Контрольная работа по "Материаловедению"

 

1. Чем  отличаются равновесная и метастабильная  диаграммы состояний сплавов? 

 

Диаграммы состояния, или диаграммы фазового равновесия показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации. Диаграммы состояния строят для условий равновесия (окончательное состояние). Равновесное состояние соответствует минимальному значению свободной энергии. Это состояние может быть достигнуто только при очень малых скоростях охлаждения или длительном нагреве. Однако истинное равновесие достигается редко, наиболее часто системы находятся в метастабильном состоянии (неустойчивом), и под воздействием внешних факторов могут переходить в другие более устойчивые состояния. Метастабильные состояния нередко сообщают сплавам высокие механические и другие свойства.

 

6. Что такое  цементит?

 

Цементит карбид железа Fe₃C, фазовая и структурная составляющая железоуглеродистых сталей. Цементит имеет орторомбическую кристаллическую решётку, очень твёрд и хрупок, слабо магнитен до 210 °С. Ц. — метастабильная фаза; образование стабильной фазы — графита во многих случаях затруднено. Ц. выделяется из расплава, из аустенита и феррита. В зависимости от условий кристаллизации и последующей обработки Ц. может иметь различную форму — равноосных зёрен, сетки по границам зёрен, пластин. Ц. — составная часть структурных составляющих стали и чугуна.

 

12. Что  такое аустенит?

 

Аустенит, одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов, твёрдый раствор углерода (до 2%)и легирующих элементов в железе. Получил название по имени английского учёного У. Робертса-Остена (W. Roberts-Austen, 1843—1902). Кристаллическая решётка — куб с центрированными гранями. Аустенит немагнитен, плотность его больше, чем других структурных составляющих стали. В углеродистых сталях и чугунах устойчив выше 723°C. В процессе охлаждения стали аустенит превращается в другие структурные составляющие. В железоуглеродистых сплавах, содержащих никель, марганец, хром в значительных количествах, может полностью сохраниться после охлаждения до комнатной температуры (например, нержавеющие хромоникелевые стали). В зависимости от состава стали и условий охлаждения аустенит может сохраниться частично в углеродистых или легированных сталях.

 

17. В  чем состоит сущность эвтектоидного превращения?

 

Эвтектоидная сталь содержит 0,8 % С и имеет перлитную структуру – эвтектоидная смесь феррита и цементита. Перлит любой углеродистой стали содержит 0,8 % С. Строение перлита таково,что дисперсные частицы цементита равномерно расположены в ферритной основе. В литой, горячекатанной и кованой стали присутствет пластинчатый перлит, состоящий из пластинок феррита и цементита. В отожженной стали присутствует зернистый перлит, где цементитнаходится в форме зернышек.

 

23. Что обозначает линия выделения  вторичного цементита?

 

 

 

Линия SE показывает снижение растворимости углерода в железе с понижением температуры. Критические точки на этой линии обозначают Ас_т. Если в точке Е при температуре 1147 °С растворимость углерода максимальная и достигает 2,14 %, то в точке Sпри 727 °С растворимость углерода составляет всего 0,8 %. Следовательно, во всех сталях в интервале концентраций углерода 0,8...2,14 % из аустенита выделяется избыточный углерод, который, соединяясь с железом, образует цементит, называемый вторичным, а сталь имеет структуру аустенит + цементит вторичный.

 

28. Содержание углерода в цементите?

 

Цементит (Fe₃C) – химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), содержит 6,67 % углерода.

 

 

34. Что такое  предел пропорциональности?

 

Предел  пропорциональности — максимальная величина деформации, при которой  ещё выполняется закон Гука, то есть деформация тела прямо пропорциональна  приложенной нагрузке (силе). Период деформирования от начала испытания  до момента достижения предела пропорциональности принято называть упругой деформацией. При снятии нагрузки в этом интервале  деформация тела полностью исчезает.

 

39. Какой  участок на диаграмме растяжений  соответствует пластическому поведению  материала?

Х

Диаграмма напряжение-деформация.

 

Крайняя точка на диаграмме D соответствует максимальной деформации, при которой материал разрушается. Эта величина называется пластичностью.

 

 

45. Как из диаграммы растяжения  получить значение _пц

 

После эксперимента по испытанию на растяжение, на полученной диаграмме F-Δl отмечаются несколько характерных точек, в которых определяются значения растягивающих усилий F и соответствующие им абсолютные деформации Δl.

 

Далее для полученных значений точек диаграммы  определяются соответствующие им нормальные напряжения σ, по формуле:

σ_i=F_i / A₀

где:

F_i - значение растягивающей силы в характерной точке диаграммы;

A₀ - площадь поперечного сечения рабочей части образца,

и относительные деформации ε:

ε_i=Δl / l₀

где l₀ - начальная длина рабочей части испытуемого образца

Затем по полученным данным в системе  координат σ-ε строится диаграмма напряжений.

По  этой диаграмме определяются следующие  механические характеристики материала:

 

σ_пц - предел пропорциональности.

Определяется  как крайняя верхняя точка  начального прямолинейного участка  диаграммы.

σ_пц = F_пц / A₀

 

50. Какое  влияние на свойства стали  оказывает примесь Сr?

 

Хром(Cr) – наиболее дешевый и распространенный элемент. Хром повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.