно. Такие температуры отвечают полной закалке, заэвтек-тоидные же стали подвергают неполной закалке.
№ 155. А) Неверно. Образующийся при неполной закалке доэвтектоидных сталей мартенсит богаче углеродом, чем при полной.
№ 156. А) Неверно. Эти температуры лежат ниже критических точек.
№№ 157 - 158. А) Правильно.
№ 159. А) Неверно. Глубина проникновения закаленной зоны характеризует не закаливаемость, а прокаливаемость.
№ 160. А) Правильно.
№ 161. А) Не влияет на температурный интервал мартенситного превраще ния, например, Si. Влияние же большинства легирующих элементов проявляется весьма отчетливо.
№ 162. А) Неверно. В мартенсите столько же углерода, сколько в исходном аустените. Концентрация углерода 0,02 % соответствует техническому железу, но не заэвтектоидной стали.
№ 163. А) Неверно. Для различных охладителей (различных скоростей ох лаждения) это окажутся различные диаметры.
№ 164. А) Распределение скорости охлаждения по сечению изделия опреде ляется интенсивностью охлаждения его поверхности. Отсюда следует, что зави симость между интенсивностью охлаждения и прокаливаемостью вполне одно значна.
№ 165. А) Неверно. Глубина закаленного слоя зависит от скорости охлаж дения стали. Максимальна скорость охлаждения в воде, минимальна - на воздухе.
№ 166. А) Неверно. При сквозном прокаливании по сечению изделия обра зуются однородные структуры, а, следовательно, однородны и свойства.
№№ 167-168. А) Правильно.
№№ 169-170. А) Неверно.
№ 171. А) Неверно. При повторной закалке прокаливаемость не увеличива ется, так как каждая последующая обработка снимает результаты предыдущей.
№ 172. А) Неверно. Закаленные стали не подвергают низкому отжигу (тем пературы ниже А1 - область низкого отжига).
№ 173. А) Неверно. Низкий отпуск дает наименьший прирост пластичности закаленной стали.
№ 174. А) Неверно. При изотермической закалке образуется бейнит, имею щий игольчатую структуру.
№ 175. А) Неверно. У углеродистых сталей влияние температуры отпуска на твердость прослеживается достаточно отчетливо.
№ 176. А) При нормализации из однородного аустенита образуются пла стинчатые структуры перлитного типа.
№ 177. А) Неверно. Нормализация состоит в нагреве сталей выше критиче ских точек и охлаждении на спокойном воздухе.
№ 178. А) Правильно.
№ 179. А) Неверно. Рекристаллизация состоит в обновлении структуры пла стически деформированного металла путем рекристаллизационного отжига.
№ 180. А) Неверно. При неполном отжиге нагрев ведут выше А1, но ниже А3 или Ат.
№№ 181 - 182. А) Правильно.
№ 183. А) Неверно. При изменении силы тока меняется скорость нагрева. Регулировать глубину закаленного слоя таким способом затруднительно.
№ 184. А) Неверно. При истинной закалке фиксируется при нормальной температуре высокотемпературное состояние сплава. Для сталей истинная закал ка не характерна.
№ 185. А) Неверно. В системах механических смесей невозможен диффузи онный перенос из-за отсутствия в фазах постоянного состава градиента концен траций.
№№ 186-187. А) Правильно.
№ 188. А) Неверно. Изменение структуры по сечению стального изделия достигается термообработкой и в отсутствие цементации.
№№ 189 - 190. А) Правильно
№ 191. А) Несостоятельность однозначности такого утверждения очевидна. Изделия с малыми сечениями, даже при низкой прокаливаемости, примут сквоз ную закалку.
№ 192. А) Неверно. При нитроцементации источником атомов углерода и азота является газовая фаза.
№ 193. А) Неверно. При цианировании источником атомов азота и углерода является расплав солей, содержащих группу CN.
№ 194. А) Неверно.
Позиция В
№ 134. В) Неверно. В системах с непрерывным рядом твердых растворов не могут кристаллизоваться чистые компоненты.
№ 135. В) Неверно. Не могут кристаллизоваться вначале легкоплавкая, а за тем тугоплавкая составляющие сплава.
№ 136. В) Неверно. Ни один из сплавов, лежащих в этом интервале, не пре терпевает при нагреве вплоть до температуры плавления фазовых превращений и, следовательно, не может быть закален.
№ 137. В) Правильно.
№ 138. В) Неверно. При литье аустенит образуется в процессе кристаллиза ции сплава, когда неследственная зернистость еще не сформировалась.
№ 139. В) Неверно. Начальное зерно - это размер аустенитного зерна в мо мент окончания перлитно-аустенитного превращения.
№ 140. В) Неверно. Термические напряжения определяются, при прочих равных условиях, скоростью изменения температуры сплава. Троостит закалки образуется при больших скоростях охлаждения, чем сорбит.
№ 141. В) Неверно.
№ 142. В) Неверно. Скорость охлаждения V4 выше критической.
№ 143. В) Неверно. Цементит - это химическое соединение - карбид железа с формулой Fe3C.
№ 144. В) Правильно.
№ 145. В) Неверно. Мартенситное превращение сопровождается макси мальными искажениями кристаллической решетки. Полнота аустенитно-мартен-ситного превращения не зависит от температуры аустенизации.
№№ 146 - 147. В) Правильно.
№ 148. В) Неверно. От скорости нагрева при аустенизации зависит темпера тура перлитно-аустенитного превращения. На количество остаточного аустенита скорость нагрева не влияет.
№ 149. В) Температуры 727 ... 1147°С иногда относят к критическим точ кам А3. Однако обычно их называют Ат.
№ 150. В) Неверно. Такую температурную точку обычно обозначают Мн.
# 151 - 152. В) Правильно.
№ 153. В) Неверно. Такую структуру имеет отожженная заэвтектоидная сталь.
№ 154. В) Неверно. Линия ECF лежит в области чугунов, а не сталей.
№ 155. В) Неверно. Тип образующихся при закалке структур зависит от скорости охлаждения стали.
№ 156. В) Правильно.
№ 157. В) Неверно. Эти температуры лежат ниже критических точек.
№ 158. В) Неверно. Мартенсит не может содержать углерода больше, чем исходный аустенит.
№ 159. В) Неверно. Мартенситная структура не всегда характеризует зака ливаемость, например не закаливаются низкоуглеродистые стали, тем более не характеризует закаливаемость процесс образования мартенсита.
№ 160. В) Неверно. При температуре 760°С сплавы имеют качественно одинаковые, но количественно разнящиеся структуры. Это различие сохраняется и после закалки.
№ 161. В) Некоторые элементы (Al, Со), действительно, повышают мартен-ситную точку, однако большинство легирующих влияют на мартенситное пре вращение иначе.
№ 162. В) Правильно.
№ 163. В) Неверно. Для различных охладителей (различных скоростей ох лаждения) это окажутся различные диаметры.
№ 164. В) Неверно. Чем интенсивнее охлаждается поверхность изделия, тем на большей глубине вероятно достижение закритической скорости охлаждения и получение до этой глубины мартенситной структуры.
№ 165. В) Неверно. Глубина закаленного слоя зависит от скорости охлаж дения стали. Максимальна скорость охлаждения в воде, минимальна - на воздухе.
№ 166. В) Правильно.
№ 167. В) Неверно. Полумартенситная структура состоит на 50% из троо-стита постоянного состава и на 50% из мартенсита. Твердость мартенсита тем больше, чем больше в нем углерода.
№ 168. В) Из элементов, растворенных в аустените, уменьшает прокаливае мость только Со. Уменьшают прокаливаемость нерастворенные в аустените кар биды Ti, Nb, V и др. Большинство легирующих элементов, растворенных в аусте ните, влияют иначе.
№ 169. В) Правильно.
№ 170. В) Неверно. С-образные кривые - надежный источник оценки, тем более сравнительной оценки прокаливаемости сталей.
№ 171. В) Неверно. При охлаждении крупных деталей в быстродействую щих охладителях высока вероятность трещинообразования.
№ 172. В) Неверно. Аустенизацией называют процесс превращения исход ной структуры сталей в аустенит при нагреве выше критических точек.
№ 173. В) Правильно.
№ 174. В) Неверно. При закалке со скоростью выше критической образует ся мартенсит, обладающий игольчатой структурой.
№ 175. В) Неверно. Чем выше температура отпуска, тем полнее протекает мартенситно-перлитное превращение. Мартенсит закаливаемых сталей значи тельно тверже перлита.
№№ 176 - 177. В) Правильно.
№ 178. В) Неверно. Большинство легирующих элементов замедляют кар бидные превращения, в особенности на стадии коагуляции.
№ 179. В) Неверно. Нормализация состоит в нагреве сталей выше критиче ских точек и охлаждении на спокойном воздухе.
№ 180. В) Правильно.
№ 181. В) Неверно. Полный отжиг применяют, как показывает название, для полной фазовой перекристаллизации.
№ 182. В) Неверно. Для снятия напряжений проводят низкий отжиг.
№ 183. В) Действительно, изменение интенсивности охлаждения изменяет глубину закаленного слоя, однако ТВЧ дают более мощное средство ее регулиро вания.
№ 184. В) Неверно. Улучшением называют термическую обработку сталей, состоящую в закалке и последующем высоком отпуске.
№ 185. В) Правильно.
№ 186. В) Неверно. В структуре сплавов, лежащих в интервале a - с, нет твердых растворов компонента В и, следовательно, насыщение им невозможно.
№ 187. В) Неверно. Нормализация состоит в нагреве сталей выше критиче ских точек и охлаждении на спокойном воздухе.
№ 188. В) Неверно. В таком случае было бы проще изготовить изделие из стали с более высоким содержанием углерода.
№ 189. В) Неверно.
№ 190. В) Неверно. Структуры феррит и феррит + цементит встречаются в сплавах, содержащих углерода меньше, чем в сплавах, применяемых для цемен тации.
№ 191. В) Правильно.
№ 192. В) Неверно. Улучшением называют термическую обработку сталей, состоящую в закалке и последующем высоком отпуске.
№ 193. В) Неверно. Улучшением называют термическую обработку сталей, состоящую в закалке и последующем высоком отпуске.
№ 194. В) Неверно.
Позиция С
№ 134. С) Правильно.
№ 135. С) Неверно. В системах с непрерывным рядом твердых растворов не могут кристаллизоваться чистые компоненты.
№ 136. С) Правильно.
№ 137. С) Неверно. Аустенизацией называют процесс превращения исход ной структуры сталей в аустенит при нагреве выше критических точек.
№ 138. С) Неверно. При отпуске не образуется аустенита.
№ 139. С) Неверно. Наследственная зернистость - это склонность аустенит-ного зерна к росту.
№ 140. С) Неверно. Обе структуры - это ферритно-цементитные смеси. Ут верждение, что в одной из структур возникает больше цементита, чем в другой означало бы нарушение закона сохранения вещества.
№№ 141 - 142. С) Правильно.
№ 143. С) Неверно. Феррит - это равновесный твердый раствор углерода в (-железе.
№ 144. С) Неверно. В углеродистых сталях при закалке фиксируется не аустенит, а промежуточная фаза - мартенсит.
№ 145. С) Неверно. Оба фактора имеют прямопротивоположный характер.
№ 146. С) Неверно. Сдвиг одной части кристалла относительно другой лег че всего протекает по плоскостям с наиболее плотным расположением атомов. Эта плоскость таковой не является.
№ 147. С) Неверно. Фазовые превращения не могут подчиняться подобным закономерностям.
№ 148. С) Неверно. Однородность исходного аустенита влияет на характер аустенитно-перлитного превращения (образование зернистых, или пластинчатых структур).
№ 149. С) Правильно.
№ 150. С) Неверно. Такому переходу соответствуют критические точки Ас1
№ 151. С) Неверно.
№ 152. С) Неверно. При неполной закалке нагрев ведут выше А1 но ниже А3 или Ат.
№ 153. С) Неверно. Такую структуру приобретает после закалки заэвтекто-идная сталь.
№ 154. С) Неверно. Эвтектическая температура в системе Fe-Fe3C 1147°С. В сталях при температурах около 1200°С наблюдается интенсивный рост аустенитного зерна.
№ 155. С) Неверно. Глубина прокаливания стали зависит от ее состава и ин тенсивности охлаждения при закалке.
№ 156. С) Неверно. При закалке от таких температур в структуре закален ной стали сохраняется некоторое количество феррита.
№ 157. С) Неверно. При таких температурах интенсивно растет аустенитное зерно.
№ 158. С) Неверно. Структура закаленной стали 45 почти полностью состо ит из мартенсита. Куда же мог деться углерод?
№ 159. С) Неверно. Способность металла быстро прогреваться определяется его теплоемкостью и теплопроводностью.
№ 160. С) Неверно. При 760°С оба сплава имеют двухфазную структуру с аустенитом одинакового состава, следовательно, и мартенсит в обоих сплавах одинаков.
№ 161. С) Правильно.
№ 162. С) Неверно. Мартенсит не может содержать углерода больше, чем исходный аустенит.
№ 163. С) Неверно. Для различных охладителей (различных скоростей ох лаждения) это окажутся различные диаметры.
№ 164. С) Распределение скорости охлаждения по сечению изделия опреде ляется интенсивностью охлаждения его поверхности. Отсюда следует, что зави симость между интенсивностью охлаждения и прокаливаемостью вполне одно значна.
№ 165. С) Неверно. Глубина закаленного слоя зависит от скорости охлаж дения стали. Максимальна скорость охлаждения в воде, минимальна - на воздухе.
№ 166. С) Неверно. Однородную твердость по сечению изделия можно по лучить отпуском и в отсутствие сквозной прокаливаемости.
№ 167. С) Неверно. При оптимальных режимах закалки зависимость вполне однозначна.
№ 168. С) Неверно. Состав стали - фактор, в наибольшей степени влияю щий на прокаливаемость.
№ 169. С) Неверно. Обе характеристики связаны с прокаливаемостью спла вов. Связь между ними вполне однозначна.
№ 170. С) Правильно.
№ 171. С) Неверно. При обработке холодом возрастает количество мартен сита, вследствие превращения остаточного аустенита. Прокаливаемость при этом не увеличивается.
№ 172. С) Правильно.
№ 173. С) Неверно. Пластичность - структурночувствительное свойство. Характер же структуры отпущенной стали зависит от вида отпуска.
№ 174. С) Неверно. Нагрев при полном отжиге приводит к образованию од нородного аустенита, превращающегося при охлаждении в пластинчатый перлит.
№ 175. С) Правильно.
№ 176. С) Неверно. При среднем отпуске наиболее вероятно образование троостита.
№ 177. С) Неверно. Сфероидизация - это одна из разновидностей отжига. Сфероидизацию применяют для получения структур с зернистым цементитом.
№ 178. С) Неверно. Большинство легирующих элементов замедляют кар бидные превращения, в особенности на стадии коагуляции.
№ 179. С) Неверно. Высокий отпуск состоит в нагреве закаленной стали до 600 ... 650°С, выдержке и охлаждении.
№ 180. С) Неверно. При рекристаллизационном отжиге нагрев ведут ниже температуры фазовых превращений.
№ 181. С) Неверно. Сфероидизирующий отжиг применяют для получения структур с цементитом сферической формы.
№ 182. С) Неверно. Для этой цели, например для устранения Видманштет-товой структуры, применяют полный отжиг.
№ 183. С) Правильно.
№ 184. С) Неверно. При неполном отжиге сталь нагревают выше А1, но ни же А3 или Ат. Охлаждение ведут вместе с печью.
№ 185. С) Действительно, в таких системах ХТО возможна, однако требо вания к системе завышены. Ищите более точный ответ.
№ 186. С) Неверно. В диаграмме нет твердых растворов компонента В, сле довательно, ни один из сплавов не может быть им насыщен. Ни один из сплавов интервала а-Е нельзя насытить компонентом А (входящий в эвтектику раствор В(А) максимально насыщен).
№ 187. С) Неверно. Улучшением называют термическую обработку сталей, состоящую в закалке и последующем высоком отпуске.
№ 188. С) Правильно.
№ 189. С) Неверно. Устройства для получения топливовоздушной среды применяют в двигателях внутреннего сгорания, и называются они не карбюриза торами, а карбюраторами.
№ 190. С) Неверно. Структуры феррит и феррит + цементит встречаются в сплавах, содержащих углерода меньше, чем в сплавах, применяемых для цемен тации.
№ 191. С) Однозначность такого утверждения неправомерна. Образуется мартенсит в сердцевине или нет зависит от состава стали, величины сечения из делия и интенсивности охлаждения его при закалке.
№ 192. С) Правильно.
№ 193. С) Неверно. Модифицирование состоит в введении в жидкий металл специальных добавок для получения мелкого зерна.
№ 194. С) Правильно.
Позиция D
№ 134. D) Неверно. Не могут кристаллизоваться вначале легкоплавкая, а за тем тугоплавкая составляющие сплава.
№ 135. D) Неверно. При неравновесной кристаллизации диффузионные процессы не успевают выровнять состав фаз, в особенности твердой фазы.
№ 136. D) Неверно. Ни один из сплавов, лежащих в этом интервале, не пре терпевает при нагреве вплоть до температуры плавления фазовых превращений и, следовательно, не может быть закален.
№ 137. D) Неверно. Действительным зерном называют зерно, существую щее в стали при данной температуре.
№ 138. D) Правильно.
№ 139. D) Неверно. Исходное зерно - это величина перлитного зерна перед нагревом.
№ 140. D) Правильно.
№ 141. D) Неверно.
№ 142. D) Неверно. Эта скорость охлаждения ниже критической.
№ 143. D) Неверно. Аустенит - это твердый раствор углерода в (-железе.
№ 144. D) Неверно. Критическая скорость закалки зависит от состава стали, но не от сечения изделия.
№ 145. D) Правильно.
№ 146. D) Неверно. Сдвиг одной части кристалла относительно другой лег че всего протекает по плоскостям с наиболее плотным расположением атомов. Эта плоскость таковой не является.
№ 147. D) Неверно. Учтите, что мартенситное превращение протекает по бездиффузионному механизму.
№ 148. D) Неверно. Скорость охлаждения в области изгиба С-образных кривых определяет какие структуры образуются при закалке (пластинчатые или игольчатые).
№ 149. D) Неверно.
№ 150. D) Правильно.
№ 151. D) Неверно. На линии GS расположены критические точки А3.
№ 152. D) Неверно. При нормализации охлаждение ведут на спокойном воздухе.
№ 153. D) Неверно. Такую структуру имеет доэвтектоидная сталь в ото жженном состоянии.
№№ 154 - 155. D) Правильно.
№ 156. D) Неверно. При таких температурах интенсивно растет аустенитное зерно.
№ 157. D) Неверно. Эти температуры несколько выше оптимальных темпе ратур закалки заэвтектоидных углеродистых сталей.
№ 158. D) Неверно. Мартенсит не может содержать углерода больше, чем исходный аустенит.
№ 159. D) Правильно.
№ 160. D) Неверно. При 760°С оба сплава имеют двухфазную структуру с аустенитом одинакового состава, следовательно, и мартенсит в обоих сплавах одинаков.
№ 161. D) Неверно.
№ 162. D) Неверно. Мартенсит не может содержать углерода больше, чем ис ходный аустенит (следует иметь в виду, что при температуре закалки заэвтектоидных сталей углерод распределен между аустенитом и вторичным цементитом).
№№ 163 - 165. D) Правильно.
№ 166. D) Неверно. Сокращение количества остаточного аустенита дости гается обработкой холодом или многократным отпуском.
№ 167. D) Это верно для заэвтектоидных сталей, закаленных от температу ры выше АсЬ но ниже Аст. Для доэвтектоидных сталей такой ответ ошибочен.
№ 168. D) Неверно. Прокаливаемость определятся составом стали и режи мами закалки. Отпуск на прокаливаемость не влияет.
№ 169. D) Неверно. Обе характеристики связаны с прокаливаемостью спла вов. Связь между ними вполне однозначна.
№ 170. D) Неверно. Сравнительную оценку прокаливаемости сталей можно сделать по величинам критических скоростей охлаждения. Приведенных данных для этой цели вполне достаточно.
№ 171. D) Правильно.
№ 172. D) Неверно. Нормализация состоит в нагреве сталей выше критиче ских точек и охлаждении на спокойном воздухе.
№ 173. D) Неверно. Средний отпуск обычно сопровождается некоторым спадом нарастающей при нагреве пластичности стали.
№ 174. D) Правильно.
№ 175. D) Неверно. При отпуске в стали протекают фазовые и структурные превращения, а изменение структуры всегда влечет за собой изменение свойств.
№ 176. D) Неверно. При закалке из однородного аустенита образуются пла стинчатые структуры. В данном случае - пластинчатый сорбит.
№ 177. D) Неверно. Полная закалка стали - закалка из аустенитного состоя ния. Понятие полная закалка отпуска не включает.
№ 178. D) Неверно. Большинство легирующих элементов замедляют кар бидные превращения, в особенности на стадии коагуляции.
№ 179. D) Правильно.
№ 180. D) Неверно. При низком отжиге нагрев ведут ниже А1.
№ 181. D) Неверно. Диффузионный отжиг обычно применяют для устране ния дендритной ликвации.
№ 182. D) Неверно. Зернистые структуры получают в результате сфероиди-зирующего отжига, либо в результате закалки и высокого или среднего отпуска.
№ 183. D) Действительно, различные жидкости обладают различной охлаж дающей способностью, однако ТВЧ по своей природе дают мощное средство регулирования глубины закалки.
№ 184. D) Правильно.
№ 185. D) Неверно. Химико-термическая обработка предполагает диффузи онное насыщение поверхностных слоев изделия насыщающим компонентом. Наличие в диаграмме состояния устойчивых химических соединений не предо пределяет возможность диффузии.
№ 186. D) Неверно. Сплавы, лежащие в интервале Е - b, могут быть насы щены компонентом А.
№ 187. D) Неверно. Цианированием называют ХТО стальных изделий, со стоящую в насыщении азотом и углеродом.
№ 188. D) Неверно. При цементации поверхностный слой насыщается угле родом. При этом пластичность падает, а не возрастает.
№ 189. D) Неверно. Углекислые соли являются лишь одной из составных частей твердых карбюризаторов.
№ 190. D) Неверно. Поверхностный слой (перлит) оказался беднее углеро дом, чем глубже лежащий (перлит + цементит). Структура цементит + феррит встречается в сплавах, содержащих углерода меньше, чем в применяемых для цементации.
№ 191. D) Однозначность такого утверждения неправомерна. Размер зерна по сечению изделия определяется характером термической обработки.
№ 192. D) Неверно. Модифицирование состоит в введении в жидкий металл специальных добавок для получения мелкого зерна.
№ 193. D) Правильно.
№ 194. D) Неверно.
1.2.7. Классификация и маркировка сталей и сплавов
По химическому составу стали классифицируют на нелегированные (углеродистые) и легированные. Последние в свою очередь под разделяют на хромистые, никелевые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и т.д. Классификационным признаком является наличие в стали тех или иных легирующих элементов.
По равновесному составу стали классифицируют на доэвтектоидные, содержащие менее 0,8 % С, эвтектоидные (0,8 % С), заэвтектоидные (более 0,8 % С) ледебуритные . Последние представляют собой высоколегированные сплавы, в литой структуре которых имеется эвтектика.
По степени раскисленности стали классифицируют на кипящие (раскисленные только марганцем), полуспокойные (раскисленные марганцем и кремнием) и спокойные (раскисленные марганцем, кремнием и алюмини ем). Кипящие стали характеризуются пониженной плотностью отливки, низким содержанием кремния и повышенной пластичностью. Спокойные стали дают плотную отливку. Полуспокойные - занимают промежуточное положение между кипящими и спокойными. Кипящие стали обозначают индексом кп, полуспокой ные - пс, спокойные - сп.
По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного каче ства, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Основным критерием качества является содержание в стали серы и фосфора. Например, в качественных сталях предельное содержание S и Р не должно превышать 0,035% (каждого элемента), в высококачественных - 0,025%.
По назначению стали классифицируют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.
Стали обыкновенного качества маркируют буквами Ст и однозначным чис лом 0, 1, 2, ..., 6 - номером сплава. Чем число больше, тем выше среднее содер жание углерода в стали. Информацию о количественном химическом составе сплава марка не содержит. После цифры может стоять индекс раскисленности. Например, Ст6сп - сталь обыкновенного качества спокойная номер 6.
Углеродистые конструкционные качественные стали маркируют двузнач ным числом, показывающим среднее содержание углерода, выраженное в сотых долях процента. Например, сплав марки 30 соответствует качественной стали, содержащей 0,30% углерода. Иногда марки низкоуглеродистых сталей содержат индекс раскисленности кп или пс (спокойные стали маркируют без индекса). На пример 08кп - углеродистая конструкционная качественная кипящая сталь, со держащая 0,08 % углерода.
Низкоуглеродистые листовые стали 05, 08, 10 используют, главным обра зом, для изделий, получаемых холодной штамповкой (холоднодеформируемые стали). Низкоуглеродистые стали 15, 20, 25 чаще применяют для деталей, упроч няемых цементацией (цементуемые стали). Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 55 используют для самых разнообразных деталей машиностроения в улучшенном, нормализованном или поверхностно закаленном состоянии (улучшаемые стали). Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80, 85 преимуществен но применяют для изготовления силовых упругих элементов - плоских и круглых пружин, рессор, упругих колец и других деталей пружинного типа (рессорно-пружинные стали).
Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой У (углеродистая) и числом, соответствующим содержанию углерода, выраженному в десятых до лях процента. Например У8А - углеродистая инструментальная сталь, содержа щая 0,8 % углерода. Буква А показывает, что сталь высококачественная.
Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двузначное число, стоящее в начале марки, соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента. Буквы указывают на наличие легирующих эле ментов: Б - Nb, B - W, Г - Мn, Д - Cu, E - Se, K - Co, M - Mo, H - Ni, П - Р, Р - В, C - Si, T - Ti, Ф - V, X - Cr, Ц - Zr, Ч - редкоземельный элемент, Ю - А1. Число, стоящее после бук вы, показывает примерное процентное содержание легирующего элемента, сим волизируемого этой буквой. Отсутствие числа указывает, что среднее содержание соответствующего элемента не превышает 1,0 ... 1,5 %. Буква А в конце марки показывает, что сталь высококачественная (А внутри марки соответствует леги рующему элементу - азоту), буква Ш - особовысококачественная. Например, сплав марки 20ХНЗА - конструкционная высококачественная сталь, содержащая (в среднем) 0,20 % С, 3 % Ni и не более 1,5 % Сr.
Буква А в начале марки указывает, что сталь автоматная, т.е. обладающая хорошей обрабатываемостью резанием. Такие стали имеют повышенное содер жание серы. Кроме того, они могут быть дополнительно легированы свинцом, селеном или кальцием. Например, А20 - сернистая автоматная углеродистая (~ 0,2% С) сталь; АЦ30 - углеродистая (~ 0,3 % С) кальцийсодержащая с добав ками свинца и теллура автоматная сталь; АС14ХГН - свинцовистая автоматная легированная сталь, содержащая примерно 0,14 % С, повышенное количество серы, легированная свинцом, а также хромом, марганцем и никелем (Сг, Мn и Ni не более 1,0 ... 1,5 % каждого).
Каждый из легирующих элементов вносит определенный вклад в характе ристики сталей. Например, никель увеличивает прокаливаемость стали и интен сивно снижает температуру перехода в хрупкое состояние. Хром увеличивает прокаливаемость. При концентрации хрома 13 % и более сталь становится корро зионно-стойкой (нержавеющей). Ванадий и титан являются сильными измельчителя ми зерна. Молибден и вольфрам предотвращают развитие отпускной хрупкости и т.д.
Металлы и сплавы, способные сопротивляться коррозионному воздействию газообразной среды при высоких температурах, называются жаростойкими или окалиностойкими. Жаростойкими являются, например, высокохромистые стали 08Х17Т, 15Х25Т, 20Х23Н18.
Металлы и сплавы, способные длительное время сопротивляться деформи рованию и разрушению при повышенных температурах, называют жаропрочны ми. Жаропрочными являются, например, алюминиевые сплавы АК4-1, АЛЗЗ, магниевые сплавы МА12, МЛ19, титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ-6, стали 10Х11Н20ТЗР, 45Х14Н14В2М и др. Мартенситно-стареющими сталями называют безуглеродистые высоколе гированные сплавы, упрочняющиеся после закалки и старения вследствие выде ления интерметаллидных фаз. Например, мартенситно-стареющими являются стали 03Н18К9М5Т, 03Н12К15М10, 03X11Н10М2Т.
Легированные инструментальные стали обычно маркируют однозначным числом, указывающим на среднее содержание углерода, выраженное в десятых долях процента, и буквами, обозначающими легирующие элементы. Например, сплав 5ХНМ - качественная инструментальная сталь, содержащая в среднем 0,5 % углерода; хром, никель и молибден в количествах, не превышающих 1,5 % каж дого. Если сплав содержит около 1 % углерода, то число в начале марки не ста вится, например, В2Ф (1 % С, 2 % W и не более 1 % V), XI2 (1 % С и 12 % Сг).
№ 195. В поле микроскопа около четверти площади микрошлифа занято перлитом. Сталь какой марки может находиться под микроскопом?
А) 40. В) 05. С) 10. D) 20.
№ 196. Какая из приведенных в ответах сталей относится к заэвтектоид-ным?
А) Ст1кп. В) У10А. С) Юпс. D) A11.
№ 197. Какой из признаков может характеризовать кипящую сталь?
А) Низкое содержание кремния. В) Высокая плотность отливки. С) Низкая пластичность. D) Низкое содержание марганца.
№ 198. Какую сталь называют кипящей (например, СтЗкп)?
А) Сталь, обладающую повышенной плотностью. В) Сталь, доведенную до температуры кипения. С) Сталь, раскисленную марганцем, кремнием и алюмини ем. D) Сталь, раскисленную только марганцем.
№ 199. Что является основным критерием для разделения сталей по качеству? А) Степень раскисления стали. В) Степень легирования стали. С) Содержа ние в стали серы и фосфора. D) Содержание в стали неметаллических включений.
№ 200. Каково предельное содержание серы и фосфора в высококачествен ных сталях?
A) S - 0,05 %, Р - 0,04 %. В) S - 0,015 %, Р - 0,025 %. С) S - 0,025 %, Р - 0,025 %. D) S - 0,035 %, Р - 0,035 %.
№ 201. Каково предельное содержание серы и фосфора в качественных сталях? A) S - 0,015 %, Р - 0,025 %. В) S - 0,025 %, Р - 0,025 %. С) S - 0,035 %, Р - 0,035 %. D) S - 0,05 %, Р - 0,04 %.
№ 202. К какой категории по качеству принадлежит сталь Ст6сп? А) К высококачественным сталям. В) К особовысококачественным сталям. С) К качественным сталям. D) К сталям обыкновенного качества.
№ 203. К какой категории по качеству принадлежит сталь 08кп?
А) К сталям обыкновенного качества. В) К качественным сталям. С) К вы сококачественным сталям. D) К особовысококачественным сталям.
№ 204. Содержат ли информацию о химическом составе (содержании угле рода) марочные обозначения сталей обыкновенного качества, например, Ст4?
А) Нет. Число 4 характеризует механические свойства стали. В) Нет. С) Да. В сплаве Ст4 содержится 0,4 % углерода. D) Да. В сплаве Ст4 содержится 0,04 % углерода.
№ 205. Какой из сплавов СтЗсп или сталь 30 содержит больше углерода?
А) СтЗсп. В) В обоих сплавах содержание углерода одинаково. С) Сталь 30. D) Для ответа на поставленный вопрос следует состав сплава СтЗсп уточнить по ГОСТ 380-88.
№ 206. Изделия какого типа могут изготавливаться из сталей марок 65, 70? А) Изделия, изготавливаемые глубокой вытяжкой. В) Пружины, рессоры. C)Неответственные элементы сварных конструкций. D) Цементуемые изделия.
№ 207. Каков химический состав стали 20ХНЗА?
А) ~ 0,2 % С, не более 1,5 % Сr, ~ 3 % Ni. Сталь высококачественная. В) ~ 2 % С, не более 1,5 % Сr и N, ~ 3 % Ni. С) ~ 0,02 % С, ~ 3 % N и ~ по 1 % Сr и Ni.
D) ~ 20 % Сr, не более 1,5 % Ni и около 3 % N.
№ 208. Каков химический состав сплава 5ХНМА?
А) ~ 0,5 % С; не более, чем по 1,5 % Сr, Ni и Мо. Сталь высокого качества. В) ~ 5 % С; не более, чем по 1,5 % Сr, Ni, Mo и N. С) ~ 0,05 % С; не более, чем по 1,5 % Сr, Ni и Мо. Сталь высокого качества. D) ~ 5 % Сr; Ni, Mo и N не более, чем по 1,5 %.
№ 209. Какие стали называют автоматными?
А) Стали, предназначенные для изготовления ответственных пружин, рабо тающих в автоматических устройствах. В) Стали, длительно работающие при цикловом знакопеременном нагружении. С) Стали с улучшенной обрабатываемо стью резанием, имеющие повышенное содержание серы или дополнительно ле гированные свинцом, селеном или кальцием. D) Инструментальные стали, пред назначенные для изготовления металлорежущего инструмента, работающего на станках-автоматах.
№ 210. К какой группе материалов относится сплав марки А20?
А) К углеродистым инструментальным сталям. В) К углеродистым качест венным конструкционным сталям. С) К сталям с высокой обрабатываемостью резанием. D) К алюмининиевым сплавам
№ 211. К какой группе материалов относится сплав марки АЦ20? Каков его химический состав?
А) Конструкционная сталь, содержащая ~ 0,2% С и легированная N и Zr. Высококачественная конструкционная сталь, содержащая ~ 0,2 % С и ~ 1 % Zr.
Автоматная сталь. Содержит ~ 0,2% С, легирована Са с добавлением Рb и Те.
Алюминиевый сплав, содержащий ~ 2 % Zn.
№ 212. К какой группе материалов относится сплав марки АС40? Каков его химический состав?
А) Высококачественная конструкционная сталь. Содержит около 0,4 % уг лерода и около 1 % кремния. В) Антифрикционный чугун. Химический состав в марке не отражен. С) Конструкционная сталь, легированная азотом и кремнием. Содержит около 0,4 % углерода. D) Автоматная сталь. Содержит около 0,4 % углерода, повышенное количество серы, легирована свинцом.
№ 213. Даны две марки сталей: 40Х9С2 и 40X13. Какая из них коррозионно-стойкая (нержавеющая)?
А) 40Х9С2. В) 40X13. С) Ни одна из этих марок сталей не может быть отне сена к коррозионно-стойким (нержавеющим). D) Обе марки относятся к коррози онно-стойким (нержавеющим) сталям.
№ 214. Какие металлы называют жаростойкими?
А) Металлы, способные сопротивляться часто чередующимся нагреву и ох лаждению. В) Металлы, способные сопротивляться коррозионному воздействию газа при высоких температурах. С) Металлы, способные сохранять структуру мартенсита при высоких температурах. D) Металлы, способные длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах.
№ 215. Какие металлы называют жаропрочными?
А) Металлы, способные сохранять структуру мартенсита при высоких тем пературах. В) Металлы, способные сопротивляться коррозионному воздействию газа при высоких температурах. С) Металлы, способные длительное время сопро тивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах. D) Металлы, способные сопротивляться часто чередующимся нагреву и охлаждению.
№ 216. Какие стали называют мартенситно-стареющими?
А) Стали, в которых мартенситно-перлитное превращение протекает при ес тественном старении. В) Стали, в которых мартенсит образуется как следствие закалки и старения. С) Безуглеродистые высоколегированные сплавы, упроч няющиеся после закалки и старения вследствие выделения интерметаллидных фаз. D) Высоколегированные аустенитные стали, упрочняемые закалкой и после дующей термомеханической обработкой с большими степенями обжатия.
№ 217. К какой группе материалов относится сплав марки У10А? Каков его химический состав?
А) Высококачественная углеродистая конструкционная сталь. Содержит около 0,1 % С. В) Высокоуглеродистая сталь. Содержит около 1 % С, легирована N. С) Титановый сплав. Содержит около 10 % Al. D) Высококачественная углероди стая инструментальная сталь. Содержит около 1 % С.
№ 218. Какова форма графита в чугуне марки КЧ 35-10?
А) Пластинчатая. В) Хлопьевидная. С) В этом чугуне графита нет. D) Ша ровидная.
№ 219. Графит какой формы содержит сплав СЧ 40?
А) Пластинчатой. В) Шаровидной. С) Хлопьевидной. D) В сплаве графита нет.
№ 220. Графит какой формы содержится в сплаве ВЧ 50?
А) Шаровидной. В) Хлопьевидной. С) В сплаве графита нет. D) Пластинчатой.
№ 221. Что означает число 10 в марке сплава КЧ 35-10? А) Относительное удлинение, в процентах. В) Ударную вязкость, в кДж/м2. С) Временное сопротивление, в кг/мм2. D) Предел текучести, в МПа.
№ 222. Что означает число 40 в марке сплава СЧ 40?
А) Предел текучести, в МПа. В) Предел прочности при изгибе, в кг/мм2. С) Ударную вязкость, в кДж/м2. D) Временное сопротивление, в кг/ мм2.
1.2.7.1. Ответы к разделу
Позиция А
№ 195. А) Неверно. В этом случае перлитом было бы занято половина пло щади микрошлифа.
№ 196. А) Неверно. Ст1кп - кипящая сталь 1 обыкновенного качества. По равновесной структуре - она доэвтектоидная.
№ 197. А) Правильно.
№ 198. А) Кипящие стали как раз наоборот обладают пониженной плотностью.
№ 199. А) Неверно. По степени раскисления стали подразделяют на кипя щие, полуспокойные и спокойные.
№ 200. А) Неверно. Таково предельное содержание S и Р в сталях обыкно венного качества.
№ 201. А) Неверно. Таково предельное содержание S и Р в особо высоко качественных сталях.
№ 202. А) Неверно. В конце марки высококачественных сталей должна на ходиться буква А.
№ 203. А) Неверно. Стали обыкновенного качества маркируют буквами Ст и номерами с 0 по 6, например, СтЗ.
№ 204. А) Действительно, информацию о химическом составе марка сплава Ст4 не содержит, но 4 - это лишь ее номер.
№ 205. А) Среднее содержание углерода в стали марки 30 видно по мароч ному обозначению, а в СтЗ - нет.
№ 206. А) Неверно. Из углеродистых сталей для глубокой вытяжки пригод на лишь сталь 05 кп.
№№ 207 - 208. А) Правильно.
№ 209. А) Неверно. Такие стали называют пружинными.
№ 210. А) Неверно. Углеродистые инструментальные стали маркируют бу квой У, например, У12.
№ 211. А) В этой стали, действительно, содержится около 0,2 % углерода, но ни азота, ни циркония в ней нет.
№ 212. А) Этот ответ противоречит принципам маркировки сталей.
№ 213. А) Неверно. В стали 40Х9С2 количество хрома не достигло величи ны, когда сплав становится электроположительным.
№ 214. А) Неверно. Такие металлы называют разгаростойкими, или устой чивыми против термической усталости.
№ 215. А) Неверно. Такие металлы называют красностойкими.
№ 216. А) Неверно. Мартенситно-перлитное превращение в сталях протека ет при отпуске.
№ 217. А) Неверно. Рассматриваемый сплав не относится к конструкцион ными сталям. Он содержит значительно больше углерода.
№ 218. А) Неверно. КЧ35-10-г-ковкий чугун. Графит пластинчатой формы содержат серые чугуны.
№№ 219 - 221. А) Правильно.
№ 222. А) Неверно.
Позиция В
№ 195. В) Неверно. В этом случае перлитом было бы занято всего 6 % пло щади микрошлифа.
№ 196. В) Правильно.
№ 197. В) Неверно. В кипящих сталях много газовых пузырьков, поэтому они образуют наименее плотные отливки.
№ 198. В) Неверно.
№ 199. В) Неверно. По степени легированности стали подразделяют на низ ко-, средне- и высоколегированные.
№ 200. В) Неверно. Таково предельное содержание S и Р в особовысоко-качественных сталях.
№ 201. В) Неверно. Не более, чем по 0,025 % серы и фосфора содержат вы сококачественные стали.
№ 202. В) Неверно. В конце марки сталей особо высокого качества должна находиться буква Ш.
№№ 203 - 204. В) Правильно.
№ 205. В) Среднее содержание углерода в стали марки 30 видно по мароч ному обозначению, а в СтЗ - нет.
№ 206. В) Правильно.
№ 207. В) Неверно. В конструкционных сталях число в начале марки пока зывает содержание углерода в сотых долях процента. Числа после букв - содер жание соответствующих элементов в процентах. Азота в этой стали нет.
№ 208. В) Неверно. 5ХНМА - инструментальная сталь. В таких сплавах число в начале марки указывает на содержание углерода в десятых долях процен та. Азота в этой стали нет.
№ 209. В) Неверно. Такие стали называют сталями с повышенной цикловой прочностью.
№ 210. В) Неверно. Углеродистые качественные конструкционные стали не содержат в марке букву А.
№ 211. В) Неверно. Высококачественные стали имеют букву А в конце мар ки. К тому же в данном сплаве нет Zr.
№ 212. В) Неверно. Марки антифрикционных чугунов начинаются с букв АЧ.
№ 213 - 214. В) Правильно.
№ 215. В) Неверно. Такие металлы называют жаростойкими.
№ 216. В) Неверно. Мартенсит в сталях образуется при закалке, но не при старении.
№ 217. В) Это, действительно, высокоуглеродистая сталь, но в ней нет азота.
№ 218. В) Правильно.
№ 219. В) Неверно. Графит шаровидной формы содержится в сплавах, мар кируемых буквами ВЧ.
№ 220. В) Неверно. Графит хлопьевидной формы содержится в сплавах,
маркируемых буквами КЧ.
№№ 221 - 222. В) Неверно.
Позиция С
№ 195. С) Неверно. В этом случае перлитом было бы занято немногим бо лее 12 % площади микрошлифа.
№ 196. С) Неверно, 10пс - полуспокойная низкоуглеродистая качественная конструкционная сталь. По равновесной структуре она - дозвтектоидная.
№ 197. С) Неверно. Марганец в количествах, характерных для нелегирован ных сталей, не снижает пластичности.
№ 198. С) Сталь, раскисленную марганцем, кремнием и алюминием, назы вают спокойной.
№№ 199 - 201. С) Правильно.
№ 201. С) Неверно.
№ 203. С) Неверно. В конце марки высококачественных сталей должна на ходиться буква А.
№ 204. С) Неверно. Число в начале марки обозначает содержание углерода
в десятых долях процента в инструментальных сталях.
№ 205. С) Среднее содержание углерода в стали марки 30 видно по мароч ному обозначению, а в СтЗ - нет.
№ 206. С) Неверно. Сварка материалов со столь высоким содержанием уг лерода сложна и требует специальных приемов.
№ 207. С) Неверно. В конструкционных сталях число в начале марки пока зывает содержание углерода в сотых долях процента. Числа после букв - содер жание соответствующих элементов в процентах. Азота в этой стали нет.
№ 208. С) Неверно. 5ХНМА - инструментальная сталь. В таких сплавах чис ло в начале марки указывает на содержание углерода в десятых долях процента.
№№ 209 - 211. С) Правильно.
№ 212. С) В марках конструкционных сталей в начале находится число, обозначающее содержание углерода в сплаве.
№ 213. С) Неверно. 40X13 - коррозионно-стойкая (нержавеющая) сталь мартенситного класса.
№ 214. С) Неверно. Такие металлы называют красностойкими.
№№ 215 - 216. С) Правильно.
№ 127. С) Неверно.
№ 218. С) Неверно. КЧ35-10 - ковкий чугун. Отсутствует же графит в бе лых чугунах.
№ 219. С) Неверно. Графит хлопьевидной формы содержится в сплавах, маркируемых буквами КЧ.
№ 220. С) Неверно.
№ 221. С) Неверно. В марке сплава КЧ 35-10 временное сопротивление по казывает число 35.
№ 222. С) Неверно.
Позиция D
№ 195. D) Правильно.
№ 196. D) Неверно. АН - автоматная сталь. По равновесной структуре она -доэвтектоидная.
№ 197. D) Неверно. Кипящие стали - это стали, раскисленные одним Мn. Значит его содержание не может быть очень низким.
№ 198. D) Правильно.
№ 199. D) Безусловно, неметаллические включения очень сильно влияют на свойства стали, однако не они являются критерием для разделения сталей по ка честву.
№ 200. D) Неверно. Таково предельное содержание S и Р в качественных сталях.
№ 201. D) Неверно. Таково предельное содержание S и Р в сталях обыкно венного качества.
№ 202. D) Правильно.
№ 203. D) Неверно. В конце марки сталей особо высокого качества должна находиться буква Ш.
№ 204. D) Неверно. Число в начале марки обозначает содержание углерода в сотых долях процента в качественных (и более высокого качества) конструкци онных сталях.
№ 205. D) Правильно.
№ 206. D) Неверно. Цементуемые изделия изготавливают из цементуемых (низкоуглеродистых) сталей.
№ 207. D) Неверно. Концентрацию элементов в сплавах указывают числа, стоящие не перед буквами, а после них. Азота в этой стали нет.
№ 208. D) Неверно. Концентрацию элементов в сплавах указывают числа, стоящие не перед буквами, а после них. Азота в этой стали нет.
№ 209. D) Неверно.
№ 210. D) Неверно. Стали обыкновенного качества маркируют числами от 0 До 6, например, СтЗ.
№211. D) Неверно.
№ 212. D) Правильно.
№ 213. D) Неверно. В стали 40Х9С2 количество хрома не достигло величи ны, когда сплав становится электроположительным.
№ 214. D) Неверно. Такие металлы называют жаропрочными.
№ 215. D) Неверно. Такие металлы называют разгаростойкими или устой чивыми против термической усталости.
№ 216. D) Неверно. Такие сплавы называют метастабильными аустенит-ными сталями (трипсталями).
№ 217. D) Правильно.
№ 218. D) Неверно. КЧ35-10 - ковкий чугун. Графит шаровидной формы содержат высокопрочные чугуны.
№ 219. С) Неверно.
№ 220. D) Неверно. Графит пластинчатой формы содержится в сплавах, маркируемых буквами СЧ.
№ 221. D) Неверно.
№ 222. D) Правильно.
1.2.8. Цветные металлы и сплавы
Медь - металл красноватого цвета с ГЦК кристаллической решеткой. Плот ность Сu равна 8890 кг/м3. При 1083°С медь плавится. Она обладает высокой электро- и теплопроводностью, коррозионностойка в сухой атмосфере (Сu при мыкает к группе благородных металлов). Механические свойства меди характе ризуются высокой пластичностью и невысокими прочностью и твердостью.
В технике наряду с чистой медью широко используются ее сплавы. Наи большее распространение получили сплавы меди с цинком, называемые латунями, и сплавы с другими элементами (Sn, Si, Al, Be и т. д.), получившие название бронзы.
Цинк растворяется в меди до концентрации 39%, образуя твердый раствор а (соответствующие ему сплавы называют (-латунями). Чем больше в (-латуни цинка, тем выше прочность и пластичность сплава. Увеличение концентрации Zn сверх 39 % приводит к появлению в структуре сплава фазы (-твердого раствора на базе химического соединения CuZn с электронным типом связи. Прочность сплавов ( + ( по мере возрастания содержания цинка увеличивается, а пластич ность убывает. При концентрации Zn более 45 % сплав становится однофазным твердым раствором р. Такие сплавы хрупки и практического применения не имеют.
Кроме основных компонентов (Си и Zn) латунь может содержать легирую щие элементы (Al, Fe, Pb, Sn и т.д.).
Деформируемые латуни маркируют буквой Л и следующими за ней обозна чениями легирующих элементов, если таковые имеются. Затем следуют группы чисел, первое из которых указывает на концентрацию меди, а каждое из после дующих - на содержание соответствующего легирующего элемента. Концентра ция цинка определяется по разности. Например, сплав Л62 содержит 62% Сu и 38 % Zn; ЛАН59-3-2 содержит 59 % Сu, 3 % А1, 2 % Ni и 36 % Zn.
В марках литейных латуней в явной форме указывается содержание цинка (содержание меди определяют по разности). Числа, соответствующие процентной концентрации цинка и легирующих элементов, следуют непосредственно за бук венными символами. Например, сплав ЛЦ40МцЗА содержит 40 % Zn, 3% Мn, 1 % А1, и 56 % Сu.
Принципы маркировки бронз в общем близки с маркировкой латуней. Раз личия состоят в том, что на первом месте в марке пишут не Л, а Бр, кроме того, ни в деформируемых, ни в литейных сплавах не указывают в явной форме кон центрацию меди, имея в виду, что она всегда является основой сплава. Например, сплав БрОЦС 4-4-17 - деформируемая бронза, содержащая 4% Sn, 4% Zn, 17% Pb, основа сплава - медь; сплав БрОЗЦ12С5 - литейная бронза, содержащая 3 % Sn, 12 % Zn, 5 % Pb, основа сплава Сu.
Сплавы меди широко применяют для изделий, обладающих высокой тепло проводностью (различная теплообменная аппаратура, например, сплавы Л62, Л68), электрической проводимостью (контакты, детали реле, токопроводящая арматура и др.), коррозионной стойкостью (паровая и водяная арматура, напри мер, морская латунь ЛО70-2, бронзы БрО5Ц5С5, БрОЗЦ7С5Н). Оловянистые, оловянисто-цинково-свинцовистые, алюминиевые, свинцовистые бронзы, крем нистые и марганцовистые латуни, например, БрО10Ф1, БрСЗО, ЛЦ16К4 приме няют для изготовления вкладышей подшипников скольжения. Бериллиевые брон зы, например БрБ2, применяют для изготовления ответственных пружин, мем бран, пружинящих контактов.
Вопросы к разделу
№ 223. Какими из приведенных в ответах свойств характеризуется медь?
А) Низкой tпл (651°С), низкой теплопроводностью, низкой плотностью (1740 кг/м3). В) Низкой tпл (327°С), низкой теплопроводностью, высокой плотно стью (11 600 кг/м3). С) Высокой tпл (1083°С), высокой теплопроводностью, высо кой плотностью (8940 кг/м3). D) Высокой tпл (1665СС), низкой теплопроводно стью, низкой плотностью (4500 кг/м3).
№ 224. Каков тип кристаллической решетки меди?
А) В модификации (-ГПУ, в модификации (-ОЦК. В) Кубическая гране-центрированная. С) Гексагональная плотноупакованная. D) Кубическая объемно-центрированная .
№ 225. Что такое латунь?
А) Сплав меди с цинком. В) Сплав железа с никелем. С) Сплав меди с оло вом. D) Сплав алюминия с кремнием.
№ 226. Каково максимальное содержание цинка в латунях, имеющих прак тическое значение?
А) 45 %. В) 39 %. С) 52 %. D) 18 %.
№ 227. Как влияет увеличение концентрации цинка на прочность и пла стичность (-латуней?
А) Обе характеристики снижаются. В) Обе характеристики возрастают. C)Прочность увеличивается, пластичность снижается. D) Прочность снижается, пластичность растет.
№ 228. Как влияет на прочность и пластичность ( + ( латуней увеличение концентрации цинка?
А) Прочность и пластичность снижаются. В) Прочность и пластичность увеличиваются. С) Прочность увеличивается, пластичность снижается. D) Проч ность снижается, пластичность увеличивается.
№ 229. Как называется сплав марки Л62? Каков его химический состав? А) Литейная сталь, содержащая 0,62 % С. В) Литейный алюминиевый сплав, содержащий 62 % А1. С) Сплав меди с цинком, содержащий 62 % Сu. D) Сплав бронзы с медью, содержащий 62 % бронзы.
№ 230. Как называется сплав марки ЛК80-3? Каков его химический состав?
А) Литейный алюминиевый сплав (силумин). Состав устанавливают по ГОСТу. В) Латунь. Содержит примерно 80 % Zn, 3 % Cd, остальное - Сu. С) Ли-тейная эвтектоидная сталь. Содержит примерно 0,8%С и ~ 3% Co. D) Латунь. Содер жит примерно 80 % Сu, 17 % Zn и 3 % Si.
№ 231. Какова марка деформируемого сплава, содержащего 36 % Zn, 3 % А1, 2% Ni, Сu-основа?
А) БрАЦН 3-36-2. В) ЛЦ36АЗН2. С) ЛАН 59-3-2. D) БрЦ36АЗН2.
№ 232. Какова марка литейного сплава, содержащего 40 % Zn, 3 % Мn, 1%А1 (основа - Сu)?
А) БрЦАМц40-1-3. В) ЛЦ40МцЗА. С) БрЦ40АМцЗ. D) ЛАМц 56-1-3.
№ 233. Как называют сплавы меди с другими элементами (кремнием, алю минием, оловом, бериллием и т. д.)?
А) Бронзы. В) Латуни. С) Инвары. D) Баббиты.
№ 234. Какова марка литейного сплава, содержащего 12 % Zn, 3 % Sn, 5 % Pb, Сu - основа?
А) БрОЦС 3-12-5. В) ЛЦ12ОЗС5. С) ЛОС 80-3-5. D) БрОЗЦ12С5.
№ 235. Какова марка деформируемого сплава, содержащего 4 % Sn, 4 % Zn, 17 %Рb (основа-Сu)?
А) БрО4Ц4С17. В) БрОЦС 4-4-17. С) ЛОС 75-4-17. D) ЛЦ4О4С17.
Алюминий - легкий металл (плотность 2700 кг/м3) белого цвета с ГЦК кри сталлической решеткой. Температура плавления Аl 660°С. Обладает высокой электро- и теплопроводностью, высокой химической активностью и одновремен но исключительной коррозионной стойкостью, объясняемой образованием на поверхности тонкой прочной беспористой оксидной пленки А12О3, надежно за щищающей металл от дальнейшего окисления. Механические свойства алюминия характеризуются низкими прочностью и твердостью и высокой пластичностью Сплавы на основе алюминия обладают малой плотностью, высокими удель ными механическими свойствами, высокой коррозионной стойкостью, сваривае мостью и т.д.
Алюминиевые сплавы классифицируют на деформируемые (в их структуре отсутствует эвтектика), литейные (сплавы с эвтектикой), неупрочняемые терми ческой обработкой (нагрев таких сплавов не сопровождается твердофазными превращениями), упрочняемые термической обработкой (сплавы с твердофаз ными превращениями). Кроме того, сплавы подразделяют на жаропрочные, вы сокопрочные, ковочные, сплавы для заклепок и т.д.
Деформируемыми сплавами, неупрочняемыми термообработкой, являются сплавы на основе системы Al-Mg (магналии), например, АМг2, АМгЗ, АМг6; сплавы системы А1-Мn, например, АМц.
Важнейшими деформируемыми сплавами, упрочняемыми термической об работкой, являются:
сплавы на основе системы Al-Cu-Mg с добавками Мg (дюралюмины), на пример, Д1, Д16, ВД17, Д18, Д19, В65 (сплав ВД17 жаропрочный, Д18 и В65 - сплавы для заклепок);
сплавы на основе системы Al-Mg-Si (авиали), например, АВ, АД31, АД35;
ковочные сплавы на основе системы Al-Mg-Si-Cu, например, АК6, АК8, на основе системы Al-Cu-Mg с добавками Fe и Ni, например, АК4-1 (сплав жаропрочный);
высокопрочные сплавы на основе системы Al-Zn-Mg-Cu, например, В93, В95, В96Ц. К высокопрочным сплавам относится сплав, на основе системы Al-Cu-Li, - ВАД23.
Литейными сплавами являются сплавы, на основе систем Al-Si (силумины), например, АК12 (АЛ2), АК7ч (АЛ9); Al-Cu, например, АЛ 19, АЛЗЗ; Al-Mg, на пример, АЛ8, АМг10 (АЛ27).
В соответствии с новой цифровой системой маркировки А1 сплавов едини ца, стоящая в начале марки, характеризует основу сплава - алюминий. Вторая цифра обозначает основной легирующий элемент или группу элементов. Третья или третья и вторая цифры те же, что и в старой маркировке. Нечетное число или ноль, стоящие на четвертом месте, обозначают деформируемый сплав. У литей ных сплавов четвертая цифра четная. При такой маркировке сплав Д16, напри мер, обозначается 1160.
Чистота сплавов по контролируемым примесям (Fe, Si и др.) обозначается буквами: пч (практически чистый), ч (чистый), оч (очень чистый), стоящими по сле марки сплава, например, АМг5оч.
Состояние деформируемых сплавов, отражающее термическое и термоме ханическое воздействие, имеет обозначения: М - мягкий, отожженный; Т - зака ленный и естественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно состарен ный на максимальную прочность; Н - нагартованный (деформация 1 ... 7 %); HI или НН - усиленно нагартованный; ТН - закаленный, естественно состаренный и нагартованный. Например, АК6Т1 - обозначение закаленного и искусственно состаренного деформируемого (ковочного) алюминиевого сплава АК6, АМг2Н1обозначение усиленно нагартованного деформируемого неупрочняемого терми ческой обработкой сплава АМг2.
Термическое упрочнение алюминиевых сплавов достигается закалкой и по следующим старением. Обосновать режимы термообработки таких сплавов как дюралюмины можно, в первом приближении, рассматривая их как сплавы систе мы Al-Cu (в дюралюминах медь главный легирующий элемент). Свежезакален ные сплавы имеют довольно низкую твердость и прочность, высокую пластич ность. При длительном пребывании закаленного сплава при нормальной темпера туре (естественное старение) или при сравнительно непродолжительном нагреве (искусственное старение) атомы легирующих элементов (в сплавах системы Al-Cu - атомы меди), расположенные в свежезакаленном сплаве случайно, собира ются в определенных местах кристаллической решетки, образуя участки повы шенной концентрации - зоны Гинье-Престона. В результате естественного старе ния образуются зоны толщиной 0,5 ... 1 и протяженностью 3 ... 6 нм (их называ ют зоны ГП-1), вызывая упрочнение сплава.
Если естественно состаренный сплав подвергнуть кратковременному нагре ву до 250 ... 270°С, то зоны ГП растворяются и сплав возвращается в свежезака ленное состояние с характерными для него свойствами (низкой твердостью и высокой пластичностью). Это явление получило название возврат. После возврата сплав может быть вновь упрочнен при естественном или искусственном старении.
При искусственном старении зоны Гинье-Престона укрупняются, достигая 1 ... 4 по толщине и 20 ... 30 нм по протяженности (зоны ГП-2). Концентрация меди в них приближается к стехиометрическому соотношению в соединении СиА!2. Дальнейшее развитие процессов искусственного старения приводит к об разованию метастабильных когерентно связанных с твердым раствором, а затем стабильных обособленных от раствора фаз. Скорость искусственного старения зависит от температуры. Повышение температуры ускоряет процесс. Однако в сплавах системы Al-Cu с 3 ... 5 % меди получаемая при этом максимальная проч ность тем ниже, чем выше температура старения. Наибольшее упрочнение полу чают при естественном старении в результате образования зон ГП-1. Не всегда максимум прочности достигается естественным старением, более того, во многих высокопрочных сплавах (В93, В95 и др.) естественное старение не протекает во обще (упрочнения при длительной выдержке при нормальной температуре не происходит).
Вопросы к разделу
№ 236. Каковы основные характеристики алюминия?
А) Малая плотность; низкая теплопроводность; низкая коррозионная стой кость. В) Высокая плотность; высокая теплопроводность; высокая коррозионная стойкость. С) Малая плотность; высокая теплопроводность; высокая коррозион ная стойкость. D) Малая плотность; высокая теплопроводность; низкая коррози онная стойкость.
№ 237. Каков тип кристаллической решетки алюминия?
А) Кубическая гранецентрированная. В) В модификации (-ГПУ, в модифи кации (-ОЦК. С) Кубическая объемноцентрированная. D) Гексагональная плот-ноупакованная.
№ 238. На рис. 47 представлен фрагмент диаграммы Al-Cu. Какие из спла вов системы относятся к деформируемым?
A) d В) а. С) с. D) b.
№ 239. На рис. 47 представлен фрагмент диаграммы Al-Cu. Какие из спла вов системы относятся к упрочняемым термообработкой? А) а. В) b. С) d. D) с.
№ 240. Что является упрочняющим фактором при термической обработке сплавов системы Al-Cu?
А) Образование при старении зон Гинье-Престона. В) Фиксация при ком натной температуре высокотемпературного состояния. С) Образование при за калке мартенситной структуры. D) Выделение при старении дисперсных фаз.
№ 241. Что такое зоны Гинье-Престона?
А) Образующийся при отпуске метастабильный (-карбид. В) Малые объемы твердого раствора с повышенной концентрацией растворенного компонента, со храняющие решётку растворителя. С) Образующиеся в растворах метастабильные фазы с решеткой, отличной от решетки раствора, но имеющие с ним коге рентную границу. D) Стабильные дисперсные фазы, выделившиеся из состарен ных твердых растворов.
№ 242. Как зависит максимально достижимая прочность сплавов системы Al-Cu от температуры старения?
А) Прочность не зависит от температуры старения. В) Чем выше температу ра, тем выше прочность. С) Чем выше температура, тем ниже прочность. D) Прочность достигается закалкой, старение же только снимает возникшие при закалке напряжения.
№ 243. Чем объяснить, что в сплавах системы Al-Cu при искусственном старении после достижения максимальной прочности наступает разупрочнение?
А) Выделением стабильной фазы СuА12. В) Образованием зон Гинье-Престона. С) Распадом мартенситной структуры. D) Упорядочением твердого раствора.
№ 244. Что называют возвратом для естественно состаренных алюминие вых сплавов?
А) Для алюминиевых сплавов возврат - это синоним отжига. В) Переход сплава в свежезакаленное состояние под действием кратковременного нагрева. С) Переход искаженной под действием закалочных напряжений кристаллической решетки в равновесное состояние. D) Переход пластически деформированной кристаллической решетки в равновесное состояние.
№ 245. Чем объясняется явление возврата для состаренных алюминиевых
сплавов?
А) Выделением стабильных фаз. В) Выделением метастабильных фаз. С) Растворением зон Гинье-Престона. D) Устранением искажений кристалличе ской решетки.
№ 246. К какой группе принадлежат алюминиевые сплавы типа АМг, на пример, АМгб?
А) К литейным сплавам. В) К деформируемым сплавам, неупрочняемым термообработкой. С) К деформируемым высокопрочным сплавам. D) К деформи руемым сплавам, упрочняемым термообработкой.
№ 247. Как называется сплав марки Д16? Каков его химический состав?
А) Баббит, содержащий 16 % олова. В) Латунь, содержащая 16 % цинка. С) Сталь, содержащая 16 % меди. D) Деформируемый алюминиевый сплав, уп рочняемый термообработкой - дуралюмин. Состав устанавливают по стандарту.
№ 248. Какой из алюминиевых сплавов марок АМг2Н1 или АМг5оч обла дает большей прочностью?
А)АМг2Н1 прочнее в связи с деформационным упрочнением. В) АМг5оч прочнее в связи с большей легированностью. С) Прочность обоих сплавов при мерно одинакова. D) На поставленный вопрос можно ответить только при одина ковых сплавах или при равных чистоте и виде обработки.
№ 249. К каким материалам относится сплав ВАД23?
А) К жаропрочным алюминиевым сплавам. В) К алюминиевым сплавам не упрочняемым термообработкой. С) К литейным алюминиевым сплавам. D) К высокопрочным алюминиевым сплавам.
№ 250. К каким материалам относится сплав В96?
А) К алюминиевым сплавам неупрочняемым термообработкой. В) К высо копрочным алюминиевым сплавам. С) К литейным алюминиевым сплавам. D) B96 - криогенный титановый сплав.
№ 251. Какой маркой четырехцифровой маркировки можно обозначить алюминиевый сплав АД31?
А) 1031. В) 1013. С) 1310. D) 3101
№ 252. Что означает буква Т в конце марки алюминиевых сплавов, напри мер АК4Т?
А) Термическую обработку: закалку + искусственный отпуск. В) Механиче скую обработку: сплав упрочнен (Т-твердый) холодной пластической деформа цией. С) Термическую обработку: закалку + естественный отпуск. D) Систему легирования: сплав дополнительно легирован титаном.
№ 253. Какой сплав обозначают маркой АК6Т1?
А) Естественно состаренный ковочный алюминиевый сплав АК6. В) Зака ленный и искусственно состаренный деформируемый алюминиевый сплав АК6. С) Алюминиевый сплав, содержащий 6 % Si и 1 % Ti. D) Деформируемый алю миниевый сплав АК6, дополнительно легированный титаном.
№ 254. Возможно ли существование алюминиевого сплава марки АМг6Т? А) Нет. Сплавы типа АМг не подвергают деформационному упрочнению. B) Нет. АМг6 относится к сплавам, неупрочняемым термообработкой. С) Да. Так маркируют сплав АМг6, дополнительно легированный титаном. D) Да. Так мар кируют естественно состаренный сплав АМг6.
№ 255. Какое старение применяют для высокопрочных сплавов марок В93, В95 и др. Почему?
А) Эффект от старения у этой группы сплавов невелик, поэтому старение, как правило, не применяют. В) Естественное. При искусственном старении спла вы сильно разупрочняются. С) Искусственное. При естественном старении спла вы этой группы не упрочняются. D) Для достижения максимальной прочности -естественное, максимальной жаропрочности - искусственное.
№ 256. Какие детали изготавливают из сплавов В65, Д18? А) Лопатки и диски компрессоров реактивных двигателей. В) Детали, рабо тающие в условиях вибрационных нагрузок, например, колеса шасси самолетов. C) Конструкции с высокой жесткостью, например, элероны. D) Заклепки для кон струкций самолетов.
№ 257. Какой из сплавов предпочтителен для изготовления лопаток ком прессора реактивного двигателя, работающих при температурах до 300°С?
А) АК4-1. В) АМг6. С) АЛ27. D) Д16.
Титан существует в двух аллотропических модификациях. Ниже 882°С су ществует (-титан, обладающий ГПУ кристаллической решеткой. При более вы соких температурах вплоть до температуры плавления (1665°С) Ti существует в модификации ( с ОЦК решеткой. Титан может быть отнесен как к тугоплавким металлам (температура плавления выше, чем у Fe), так и к легким (плотность Ti - 4500 кг/м3). По химической стойкости он не уступает корозионно-стойким не ржавеющим) сталям, а в ряде случаев превосходит их.
Титановые сплавы наиболее широко применяют в авиации и ракетной тех нике для изготовления деталей, работающих при температурах 250 ... 550°С когда легкие алюминиевые сплавы уже не могут работать, а стали и никелевые сплавы уступают им по удельной прочности.
Для повышения прочности титановые сплавы легируют марганцем, желе зом, алюминием, молибденом, хромом, ванадием, оловом и другими элементами. Элементы, расширяющие область существования (-модификации титана и по вышающие температуру ((( перехода, называют (-стабилизаторами. Важней шим элементом этой группы является А1. Элементы, расширяющие область су ществования (-модификации титана и снижающие температуру полиморфного превращения, называют (-стабилизаторами. Важнейшими из них являются Мо, V, Cr, Mn, Fe, Ni и др. Способность (-фазы к переохлаждению лежит в основе термической обработки титановых сплавов. Элементы, практически не влияющие на температуру полиморфного превращения, называют нейтральными. Наиболь шее практическое значение из них имеют Sn и Zr.
По структуре в отожженном состоянии титановые сплавы подразделяют на пять групп: (-сплавы (ВТ1-0, ВТ5 и др.); псевдо (-сплавы (ОТ4, ВТ4, ВТ18 и др.); ( + (-сплавы (ВТ6, ВТЗ-1, ВТ22 и др.); псевдо (-сплавы (ВТ15, ТС6 и др.); (-сплавы(4201 и др.).
Альфа-сплавы характеризуются однофазной структурой. Они не упрочня ются термической обработкой. Повышение их прочности достигается холодной пластической деформацией.
Псевдо (-сплавы могут закаливаться с образованием титанового мартенсита (', представляющего собой твердый раствор легирующих в (-титане. Мартенсит в псевдо (-сплавах имеет малую степень пересыщения. Упрочнение сплава при этом незначительно.
Альфа + бета-сплавы подвергают упрочняющей термической обработке, со стоящей из закалки и старения. Закалка состоит в нагреве до температур, не сколько ниже полного превращения (+((( (в (-состоянии происходит ин тенсивный рост зерна), выдержке и последующем быстром охлаждении. В зави симости от содержания (-стабилизаторов в закаленном сплаве возможно образо вание мартенситных фаз (' и (", а также метастабильной фазы ('. При высоком содержании (-стабилизаторов и при малых и средних скоростях охлаждения мо жет образоваться фаза (, сильно охрупчивающая сплав. Появления этой фазы стремятся не допускать. При старении (искусственном) происходит распад зака лочных структур ((', (", (')- Конечные продукты - дисперсные ( и (-фазы, близ кие к равновесному состоянию, образование которых вызывает дисперсионное упрочнение (твердение) сплава.
При закалке псевдо (-сплавов фиксируется метастабильная ('-фаза. При старении из (' выделяется тонкодисперсная (-фаза, повышающая прочность и твердость сплава.
Бета-сплавы при всех температурах имеют структуру (-фазы. Термической обработкой не упрочняются.
Вопросы к разделу
№ 258. К какой группе металлов относится титан?
А) К благородным. В) К редкоземельным. С) К тугоплавким. D) К легко плавким.
№ 259. Какие кристаллические решетки имеют полиморфные модификации титана?
А) (-ОЦК, (-ГПУ. В) (-ГЦК, (-ОЦК. С) (-ГПУ, (-ОЦК. D) (-ГПУ, (-ГЦК.
№ 260. Ti имеет две аллотропические модификации: ( - с ГПУ решеткой и ( - с решеткой ОЦК. Какая из модификаций высоко- или низкотемпературная более пластична?
А) Пластичность не зависит от типа кристаллической решетки. Ее величина является опытной характеристикой. В) Ti-( более пластичен. С) В обеих модифи кациях титан одинаково пластичен. D) В низкотемпературной модификации ти тан более пластичен.
№ 261. Как влияют на температуру полиморфного превращения титана алюминий, молибден, олово?
A) Sn - повышает, А1 - снижает, Мо - практически не влияет. В) А1 - по вышает, Мо - снижает, Sn - практически не влияет. С) Мо - повышает, Sn - сни жает, А1 - практически не влияет. D) A1 - повышает, Sn - снижает, Мо - практи чески не влияет.
№ 262. Какое свойство делает титановые сплавы особенно ценными при создании летательных аппаратов?
А) Низкая плотность. В) Высокая абсолютная прочность. С) Высокая хими ческая стойкость. D) Высокая удельная прочность.
№ 263. Какая обработка проводится для упрочнения (-сплавов титана?
А) Закалка. В) Закалка + старение. С) Холодная пластическая деформация. D) Стабилизирующий отжиг.
№ 264. Почему при закалке титановых сплавов их не нагревают в об ласть (?
А) При закалке из области бета не образуется мартенситных структур. В) При закалке из (-области образуется малопересыщенный мартенсит. С) При закалке из (-области образуется (-фаза, охрупчивающая сплав. D) В (-области происходит сильный рост зерна.
№ 265. Можно ли использовать для упрочнения титановых сплавов (-фазу?
А) Да. (-фаза упрочняет сплав без снижения его пластичности. В) Нет. (-фаза обладает низкой твердостью. С) Да. (-фаза интенсивно упрочняет сплав, несколько снижая его пластичность. D) Нет. (-фаза сильно охрупчивает сплав.
№ 266. Какая обработка проводится для упрочнения ( + ( сплавов титана? А) Стабилизирующий отжиг. В) Закалка + старение. С) Отжиг + старение. D) Горячая пластическая деформация.
№ 267. К какой группе (каким группам) относятся титановые сплавы ВТ18 и ОТ4?
А) ВТ18 - к (( + ()-сплавам, ОТ4 - к псевдо (-сплавам. В) ВТ18 - к (( + ()-сплавам, ОТ4 - к (-сплавам. С) ВТ 18 - к псевдо (-сплавам, ОТ4 - сплав на осно ве олова, а не титана. D) Оба - к псевдо (-сплавам.
В ряду технических легких металлов (Al, Be, Mg, Ti) наиболее легким явля ется магний. Его плотность - около 1740 кг/м3, температура плавления 651°С. Он обладает ГПУ кристаллической решеткой. Mg - активный металл, энергично взаимодействующий с кислородом воздуха. Тонкая пленка оксида MgO при тем пературе ниже 450°С предохраняет поверхность от дальнейшего окисления, од нако, при более высоких температурах защитные свойства оксида нарушаются, и при 623°С магний сгорает ослепительно ярким пламенем. Магний обладает весьма низким, особенно в литом состоянии, комплексом механических свойств ((в = 100 ... 120 МПа; (02 = 20 ... 30 МПа; ( = 6 ... 8 %; НВ = 300 МПа; Е = 45 ГПа). Прочностные свойства в значительной мере зависят от зернистости и дефектно сти литой структуры. Низкая пластичность Mg объясняется тем, что в металлах с гексагональной кристаллической структурой при температуре, близкой к нор мальной, скольжение происходит только по базисным плоскостям и лишь при нагреве появляются дополнительные плоскости скольжения и двойникования.
К достоинствам магниевых сплавов относятся высокие удельные механиче ские свойства, хорошая обрабатываемость резанием, отличные демпфирующие свойства, высокая коррозионная стойкость в щелочах, керосине, бензине, мине ральных маслах (для предотвращения воздушной коррозии магниевые сплавы оксидируют или покрывают лакокрасочными пленками, эпоксидной смолой).
Сплавы магния легируют марганцем, алюминием, цинком,1 цирконием, ли тием, бериллием, редкоземельными элементами. Мn повышает коррозионную стойкость сплава и одновременно увеличивает его прочность. А1 и Zn увеличи вают прочность и модифицируют (измельчают) структуру литых сплавов. Наибо лее интенсивно измельчает зерно Zr, кроме того, он увеличивает пластичность. Значительно увеличивает пластичность Li, к тому же он снижает плотность спла ва. Введение малых количеств Be (0,005 ... 0,02 %) почти полностью исключает воспламенение магния при нагреве. РЗЭ увеличивают сопротивление ползучести сплава при высоких температурах (до 250°С).
Для упрочнения магниевых сплавов широко используется эффект диспер сионного твердения с выделением дисперсных фаз типа Mg4Al3, MgZn2 и др., протекающего при искусственном старении закаленных сплавов. Диффузионные процессы в магниевых сплавах протекают чрезвычайно медленно, поэтому опе рации термообработки имеют большую продолжительность (время выдержки при температуре закалки доходит до 24 ч). Охлаждение при закалке ведут в горячей воде или на воздухе.
Основные виды термической обработки имеют определенные условные обозначения. Отжиг обозначают Т2, закалку - Т4, закалку и старение для получе ния максимальной твердости - Т6, закалку и стабилизирующий отпуск - Т7 и т.д. Например, МА11Т4 означает деформируемый магниевый сплав МАП, подверг нутый закалке.
По технологии изготовления магниевые сплавы подразделяют на литейные и деформируемые (литейные маркируют буквами МЛ, деформируемые - МА). По применению сплавы классифицируют на конструкционные (большинство спла вов) и сплавы со специальными свойствами (например, МА17 применяют для изготовления звукопроводов ультразвуковых линий задержки). По плотности сплавы подразделяют на легкие и сверхлегкие. К сверхлегким относятся сплавы, легированные литием (МА18, МА21), остальные - легкие.
Сплавы, легированные значительным количеством иттрия (ИМВ5, ИМВ7) отличает высокая прочность и пластичность при температурах выше 250°С.
Вопросы к разделу
№ 268. Каковы основные качественные характеристики магния?
А) Низкая жесткость, низкая плотность, высокие демпфирующие способно сти, низкая пластичность. В) Высокая жесткость, низкая плотность, низкие демп фирующие способности, высокая пластичность. С) Высокая жесткость, низкая плотность, высокие демпфирующие способности, высокая пластичность. D) Низ кая жесткость, низкая плотность, высокие демпфирующие способности, высокая пластичность.
№ 269. Каков тип кристаллической решетки магния?
А) В низкотемпературной модификации - ГПУ, в высокотемпературной -ОЦК. В) Объемноцентрированная кубическая (К8). С) В низкотемпературной модификации - ОЦК. в высокотемпературной ГЦК. D) Гексагональная плотно-упакованная (Г 12).
№ 270. Каковы (ориентировочно) режимы закалки сплавов на основе магния?
А) Температура около 100°С, выдержка до 40 ч, охлаждение в растворах солей. В) Температура около 200°С, выдержка до 12 ч, охлаждение в масле или на воздухе. С) Температура около 700°С, выдержка 15 ... 30 мин, охлаждение в холодной воде. D) Температура около 400°С, выдержка до 24 ч, охлаждение в горячей воде или на воздухе.
№ 271. Каков механизм старения, приводящего к упрочнению закаленных магниевых сплавов?
А) Образование в пересыщенном твердом растворе зон Гинье-Престона. В) Полная рекристаллизация структуры сплава. С) Вьщеление из пересыщенного твердого раствора дисперсных интерметаллидных фаз. D) Образование дополни тельных объемов мартенсита.
№ 272. Чем объясняется длительность выдержек, присущая магниевым сплавам, при температурах термообработки?
А) Низкой скоростью диффузионных процессов. В) Дефектностью кристал лической структуры сплавов. С) Типом кристаллической решетки магния. D) Высоким уровнем энергии связи атомов в решетке.
№ 273. Какие свойства магниевых сплавов позволяют эффективно приме нять их как конструкционные материалы?
А) Хорошая обрабатываемость резанием. В) Высокая абсолютная проч ность. С) Низкая плотность. D) Высокие удельные механические свойства.
№ 274. Чем можно объяснить низкую пластичность магния?
А) Отсутствием полиморфизма. В) Малым числом плоскостей скольжения в кристаллической решетке. С) Дефектностью кристаллической решетки. D) Высо кой энергией связи атомов в решетке.
№ 275. Какой сплав обозначают маркой МЛЗТ2?
А) Литейный магниевый сплав МЛЗ, дополнительно легированный редко земельными элементами. В) Закаленный и искусственно состаренный литейный магниевый сплав МЛЗ. С) Отожженный магниевый сплав МЛЗ. D) Магниевый сплав, содержащий 3 % Li и 2 % Ti.
№ 276. Какой сплав обозначают маркой MA11T6?
А) Закаленный и состаренный на максимальную твердость магниевый сплав МАП. В) Магниевый сплав, содержащий 11 % А1 и 6 % Ti. С) Отожженный де формируемый магниевый сплав МАП. D)Жаропрочный магниевый сплав МАП, легированный дополнительно торием.
№ 277. Какие магниевые сплавы называют сверхлегкими?
А) Все конструкционные магниевые сплавы относятся к сверхлегким. В) Сплавы, легированные бериллием. С) Сплавы, легированные литием. D) Спла вы, легированные РЗЭ.
№ 278. Какова роль редкоземельных элементов в легировании магниевых сплавов?
А) РЗЭ повышают прочность и пластичность сплавов при криогенных тем пературах. В) РЗЭ увеличивают сопротивление сплава ползучести при повышен ных температурах. С) РЗЭ повышают коррозионную стойкость сплавов. D) РЗЭ исключают воспламенение магния при нагреве.
№ 279. Каково назначение магниевых сплавов, легированных итрием, на пример сплава ИМВ7?
А) Работа в условиях глубокого вакуума. В) Работа в коррозионноактивных средах. С) Работа при температурах жидкого водорода. D) Работа при высоких (более 250°С) температурах.
№ 280. К каким видам принадлежат сплавы марок АЛ 19 и МА21?
А) АЛ 19 - деформируемый сплав А1, МА21 - литейный сплав Mg. В) АЛ 19 -неупрочняемый термообработкой сплав на основе Al, MA21 - медь технической чистоты. С) АЛ 19 - литейный сплав Al, MA21 - деформируемый сплав Mg. D) АЛ 19 - алюминиевый сплав, легированный литием, МА21 - магниевый сплав, легированный алюминием.
№ 281. К каким материалам относится сплав МЛ5?
А) К алюминиевым сплавам, легированным литием. В) К литейным магние вым сплавам. С) К (-сплавам титана. D) К литейным медным сплавам.
Бериллий относится к группе легких металлов (плотность 1800 кг/м3). Он имеет две аллотропические модификации. Ве( обладает ГПУ кристаллической решеткой и существует до 1250°С. От 1250°С до температуры плавления (1284°С) бериллий существует в модификации ( с ОЦК решеткой.
У бериллия очень высокие удельные прочность и жесткость. По этим харак теристикам, особенно по удельной жесткости, Be значительно превосходит высо копрочные стали и сплавы на основе алюминия, магния, титана. Бериллий обла дает большой скрытой теплотой плавления и очень высокой скрытой теплотой испарения. Высокие тепловые и механические свойства позволяют использовать бериллий в качестве теплозащитных и конструкционных материалов космиче ских летательных аппаратов (головные части ракет, тормозные устройства кос мических челноков, оболочки кабин космонавтов, камеры сгорания ракетных двигателей и т.д.). Высокая удельная жесткость в сочетании со стабильностью размеров, высокой теплопроводностью и др. свойствами дают возможность ис пользовать бериллий при создании высокоточных приборов (детали инерциальных систем навигации - гироскопов и др.).
Широкое применение бериллия сдерживается высокой стоимостью, связан ной с малой распространенностью в природе, сложностью технологии переработ ки руд и изготовления деталей, токсичностью металла.
Вопросы к разделу
№ 282. К какой группе металлов относится бериллий?
А) К редкоземельным. В) К тугоплавким. С) К благородным. D) К легким.
№ 283. Какими из приведенных в ответах свойств характеризуется бериллий? А) Высокой tпл (1665°С), низкой жесткостью, низкой плотностью (4500 кг/м3). Высокой tпл (1284°С), высокой жесткостью, низкой плотностью (1800 кг/м3). Высокой tпл (1539°С), высокой жесткостью, высокой плотностью (7800 кг/м3). Низкой tпл (651°С), низкой жесткостью, низкой плотностью (1740 кг/м3).
№ 284. Каков тип кристаллической решетки бериллия?
А) Гексагональная плотноупакованная (Г12). В) Объемноцентрированная кубическая (К8). С) В низкотемпературной модификации - ОЦК, в высокотемпе ратурной - ГЦК. D) В низкотемпературной модификации - ГПУ, в высокотемпе ратурной - ОЦК.
№ 285. Какой из материалов может быть применен для изготовления пру жинящего элемента ответственного назначения?
А) МА5. В) БрБ2. С) ВТ1-0. D) AK4-1.
№ 286. Для каких из перечисленных в ответах изделий применяют берил лий, или сплавы на его основе?
А) Высококачественные гироскопы. В) Упругие элементы электронной ап паратуры. С) Самосмазывающиеся подшипники скольжения. D) Заклепки корпу сов ракет.
№ 287. Какое из перечисленных в ответах изделий может быть изготовлено из бериллия или из сплавов на его основе?
А) Камера сгорания ракетного двигателя. В) Сердечник реле постоянного тока. С) Антенна космического аппарата с памятью формы. D) Опора скольжения высокоточного прибора, например, гироскопа.
№ 288. Для каких из перечисленных в ответах изделий применяют сплав БрБ2?
А) Для головок цилиндров самолетных поршневых двигателей. В) Для со пел ракетных двигателей. С) Для приборных пружин. D) Для быстроходных под шипников скольжения.
Сплавы цветных металлов широко применяются в качестве антифрикцион ных (подшипниковых) материалов. Они обладают гетерогенной структурой, со стоящей из мягкой основы с равномерно распределенными включениями твердых частиц (баббиты, ряд сплавов на основе меди, цинковые антифрикционные спла вы) или из твердой основы и мягких включений (свинцовистая бронза, оловяни-стый алюминий).
Баббиты, например, Б83, Б16, БКА - сплавы на основе олова (Б83) или свинца (Б 16 - с добавкой Sn, БКА - безоловянистый). Применяют баббиты для изготовления вкладышей подшипников скольжения быстроходных тяжелонагруженных машин (Б83, Б88), автомобильных моторов (Б16), подшипников вагонов (БКА, БК2).
Алюминиевые подшипниковые сплавы, например АО9-2, АО20-1, работают в условиях высокой энергонапряженности (при высоких давлениях и скоростях скольжения).
Несколько уступает по антифрикционным свойствам алюминиевым сплавам свинцовистая бронза БрСЗО. Бронзу БрО5Ц5С5, латунь ЛЦ16К4 и др. применяют в качестве антифрикционных материалов при невысоких скоростях скольжения (1 ... 3 м/с).
№ 289. Каковы основные признаки подшипниковых сплавов?
А) Сплав имеет однофазную структуру. В) Сплав обладает высокой твердо стью. С) Сплав имеет многофазную структуру, состоящую из мягкой основы и твердых включений или из твердой основы и мягких включений. D) Сплав имеет мелкозернистое строение.
№ 290. Что такое баббит?
А) Латунь с двухфазной структурой. В) Литейный алюминиевый сплав. С) Антифрикционный сплав. D) Бронза, упрочненная железом и марганцем.
№ 291. Для изготовления каких деталей применяют сплав Б83?
А) Ответственных пружинящих элементов приборов. В) Топливных и ки слородных баков ракет. С) Передних кромок крыльев сверхзвуковых самолетов. D) Быстроходных, высоконагруженных подшипников скольжения.
№ 292. Какой из приведенных в ответах материалов предпочтителен для из готовления быстроходных подшипников скольжения?
А) БрО5Ц5С5. В) АО9-2. С) АЧС-3. D) ЛЦ16К4.
1.2.8.1. Ответы к разделу
Позиция А
№ 223. А) Неверно. В выбранном ответе приведены характеристики Mg.
№ 224. А) Медь не обладает полиморфизмом.
№№ 225 - 226. А) Правильно.
№ 227. А) Неверно.
№ 228. А) Прочность (+ ( латуней с увеличением в сплаве концентрации цинка увеличивается.
№ 229. А) Неверно. У литейных сталей буква Л стоит в конце марки.
№ 230. А) Неверно. Литейные сплавы алюминия маркируют буквами АЛ. В частности марки силуминов АЛ2, АЛ4, АЛ9.
№№ 231 - 232. А) Неверно. Рассматриваемый сплав - это сплав Сu с Zn (прочие элементы - легирующие). Следовательно, это не бронза.
№ 233. А) Правильно.
№ 234. А) Неверно. Так маркируют деформируемые бронзы.
№ 235. А) Неверно. БрО4Ц4С17 марка литейной бронзы.
№ 236. А) Действительно, алюминий обладает малой плотностью. Прочие свойства выбраны неверно.
№ 237. А) Правильно.
№238. А) Сплавы, помеченные буквой d, составляют группу литейных сплавов.
№ 239. А) Сплавы, помеченные буквой а, входят в группу деформируемых сплавов (сплавы, неупрочняемые термообработкой).
№ 240. А) Правильно.
№ 241. А) Неверно.
№ 242. А) От температуры старения зависит характер образующихся уп рочняющих фаз, которые определяют прочность сплава.
№ 243. А) Правильно.
№ 244. А) Неверно. Отжиг приближает сплав к равновесию, а возврат -удаляет.
№ 245. А) Неверно. Выделение стабильных фаз приближает сплав к равно весию. При возврате сплав от равновесия удаляется.
№ 246. А) Неверно.
№ 247. А) Баббиты (оловянистые и некоторые свинцово-оловянистые) мар кируют буквой Б, например, Б16 (16 % олова).
№ 248. А) Деформация, действительно, упрочняет сплав, но можно ли ут верждать, не опираясь на экспериментальные данные, что он стал прочнее сплава иного химического состава.
№№ 249 - 251. А) Неверно.
№ 252. А) Термическую обработку алюминиевых сплавов, состоящую из закалки и искусственного отпуска, обозначают Т1.
№ 253. А) В конце марки закаленных и естественно состаренных алюми ниевых сплавов буква Т ставится без цифр.
№ 254. А) Приведенное обозначение не предполагает деформационного уп рочнения. Деформационное упрочненное сплавов обозначают буквой Н, а не Т.
№№ 255 - 256. А) Неверно.
№ 257. А) Правильно.
№ 258. А) К благородным металлам относятся серебро, золото, металлы группы платины. К группе благородных относят также медь.
№ 259. А) Неверно.
№ 260. А) Неверно. Пластичность материала определяется числом плоско стей легкого скольжения в кристаллической решетке.
№ 261. А) В этом ответе влияние всех элементов указано неверно.
№ 262. А) Низкая плотность безотносительно к прочностным характеристи кам не может определять эффективность использования металла в качестве кон струкционного материала.
№ 263. А) Неверно. При закалке, хотя и возникает мартенситоподобная структура, она не приводит к упрочнению сплава.
№ 264. А) Неверно. Образование мартенситной структуры определяется режимом охлаждения сплава.
№ 265. А) Неверно.
№ 266. А) Неверно. Отжиг, обычно, приводит к уменьшению, а не увеличе нию прочности.
№ 267. А) Тип структуры сплава ВТ 18 указан неверно.
№ 268. А) Правильно.
№ 269. А) Неверно. Магний не имеет полиморфных модификаций.
№ 270. А) Неверно.
№ 271. А) Некоторые магниевые сплавы упрочняются при выделении фаз ГП. Однако это не основной механизм упрочнения.
№ 272. А) Правильно.
№ 273. А) Хорошая обрабатываемость резанием или любым иным техноло гическим методом может лишь способствовать использованию материала, но не является решающим фактором его применимости.
№ 274. А) Многие металлы, несмотря на отсутствие полиморфизма, явля ются весьма пластичными материалами, например, медь, алюминий, серебро и другие.
№ 275. А) Неверно. Обозначение Т2 относится к термической обработке, а не к химическому составу.
№ 276. А) Правильно.
№ 277. А) Неверно. Именно магниевые сплавы по плотности подразделяют на легкие и сверхлегкие.
№№ 278 - 281. А) Неверно.
№ 282. А) Неверно. В группу редкоземельных металлов входят лантаноиды и сходные с ними иттрий и скандий.
№ 283. А) Неверно. В выбранном ответе приведены характеристики Ti.
№ 284. А) Решетку Г12 имеет низкотемпературная модификация бериллия.
№ 285. А) Неверно. Магниевые сплавы для изготовления пружин не приме няют.
№№ 286 - 287. А) Правильно.
№№ 288 - 291. А) Неверно.
№ 292. А) Бронзы применяют как антифрикционные материалы при сред них скоростях скольжения. БрО5Ц5С5 работает при малых скоростях (до 3 м/с).
Позиция В
№ 223. В) Неверно. В выбранном ответе приведены характеристики РЬ.
№ 224. В) Правильно.
№№ 225 - 226. В) Неверно.
№ 227. В) Правильно.
№ 228. В) Пластичность ( + ( латуней с увеличением концентрации цинка уменьшается.
№ 229. В) Неверно.
№ 230. В) Это, действительно, латунь, но состав сплава расшифрован не верно.
№ 231. В) Неверно. Так маркируют литейные латуни.
№ 232. В) Правильно.
№ 233. В) Неверно. Латуни - это сплавы меди с цинком.
№ 234. В) Неверно. В рассматриваемом сплаве Zn присутствует наряду с дру гими элементами в сравнимом с ними количестве. Следовательно, это не латунь.
№ 235. В) Правильно.
№ 236. В) Алюминий относится к группе легких металлов, поэтому он не может обладать высокой плотностью.
№ 237. В) Алюминий не обладает полиморфизмом.
№ 238. В) Сплавы, помеченные буквой а, входят в группу деформируемых сплавов (сплавы, неупрочняемые термообработкой).
№ 239. В) Правильно.
№ 240. В) Фиксация закалкой высокотемпературного состояния не вызыва ет в сплавах системы Al-Cu серьезного упрочнения.
№ 241. В) Правильно.
№ 242. В) Неверно.
№ 243. В) Неверно. Образование зон ГП как раз обеспечивает упрочнение сплавов.
№ 244. В) Правильно.
№ 245. В) Неверно. Выделение метастабилных фаз приближает сплав к рав новесию. При возврате сплав удаляется от равновесия.
№ 246. В) Правильно.
№ 247. В) Латуни маркируют буквой Л, после которой указывается содер жание в сплаве меди.
№ 248. В) АМг5оч, действительно, содержит больше упрочняющих леги рующих элементов. Но ведь сплав АМг2 подвергнут упрочняющей обработке.
№ 249. В) Неверно.
№ 250. В) Правильно.
№ 251. В) Неверно.
№ 252. В) Упрочняющую обработку алюминиевых сплавов, состоящую в пластическом деформировании металла, обозначают, в зависимости от степени деформации, буквами Н или НН.
№№ 253 - 254. В) Правильно.
№№ 255 - 256. В) Неверно.
№ 257. В) Неверно. Сплавы АМг применяют для изготовления сварных конструкций средней прочности.
№ 258. В) Неверно. В группу редкоземельных металлов входят лантаноиды и сходные с ними иттрий и скандий.
№ 259. В) Титан в модификации а имеет гексагональную плотноупакован-ную кристаллическую решетку.
№№ 260 - 261. В) Правильно.
№ 262. В) По абсолютной прочности титановые сплавы уступают более де шевым высокопрочным сталям.
№ 263. В) Неверно. Мартенситоподобная структура, образующаяся в а-сплавах при быстром охлаждении, не является пересыщенным раствором, сле довательно, старение не может привести к упрочнению сплава.
№ 264. В) Неверно. Насыщенность мартенсита определяется составом сплава.
№ 265. В) Свойства фазы ( указаны неверно.
№ 266. В) Правильно.
№ 267. В) Тип структуры обоих сплавов указан неверно.
№ 268. В) Магний, действительно, легкий металл. Остальные характеристи ки указаны неверно.
№№ 269 - 270. В) Неверно.
№ 271. В) Неверно. Рекристаллизационный отжиг и старение - это различ ные виды термообработки.
№ 272. В) Неверно. Дефектностью кристаллической структуры нельзя объ яснить длительность выдержек при термообработке.
№ 273. В) Неверно. Магниевые сплавы не обладают высокими абсолютны ми прочностными свойствами.
№ 274. В) Правильно.
№ 275. В) Неверно. Закалка и старение для получения максимальной твер дости в магниевых сплавах обозначается Т6.
№ 276. В) Неверно.
№ 277. В) Сверхлегкие сплавы - это сплавы менее плотные, чем Mg но Be по сравнению с Mg более плотный металл.
№ 278. В) Правильно.
№ 279. В) Неверно.
№ 280. В) Неверно. АЛ 19 - сплав алюминия, упрочняемый термообработкой. МА21 не медь (в марках меди нет буквы А).
№ 281. В) Правильно.
№ 282. В) Температура плавления бериллия (1284°С) ниже температуры плавления железа (1539°С). Следовательно, Be - не тугоплавкий металл.
№ 283. В) Правильно.
№ 284. В) Решетку К8 имеет высокотемпературная модификация берил;
№ 285. В) Правильно.
№ 286. В) Неверно.
№ 287. В) Бериллий не обладает ферромагнетизмом.
№№ 288 - 291. В) Неверно.
№ 292. В) Правильно.
Позиция С
№ 223. С) Правильно.
№ 224. С) Неверно.
№ 225. С) Сплав меди с оловом (кроме Sn дополнительно могут быть другие легирующие) называется оловянистой бронзой.
№ 226. С) Неверно.
№ 227. С) С увеличением концентрации Zn пластичность а латуней возраст
№№ 228 - 229. С) Правильно.
№ 230. С) Неверно. В марках литейных сталей буква Л стоит в конце. В остальном литейные стали маркируют по общим правилам маркировки сталей.
№ 231. С) Правильно.
№ 232. С) Неверно. Рассматриваемый сплав - это сплав Сu с Zn (прочие элементы - легирующие). Следовательно, это не бронза.
№ 233. С) Неверно. Инвар - это железоникелевый сплав с очень ни температурным коэффициентом линейного расширения.
№№ 234 - 235. С) Неверно. В рассматриваемом сплаве Zn присутствует в ряду с другими элементами в сравнимом с ними количестве. Следовательно, это - не латунь.
№ 236. С) Правильно.
№ 237. С) Неверно.
№ 238. С) Правильно.
№ 239. С) Сплавы, помеченные буквой d, составляют группу литейных сплавов.
№ 240. С) Неверно. В алюминиевых сплавах мартенситные структур образуются.
№ 241. С) Неверно.
№ 242. С) Правильно.
№ 243. С) Неверно. В алюминиевых сплавах мартенситные структуры не образуются.
№ 244. С) Структуру, полученную в результате возврата, едва ли можно на звать равновесной.
№ 245. С) Правильно.
№ 246. С) Неверно.
№ 247. С) В стали медь в таком количестве не вводят.
№ 248. С) Для подобного утверждения, не опирающегося на эксперимен тальные данные, нет оснований.
№№ 249 - 250. С) Неверно.
№№ 251 - 252. С) Правильно.
№ 253. С) Неверно.
№ 254. С) Неверно. Буква Т в конце марки алюминиевого сплава указывает на характер термической обработки (закалка + естественное старение).
№ 255. С) Правильно.
№ 256. С) Неверно.
№ 257. С) Неверно. Литейный алюминиевый сплав АЛ27 применяют для изготовления силовых деталей, работающих при температурах от -60 до +60°С.
№№ 258 - 259. С) Правильно.
№ 260. С) Неверно. Решетка ГПУ имеет меньше плоскостей легкого сколь жения, чем ОЦК. Следовательно, в состоянии а титан менее пластичен.
№ 261. С) В этом ответе влияние всех элементов указано неверно.
№ 262. С) Химическая стойкость позволяет использовать титан в конструк циях, работающих с агрессивными средами (вентили, трубопроводы и т.д.). Од нако применение титана в летательных аппаратах значительно разнообразнее.
№ 263. С) Правильно.
№ 264. С) Неверно. Образование (-фазы зависит от концентрации в сплаве (-стабилизаторов и от режима охлаждения.
№ 265. С) Неверно.
№ 266. С) Неверно. После отжига структура близка к равновесной, поэтому при старении она измениться не может, а, следовательно, не произойдет упрочнения.
№ 267. С) ОТ4 - марка сплава на основе титана.
№ 268. С) Магний имеет низкую жесткость и низкую пластичность.
№ 269. С) Неверно. Магний не имеет полиморфных модификаций.
№ 270. С) Неверно. Температура 7000С превышает температуру плавления магния.
№ 271. С) Правильно.
№ 272. С) Неверно. Продолжительность выдержки при термообработке ма ло связана с типом кристаллической решетки.
№ 273. С) Низкая плотность безотносительно к прочностным характеристи кам не может определять эффективность использования металла в качестве кон струкционного материала.
№ 274. С) Конечно, увеличение количества дефектов кристаллического строения сверх некоторой величины ведет к снижению пластичности металла. Но в данном случае речь идет о природной характеристике магния.
№ 275. С) Правильно.
№ 276. С) Неверно. Отжиг магниевых сплавов обозначают Т2.
№ 277. С) Правильно.
№ 278. С) Основным элементом, повышающим коррозионную стойкость магниевых сплавов, является марганец.
№ 279. С) Неверно.
№ 280. С) Правильно.
№ 281. С) Неверно.
№ 282. С) К благородным металлам относятся серебро, золото, металлы группы платины. К группе благородных относят также медь.
№ 283. С) Неверно. В выбранном ответе приведены характеристики Fe.
№ 284. С) Неверно.
№ 285. С) Неверно. Титан для изготовления пружин не применяют.
№ 286. С) Неверно.
№ 287. С) Бериллий и сплавы на его основе не обладают памятью формы.
№№ 288 - 290. С) Правильно.
№ 291. С) Неверно.
№ 292. С) Антифрикционные чугуны используют для работы при малых скоростях скольжения (АЧС-3 - до 0,75 м/с).
Позиция D
№ 223. D) Неверно. В выбранном ответе приведены характеристики Ti.
№ 224. D) Неверно.
№ 225. D) Сплавы алюминия с кремнием называется силуминами.
№ 226. D) Неверно.
№ 227. D) С увеличением концентрации Zn прочность (-латуней возрастает.
№ 228. D) Неверно.
№ 229. D) Неверно. Бронза сама является сплавом на основе меди.
№ 230. D) Правильно.
№ 231. D) Неверно. Рассматриваемый сплав - это сплав Сu с Zn (прочие элементы - легирующие). Следовательно, это не бронза.
№ 232. D) Неверно. ЛАМц 56-1-3 - марка деформируемой латуни.
№ 233. D) Неверно. Баббиты - это антифрикционные сплавы на основе оло ва или свинца.
№ 234. D) Правильно.
№ 235. D) Неверно. В рассматриваемом сплаве Zn присутствует наряду с дру гими элементами в сравнимом с ними количестве. Следовательно, это не латунь.
№ 236. D) Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью, так как на его поверхности образуется плотная окисная пленка.
№ 237. D) Неверно.
№ 238. D) Сплавы, помеченные буквой b, составляют группу деформируе мых и литейных сплавов, упрочняемых термообработкой.
№ 239. D) Сплавы, помеченные буквой с, составляют группу деформируе мых сплавов (упрочняемых и неупрочняемых термической обработкой).
№ 240. D) В сплавах системы Al-Cu металлографическое обнаружение дис персных фаз совпадает с началом разупрочнения сплава.
№ 241. D) Неверно.
№ 242. D) Повышение прочности сплавов системы Al-Cu достигается ста рением закаленных сплавов.
№ 243. D) Неверно. Обычно упорядочение твердых растворов сопровожда ется повышением твердости с одновременным снижением пластичности. Упоря дочение для алюминиевых сплавов не характерно.
№ 244. D) Этот ответ характеризует возврат - стадию рекристаллизацион-ного отжига сталей, но не естественно состаренных алюминиевых сплавов.
№ 245. D) При возврате, действительно, устраняются локальные искажения, но в целом кристаллическая решетка оказывается искаженной не менее, чем до возврата.
№ 246. D) Неверно.
№№ 247 - 249. D) Правильно.
№№ 250 - 252. D) Неверно.
№ 253. D) Обозначение Т1 в конце марки сплава указывает на вид термиче ской обработки.
№ 254. D) Неверно. Сплавы типа АМг старению не подвергают.
№ 255. D) Неверно.
№ 256. D) Правильно.
№ 257. D) Неверно. Из сплава Д16 изготавливают различные детали конст рукций, обшивки клепанных конструкций, длительно работающих при темпера туре 80°С, ограниченное время - при 150°С.
№ 258. D) Температура плавления титана выше tпл железа. Следовательно, Ti никак не может относиться к легкоплавким металлам.
№ 259. D) Титан в модификации ( имеет объемноцентрированную кубиче скую кристаллическую решетку.
№ 260. D) Неверно. Низкотемпературная модификация имеет ГПУ кристал лическую решетку.
№ 261. D) В этом ответе влияние олова и молибдена указано неверно.
№ 262. D) Правильно.
№ 263. D) Неверно. Стабилизирующий отжиг снимает напряжения, а это ведет к снижению прочности.
№№ 264 - 265. D) Правильно.
№ 266. D) Неверно. При горячей деформации рекристаллизационные про цессы полностью снимают упрочнение, возникшее в результате наклепа.
№ 267. D) Правильно.
№ 268. D) Магний обладает низкой пластичностью (относительное удлине ние 6... 8%).
№ 269 - 270. D) Правильно.
№ 271. D) Неверно. При термической обработке магниевых сплавов мар тенсит не образуется.
№ 272. D) Неверно. Мерилом энергии связи атомов в кристаллической ре шетке является температура плавления вещества. Для магния этот показатель невелик.
№ 273. D) Правильно.
№ 274. D) Неверно. Мерой энергии связи атомов в кристаллической ре шетке является температура плавления вещества. Для магния этот показатель невелик.
№ 275. D) Неверно. Обозначения ЛЗ и Т2 не имеют отношения к легирую щим элементам.
№ 276. D) В марках магниевых сплавов буква Т и число после нее указыва ют на характер термической обработки.
№ 277. D) Сверхлегкие сплавы - это сплавы менее плотные, чем магний. Но все редкоземельные элементы по сравнению с магнием - более плотные металлы.
№ 278. D) Исключает воспламенение магния при нагреве введение в сплав малых количеств бериллия.
№ 279. D) Правильно.
№ 280. D) Неверно, Буквы Л и А не означают, что рассматриваемые сплавы ле гированы литием и алюминием (хотя в сплаве МА21, действительно, алюминий есть).
№ 281. D) Неверно.
№ 282. D) Правильно.
№ 283. D) Неверно. В выбранном ответе приведены характеристики Mg.
№ 284. D) Правильно.
№ 285. D) Неверно. Алюминиевые сплавы для изготовления пружин не применяют.
№№ 286 - 290. D) Неверно.
№ 291. D) Правильно.
№ 292. D) Латунь ЛЦ16К4 применяют как антифрикционный материал при малых скоростях скольжения (до 2 м/с).
1.2.9. Металлы и сплавы с особыми свойствами и электротехнические материалы
По электрическим свойствам материалы могут быть проводниками, полу проводниками и диэлектриками.
Проводниковые материалы классифицируют в зависимости от удельного электрического сопротивления на металлы и сплавы высокой проводимости, криопроводники и сверхпроводники, сплавы с повышенным электрическим сопротивлением.
Среди металлов высокой электрической проводимости широко распро странены медь (удельное электрическое сопротивление ( = 0,017 мкОм(м), алюминий (( = 0,028 мкОм(м) и железо (( = 0,098 мкОм(м). Имеют практическое значение также серебро (( = 0,006 мкОм(м) и золото (( = 0,022 мкОм(м).
Электрические и механические характеристики меди в значительной степе ни определяются наличием примесей и напряженностью структуры металла. Наименьшим электрическим сопротивлением обладает чистая медь. Любые при меси снижают ее электропроводность. Деформационное упрочнение ухудшает проводниковые свойства меди, но увеличивает ее механическую прочность. Хо лоднотянутая (твердая) медь - МТ применяется в основном там, где необходи мы, наряду с достаточной электрической проводимостью (( = 0,018 мкОм(м), прочность, твердость, высокое сопротивление истирающим нагрузкам (например, контактные провода, коллекторные пластины электрических машин).
Отожжен ная (мягкая) медь - ММ имеет высокую электрическую проводимость (( не более 0,01724 мкОм(м) и применяется в виде проволок для изготовления токопроводящих жил кабелей, обмоточных и монтажных проводов, в производстве волно водов и т.д.
Алюминий как проводниковый материал занимает второе место после меди. Для электротехнических целей используют специальные марки алюминия А5Е (общее содержание примесей 0,5%) и А7Е (примесей 0,3%), в которых содержа ние железа и кремния находится в определенном соотношении, а концентрация Ti, V, Cr и Мn снижена до тысячных долей процента. Удельное электрическое сопротивление проводникового алюминия не более 0,0289 мкОм(м.
Железо значительно уступает меди и алюминию по электрической прово димости, но оно обладает более высокими механическими характеристиками. В качестве проводникового материала железо (низкоуглеродистые стали) приме няют в тех случаях, когда прочностные свойства имеют решающее значение, на пример, для рельсов подвижного состава с электрической тягой.
К криопроводникам относятся материалы, приобретающие при глубоком ох лаждении (ниже -173°С) высокую электрическую проводимость, но не переходя щие в сверхпроводниковое состояние. Одним из таких материалов является алюми ний особой чистоты А999 (99,999% Аl). При температуре жидкого азота минус 195,6°С удельное электрическое сопротивление составляет около 3(10-3 мкОм(м, а при температуре жидкого водорода минус 252,6°С - около 5(10-5 мкОм(м.
К сплавам с повышенным удельным электрическим сопротивлением (не ме нее 0,3 мкОм(м) относятся медноникелевые сплавы: манганин (МНМц 3-12), константан (МНМц 40-1,5); сплавы на основе никеля: нихромы (Х20Н80, Х15Н60); на железной основе: фехраль (Х13Ю4), хромель (0Х23Ю5) и др.
Манганин - сплав на основе Сu, легированный 3 % Ni и 12 % Мn, обладает стабильным удельным электрическим сопротивлением в интервале температур от -100 до + 100°С. Низкое значение термоЭДС в паре с медью и высокая стабиль ность электросопротивления во времени позволяют широко использовать манга нин при изготовлении резисторов и электроизмерительных приборов высоких классов точности. Константан (около 40 % Ni и 1,5 % Мn, основа - Сu) по стойкости к нагре ву превосходит манганин, что позволяет использовать его в реостатах и электро нагревательных приборах, работающих при температуре до 500°С. Высокая тер моэлектродвижущая сила константана в паре с медью и железом исключает воз можность применения его в электроизмерительных приборах, однако, она позво ляет применять константан при изготовлении термопар.
Сплавы высокого электрического сопротивления (нихромы, фехраль, хромель и др.) применяют для изготовления нагревательных элементов электрических приборов и печей. Рабочие температуры таких сплавов 900 ... 12000C.
Диэлектриками называют материалы, основным электрическим свойством которых является способность поляризоваться в электрическом поле. В диэлек триках электрические заряды прочно связаны с атомами, молекулами или ионами и в электрическом поле лишь несколько смещаются относительно положения равновесия. Происходит разделение центров положительного и отрицательного зарядов, т.е. поляризация. Для диэлектриков характерно высокое сопротивление прохождению постоянного электрического тока. Мерой поляризуемости диэлек трика является относительная диэлектрическая проницаемость, равная отноше нию емкости конденсатора с диэлектриком к емкости такого же конденсатора с вакуумом. Важнейшей характеристикой диэлектрических материалов является электрическая прочность. При превышении в объеме диэлектрика некоторой кри тической величины напряженности электрического поля происходит пробой. (Под напряженностью электрического поля понимают отношение приложенного к диэлектрику напряжения к расстоянию между подводящими напряжение элек тродами). Значение напряжения в момент пробоя называют пробивным напряжени ем, а достигнутую к этому моменту напряженность - электрической прочностью.
В приборостроении в ряде случаев требуются материалы с минимальным или заданным по величине температурным коэффициентом линейного расшире ния, материалы с малым температурным коэффициентом модуля упругости и др. Сплавы, имеющие подобные свойства, принадлежат системе Fe-Ni.
Минимальное значение температурного коэффициента линейного расшире ния (1,5(10-6 1/°С) в интервале температур от -60 до + 100°С имеет сплав с 36% никеля - 36Н, называемый инвар. Малое значение температурного коэффициента линейного расширения сплавов инварного типа имеет ферромагнитную природу и связано с большой магнитострикцией, т.е. изменением размеров ферромагнети ка при его намагничивании. Размеры изделий инварного сплава определяются двумя составляющими: нормальной, зависящей от энергии связи между атомами, и магнитотгрикционным увеличением размера, вызванным внутренним магнит ным полем ферромагнетика. С увеличением температуры размер любого тела растет вследствие ослабления межатомных связей, но в сплавах инварного типа этот рост компенсируется уменьшением магнитострикционной составляющей, поскольку увеличение тепловых колебаний атомов влечет за собой снижение намагниченности, а, следовательно, и магнитострикции.
Частичная замена в инваре никеля на кобальт и дополнительное легирова ние медью уменьшает коэффициент линейного расширения сплава в том же температурном интервале до 1,0(10-6 °С-1 (32НКД - суперинвар). Сплав 29НК (ковар) имеет такой же коэффициент, как термостойкое стекло, вольфрам и молиб ден. У сплава 47НД (платинит) коэффициент линейного расширения такой же, как у обычного стекла и у платины.
Сплавы с малым температурным коэффициентом модуля упругости назы вают элинварными, например 36НХ (элинвар), 42НХТЮ, 44НХТЮ.
Ферромагнитные материалы в зависимости от конфигурации их петли маг нитного гистерезиса подразделяют на магнитно-твердые и магнитно-мягкие.
Магнитно-твердые сплавы используют для изготовления постоянных маг нитов. Они имеют широкую петлю гистерезиса с большой коэрцитивной (размаг ничивающей) силой Нс > 4 кА/м и обладают значительной магнитной энергией, пропорциональной величинам Нс и остаточной магнитной индукции Вr.
Увеличение коэрцитивной силы магнитно-твердых сталей достигается по лучением неоднородной напряженной структуры, представленной высокоуглеро дистым мартенситом с высокой плотностью дефектов строения.
Для постоянных магнитов небольшой мощности могут быть использованы углеродистые инструментальные стали. Обычно применяют высокоуглеродистые стали, легированные хромом и кобальтом (ЕХЗ, ЕХ5К5 и др.). Легирующие эле менты увеличивают прокаливаемость стали, повышают ее коэрцитивную силу и магнитную энергию. Широкое применение получили литые сплавы типа алнико, например ЮНДК15, ЮНДК40Т8АА, обладающие значительно большей коэрци тивной силой и магнитной энергией, чем легированные стали. В качестве мате риалов постоянных магнитов применяют сплавы системы Fe-Ni-Al, сплавы на основе РЗМ (Sm, Pr, Y), получаемые методом порошковой металлургии.
Из магнитно-мягких сплавов изготавливают электромагниты, магнитопро-воды электрических машин, трансформаторов, электрических приборов и аппара тов. Основные требования, предъявляемые к магнитно-мягким материалам, -низкая коэрцитивная сила (узкая петля гистерезиса), высокая магнитная прони цаемость, высокая индукция насыщения, малые потери на вихревые токи и перемагничивание. Низкие значения Нс и высокая магнитная проницаемость ( дости гаются в ферромагнетиках при однофазной близкой к равновесию структуре с минимумом внутренних напряжений.
Магнитно-мягким материалом является, например, техническое железо. Оно обладает достаточно высокой начальной и максимальной магнитной проницаемо стью ((н = 0,3 и (max = 9 мГн/м) и низкой коэрцитивной силой (Нс = 64 А/м). Не достатком железа является низкое удельное электрическое сопротивление (( не более 0,1 мкОм(м), обусловливающее значительные тепловые потери, связанные с вихревыми токами, возникающими при перемагничивании. Поэтому применение технического железа ограничено устройствами, работающими на постоянном токе.
Наиболее широкое распространение в качестве магнитно-мягких материа лов, работающих в полях промышленной частоты (низкочастотные поля), полу чили кремнийсодержащие (электротехнические) стали. Основное назначение кремния - увеличение удельного электрического сопротивления стали, и, следовательно, сокращение потерь при перемагничивании. Дальнейшее уменьшение тепловых потерь достигается изготовлением магнитопроводов (роторов и статоров двигате лей, сердечников трансформаторов и т.д.) из набора тонколистовых деталей с прослойкой изоляции (полимеров, оксидов).
Электротехнические стали маркируют четырехзначными числами. Первая цифра характеризует вид и структуру проката: 1 - горячекатаная изотропная сталь, 2 - холоднокатаная изотропная, 3 - холоднокатаная анизотропная с ребро вой текстурой. Вторая цифра указывает на содержание кремния: 0 - менее 0,4 %, 1 - более 0,4 до 0,8 %, 2 - более 0,8 до 1,8 %,... 5 - более 3,8 до 4,8 %. Тре тья цифра определяет тепловые потери при определенных значениях индукции В и частоты f. Например, единица указывает, что потери нормированы при В = 1,5 Тл и f= 50 Гц (P1,5/50). Четвертая цифра - код числового значения нормируемого параметра. Чем цифра больше, тем потери меньше.
В радиотехнике, в телефонии для достижения больших значений индукции в слабых магнитных полях для магнитопроводов применяют железоникелевые сплавы - пермаллои, содержащие 45 ... 83 % Ni и отличающиеся высокой маг нитной проницаемостью ((н до 88 мГн/м и (тах до 310 мГн/м). К пермаллоям относятся, например, сплавы 45Н, 50Н (низконикелевые); 79НМ, 81НМА (высо коникелевые). Пермаллои применяют при частотах до 25 кГц. Наряду с пермал лоями применяют литейные сплавы системы Fe-Al-Si (альсиферы), обладающие свойствами, близкими к пермаллоям. Альсиферы не содержат дорогостоящих легирующих элементов, но они менее технологичны.
Для работы в высокочастотных полях в качестве магнитопроводов приме няют магнитодиэлектрики и ферриты. Магнитодиэлектрики представляют собой композиционные материалы, состоящие из конгломерата тонкодисперсных низ кокоэрцитивных частиц, например, размолотого альсифера, скрепленных про слойками органического или неорганического диэлектрика. Высокое удельное электрическое сопротивление магнитодиэлектрика обусловливает малые потери на вих ревые токи и определяет возможность его применения в высокочастотной про водной связи, радиоэлектронике и т.д.
Ферриты представляют собой материалы, состоящие из оксидов Fe, Zn, Mn, Ni, получаемые методом порошковой металлургии. Ферриты широко применяют в устройствах, работающих в слабых полях на низких и высоких радиочастотах.
Вопросы к разделу
№ 293. В каком из ответов проводниковые материалы размещены в порядке возрастания их удельного электрического сопротивления?
A) Al-Fe-Ag-Cu. В) Ag-Cu-Al-Fe. С) Fe-Al-Cu-Ag. D) Cu-Ag-Fe-Al.
№ 294. Какой материал называют твердой медью?
А) Электролитическую медь. В) Медный сплав, содержащий легирующие элементы, повышающие твердость. С) Медь, упрочненную холодной пластиче ской деформацией. D) Медный штейн.
№ 295. Какой материал называют мягкой медью?
А) Медь после огневого рафинирования. В) Медный сплав, содержащий ле гирующие элементы, снижающие твердость. С) Электролитическую медь. D) Отожженную медь.
№ 296. Как влияют растворимые в меди примеси на ее электропроводность?
А) Электропроводность меди не зависит от примесей. В) Все примеси сни жают электропроводность. С) Все примеси повышают электропроводность. D) Примеси, обладающие меньшим, чем медь удельным электросопротивлением (например, серебро) повышают электропроводность, остальные - снижают.
№ 297. Какие материалы называют криопроводниками?
А) Высокотемпературные керамические сверхпроводники. В) Диэлектрики, приобретающие определенную электропроводность при температуре жидкого водорода. С) Материалы, приобретающие нулевое электросопротивление при охлаждении до температуры 100 К. D) Материалы, приобретающие высокую электропроводность при глубоком охлаждении.
№ 298. Что представляют собой сплавы А5Е, А7Е?
А) Электротехнические алюминиевые сплавы высокой проводимости. В) Высококачественные стали, легированные азотом. С) Автоматные стали, леги рованные селеном. D) Электротехнические медные сплавы, легированные алю минием.
№ 299. Что такое нихром? Каково его назначение?
А) Жаростойкий сплав на основе никеля. Используется для изготовления нагревательных элементов. В) Диэлектрический материал. Используется для из готовления электрических изоляторов. С) Железоникелевый сплав с высокой магнитной проницаемостью. Используется в слаботочной технике. D) Высокохромистый инструментальный материал. Используется для изготовления штампового инст румента.
№ 300. Как называется сплав марки МНМц-3-12? Каков его химический со став?
А) Инструментальная сталь. Содержит около 1 % углерода и от 0,3 до 1,2 % молибдена и никеля. В) Литейная бронза. Содержит 3 % ниобия и 12 % марганца. С) Медно-никелевый сплав - манганин. Содержит около 3 % никеля и 12 % мар ганца, остальное - медь. D) Сплав высокой электропроводности на основе меди с суммарным количеством примесей 0,03 ... 0,12 %. Химический состав устанавли вают по ГОСТу.
№ 301. Как называется сплав марки МНМц-40-1,5? Каков его химический состав?
А) Сплав высокого электрического сопротивления на основе Сu. Содержит около 40 % Ni и Мn (в сумме); 1,5 - удельное сопротивление. В) Сталь с 1 % углерода; 40 - суммарное содержание Mo, Ni и Мn в %. Число 1,5 характеризует вязкость. С) Медно-никелевый сплав константан. Содержит около 40 % никеля, 1,5 % мар ганца, остальное - медь. D) Литейная бронза, содержащая примерно 40 % Ni, 1 % Mo и 5 % Zn.
№ 302. В каком из перечисленных в ответах случаях следует использовать манганин? А) Изготовление сильноточного разрывного контакта. В) Изготовление кол лекторных пластин электродвигателя. С) Изготовление малогабаритного элек тромагнита с прямоугольной петлей гистерезиса. D) Изготовление высокоточного резистора.
№ 303. Какие материалы называют диэлектриками?
А) Материалы, поляризующиеся в электрическом поле. В) Материалы с обрат ной зависимостью электрического сопротивления от температуры. С) Материалы с неметал лическими межатомными связями. D) Материалы с аморфной структурой.
№ 304. Что такое диэлектрическая проницаемость?
А) Мера нагревостойкости диэлектрика. В) Мера диэлектрических потерь. С) Мера электрической прочности диэлектрика. D) Мера поляризации диэлектрика.
№ 305. Что такое электрическая прочность?
А) Величина напряжения в момент пробоя. В) Напряженность электриче ского поля в момент пробоя. С) Максимальная величина тока, при которой воз можна длительная эксплуатация материала. D) Мера способности материала со противляться одновременному воздействию тока и механической нагрузки.
№ 306. Каким основным свойством характеризуется инвар?
А) Высоким удельным электрическим сопротивлением. В) Высокой маг нитной проницаемостью в слабых полях. С) Малым температурным коэффициен том линейного расширения. D) Малым температурным коэффициентом модуля упругости.
№ 307. Каким основным свойством характеризуются элинвары?
А) Малым температурным коэффициентом модуля упругости. В) Прямо угольной петлей магнитного гистерезиса. С) Высокой диэлектрической прони цаемостью. D) Температурными коэффициентами линейного расширения, рав ными коэффициентам неметаллических материалов.
№ 308. Что такое магнитострикция?
А) Изменение размеров и формы ферромагнетика при намагничивании. В) Явление отставания магнитной индукции от напряженности магнитного поля. С) Процесс изменения ориентации доменной структуры при намагничивании. D) Процесс разрушения доменной структуры при нагреве ферромагнетика выше точки Кюри.
№ 309. Какие материалы называют магнитно-твердыми?
А) Ферромагнетики с большой коэрцитивной силой. В) Ферромагнетики с узкой петлей гистерезиса. С) Аморфные магнитные материалы. D) Материалы с высокой магнитной проницаемостью.
№ 310. Где используют магнитно-твердые материалы?
А) Для изготовления магнитопроводов токов высокой частоты. В) Для изго товления электромагнитов. С) Для изготовления постоянных магнитов. D) Для изготовления магнитопроводов постоянного или слабо пульсирующего тока.
№ 311. Какой из приведенных в ответах сплавов можно использовать для изготовления постоянного магнита?
А) Аустенитную сталь 12Х18Н10Т. В) Электротехническую сталь 1211. С) Инструментальную сталь У11 A. D) Техническое железо.
№ 312. Какие материалы называют магнитно-мягкими?
А) Мартенситные стали. В) Литые высококоэрцитивные сплавы. С) Мате риалы с широкой петлей гистерезиса. D) Материалы с малым значением коэрци тивной силы.
№ 313. Для каких целей применяют электротехнические стали?
А) Для изготовления постоянных магнитов. В) Для изготовления приборов, регулирующих сопротивление электрических цепей. С) Для магнитопроводов, работающих в полях промышленной частоты. D) Для передачи электрической энергии на значительные расстояния.
№ 314. Какой из приведенных в ответах сплавов можно использовать для изготовления магнитопровода переменного тока промышленной частоты?
А) Аустенитную коррозионно-стойкую (нержавеющую) сталь. В) Электро техническую сталь. С) Техническое железо. D) Инструментальную сталь.
№ 315. Почему магнитные сердечники из кремнистой стали изготавливают из тонких пластин с прослойкой изоляции?
А) Для уменьшения тепловых потерь. В) Для увеличения магнитного пото ка. С) Для упрощения технологии изготовления сердечника. D) Для увеличения коэрцитивной силы.
№ 316. Что такое пермаллой?
А) Аморфный магнитный материал. В) Железоникелевый сплав, обладаю щий высокой магнитной проницаемостью в слабых полях. С) Электротехниче ская сталь с ребровой текстурой. D) Литой высококоэрцитивный сплав.
№ 317. Какие материалы называют магнитодиэлектриками?
А) Неметаллические материалы, обладающие свойствами ферромагнетиков. В) Материалы, получаемые методами порошковой металлургии и состоящие из оксидов Fe, Zn, Mn и других металлов. С) Материалы, состоящие из конгломерата низкокоэрцитивных частиц, скрепленных диэлектрическими прослойками. D) Материалы, получаемые прессованием из смеси порошков высококоэрцитив ного сплава и диэлектрика.
№ 318. Для каких целей предназначены магнитодиэлектрики?
А) Для изготовления магнитопроводов, работающих в полях промышлен ной частоты. В) Для изготовления микроминиатюрных постоянных магнитов повышенной мощности. С) Для изготовления изолирующих прокладок в устрой ствах, работающих на повышенных частотах. D) Для изготовления магнитопро водов, работающих в высокочастотных цепях радиоэлектронных устройств.
1.2.9.1. Ответы к разделу
Позиция А
№№ 293 - 294. А) Неверно.
№ 295. А) Неверно. Огневое рафинирование - это одна из стадий техноло гии производства меди. Такая медь, как электротехнический материал не приме няется.
№ 296. А) Неверно. Все примеси искажают кристаллическую решетку ме талла, а это ведет к повышению электрического сопротивления.
№ 297. А) Неверно.
№№ 298 - 299. А) Правильно.
№№ 300 - 302. А) Неверно.
№ 303. А) Правильно.
№ 304. А) Неверно. Нагревостойкость определяется максимальной рабочей температурой нормальной эксплуатации диэлектрика.
№ 305. А) Неверно. Электрическая прочность учитывает не только величину напряжения в момент пробоя, но также и толщину диэлектрика в месте пробоя.
№ 306. А) Неверно.
№№ 307 - 309. А) Правильно.
№ 310. А) Для изготовления магнитопроводов электрического тока исполь зуют магнитно-мягкие материалы.
№ 311. А) Неверно. Аустенитные стали немагнитны (парамагнитны).
№ 312. А) Неверно.
№ 313. А) Неверно. Для изготовления постоянных магнитов применяют магнитно-твердые сплавы, электротехнические стали относятся к магнитно-мягким сплавам.
№ 314. А) Неверно. Аустенитные стали немагнитны (парамагнитны).
№ 315. А) Правильно.
№ 316 - 318. А) Неверно.
Позиция В
№ 293. В) Правильно.
№ 294. В) Неверно.
№ 295. В) Медные сплавы называют латунями или бронзами. К медным от носится также ряд сплавов, имеющих особые названия, например, мангнанин, мельхиор, нейзильбер.
№ 296. В) Правильно.
№ 297. В) Неверно.
Ks 298. В) Неверно. Выбранный ответ противоречит правилам маркировки сталей.
№ 299. В) Неверно.
№ 300. В) Неверно. Бронзы маркируют буквами Бр. В литейных бронзах количество легирующего элемента указывают непосредственно за его обозначением. Бук вой Н обозначают никель.
№ 301. В) Неверно. Выбранный ответ противоречит правилам маркировки
сталей.
№ 302. В) Неверно.
№ 303. В) Неверно. Обратная зависимость электрического сопротивления от темпе ратуры характерна, например, для полупроводников.
№ 304. В) Неверно.
№ 305. В) Правильно.
№ 306. В) Неверно. Высокой магнитной проницаемостью в слабых полях
обладают пермаллои.
№ 307. В) Неверно.
№ 308. В) Явление отставания изменения магнитной индукции от вызы вающей эти изменения напряженности магнитного поля называется магнитным
гистерезисом.
№ 309. В) Узкую петлю гистерезиса имеют магнитно-мягкие материалы.
№ 310. В) Неверно. Для изготовления электромагнитов используют магнит но-мягкие материалы.
№ 311. В) Неверно. Электротехнические стали применяют для изготовления
магнитопроводов постоянного и переменного тока.
№ 312. В) Высококоэрцетивные сплавы являются магнитно-твердыми мате риалами.
№ 313. В) Для изготовления приборов, регулирующих сопротивление элек трических цепей, применяют проводниковые материалы с повышенным электри ческим сопротивлением.
№ 314. В) Правильно.
№ 315. В) Магнитный поток при такой технологии изготовления сердечни ков не возрастает.
№ 316. В) Правильно.
№ 317. В) Выбранный ответ характеризует материалы, называемые ферритами.
№ 318. В) Магнитодиэлектрики - магнитно-мягкие материалы, поэтому по стоянные магниты из них не изготавливают.
Позиция С
№ 293. С) В этом ответе материалы размещены в порядке убывания их удельного электрического сопротивления.
№ 294. С) Правильно.
№ 295. С) Неверно.
№ 296. С) Неверно. Все примеси искажают кристаллическую решетку ме талла, а это ведет к повышению электрического сопротивления.
№ 297. С) Неверно.
№ 298. С) Неверно. В марках автоматных селенсодержащих сталей после буквы А следуют ДВЕ цифры, указывающие на содержание углерода в сотых долях процента, например, А35Е.
№ 299. С) Неверно. Выбранный ответ характеризует сплавы типа пермаллои.
№№ 300 - 301. С) Правильно.
№ 302. С) Неверно.
№ 303. С) Неверно. Неметаллической связью обладает, например, графит, проводящий электрический ток.
№ 304. С) Мерой электрической прочности диэлектрика называют напря женность в момент пробоя.
№ 305. С) Неверно.
№ 306. С) Правильно.
№Ks 307 - 308. С) Неверно.
№ 309. С) Аморфные магнитные материалы являются магнитно-мягкими материалами.
№№ 310 - 311. С) Правильно.
№ 312. С) Широкая петля гистерезиса характерна для магнитно-твердых материалов.
№ 313. С) Правильно.
№ 314. С) Неверно. Техническое железо применяют для изготовления маг нитопроводов постоянного тока.
№№ 315 - 316. С) Неверно.
№ 317. С) Правильно.
№ 318. С) Неверно.
Позиция D
№ 293. D) Неверно.
№ 294. D) Неверно. Медный штейн - это полупродукт одной из стадий про изводства меди.
№ 295. D) Правильно.
№ 296. D) Неверно. Все примеси искажают кристаллическую решетку ме талла, а это ведет к повышению электрического сопротивления.
№ 297. D) Правильно.
№ 298. D) Неверно. Электротехнические медные сплавы маркируют буквой М.
№№ 299 - 300. D) Неверно.
№ 301. D) Неверно. Бронзы маркируют буквами Бр. В литейных бронзах количество легирующего указывают непосредственно за его обозначением. Бук вами Мц обозначают марганец.
№ 302. D) Правильно.
№ 303. D) Неверно. Материалы с аморфной структурой могут быть как ди электриками, так и проводниками электрического тока.
№ 304. D) Правильно.
№ 305. D) Неверно.
№ 306. D) Неверно. Выбранный ответ характеризует элинварные сплавы.
№ 307 - 308. D) Неверно.
№ 309. D) Высокая магнитная проницаемость - это характеристика магнит но-мягких материалов.
№ 310. D) Для изготовления магнитопроводов электрического тока исполь зуют магнитно-мягкие материалы.
№ 311. D) Неверно. Техническое железо применяют для изготовления маг нитопроводов постоянного тока.
№ 312. D) Правильно.
№ 313. D) Для передачи электрической энергии служат проводниковые ма териалы высокой проводимости.
№ 314. D) Неверно. Инструментальную сталь можно использовать для изго товления постоянного магнита.
№ 315. D) Увеличение коэрцетивной силы магнитно-мягкого материала, ка ковым является электротехническая кремнистая сталь, бессмысленно.
№ 316. D) Неверно. Пермаллои относятся к сплавам с малой коэрцитивной силой.
№ 317. D) Магнитодиэлектрики - это магнитно-мягкие материалы, поэтому они не могут содержать высококоэрцетивную составляющую.
№ 318. D) Правильно.
1.2.10. Инструментальные материалы
Быстрорежущие стали представляют собой высоколегированные инстру ментальные сплавы ледебуритного класса. Для повышения структурной одно родности литую сталь подвергают горячей обработке давлением, дробящей сетку эвтектики. В структуре прокованной и отожженной стали просматриваются крупные первичные карбиды: - осколки ледебуритной эвтектики, мелкие вторич ные карбиды, выделившиеся в литой стали из аустенита при охлаждении сплава в интервале температур между эвтектическим и эвтектоидным превращениями, и очень мелкие эвтектоидные карбиды, входящие в сорбитный фон.
Высокая теплостойкость (красностойкость) быстрорежущих сталей дости гается термической обработкой с получением высоколегированного мартенсита, способного сопротивляться отпуску вплоть до 600 ... 650°С и, следовательно, сохранять до этих температур высокую твердость, прочность, износостойкость. Степень легированности мартенсита определяется составом исходного аустенита. Чем выше температура нагрева, тем больше легирующих элементов (W, Мо, V), входящих в состав вторичных карбидов, растворяется в аустените. Поэтому бы строрежущие стали нагревают при закалке до 1200 ... 1300°С. Первичные карби ды в аустените не растворяются, но сдерживают рост аустенитных зерен, блоки руя их границы. Быстрорежущие стали обладают весьма низкой теплопроводно стью, поэтому их нагрев до температуры закалки ведут ступенчато с одной - двумя температурными остановками, что позволяет предупредить появление трещин. Высокая легированность аустенита предопределяет довольно низкие температу ры начала и конца мартенситного превращения, обусловливающие, в свою оче редь, сохранение при закалке значительных количеств (более 30%) остаточного аустенита, понижающего режущие свойства стали. Уменьшение содержания ос таточного аустенита достигается двух -трехкратным высоким отпуском.
При отпуске из остаточного аустенита выделяются карбиды легирующих элемен тов, что влечет за собой повышение температуры мартенситного превращения, и при охлаждении аустенит превращается в мартенсит. Для уменьшения количест ва остаточного аустенита иногда закаленную сталь охлаждают в область отрица тельных температур (-80°С), что также способствует увеличению количества мартенсита.
Быстрорежущие стали маркируют буквой Р, после которой следует число, указывающее на содержание вольфрама в процентах. В остальном маркировка такая же, как у легированных инструментальных сталей. Например, Р18 (18% W), Р6М5 (6% W, 5% Mo), P18К5Ф2 (18% W, 5% Со, 2% V).
Твердые сплавы - это инструментальные материалы, состоящие из частиц карбидов тугоплавких металлов (WC, TiC, TaC), объединенных металлическим связующим компонентом (кобальтом), изготавливаемые методом порошковой металлургии. Твердые сплавы обладают высокой твердостью (до 90 ... 92 HRA), износостойкостью, красностойкостью (900 ... 1100°С).
Существуют сплавы следующих групп: вольфрамовые, титановольфрамо-вые и титанотанталовольфрамовые.
Вольфрамовые сплавы, например, ВК2, ВК8, ВК15, ВК25 состоят из карби дов вольфрама и металлического кобальта (число, стоящее в марке сплава после буквы К, указывает на процентное содержание кобальта). Чем больше в сплаве карбида вольфрама, тем сплав тверже, но тем более он хрупок. Вязкость сплава, дающая возможность воспринимать ударные нагрузки, обеспечивается кобаль том. Сплав ВК2, содержащий всего 2 % кобальта, обладает весьма низкой вязко стью. Им можно вести лишь чистовую обработку, не сопровождающуюся дина мическими нагрузками. Твердость же и износостойкость сплава настолько высо ки, что позволяют обрабатывать закаленные стали. Сплав ВК8 более вязок, но менее тверд, менее износостоек и красностоек. Этим сплавом можно обрабаты вать отливки по литейной корке. Сплав ВК15 может быть использован для арми рования бурового инструмента, работающего по крепким породам со значитель ными ударными нагрузками. Сплав ВК25 настолько вязок, что из него можно изготавливать детали штампов, воспринимающих удары, возникающие при рабо те молота.
Титановольфрамовые сплавы, например, Т5К10, Т15К6, Т30К4 изготавли вают из карбидов титана, карбидов вольфрама и металлического кобальта. В мар ке сплава число, стоящее после буквы Т, указывает на содержание в шихте сплава карбида титана в процентах; число, после К, - содержание кобальта. Содержание карбида вольфрама определяют по разности. Так, в шихте твердого сплава Т5К10 содержится 5 % TiC, 10 % Со и 85 % WC. Карбид титана обладает еще более вы сокой твердостью, чем карбид вольфрама. Чем больше в сплаве TiC (точнее твер дого раствора карбида вольфрама в карбиде титана), тем большей твердостью и износостойкостью обладает сплав. Наиболее тверд сплав Т30К4. Сплавы с боль шим содержанием кобальта (Т15К6, Т5К10) менее тверды, но обладают большей эксплуатационной прочностью. Применяют титановольфрамовые сплавы глав ным образом для обработки сталей.
Титанотанталовольфрамовые сплавы изготавливают из карбидов титана, карбидов тантала, карбидов вольфрама и металлического кобальта. Например, шихта сплава ТТ7К12 содержит 7 % карбидов титана и тантала, 81 % карбида вольфрама и 12 % кобальта. Применяют титанотанталовольфрамовые сплавы для черновой (например, сплав ТТ7К12) и чистовой (например, сплав ТТ8К6) обра ботки труднообрабатываемых материалов (жаропрочных сталей, титановых спла вов и др.).
Вопросы к разделу
№ 319. К какому классу по равновесной структуре относятся быстрорежу щие стали?
А) К заэвтектоидным сталям. В) К эвтектоидным сталям. С) К доэвтектоид-
ным сталям. D) К ледебуритным сталям.
№ 320. Что такое красностойкость быстрорежущих сталей?
А) Устойчивость против высокотемпературной коррозии. В) Способность сталей к пластической деформации при высоких температурах. С) Способность сталей противостоять отпуску. D) Способность противостоять циклическим на греву - охлаждению.
№ 321. Обладает ли быстрорежущая сталь высокой красностойкостью в ли том состоянии?
А) Нет. Сталь должна быть предварительно прокована для разрушения ле-дебуритной эвтектики. В) Да. Красностойкость обеспечивается химическим со ставом сплава. С) Это зависит от марки сплава. D) Нет. Высокая красностойкость обеспечивается высоколегированным мартенситом, которого в литой стали нет.
№ 322. Какова роль первичных карбидов в быстрорежущих сталях?
А) Первичные карбиды сдерживают рост аустенитного зерна при темпера турах закалки сталей. В) Первичными карбидами обеспечивается высокая крас ностойкость быстрорежущих сталей. С) Первичные карбиды наряду со вторич ными повышают легированность аустенита. D) Присутствие первичных карбидов вызвано технологическими особенностями изготовления быстрорежущих сталей.
№ 323. До каких ориентировочно температур следует нагревать быстроре жущие стали при закалке?
А) 750... 800оС. В) 1200... 1300°С. С) 1400... 1500°С. D) 800 ... 900°С.
№ 324. Почему при закалке быстрорежущих сталей применяют ступенча тый нагрев?
А) При ступенчатом нагреве обеспечивается лучшая растворимость карби дов. В) Ступенчатый нагрев позволяет предотвратить появление в нагреваемом изделии трещин (сталь обладает низкой теплопроводностью). С) При ступенча том нагреве легирующие элементы распределяются по сечению изделия более равномерно. D) Ступенчатый нагрев позволяет предотвратить рост аустенитного зерна.
№ 325. Почему быстрорежущие стали при закалке нагревают до температур значительно более высоких, чем, например, углеродистые стали?
А) В быстрорежущих сталях перлитно-аустенитное превращение протекает при более высоких температурах. В) При высоком нагреве более полно раство ряются вторичные карбиды и образуется высоколегированный аустенит. С) При высоком нагреве полностью растворяются первичные и вторичные карбиды. D) При высоком нагреве происходит укрупнение аустенитного зерна.
№ 326. Почему быстрорежущие стали при закалке иногда охлаждают в об ласть отрицательных температур?
А) Такая термообработка обеспечивает превращение остаточного аустенита в мартенсит. В) Охлаждение в область отрицательных температур приводит к более равномерному распределению карбидов. С) При такой термообработке повышается легированность мартенсита. D) Охлаждение в область отрицатель ных температур измельчает карбиды.
№ 327. Какой из протекающих при отпуске процессов приводит к повыше нию твердости закаленной быстрорежущей стали?
А) Снятие напряжений кристаллической решетки. В) Выделение из аусте нита первичных карбидов. С) Коагуляция карбидов. D) Выделение тонкодис персных карбидов и превращение остаточного аустенита в мартенсит.
№ 328. Сколько процентов вольфрама и ванадия (W и V) содержит сталь Р18К5Ф2?
А) В этой стали вольфрама нет, V - 5 %. В) W - 2 %, V - 18 %. С) W - 18 %, V - 2 %. D) W - 18 %, V - 5 %.
№ 329. Какой из перечисленных в ответах технологических методов приме няют для получения твердых сплавов?
А) Обработку сверхвысоким давлением в сочетании с высоким нагревом. В) Порошковую металлургию. С) Литье с последующей термической обработкой. D) Термомеханическую обработку.
№ 330. Какова роль кобальта в твердом сплаве?
А) Связующий компонент. Увеличивает вязкость сплава. В) Увеличивает износостойкость сплава. С) Увеличивает твердость сплава. D) Увеличивает крас ностойкость сплава.
№ 331. Какова роль карбида вольфрама (WC), входящего в состав твердых сплавов?
A) WC играет роль связующего материала. В) WC обеспечивает вязкость сплава. С) WC обеспечивает твердость сплава. D) WC обеспечивает прочность сплава.
№ 332. Как называется сплав Т15К6? Каков его химический состав?
А) Сталь. Содержит более 1 % углерода, 15 % титана, 6 % кобальта.
Медный сплав. Содержит 15 % тантала, 6 % кремния, остальное - медь.
Алюминиевый сплав. Состав устанавливается по ГОСТу. D) Твердый сплав. Содержит 15 % карбида титана, 6 % кобальта, 79 % карбида вольфрама.
№ 333. Сколько процентов железа содержится в сплаве Т5К10? А) 85. В) 10. С) 5. D) 0.
№ 334. Сколько процентов карбида вольфрама содержится в шихте твердо го сплава Т30К4?
А) 4. В) 30. С) 0. D) 66.
№ 335. Сколько процентов карбида вольфрама содержится в шихте твердо го сплава ТТ7К12?
А) 81. В) 7. С) 12. D) 0.
№ 336. Какой из приведенных в ответах инструментальных материалов об ладает наибольшей красностойкостью?
А) У8А. В) Р6М5. С) Т30К4. D) Алмаз.
№ 337. Входящие в состав твердых сплавов карбиды тугоплавких металлов хрупки. Почему же не разрушаются инструменты, работающие с большими удар ными нагрузками, например, штампы?
А) Вязкость твердых сплавов обеспечивается связующим компонентом. В) Уменьшение ударных нагрузок достигается конструктивными решениями (амортизаторы, демпферы и др.). С) Для таких инструментов твердые сплавы не применяют. D) Увеличение ударной вязкости достигается специальной смягчаю щей термообработкой.
№ 338. Какой из перечисленных в ответах твердых сплавов следует предпо честь для изготовления штампового инструмента?
А) Т5К10. В) ВК8. С) Т15К6. D) BK25.
№ 339. Какой из приведенных в ответах инструментальных материалов сле дует применить для чистовой обработки стального закаленного изделия?
А) ВК15. В) Р6М5. С) У8А. D) T30K4.
№ 340. Какой из приведенных в ответах твердых сплавов предпочтителен для черновой обработки отливки из серого чугуна?
А) ВКЗ. В) Т30К4. С) ВК25. D) BK8.
1.2.10.1. Ответы к разделу
Позиция А
№ 319. А) Неверно.
№ 320. А) Неверно. Устойчивость против высокотемпературной коррозии
называется жаростойкостью.
№ 321. А) Разрушение ледебуритной эвтектики необходимо для по лучения высоких механических свойств стали, но этого не достаточно для по лучения вы сокой красностойкости.
№ 322. А) Правильно.
№ 323. А) Неверно. Для быстрорежущих сталей такие температуры лежат ниже температуры эвтектоидного превращения.
№ 324. А) Диффузионные процессы, протекающие при высоких температурах, способствуют лучшему растворению и более равномерному распределению легирующих, однако причина ступенчатого нагрева иная.
№ 325. А) Температура перлитно-аустенитного превращения у быстрорежущих сталей выше, чем у углеродистых примерно на 100°С, а закалку ведут от температур, выше на 300 ... 500°С.
№ 326. А) Правильно.
№ 327. А) Неверно. Снятие напряжений в кристаллической решетке может привести лишь к снижению твердости.
№ 328. А) Неверно. Р18К5Ф2 - быстрорежущая вольфрамосодержащая сталь. Количество W в таких сплавах указывается после буквы Р, количество V -после буквы Ф.
№ 329. А) При получении твердых сплавов, действительно, используют на грев до довольно высоких температур, но применяемые давления к сверхвысоким не относятся.
№ 330. А) Правильно.
№№ 331 - 332. А) Неверно.
№ 333. А) Неверно. В шихте сплава Т5К10 содержится 85% карбидов вольфрама.
№ 334. А) Неверно. В шихте сплава Т30К4 содержится 4 % кобальта.
№ 335. А) Правильно.
№ 336. А) Неверно. Красностойкость инструментальных углеродистых ста лей равна примерно 200°С.
№ 337. А) Правильно.
№ 338. А) Сплав Т5К10 применяют для чернового точения, фрезерования и строгания сталей.
№ 339. А) Сплав ВК15 обладает высокой вязкостью, но твердость и износо стойкость его для обработки закаленных сталей недостаточна
№ 340. А) Сплав ВКЗ имеет низкую прочность и для черновых видов обра ботки, сопряженных с ударными нагрузками, не пригоден.
Позиция В
№ 319. В) Неверно.
№ 320. В) Пониженная способность некоторых сталей к пластической де формации при высоких температурах называется красноломкостью. Но понятия красноломкость и красностойкость не антиподы.
№ 321. В) Химический состав, присущий быстрорежущим сталям, необхо димое, но не достаточное условие для получения высокой красностойкости.
№ 322. В) Неверно. Высокая красностойкость обеспечивается высоколеги рованным мартенситом. Первичные карбиды участия в легировании мартенсита не принимают.
№ 323 - 325. В) Правильно.
№ 326. В) Неверно. Охлаждение в области отрицательных температур сни жает диффузионную подвижность атомов и привести к более равномерному рас пределению карбидов не может.
№ 327. В) Неверно. Первичные карбиды не могут ни раствориться в аустените, ни выделиться из него.
№ 328. В) Неверно. Р18К5Ф2 - быстрорежущая вольфрамосодержащая сталь. Количество W в таких сплавах указывается после буквы Р, количество V - после буквы Ф.
№ 329. В) Правильно.
№ 330. В) Неверно. Увеличение количества кобальта в сплаве приводит к снижению износостойкости.
№ 331. В) Неверно. Чем больше в сплаве карбида вольфрама (сплавы ВК), тем более он хрупок и менее прочен.
№ 332. В) Неверно.
№ 333. В) Неверно. Число 10 в марке сплава Т5К10 обозначает количество
кобальта.
№ 334. В) Неверно. В шихте сплава Т30К4 содержится 30 % карбида титана.
№ 335. В) Неверно. В шихте твердого сплава ТТ7К12 содержится 7 % кар бидов титана и тантала (в сумме).
№ 336. В) Неверно. Красностойкость быстрорежущих сталей равна пример но 600°С.
№ 337. В) Подобные решения навряд ли целесообразны, поскольку они приведут к снижению ударного воздействия на деформируемый материал.
№ 338, В) Сплав ВК8 применяют для черновых видов обработки чугуна, жаропрочных сплавов и цветных металлов, а также для волочения и калибровки труб, прутков, проволоки.
№ 339. В) Быстрорежущие стали не обладают твердостью и красностойко стью, достаточной для обработки закаленных сталей.
№ 340. В) Сплав Т30К4 обладает высокой твердостью, но он не достаточно вязок для восприятия ударных нагрузок, сопровождающих черновые виды обра ботки.
Позиция С
№ 319 - 321. С) Неверно.
№ 322. С) Неверно. Первичные карбиды в аустените не растворяются и, следовательно, повысить его легированность не могут.
№ 323. С) Неверно. При таких температурах быстрорежущие стали плавятся.
№ 324. С) Диффузионные процессы, протекающие при высоких температу рах, способствуют лучшему растворению и более равномерному распределению легирующих, однако причина ступенчатого нагрева иная.
№ 325. С) Вторичные карбиды полностью в аустените не растворяются. Первичные карбиды не растворяются в аустените вообще.
№ 326. С) Неверно. Легированность мартенсита зависит от состава аустенита, легированность же последнего возрастает с повышением температуры закалки.
№ 327. С) Неверно. Коагуляция карбидов, если бы она происходила, приве ла бы к снижению твердости.
№ 328. С) Правильно.
№ 329. С) Неверно.
№ 330. С) Неверно. При увеличении количества кобальта в сплаве твер дость последнего снижается.
№ 331. С) Правильно.
№ 332. С) Неверно.
№ 333. С) Неверно. Число 5 в марке сплава Т5К10 обозначает количество карбидов титана.
№ 334. С) Неверно.
№ 335. С) Неверно. В шихте твердого сплава ТТ7К12 содержится 12 % ко бальта.
№ 336. С) Правильно.
№ 337. С) Неверно. Для штампов применяют, например, сплав ВК25.
№ 338. С) Сплав T15K6 применяют для чернового точения, фрезерования и строгания сталей.
№ 339. С) Сталь У8 (У8А) применяют для изготовления деревообрабаты вающего инструмента, зубил, отверток, кернеров и т.п.
№ 340. С) Сплав ВК25 применяют для изготовления инструмента, воспри нимающего высокие ударные нагрузки, например, для изготовления штампов.
Позиция D
№ 319. D) Правильно.
№ 320. D) Неверно. Способность противостоять циклическим нагреву - ох лаждению называется разгаростойкостью.
№ 321. D) Правильно.
№ 322. D) Неверно.
№ 323. D) Неверно. Такие температуры не обеспечат достаточной легиро ванное™ аустенита карбидообразующими элементами.
№ 324. D) Неверно. Росту аустенитного зерна препятствуют карбидные час тицы. Если бы не их влияние, то выдержка при температурах аустенизации вы звала бы рост зерна.
№ 325. D) При термообработке быстрорежущих сталей аустенитное зерно укрупняется незначительно. При укрупнении зерна механические свойства сталей ухудшаются.
№ 326. D) Неверно. Тонкодисперсные карбиды выделяются из мартенсита и остаточного аустенита при отпуске, т.е. при нагреве.
№ 327. D) Правильно.
№ 328. D) Неверно. Ванадий в марках сталей обозначают буквой Ф, а не К.
№ 329. D) Неверно.
№ 330. D) Неверно. Увеличение количества кобальта в сплаве приводит к снижению красностойкости.
№ 331. D) Неверно. Чем больше в сплаве карбида вольфрама (сплавы ВК), тем более он хрупок и менее прочен.
№ 332 - 334. D) Правильно.
№ 335. D) Неверно.
№ 336. D) Неверно. Алмаз при нагреве выше 800°С графитизируется.
№ 337. D) Неверно. Твердые сплавы не подвергают смягчающим видам
термической обработки.
№№ 338 - 340. D) Правильно.
1.2.11. Неметаллические и композиционные материалы
Пластмассами называют искусственные материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные принимать заданную форму при нагре вании под давлением и устойчиво сохранять ее после охлаждения.
Основным компонентом пластмасс, обеспечивающим работу всей компози ции как единого целого, являются полимерные материалы, или смолы, представ ляющие собой высокомолекулярные соединения, молекулы которых (макромоле кулы) состоят из большого числа (нескольких тысяч) мономерных звеньев.
Полимеры получают в результате синтеза из низкомолекулярных соедине ний методами полимеризации или поликонденсации.
Наиболее многочисленную группу соединений составляют органические полимеры, например, полиолефины, фторопласты, полиамиды, полиимиды, фе-нолформальдегидные смолы, полисилоксаны, эпоксидные смолы.
Основу неорганических полимерных материалов составляют соединения SiO2, CaO, MgO, А12О3 и др. Представителями таких полимеров являются сили катные стекла, керамика, асбест, слюда.
Свойства полимерных материалов определяются как их химическим соста вом, так и строением макромолекул.
Присутствие в основных молекулярных цепях атомов других, кроме угле рода, элементов сообщает полимеру те или иные специфические свойства. На пример, фосфор и хлор повышают огнестойкость, атомы серы увеличивают газо непроницаемость, кислород способствует повышению эластичности, фтор обес печивает высокую химическую стойкость пластмасс.
По строению различают следующие основные типы макромолекул: линей ные, разветвленные, ленточные, пространственные.
Полимерные материалы с ленточной или разветвленной структурой макро молекул высокоэластичны. Они обладают термопластичностью, т.е. способно стью обратимо размягчаться при нагреве и затвердевать при охлаждении без уча стия химических реакций. Такие материалы называют термопластами. Процесс размягчение-затвердевание может протекать многократно.
Полимеры с ленточными и особенно с пространственными макромолекула ми имеют повышенную тепловую и химическую стойкость. Образование подоб ной структуры и связанное с ним необратимое затвердевание материала протека ет при участии химических реакций. Такие полимеры, а также пластмассы на их основе называют термореактивными (реактопласты). Перевести однажды за твердевшую термореактивную смолу в вязкотекучее или высокоэластическое состояние нельзя. Пространственной (редкосетчатой) структурой обладают также ре зины - продукт вулканизации природного или синтетического полимера - каучука.
В зависимости от химического состава, строения макромолекул, надмоле кулярной структуры (степени кристалличности) полимеры по электрическим и физическим свойствам могут быть полярными и неполярными. У полярной моле кулы пространственные положения центров тяжести положительного и отрица тельного зарядов не совпадают. У неполярной молекулы скрепляющее ее элек тронное облако распределяется равномерно и центры тяжести разноименных зарядов находятся в одной точке. Полярные полимеры обладают повышенной жесткостью и теплостойкостью, высокой адгезионной способностью, понижен ной морозостойкостью. Неполярные - являются высококачественными и высоко частотными диэлектриками. Их свойства мало изменяются при понижении тем пературы. Они отличаются высокой морозостойкостью.
Наряду со связующим веществом большинство пластмасс содержат наполните ли и добавки, улучшающие их технологические и эксплуатационные свойства.
Наполнители придают пластмассовым изделиям высокую прочность, хими ческую стойкость, теплостойкость, улучшают диэлектрические качества, снижа ют (повышают) плотность, повышают фрикционные (антифрикционные) свойст ва и т.д. Наполнители могут быть как органическими, так и неорганическими веществами. По структуре наполнители бывают порошкообразными, волокни стыми, листовыми и газообразными. Пластмассы с ориентированным волокни стым наполнителем и с листовым наполнителем (слоистые пластмассы) обладают ярко выраженной анизотропией механических свойств. По виду наполнителей различают пластмассы ненаполненные, или простые и наполненные. К последним относятся материалы с наполнителями: порошкообразными (пресс-порошки и литьевые пластмассы); волокнистыми (волокниты, асбоволокниты, стекловолокниты); листовыми (гетинаксы, текстолиты, асботекстолиты, древесно-слоистые пластики (ДСП), стеклотекстолиты); газообразными (пено- и поропласты).
По назначению пластмассы подразделяют на ряд групп: конструкционные, электроизоляционные, химически стойкие, фрикционные, тепло- и звукоизоляци онные, светотехнические и др.
Конструкционные пластмассы характеризуются высокими механическими свойствами. К ним относятся, например, ударопрочный полистирол, фенопласты, стеклопластики (стекловолокниты, стеклотекстолиты), используемые в нагру женных узлах и деталях конструкций. Стеклопластики на основе эпоксидных смол обладают высокими прочностными свойствами, на основе кремнийорганических смол (полисилоксанов) ( высокой теплостойкостью.
Электроизоляционные пластмассы являются хорошими диэлектриками. Их – это полиэтилены высокого (ПЭВД) и низкого (ПЭНД) давления, полистирол, фторо пласты (фторопласт-3 и фторопласт-4), гетинакс, текстолит используют при из готовлении электроизолирующих и диэлектрических деталей, пленок, шлангов, изолирующих покрытий на металлах и т.д.
Химически стойкие пластмассы, например, фторопласт-4, полиэтилен, поливинилхлорид (винипласт), асбоволокниты способны сопротивляться действию влаги и различных химических соединений. Из них изготавливают химическую аппаратуру, емкости, трубы, химически стойкие покрытия на металлах и др.
Фрикционные пластмассы обладают в условиях сухого трения высоким ко эффициентом трения и высокой износостойкостью. К ним относятся, например, асбоволокниты, асботекстолиты, асбокаучуковые материалы. Такие пластмассы работают в узлах, передающих кинетическую энергию (например, фрикционные диски муфт сцепления) или рассеивающих ее (например, накладки, колодки тор мозных устройств).
Антифрикционные пластмассы имеют малый коэффициент трения и высо кую износостойкость. В эту группу входят пластмассы, работающие в узлах тре ния. Высокими антифрикционными свойствами обладают, например, фторопласт-4, полиамиды (капрон), лавсан, текстолиты, древесно-слоистые пластики. Из пласт масс изготавливают вкладыши подшипников скольжения, зубчатые колеса и др. детали, образующие пары трения. Зубчатые колеса из текстолита работают бес шумно при частотах вращения до 30 000 об/мин, шестерни из ДСП могут переда вать значительные нагрузки, сравнимые с деталями из цветных металлов.
Тепло- и звукоизоляционные пластмассы, например, пенополистирол, пено полиуретан, пенополиэпоксид, пенополисилоксан обладают низким коэффициен том теплопроводности, высокой звукопоглощающей способностью. Их используют для теплоизоляции холодильников, труб; тепло- и звукоизоляции кабин и др. Пласт массы применяют также в качестве легкого заполнителя силовых элементов кон струкций; для изготовления труднозатопляемых изделий.
Светотехнические и оптические пластмассы применяют для изготовления оптических деталей и арматуры осветителей. Они стойки к воздействию света и обладают высокими оптическими свойствами. Например, полиметилметакрилат (органическое стекло) применяют для остекления автомобилей, судов, самолетов, для изготовления рассеивателей и других светотехнических изделий; из полисти рола изготавливают прозрачные колпаки приборов, часовые стекла и т.п.
Декоративные пластмассы, например гетинакс, применяют для отделки (облицовки) мебели, салонов автобусов, самолетов, кабин судов, пассажирских железнодорожных вагонов, вагонов метро и др.
Под действием внешней среды полимерные материалы претерпевают необ ратимые изменения - стареют. При старении происходит деструкция и структу рирование полимерных цепей, сопровождающиеся изменением физических, хи мических, механических характеристик пластмассы. Различают атмосферное, тепловое, радиационное и др. виды старения.
Разрушение материала, сопровождающееся уносом его массы при воздейст вии горячего газового потока, называется абляцией. Абляционная стойкость оп ределяется устойчивостью материала к механической, термической и термоокис лительной деструкции.
Композиционные материалы сложные материалы, состоящие из нераство римых или малорастворимых друг в друге компонентов, сильно отличающихся по свойствам и разделенные в матрице ярко выраженной границей.
Свойства композиционных материалов зависят от свойств компонентов и характера связи между ними. В таких материалах проявляются достоинства каж дого из компонентов, а также положительные свойства, которыми каждый из компонентов в отдельности не обладает.
Основа (матрица) композиционного материала может быть металлической (композиционные материалы на металлической основе) и неметаллической (ком позиционные материалы на неметаллической основе). В качестве металлической основы широко применяют алюминий, магний, никель, титан, сталь. Неметалли ческая основа может быть полимерной, углеродной, керамической.
Матрица объединяет все компоненты композиционного материала в единое целое. От свойств матричного материала зависят такие эксплуатационные свой ства композиции как рабочая температура, сопротивление воздействию окру жающей среды, сопротивление усталостному разрушению.
В матрице равномерно распределены компоненты, наполняющие и упроч няющие композиционный материал - упрочнители и армирующие материалы. Упрочняющие компоненты должны обладать высокой прочностью, твердостью, модулем упругости. По этим характеристикам они должны значительно превос ходить материал матрицы. По геометрическим параметрам армирующие мате риалы могут быть нуль-мерными, одномерными и двумерными.
Материалы, армированные нуль-мерными упрочнителями, называют дис персно-упрочненными. В качестве дисперсных частиц чаще используют тугоплав кие оксиды, карбиды, нитриды, бориды (Al2O3, ThO2, SiC, BN и др.). Изготавли вают дисперсно-упрочненные материалы с металлической матрицей главным образом методом порошковой металлургии. При работе дисперсно-упрочненных материалов основную нагрузку воспринимает матрица. Дисперсные частицы, эффективно тормозя движение дислокаций, препятствуют развитию пластиче ской деформации и, таким образом, упрочняют композиционный материал. Сте пень упрочнения определяется дисперсностью частиц и расстоянием между ни ми. Большое упрочнение достигается при размере частиц 0,01 ... 0,1 мкм и рас стоянии между ними 0,05 ... 0,5 мкм.
Среди дисперсно-упрочненных материалов широкое распространение полу чили, например, спеченные алюминиевые пудры (САП) - материалы с алюми ниевой матрицей, упрочненные чешуйками А12О3. Содержание оксида в САП находится, в зависимости от марки, в пределах 6 ... 18%. САП обладают прочно стью до 400 МПа (САП-3), низкой плотностью, высокой коррозионной стойко стью. Длительная прочность (т при температуре 500°С материалов САП-1 и САП-2 составляет 45 ... 55 МПа. Наиболее высокую жаропрочность имеют мате риалы на основе никеля с 2 ... 3 % двуокиси тория (ВДУ-1) или двуокиси гафния (ВДУ-2). При температуре 1200°С ВДУ-1 имеет (100 = 75 МПа, а (1000 = 65 МПа.
Материалы с одномерными или одномерными и нуль-мерными наполните лями называют волокнистыми композиционными материалами. Упрочнителями в них могут быть проволока из металлов и сплавов (Mo, W, В, Та, высокопрочная сталь), волокна или нитевидные кристаллы чистых элементов и тугоплавких со единений (С, В, SiC, А12О3, борсик - волокна бора с выращенными на них в целях улучшения сцепления с матрицей кристаллами карбида кремния и др.). В качест ве матричных материалов могут выступать полимеры (эпоксидные, фенолформальдегидные, полиамидные и др. смолы), керамические и углеродистые мате риалы, металлы (Al, Mg, Ti, Ni и др.). Например, материалы с алюминиевой мат рицей армируют стальной проволокой (материалы КАС), борным волокном (ма териалы ВКА), углеродным волокном (материалы ВКУ).
При растяжении композиционного материала вдоль направления армирова ния нагрузку в основном воспринимают волокна, матрица же служит средой для передачи усилия. Чем больше соотношение Eb/Em (Еb- модуль упругости волокна, Еm - модуль упругости материала матрицы), и чем выше объемное содержание волокон, тем большая доля нагрузки приходится на волокна.
Временное сопротивление композиционного материала, в общем, тем выше, чем больше в нем упрочняющего компонента. Однако, при очень малых (< 5 %) и очень больших (> 80 %) содержаниях волокна наблюдается обратная зависи мость.
Вопросы к разделу
№ 341. Какие вещества называют полимерами?
А) Вещества, полученные полимеризацией низкомолекулярных соединений. B) Высокомолекулярные соединения, основная молекулярная цепь которых со стоит из атомов углерода. С) Высокомолекулярные соединения, молекулы кото рых состоят из большого числа мономерных звеньев. D) Органические соединения, состоящие из большого числа одинаковых по химическому составу мономеров.
№ 342. Какой из наполнителей пластмасс: слюдяная мука, асбестовые во локна, стеклянные нити - полимерный материал?
А) Ни один из названных наполнителей не полимер. В) Стеклянные нити. C) Асбестовые волокна и слюдяная мука. D) Все названные наполнители - полимеры.
№ 343. В основной цепи полимера, кроме углерода, присутствуют атомы фтора и хлора. Какое из свойств, перечисленных в ответах, можно ожидать у по лимерного материала?
А) Повышенную газонепроницаемость. В) Высокую химическую стойкость. С) Повышенную эластичность. D) Высокие диэлектрические свойства.
№ 344. Какие из перечисленных в ответах свойств характеризуют полярные полимерные материалы?
А) Высокие диэлектрические свойства. В) Хорошая адгезионная способ ность. С) Высокая морозостойкость. D) Слабовыраженная температурная зависи мость свойств.
№ 345. Какие полимерные материалы называют термопластичными?
А) Материалы, обратимо затвердевающие в результате охлаждения без уча стия химических реакций. В) Материалы с редкосетчатой структурой макромоле кул. С) Материалы, формуемые при повышенных температурах. D) Материалы, необратимо затвердевающие в результате химических реакций№ 346. Какова структура макромолекул термореактивных полимерных ма териалов?
А) Ленточная, или пространственная. В) Разветвленная, или паркетная. С) Сетчатая, или цеповидная. D) Линейная, или редкосетчатая.
№ 347. Какие материалы называют пластмассами?
А) Материалы органической или неорганической природы, обладающие вы сокой пластичностью. В) Высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из большого числа мономерных звеньев. С) Искусственные материалы на основе природных или синтетических полимерных связующих. D) Материалы, получаемые посредством реакций полимеризации или поликонденсации.
№ 348. Какое из перечисленных в ответах связующих веществ обеспечивает наиболее высокую теплостойкость пластмасс?
А) Фенолформальдегидная смола. В) Карбамидная смола. С) Кремнийорга-ническая смола. D) Эпоксидная смола.
№ 349. Какие пластмассы называют термореактивными?
А) Пластмассы, в состав которых включены наполнители, например, ме няющие характер надмолекулярной структуры. В) Пластмассы, обратимо затвер девающие в результате охлаждения без участия химических реакций. С) Пласт массы на основе полимеров с линейной или разветвленной структурой макромо лекул. D) Пластмассы, необратимо затвердевающие в результате химических реакций.
№ 350. Пластмассы на основе фенолформальдегидной смолы необратимо затвердевают при формовании изделий. Какую структуру макромолекул смолы можно ожидать?
А) Пространственную, или ленточную. В) Разветвленную, или паркетную. С) Линейную, или разветвленную. D) Сетчатую, или линейную.
№ 351. Какое из изделий: стеклянное волокно, асбестовая ткань, гетинаксо-вый лист изготовлено на основе полимера?
А) Асбестовая ткань. В) Стеклянное волокно. С) Гетинаксовый лист. D) Все изделия изготовлены на основе полимеров.
№ 352. Что такое текстолит?
А) Ненаполненная пластмасса на основе термопластичных полимеров. В) Пластмасса с наполнителем из направленных органических волокон. С) Пла стмасса на основе термореактивного полимера с наполнителем из хлопчатобу мажной ткани. D) Термореактивная пластмасса с наполнителем из стеклоткани.
№ 353. Пластмассы какого типа обладают ярко выраженной анизотропией механических свойств?
А) Пластмассы с волокнистым наполнителем. В) Газонаполненные пласт массы. С) Слоистые пластмассы. D) Пластмассы с порошковым наполнителем.
№ 354. Для изделий какого типа возможно применение гетинакса?
А) Внутренняя облицовка салона самолета. В) Антенный обтекатель само лета. С) Наружная теплозащита космического аппарата. D) Остекление кабины самолета.
№ 355. Для каких из перечисленных в ответах целей может быть использо ван гетинакс?
А) Для изготовления устройств гашения электрической дуги. В) Для изго товления панелей распределительных устройств низкого напряжения. С) Для изготовления прозрачных колпаков электрических приборов. D) Для изготовле ния подшипников скольжения микроэлектродвигателей.
№ 356. Какой из перечисленных в ответах материалов предпочтителен для изготовления подшипников скольжения?
А) Фторопласт-4. В) Ударопрочный полистирол. С) Фенопласт. D) Асбово-локнит.
№ 357. Какой из перечисленных в ответах материалов предпочтителен для изготовления тормозных накладок?
А) Текстолит. В) Винипласт. С) Асботекстолит. D) Стекловолокнит.
№ 358. Какой из перечисленных в ответах материалов предпочтителен для изготовления шестерен, передающих значительные усилия? А) ПЭВД. В) Фторопласт-3. С) Волокнит. D) ДСП.
№ 359. Для каких из перечисленных в ответах видов изделий возможно применение полиметилметакрилата?
А) Лонжероны лопастей вертолета. В) Скоростные подшипники скольже ния. С) Стекла кабины самолета. D) Тормозные колодки шасси.
№ 360. Какой структурой обладают макромолекулы резиновых материалов? А) Линейной. В) Редкосетчатой. С) Разветвленной. D) Лестничной.
№ 361. Какой материал называют композиционным?
А) Материал, составленный различными компонентами, разделенными в нем ярко выраженными границами. В) Материал, структура которого представ лена матрицей и упрочняющими фазами. С) Материал, состоящий из различных полимеров. D) Материал, в основных молекулярных цепях которого содержатся неорганические элементы, сочетающиеся с органическими радикалами.
№ 362. Какие композиционные материалы называют дисперсноупрочнен-ными?
А) Материалы, упрочненные частицами второй фазы, выделившимися при старении. В) Материалы, упрочненные полностью растворимыми в матрице час тицами второй фазы. С) Материалы, упрочненные нуль-мерными наполнителями. D) Материалы, упрочненные одномерными наполнителями. № 363. Как зависит прочность дисперсно-упрочненных композиционных материалов от содержания наполнителя?
А) Если наполнитель по прочности превосходит матрицу, то увеличение его содержания приведет к повышению прочности, в противном случае - к пониже нию. В) С увеличением содержания наполнителя прочность растет. С) Прочность мало зависит от содержания наполнителя, но определяется его дисперсностью. D) Прочность зависит, в основном, от расстояния между частицами наполнителя и их дисперсности.
№ 364. Каким методом получают дисперсно-упрочненные композиционные материалы?
А) Методами обработки давлением. В) Самораспространяющимся синтезом. С) Методами порошковой металлургии. D) Литьем под давлением.
№ 365. Как влияет увеличение объемного содержания волокнистого напол нителя на прочность композиционного материала?
А) Прочность не зависит от содержания наполнителя. В) Влияние на проч ность неоднозначно. С) Прочность растет. D) Прочность снижается.
№ 366. Как влияет в волокнистом композиционном материале соотношение модулей упругости наполнителя и матрицы (Ј„/Јм) на распределение нагрузки между волокнами и матрицей?
А) Соотношение (Eb/Em) не влияет на распределение нагрузки. В) Чем больше (Eb/Em), тем больше нагружена матрица. С) Влияние (Eb/Em) на распределение на грузки неоднозначно. D) Чем больше (Eb/Em), тем более нагружено волокно.
№ 367. Что такое борсик?
А) Ткань специального плетения из волокон бора. В) Волокна бора с выра щенными на них поперечными кристаллами карбида кремния. С) Волокнистый композиционный материал, упрочненный волокнами бора. D) Волокна бора, про питанные силикатным стеклом.
№ 368. К каким материалам относится САП-1?
А) К дисперсно-упрочненным композиционным материалам на алюминие вой основе. В) К термореактивным пластмассам с порошковым наполнителем. С) К антифрикционным чугунам с пластинчатым графитом. D) К фрикционным спеченным материалам на основе меди.
№ 369. Какой из перечисленных в ответах материалов можно использовать для изготовления деталей ракетного двигателя, работающих при температуре 1200°С?
А) ВДУ-1. В) САП-1. С) ВКА-1. D) КАС-1.
№ 370. Что такое абляция?
А) Структурирование полимерных материалов под радиационным воздей ствием. В) Деструкция полимерных материалов под действием нагрева. С) Раз рушение и унос материала под воздействием горячего газового потока. D) Способ защиты космических летательных аппаратов от перегрева при входе в верхние слои атмосферы.
1.2.11.1. Ответы к разделу
Позиция А
№ 341. А) Полимеры получают не только путем полимеризации, но и путем поликонденсации.
№ 342. А) Неверно.
№ 343. А) Повышенную газонепроницаемость полимеру придают присутст вующие в основной цепи атомы серы.
№ 344. А) Неверно. Высококачественными диэлектриками являются непо лярные полимеры (на основе углеводородов).
№ 345 - 346. А) Правильно.
№ 347. А) Неверно. Высокой пластичностью обладают, например, многие металлы и сплавы, не относящиеся к пластмассам.
№ 348. А) Неверно.
№ 349. А) Неверно. Наполнители могут содержать как термореактивные, так и термопластичные пластмассы.
№ 350. А) Правильно.
№ 351. А) Асбестовую ткань, действительно, изготавливают из неорганиче ского полимера - асбеста. Однако это не полный ответ.
№ 352. А) Неверно. Текстолит - это пластмасса с наполнителем.
№ 353. А) В волокитах нет предпочтительной ориентации наполнителя, поэтому они практически изотропны.
№ 354. А) Правильно.
№ 355. А) Неверно. Гетинакс не стоек в дуговом разряде.
№ 356. А) Правильно.
№ 357. А) Неверно. Текстолит чаще применяют как материал для изготовления подшипников скольжения.
№ 358 - 359. А) Неверно.
№ 360. А) Неверно. Линейной структурой обладают макромолекулы каучу ка - ингредиента резиновых смесей.
№ 361. А) Правильно.
№ 362. А) Неверно. Под такое определение подходят, например, состарен ные алюминиевые сплавы, не являющиеся композиционными материалами.
№ 363. А) Применяемые в композиционных материалах наполнители по прочности, твердости и модулю упругости значительно превосходят матрицу.
№ 364. А) При получении таких материалов давление обычно применяют как элемент технологии, но сам метод иной.
№ 365 - 367. А) Неверно.
№ 368 - 369. А) Правильно.
№ 370. А) Неверно.
Позиция В
№ 341. В) Такие соединения представляют собой лишь одну из разновидно стей полимеров, а именно - карбоцепные.
№ 342. В) Ответ неполон. К неорганическим полимерам относится не толь ко стекло.
№ 343 - 344. В) Правильно.
№ 345. В) Неверно. Сетчатая (редкосетчатая) структура характерна для тер мореактивных материалов.
№ 346. В) Разветвленная структура характерна для термопластичных мате риалов.
№ 347. В) Неверно. В ответе приведено определение полимеров.
№ 348. В) Неверно.
№ 349. В) Неверно. Обратимо затвердевают термопластичные пластмассы.
№ 350. В) Разветвленная структура характерна для термопластичных мате риалов. Фенолформальдегидная смола - термореактивный материал.
№ 351. В) Стеклянное волокно, действительно, изготавливают из неоргани ческого полимера - силикатного стекла. Однако, это не полный ответ.
№ 352. В) Пластмассы с наполнителем из направленных органических во локон представляют собой композиционные материалы, называемые органо-волокнитами.
№ 353. В) В газонаполненных пластмассах газообразная фаза равномерно распределена в объеме пластмассы. Поэтому такие пластмассы изотропны.
№ 354. В) Неверно.
№ 355. В) Правильно.
№ 316 - 359. В) Неверно.
№ 360. В) Правильно.
№ 361. В) Неверно. Под такое определение подходят, например, состарен ные алюминиевые сплавы, не являющиеся композиционными материалами.
№ 362. В) Неверно. Одно из требований, предъявляемых к композиционным материалам, - отсутствие растворимости частиц упрочняющей фазы в материале матрицы.
№ 363. В) Прочность в зависимости от количества упрочняющей фазы не подчиняется закону аддитивности. Оптимальное содержание второй фазы обычно не превышает 5 ... 10 % (объемных).
№ 364. В) Неверно.
№ 365. В) Правильно.
№ 366. В) Неверно.
№ 367. В) Правильно.
№ 368. В) Неверно.
№ 369. В) Неверно. Магниевая матрица не может существовать при такой температуре.
№ 370. В) Деструкция имеет место при абляции, но абляция охватывает бо лее широкий круг процессов.
Позиция С
№ 341. С) Правильно.
№ 342. С) Ответ неполон. Все перечисленные материалы относятся к неор ганическим полимерам.
№ 343. С) Повышенную эластичность полимеру придают присутствующие в основной цепи атомы кислорода.
№ 344. С) Неверно. Морозостойкость у полярных полимерных материалов низкая.
№ 345. С) В выбранном ответе дана слишком общая характеристика мате риалов. Формование изделий при повышенных температурах характерно для многих как неметаллических, так и металлических материалов.
№ 346. С) Цеповидная структура характерна для термопластичных материалов.
№ 347 - 348. С) Правильно.
№ 349. С) Неверно. Линейную или разветвленную структуру макромолекул полимера имеют термопластичные пластмассы.
№ 350. С) Линейная или разветвленная структуры характерны для термо пластичных материалов. Фенолформальдегидная смола - термореактивный мате риал.
№ 351. С) Гетинакс, действительно, получают на основе термореактивных полимеров. Однако, это не полный ответ.
№№ 352 - 353. С) Правильно.
№ 354. Неверно.
№ 355. С) Неверно. Гетинакс не обладает оптической прозрачностью.
№ 356. С) Неверно.
№ 357. С) Правильно.
№ 358. С) Неверно.
№359. С) Правильно.
№ 360. С) Неверно. Слаборазветвленной структурой могут обладать макро молекулы каучука - ингредиента резиновых смесей.
№ 361. С) Понятие композиционные материалы охватывает значительно более широкий круг материалов.
№ 362. С) Правильно.
№ 363. С) Прочность зависит от дисперсности частиц наполнителя, но она не может не зависеть от его содержания.
№ 364. С) Правильно.
№ 365. С) При большом (более 80 %) и малом (менее 5 %) содержании напол нителя увеличение его объемного содержания ведет к уменьшению прочности.
№ 366 - 368. С) Неверно.
№ 369. С) Неверно. Алюминиевая матрица не может существовать при та кой температуре.
№ 370. С) Правильно.
Позиция D
№ 341. D) Неверно. Полимерами могут быть не только органические соеди нения. Входящие в состав полимеров мономерные звенья не обязательно должны иметь одинаковый химический состав.
№ 342. D) Правильно.
№№ 343 - 344. D) Неверно.
№ 345. D) Неверно. В выбранном ответе приведена характеристика термо реактивных материалов.
№ 346. D) Линейная структура характерна для термопластичных материалов.
№ 347. D) Эти реакции могут иметь место при получении пластмасс. Одна ко полимеризация и поликонденсация - это реакции, посредством которых полу чают полимеры.
№ 348. D) Неверно.
№ 349. D) Правильно.
№ 350. D) Линейная структура характерна для термопластичных материа лов. Фенолформальдегидная смола - термореактивный материал.
№ 351. D) Правильно.
№ 352. D) Неверно. Пластмасса с наполнителем из стеклоткани называется стеклотекстолит.
№ 353. D) В пластмассах с порошковым наполнением частицы наполнителя распределены в объеме пластмассы более или менее равномерно. Поэтому по рошковые пластмассы изотропны.
№ 354. D) Неверно. Гетинакс не обладает оптической прозрачностью.
№ 355. D) Неверно.
№ 356. D) Неверно. Асбоволокнит чаще применяют для изготовления тор мозных устройств.
№ 357. D) Неверно.
№ 358. D) Правильно.
№№ 359 - 360. D) Неверно.
№ 361. D) Неверно. Такие материалы называются элементоорганическими полимерами.
№ 362. D) Неверно. Одномерным наполнителем упрочнены волокнистые композиционные материалы.
№ 363. D) Правильно.
№ 364. D) Неверно.
№ 365. D) В интервале 5 ... 80 % увеличение содержания наполнителя ведет к повышению прочности материала.
№ 366. D) Правильно.
№№ 367 - 368. В) Неверно.
№ 369. D) Неверно. Алюминиевая матрица не может существовать при та кой температуре.
№ 370. D) Абляция - это совокупность физико-химических процессов, а не способ. Явление абляции, действительно, используют для защиты космических аппаратов от перегрева.
2.3.4. Неметаллические материалы
2.3.4.1. Пластические массы
Термопласты
Название - Полиэтилен (-СНг-СН2-)n.
Промышленность выпускает полиэтилен высокого давления ПЭВД (ГОСТ 16337-85), полиэтилен низкого давления ПЭНД (ГОСТ 16338-85).
Марка - ПЭНД.
Детали машин и области применения: трубы, шланги, литые и прессован ные несиловые детали, стержни, пленки, листы, кабельные изделия и другие про фили повышенной прочности, получаемые методом экструзии, изоляция и за щитные покрытия на проводах, кабелях.
Неполярная термопластичная пластмасса. Обладает высокой химической стойкостью, высокими диэлектрическими свойствами, удовлетворительной меха нической прочностью.
Физико-механические свойства:
( = 949... 953 кг/м3;
(B =18... 35 МПа;
(из = 20...38МПа;
tраб= от -70до +125°С.
Название - Полипропилен (-СН2-СНСН3-)n.
Выпускается по МРТУ 6-05-1105-67 девяти марок.
Детали машин и области применения: конструкционные детали автомоби лей, мотоциклов, холодильников; корпуса насосов; емкости; трубы.
Неполярная термопластичная пластмасса. Химически стойкий материал. Изделия могут подвергаться стерилизации паром. Низкая морозостойкость.
Физико-механические свойства:
( = 900... 910 кг/м3;
(в = 25...40 МПа;
tра6 = от -15 до +150°С.
Название - Полистирол (-СН2-СНС6Н5-)n.
Выпускается по ГОСТ 20282-86 ПСЭ-1 (для получения пенопластов), ПСЭ-2, ПСМ, ПСС, ПССП (общего назначения), ПСМД (для электроизоляционных и технических изделий).
Марка-ПСЭ-2.
Детали машин и области применения: полистирол общего назначения: дета ли радиоаппаратуры; предметы домашнего обихода, оргтехники; сосуды для во ды и химикатов, облицовочная плитка и др.
Неполярная термопластичная пластмасса. Легко перерабатывается в изде лия обычными методами, применяемыми для термопластов. Стоек к воздействию ионизирующего излучения. Склонен к старению.
Физико-механические свойства:
( = 1050 ... 1080 кг/м3;
(т = 39 МПа;
tраб = от -20 до +90 °С.
Название - Фторопласт-4 (-CF2-CF2-)n.
Выпускается по ГОСТ 10007-80.
Детали машин и области применения: трубы, вентили, краны, насосы, мем браны, уплотнительные прокладки, манжеты, сильфоны, электрорадиотехниче ские детали, антифрикционные покрытия на металлах (подшипники, втулки).
Неполярная термопластичная пластмасса. Обладает высокой химической стойкостью, низким коэффициентом трения. Является высококачественным ди электриком. Характеризуется трудностью переработки, хладотекучестью.
Физико-механические свойства:
( = 2190 ... 2200 кг/м3;
(в=14 ... 35 МПа;
(сж= 10... 12 МПа;
(из = 1418 МПа;
tраб = от -269 до +260°С.
Название - Фторопласт-3 (-CF2-CFCl-)n.
Выпускается по ГОСТ 13744-87 трех марок (А - для получения масел и сма зочных материалов; Б - для тех же целей, что А, а также суспензий, изделий, по лучаемых экструзией, прессованием, литьем под давлением и для порошкового напыления; В - для получения изделий специального назначения прессованием).
Детали машин и области применения: трубы, шланги, клапаны, детали на сосов, защитные покрытия металлов.
Полярный термопластичный материал. Обладает высокой химической стой костью к действию кислот, окислителей, щелочей, органических растворителей. Низкочастотный диэлектрик. Перерабатывается литьем под давлением, экструзи ей, прессованием.
Физико-механические свойства:
( = 2090... 2160 кг/м3;
(В = 30... 40 МПа;
(сж = 20... 56 МПа;
(из = 60... 80 МПа;
tра6 = от -105 до +70°С.
Название - Поливинилхлорид (СН2-СНС1-)n.
Выпускается поливинилхлорид суспензионный (23 марки по ГОСТ 14332-78) и поливинилхлорид эмульсионный (15 марок по ГОСТ 14039-78). Путем введе ния наполнителя стабилизатора получают твердые пластмассы - винипласты. Например, по ГОСТ 9639-71 изготавливают винипласт листовой; по МН 1427-61 -трубы винипластовые. При введении в пластмассовую композицию пластифика тора получают мягкие пластмассы - пластикаты, выпускаемые в виде пленок, трубок, конструкционных деталей, например по ТУ 6-05-1630-73 выпускают пластикат для обивки дверей и потолка салона автомобилей, для противосолнечного козырька, водонепроницаемых прокладок и т.п.
Марка - Винипласт листовой В Д.
Детали машин и области применения: трубы, детали вентиляционных уста новок, теплообменников, защитные покрытия для металлических емкостей, строительные и облицовочные плитки.
Термопластичная жесткая прозрачная или окрашенная пластмасса на основе суспензионного или эмульсионного винилхлорида с наполнителем из асбеста, талька, кварца, древесной муки и др. веществ. Обладает высокой химической стойкостью. Хорошо склеивается и сваривается.
Физико-механические свойства:
( = 1400 кг/м3;
(в = 70 МПа;
(из = 120 МПа;
( =10... 50%;
tраб = от -50 до +60°С.
Название - Органическое стекло.
Органическое стекло - обобщающее название прозрачных полимеров. Основ ным представителем группы является полиметилметакрилат. По ГОСТ 17662-72 выпускается стекло органическое техническое трех марок; по ГОСТ 10667-90 -стекло органическое конструкционное марок трех марок; по ГОСТ 10667-90 -стекло органическое листовое для остекления самолетов трех марок; по ГОСТ 9784-75 - стекло органическое светотехническое шести марок и по ГОСТ 14183-78 - стекло органическое часовое марок СОЛ-Ч и СТ-Ч.
Марка - стекло органическое светотехническое СЭП.
Детали машин и области применения: рассеиватели светильников и другие изделия светотехнического назначения.
Материал с высокой оптической прозрачностью (светопрозрачность 88 %), легко поддается механической обработке, температура начала размягчения 95°С.
Физико-механические свойства:
(= 1180 кг/м3;
( = 60 МПа;
( = 2 %;
10 НВ.
Название - Полиамиды (амид, капрон, нейлон и др.).
Полиамид 610 литьевой поставляется по ГОСТ 10589-87; капрон (капроамид, поликапроамид) выпускается по ТУ 6-06-309-70; поставляются по стандар там сополимеры литьевых полиамидов АК-93/7, АК-85/15 и АК-80/20.
Марка - Полиамид 610 литьевой.
Детали машин и области применения: шестерни, втулки, подшипники, шки вы, колеса центробежных насосов, уплотнители гидросистем, антифрикционные покрытия металлических поверхностей, детали электротехнического назначения.
Устойчив к действию углеводородов, органических растворителей, масел, щелочей. Способен воспринимать ударные нагрузки, поглощать вибрации.
Физико-механические свойства:
( = 1090 ... 1110 кг/м3;
(в = 449 МПа;
(из = 444 МПа;
10 НВ;
tра6 = от -60 до +70 °С.
Название - Поликарбонат.
Поликарбонат (дифлон) выпускается марок 1, 2, ..., 9 (ТУ 6-05-1668-74) и стеклонаполненный дифлон СТН-130 (ТУ 6-05-211-937-74).
Марка - Дифлон.
Детали машин и области применения: шестерни, кулачковые механизмы, детали воздуходувок и холодильных машин, кронштейны, трубы, вентили и др.
Для поликарбонатов характерны высокая ударная прочность, коррозионная стойкость, работоспособность при низких температурах (до -253 °С). Дифлон перерабатывается литьем под давлением, экструзией, прессованием. Детали легко поддаются механической обработке. Поликарбонат можно окрашивать, металли зировать, наполнять другими веществами (стекловолокно, тетрафторэтилен, ас бест и др.).
Физико-механические свойства:
( = 1200 кг/м3;
(в = 60...70МПа:
(сж = 80 ... 90 МПа;
(из=100... ПО МПа;
tраб = от -135 до +130 ... 140°С.
Название - Полиарилаты.
Сложные гетероцепные полярные полиэфиры.
Детали машин и области применения: подшипники, работающие в глубоком вакууме, уплотнительные материалы в буровой технике.
Термостойкие пластики. Обладают высокой радиационной и химической стойкостью, хорошими антифрикционными свойствами.
Физико-механические свойства:
( = 1200 кг/м3;
(в=55 ... 120 МПа;
(сж=105 ... 145 МПа;
(из=100... 125 МПа;
tра6 = от -100 до +155...250°С.
Название - Пентапласт.
Полярная термопластичная пластмасса выпускается по ТУ 6-05-1422-71. Детали машин и области применения: трубы, клапаны, детали насосов, ем кости, пленки, защитные покрытия на металлах Обладает высокой химической стойкостью, стойкостью к истиранию. Имеет удовлетворительные электроизоляционные свойства. Хорошо перерабатывается литьем под давлением и сваркой.
Физико-механические свойства:
( = 1400 кг/м3;
(B = 80... 110 МПа;
tраб = до +150°С.
Название - Полиформальдегид (-СН2-О-)n.
Полярный линейный полимер.
Детали машин и области применения: втулки и вкладыши подшипников скольжения, сепараторы и кольца подшипников качения, тела качения, шестерни, корпуса и детали насосов, арматура трубопроводов горячей воды и горячих сма зочных материалов, изделия бытового назначения.
Один из наиболее жестких полимерных материалов. Обладает высокой стойкостью к истиранию, высокими антифрикционными и диэлектрическими свойствами, высокой химической стойкостью. Хорошо обрабатывается на стан ках. Перерабатывается в изделия литьем под давлением.
Физико-механические свойства:
( = 1400 кг/м3;
(B = 64...69МПа;
(сж= 127МПа;
(из = 78... 108 МПа;
tра6 = от -60 до +100°С.
Название - Ароматический полиамид (-NH-CO-)n.
Ароматические полиамиды (фенилоны) выпускают марок П, С1 (ТУ 6-05-221-101-71) и С2 (ТУ 6-05-221-226-72).
Марка - Фенилон С2.
Детали машин и области применения: уплотнительные детали запорных уст ройств, седла клапанов, зубчатые колеса, подшипники, диэлектрические изделия.
Материал характеризуется высокой жесткостью, износостойкостью, моро зостойкостью, химической и радиационной стойкостью. Способен длительно работать при температуре 250 ... 260°С.
Физико-механические свойства:
( = 1330 кг/м3;
(в = 118... 137 МПа;
(из = 216...235МПа.
Название - Полиимиды.
Полиимиды могут быть как термопластичными, так и термореактивными материалами. Ненаполненные полиимиды выпускают марок ПМ-67 и ПМ-69.
Марка - ПМ-69.
Детали машин и области применения: изделия конструкционного, анти фрикционного и электроизоляционного назначения.
Термостойкая пластмасса; обладает комплексом высоких механических свойств; негорюча; инертна к действию большинства органических растворите лей, масел, разбавленных кислот; неустойчива в щелочах.
Физико-механические свойства:
( = 1380 ... 1410 кг/м3;
(B = 90... 125 МПа;
(сж = 210 ... 240 МПа;
(из = 180...230 МПа;
20...26 НВ;
tраб = 235...265°С.
Название - Пенопласт.
Пенопласты выпускают на основе как термопластичных (пенополистирол, пенополивинилхлорид, пенополиуретан), так и термореактивных (пенофенопласт, пенополисилоксан, пенополиэпоксид) полимерных материалов.
Марка - Пенополивинилхлорид ПВХ-1.
Детали машин и области применения: теплоизоляционный материал; легкий заполнитель конструкций.
Вспененный поливинилхлорид с замкнутой ячеистой структурой. Масло-стоек, грибостоек.
Физико-механические свойства:
( = 70... 130 кг/м3;
(сж = 0,4...0,7МПа;
(из = 1,5 ... 4 МПа;
t'раб = от -60 до +60 °С.
Реактопласты
Название ( Пластмассы с порошковым наполнителем.
В качестве порошковых наполнителей применяют древесную муку, графит, тальк, молотый кварц, слюдяную муку и др. материалы. В качестве связующих широко используют фенолформальдегидные (фенопласты), карбомидные (ами-нопласты), эпоксидные, кремнийорганические и др. смолы.
Детали машин и области применения: фенопласты, аминопласты использу ются для изготовления несиловых конструкционных и электроизоляционных деталей: корпусов приборов, панелей, ручек и др. Материалы на основе эпоксид ных смол применяют для изготовления инструментальной оснастки, вытяжных и формовочных штампов, литейных моделей, копиров и др.; на основе фурановых и эпоксидных смол с наполнителями из графита и дисульфида молибдена - для изготовления подшипников скольжения.
Материалы изотропны. Обладают относительно низкими механическими свойствами. Изделия получают прессованием пресс-порошков или таблеток пла стмассовых композиций. Теплостойкость материалов определяется сочетанием вида полимера и наполнителя, например, у пластмасс на основе кремнийорганических смол с наполнителем из кварцевого порошка теплостойкость достигает 300 °С.
Физико-механические свойства:
( = 1400 кг/м3;
(В = 30 МПа;
(сж = 50... 150 МПа;
(из = 60 МПа;
tpa6 = 100 ... 110 °С (предельная, длительная эксплуатации).
Название - Волокнит.
Марка-У1-301-07.
Детали машин и области применения - детали общетехнического назначения: рукоятки, стойки, направляющие втулки, фланцы, шкивы, маховики, шестерни.
Имеет повышенную, по сравнению с пресс-порошками, ударную вязкость. Работают на изгиб и кручение. Обладают хорошими антифрикционными свойст вами.
Физико-механические свойства:
( = 1450 кг/м3;
(В = 30... 35 МПа;
(сж= 100 ... 120МПа;
(из = 80 МПа;
25 НВ;
tра6 = до 100°С.
Название - Асбоволокниты.
Детали машин и области применения: материал тормозных устройств; ки слотоупорные ванны, аппараты, трубы.
Наполнитель - асбест, связующее - в основном фенолформальдегидная смола. Характеризуются повышенной теплостойкостью, устойчивостью к кислым средам; высокими фрикционными свойствами.
Физико-механические свойства:
( = 1950 кг/м3;
(сж=110МПа;
(из = 70 МПа;
30 НВ;
tра6 до 200°С.
Название - Стекловолокниты.
Детали машин и области применения: силовые электротехнические детали, детали машиностроения (золотники, уплотнения насосов, детали сложной формы с металлической арматурой). При полиэфирном связующем - крупногабаритные изделия простой формы (кузова автомашин, лодки, корпуса приборов).
Наполнитель - непрерывное или короткое стеклянное волокно. Связующее -синтетические смолы. Могут работать при температурах от -60 до +200 °С. Вы держивают большие инерционные нагрузки. Физико-механические свойства:
( = 1700... 1900 кг/м3;
(В = 80... 500МПа;
(сж = 130МПа;
(из = 120... 250 МПа.
Название - Гетинаксы.
Материалы на основе модифицированных фенолформальдегидных, анилиноформальдегидных, карбамидных смол и листовых наполнителей из различных сортов бумаги.
Детали машин и области применения: внутренняя облицовка пассажирских кабин самолетов, железнодорожных вагонов, кают судов, в строительстве. Электроизоляционные материалы.
По назначению подразделяют на электротехнические и декоративные. Устойчивы к действию химикатов, растворителей, пищевых продуктов.
Физико-механические свойства:
( = 1300 ... 1400 кг/м3;
(В = 80... 100 МПа;
(сж=160...290МПа;
(из = 80... 100 МПа;
tраб до 150°С.
Название - Текстолиты.
Материалы на основе термореактивных смол с листовым наполнителем из хлопчатобумажных тканей.
Детали машин и области применения: электроизоляционные детали, про кладки, панели, зубчатые колеса, подшипники прокатных станов, центробежных насосов, турбин.
Обладают хорошей способностью поглощать вибрационные нагрузки.
Физико-механические свойства:
( = 1400 кг/м3;
(в = 65 ... 100 МПа; f'
(сж= 120 ... 150 МПа;
(из = 120... 150 МПа;
tpa6 до 125°C.
Название - Древесно-слоистые пластики (ДСП).
Материалы на основе феноло- и крезольно-формальдегидных смол с напол нителем из древесного шпона.
Детали машин и области применения: шкивы, втулки, корпусы насосов, подшипники, матрицы штампов для вытяжки, детали текстильных машин, авто мобилей, железнодорожных вагонов, судов.
Стойки к действию разбавленных минеральных кислот, сложных эфиров, некоторых органических кислот, к минеральному маслу. Чувствительны к влаге.
Физико-механические свойства:
( = 1350 кг/м3;
(в = 180 ... 300 МПа;
(сж= 100 ... 180 МПа;
(из = 140... 280 МПа;
tpa6 до 140 - 200°C.
Название - Стеклотекстолиты.
Материалы на основе фенолформальдегидных, кремнийорганических, эпоксид ных, ненасыщенных полиэфирных смол с наполнителем из стеклянных тканей.
Детали машин и области применения: несущие детали летательных аппара тов, кузова и кабины автомашин, автоцистерны, железнодорожные вагоны, кор пуса лодок, судов, корпуса машин, кожухи, защитные ограждения, вентиляцион ные трубы, контейнеры и др.
Обладают высокой демпфирующей способностью, хорошо работают при вибра ционных нагрузках, имеют высокую удельную прочность и удельную жесткость.
Физико-механические свойства:
( = 1900 кг/м3;
(в = 265 ... 294 МПа;
tpa6 до 200°C.
Название - Стеклотекстолит.
Марка-КАСТ.
Детали машин и области применения: конструкционный материал в самолетостроении, судостроении, радиотехнике. Термоизоляционный прокладочный материал.
Поддается всем основным видам механической обработки и склеиванию. Физико-механические свойства:
( = 1900 кг/м3; -
(в = 265 ... 294 МПа (на основе);
tра6 до 200°С. а0
Название - Стеклотекстолит.
Марка - ВФТ-С.
Детали машин и области применения: нагруженные детали конструкцион ного и радиотехнического назначения, способные работать кратковременно при температуре 300°С и длительно при 200°С.
Поддается всем основным видам механической обработки и склеиванию. Физико-механические свойства:
( = 1840 ... 1850 кг/м3;
(В = 315 МПа (по основе);
(сж= 77МПа (вдоль слоев);
(из = 245 МПа (по основе)
Название - Материал СВАМ.
Материал с наполнителем из стеклянного шпона на основе термореактив ного связующего материала.
Детали машин и области применения: конструкционный материал с высо кой жесткостью и ударной вязкостью.
Физико-механические свойства:
( = 1800 ... 2000 кг/м3;
(В = 350... 1000 МПа;
(сж = 350...450МПа;
(из=500... 700 МПа;
tра6 до 200°С.
2.3.4.2. Резины
Название - Резина листовая.
По ГОСТ 7338-90 листовая резина выпускается тепломорозокислотощело-честойкая (ТМКЩ), ограниченномаслобензостойкая (ОМБ) и повышенномасло-бензостойкая (ПМБ), кроме того, они подразделяются на мягкие (М), средней твердости (С) и повышенной твердости (П).
Марка-ТМКЩ П.
Детали машин и области применения: уплотнение неподвижных соедине ний, детали машин, воспринимающих ударные нагрузки.
Обладает высокой химической стойкостью в кислотах и щелочах, повы шенной твердостью, тепло- и морозостойкостью.
Физико-механические свойства:
(В = 6,4 МПа;
( = 200 %;
( = 50 % (остаточная деформация при сжатии);
tра6 = от -60 до +80°С.
Название - Резина пищевая.
По ГОСТ 17133-83 выпускается резина ПМ и ПТМ, контактирующая с мо лочными продуктами, ПЖ - с растительными маслами и животными жирами, ПВ -с алкогольными напитками, ПБ - с безалкогольными напитками и питьевой во дой, ПК - с консервированными продуктами, ПС - с мукой, крупой и др. сыпу чими продуктами. Резины могут быть мягкими (М), средней твердости (С) и по вышенной твердости (П).
Марка - ПТМ М.
Детали машин и области применения: резина используется для деталей ап паратов, диафрагм, прокладок, гуммирования изделий, контактирующих с моло ком и молочными продуктами.
Химически стойка в пищевых (молочных) продуктах в значительном интер вале температур.
Физико-механические свойства:
(B = 4,4 МПа;
( = 350 %;
tраб = от -30 до +140°С.
Название - Губчатая резина.
Детали машин и области применения: защитные амортизирующие подушки, защитные шлемы, сиденья в самолетах, автомобилях.
Резина с открытой пористостью (латексная губка, пенистая резина) газо- и гидропроницаема, обладает низкой теплопроводностью, легко сжимается (для сжатия образца на 60 % требуется усилие 6 ... 50 кПа); морозостойкость и набухаемость зависят от вида каучука.
Физико-механические свойства:
( = 80... 250кг/м3;
( = 100...300%.
Название - Эбонит.
По ГОСТ 2748-77 выпускают эбонит марок А (для высокой электрической изоляции), Б (для общей электрической изоляции), В (в качестве поделочного материала в виде пластин, прутков и трубок). По ГОСТ 6980-76 и 9298-77 из эбо нита изготавливают моноблоки и детали для аккумуляторов.
Марка - В.
Детали машин и области применения: трубы, сосуды, насосы, детали машин и аппаратов химического машиностроения, электроизоляционные детали.
Продукт вулканизации каучука большим количеством серы. Твердое веще ство стойкое в кислотах, щелочах, органических растворителях, хорошо обраба тывается резанием. При повышенных температурах (65 ... 100°С) переходит в пластичное состояние, позволяющее осуществлять штамповку.
Физико-механические свойства:
( = 1100 ... 1250 кг/м3;
(В = 30... 60 МПа;
( = 1 ...4%.
2.3.4.3. Клеи
Название - Фенольно-каучуковые композиции.
Клеи на основе резольной смолы, совмещенной с каучуком.
Выпускаются марок ВК-32-200, ВК-3, ВК-4, ВК-13 и др.
Детали машин и области применения: склеивание металлов, силикатных стекол.
Клеевые соединения теплостойки; хорошо выдерживают циклические на грузки; устойчивы в маслах, жидком топливе; обладают отличной водостойко стью. Склеивание производится под давлением при температуре 150 ... 200°С.
Физико-механические свойства:
(В = 17 ... 20 МПа (при равномерном отрыве);
(В = 3 ... 5 МПа (при неравномерном отрыве);
(сд=14...25МПа;
tраб = 200 – 350оС
Название - Фенолополивинилацеталиевые клеи.
Спиртовые растворы поливинилацеталей с резольными фенолформальдегидными смолами. В соответствии с ГОСТ 12172-74 выпускаются клеи семи ма рок: БФ-2, БФ-4, БФ-2Н, БФ-4Н, БФР-2, БФР-4, БФ-6.
Марка - БФ-2.
Детали машин и области применения: склеивание цветных металлов, коррозионностойких сталей, неметаллов и металлов с неметаллами.
Клеевое соединение обладает хорошей водостойкостью, длительно устой чиво в маслах, бензине, керосине, спиртоглицериновой смеси.
Физико-механические свойства:
(сд = 20 МПа (при 20 °С);
термостойкость клеевой пленки от -60 до +80 °С.
Название ( Клеи на основе эпоксидных смол.
Применяют клеи холодного отверждения (ВК-9, ВК-16, КЛН-1, Л-4, ЭПО) и горячего отверждения (ВК-32-ЭМ, К-153,ФЛ-4С, ВК-1).
Марка-ВК-32-ЭМ.
Детали машин и области применения: склеивание сталей, дуралюминов ме жду собой и с пенопластами. Клеевое соединение стойко в различных климатических условиях.
Физико-механические свойства:
(сд = 25 МПа.
Название - Резиновые клеи.
Представляют собой растворы каучуков и (или) резиновых смесей в органи ческих растворителях часто с добавлением легирующих компонентов. По темпе ратуре отверждения подразделяют на клеи горячей вулканизации (100.. 150°С) и холодного отверждения (15 ... 20°С). Резиновые клеи предназначены для склеивания резины с резиной, резины с металлами, древесиной и другими мате риалами.
Марка - 88-Н (МРТУ 38-5-880-66).
Детали машин и области применения: приклеивание холодным способом резины к металлам, стеклу и другим материалам, а также для склеивания резины с резиной.
Клей 88-Н представляет собой раствор резиновой смеси на основе наирита и бутилфенолформальдегидной или другой смолы в смеси этилацетата и бензина "галоша" Прочность клеевого соединения резины 56-В со сталью или дуралюмином при отрыве 1,1 МПа после 24-часового отверждения.
Название - Фосфатные клеи.
Марка - АХФС.
Детали машин и область применения: склеивание различных металлов, гра фита.
Клей на алюмохромофосфатной связке. Отверждается при различных тем пературах (от 20 до 250°С); водо- и кислотостоек; обладает хорошей адгезией.
Физико-механические свойства:
( = 1530кг/м3;
(В = 3 ... 10 МПа;
(сд = 0,9... 1,4 МПа;
tра6 = до 1000... 1800°С.
2.3.4.4. Герметики
Название - Герметик тиоколовый.
Марка-У-30М.
Детали машин и области применения: для герметизации ме таллических (кроме латунных, медных, серебряных) и других соединений, рабо тающих в среде разбавленных кислот, щелочей, жидкого топлива и на воздухе во всех климатических условиях при температурах от -60 до +130°С.
Применяют в авиационной и автомобильной промышленности, в судо строении, для строительной техники.
Обладает высокой газо- и паронепроницаемостью, высокой адгезией к ме таллам, древесине, бетону, стоек к топливу и маслам.
Физико-механические свойства:
( = 1400 кг/м3;
(в = 2,5...3,9МПа.
Название - Герметик силоксановый.
Марка - ВИКСИНТ У-1-18.
Детали машин и области применения: для поверхностной герметизации металлических соединений, электро-, радиоаппаратуры, для внутришвовых соединений клепанных и сварных конструкций.
Стоек в различных климатических условиях; может работать при темпера туре от -60 до +300°С; выдерживает вибрации и удары.
Физико-механические свойства:
( = 2250 кг/м3;
(В = 2 МПа.
Название - Герметики эпоксидные.
Детали машин и области применения: герметизация металлических и стеклопластиковых изделий. Применяются в судовых конструкциях (марка УП-5-197С), в шахтной аппаратуре (марка УП-6-103), в электрорадиотехнических изделиях (марка УП-5-105-2).
Могут работать в условиях тропической влажности, при вибрационных и ударных нагрузках.
Физико-механические свойства:
(В = 6... 55 МПа;
tраб = от -60 до +75°С (герметики холодного отверждения), от -60 до +140оС (герметики горячего отверждения).
15