Материаловедение

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
"Петербургский государственный университет путей сообщения"
Кафедра "Технология металлов"
Материаловедение и технология конструкционных материалов
Учебное пособие к контрольной работе
для студентов специальности
190300.65 «Подвижной состав железных дорог»
специализации «Электрический транспорт железных дорог»
Санкт-Петербург
2013

Контрольная работа
Номера вопросов к контрольной работе выбираются по двум последним цифрам шифра.
Готовые вопросы выделены жирным шрифтом.

1-40. Начертите диаграмму состояний сплавов железо-цементит. Для сплавов с заданным процентным содержанием углерода (табл. 2) согласно варианту постройте кривые охлаждения. Для одного сплава опишите фазовые и структурные превращения, которые будут происходить в нём при медленном охлаждении из расплавленного состояния до нормальной температуры. Определите вес фаз, а если возможно, то и структуру при 2-х произвольно выбранных областях диаграммы.
41-60. Расшифруйте марки сплавов согласно варианту (табл. 3) и укажите их назначение. Из этих сплавов выберите углеродистую конструкционную или инструментальную сталь, определите для неё оптимальные температуры закалки и отпуска. Опишите превращения, происходящие в процессе нагрева до выбранной температуры, при охлаждении со скоростью больше критической и при отпуске.
61. Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов. Классификация дефектов кристаллической решётки. Влияние количества дефектов кристаллического строения на сопротивление деформации.
62. Методы исследования структуры металлов и сплавов. Макроисследование. Строение изломов при однократном и длительном действии статических нагрузок и при усталости. Цели. Перспективы использования в научно-производственном комплексе.
63. Механические, технологические, металлографические методы исследования конструкционных материалов.
64. Электронно-микроскопические, рентгено- и гаммаграфические методы исследования качества материалов и технологий. Области применения.
65. Процесс кристаллизации. Кривые охлаждения. Первичная и вторичная кристаллизация сплавов, их отражение на диаграмме состояний.
66. Диаграмма состояний сплавов: а – с полностью инертными компонентами; б – с непрерывными рядами жидких и твёрдых растворов.
67. Диаграмма состояний сплавов, образующих: а – твёрдые растворы ограниченной растворимости в твёрдом состоянии; б – химические соединения.
68. Доказать правило отрезков для расчета фазового, структурного составов сплавов.
69. Изменение свойств сплавов в зависимости от вида их диаграмм состояний. Практическая значимость закономерностей Н.С. Курнакова.
70. Строение слитка. Ликвация первого и второго родов и методы борьбы с ликвацией. Факторы, определяющие величину и форму зерна.
71. Кривая охлаждения чистого железа. Диаграмма Fe-Fe3C, основные данные о фазах и структурных составляющих.
72. Последовательность расчета предела прочности, твердости по Бринеллю углеродистых сталей в состоянии поставки по микроструктуре и по содержанию углерода.
73. Процесс изменения зерна при медленном нагреве до 1200 ºС и охлаждении доэвтектоидной и заэвтектоидной стали. Влияние углерода на величину зерна.
74. Классификация и маркировка углеродистых конструкционных сталей. Основные требования, предъявляемые к ним. Их применение.
75. Белые и ковкие чугуны. Условия получения. Микроструктура. Свойства. Применение.
76. Серые, модифицированные и высокопрочные чугуны. Условия получения, микроструктура, свойства, применение.
77. Основные виды термической обработки полуфабрикатов, готовых изделий. Положение их температурных интервалов на диаграмме состояния Fe-Fe3C.
78. Отжиг стали, его разновидности, назначение. Примеры применения.
79. Нормализация стали, её режимы, назначение. Примеры применения.
80. Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита эвтектоидной стали. Влияние температурных условий превращения на интенсивность распада и строение продуктов превращения.
81. Превращения аустенита при непрерывном и изотермическом охлаждениях. Практическое значение термокинетических диаграмм распада аустенита.
82. Объемная закалка, её разновидности. Сущность и особенности мартенситного превращения. Дефекты закалки и их предупреждение. Улучшение стали.
83. Закаливаемость и прокаливаемость сталей. Их учет при выборе рациональной марки материала.
84. Термообработка деталей после закалки (обработка холодом, отпуск). Сущность явления отпускной хрупкости и способы её устранения.
85. Влияние легирующих элементов на структуру, критические точки и свойства стали. Коррозионностойкие, жаро- и окалиностойкие стали и сплавы.
86. Классификация и маркировка легированных сталей. Основные принципы выбора рациональной марки. Применение.
87. Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске. Особенности термообработки легированных сталей.
88. Конструкционные цементируемые легированные стали. Их использование в машиностроении.
89. Стали с повышенной обрабатываемостью резанием. Особенности их свойств и область применения.
90. Рессорно-пружинные стали. Основные марки и технология их термообработки для получения оптимальных свойств.
91. Шарикоподшипниковые стали. Технология их упрочнения, обусловленная спецификой эксплуатации изделий.
92. Износостойкие стали. Их маркировка, специфика изготовления и упрочнения.
93. Инструментальные материалы, их классификация. Основы термообработки. Особенности микроструктуры. Их эксплуатационные и технологические свойства. Сущность явления красностойкости и способы её повышения.
94. Твердые сплавы. Их классификация. Микроструктура. Свойства. Применение.
95. Сплавы на основе алюминия, их классификация. Особенности микроструктуры, свойства. Применение.
96. Деформируемые алюминиевые сплавы, их упрочнение и обработка на возврат.
97. Литейные алюминиевые сплавы, их классификация, микроструктура. Применение
98. Медь и сплавы на её основе. Микроструктура, назначение. Термообработка сплавов, не имеющих фазовых превращений в твердом состоянии.
99. Антифрикционные сплавы на основе олова, свинца и цинка: их разновидности, микроструктура, свойства и область применения.
100. Коррозия, её разновидности. Сущность электрохимической коррозии. Оценка коррозионной стойкости материалов.
101. Объясните, в чем отличие горячей пластической деформации от холодной.
102. В чем сущность свободной ковки? Какие изделия получают с помощью свободной ковки?
103. Какую роль играет нагрев металла при пластической деформации? Как определяется температурный интервал горячей обработки углеродистой стали?
104. Опишите процесс получения бесшовных труб.
105. Опишите сущность и основные виды прокатки.
106. Опишите явления, происходящие в металле при горячем деформировании, и сущность процесса рекристаллизации.
107. Дайте характеристику устройств для нагрева металла при обработке давлением.
108. Опишите процесс волочения металла, приведите схемы и технологические характеристики, перечислите продукцию волочения.
109. Как влияют на пластичность металла его химический состав, температура, скорость и степень деформирования?
110. Опишите процесс листовой штамповки, оборудование, инструменты применяемые в этом процессе.
111. Объясните сущность наклепа металла и его влияние на структуру и механические свойства стали.
112. Опишите процесс получения гнутых профилей.
113. Приведите схемы инструментов, используемых при прокате.
Опишите оборудование, применяемое в прокатном производстве.
114. Изложите сущность процесса волочения и укажите область его применения.
115. Объясните роль и выбор температуры нагрева металла при пластической деформации.
116. Опишите технологический процесс производства фасонных профилей проката на рельсобалочных станках.
117. Перечислите виды продукции прокатного производства. Нарисуйте примеры профилей, получаемых при прокате.
118. Изложите сущность процесса прессования и укажите области его применения. Опишите оборудование, применяемое при прессовании.
119. Изобразите схемы продольной, поперечной и поперечновинтовой прокатки.
120. В чем сущность горячей объемной штамповки? Какие изделия получают с помощью горячей объемной штамповки?
121. Опишите инструмент и основное оборудование прокатного производства.
122. В чем сущность прессования? Какие изделия получают с помощью прессования?
123. Опишите сущность процессов упругой и пластической деформации с точки зрения кристаллического строения металлов.
124. Приведите схемы машин для свободной ковки металла, опишите их работу.
125. Приведите классификацию прокатных станов и описание их устройства и работы. Укажите профили сортового проката.
126. Изложите технологию листовой штамповки, операции разделения и формоизменения.
127. Начертите схемы основных способов обработки металлов давлением.
128. Опишите сущность холодной объемной штамповки.
129. Объясните, какое влияние на пластичность металла оказывает химический состав, структура, скорость и степень деформации?
130. По каким признакам классифицируются прокатные станы? Приведите классификацию станов по устройству рабочих клетей и назначению, иллюстрируйте это схемами.
131. Какие дефекты возникают при нагреве металла и способы их устранения.
132. Изложите сущность процесса прессования прямым и обратным методом, приведите схемы процессов.
133. Изобразите схему процесса прокатки. Поясните ее сущность и назначение, опишите оборудование.
134. Из какого материала изготавливается волока? Начертите ее разрез, укажите основные зоны и их назначение.
135. Опишите операции свободной ковки и применяемый при этом кузнечный инструмент.
136. Какое оборудование применяется для осуществления процесса прессования? Приведите сортамент получаемых изделий.
137. Начертите схему проката металла в валках и приведите схему действия сил в момент захвата металла валками. Что такое угол трения и как он определяется?
138. Как готовится металл к волочению? Что такое коэффициент вытяжки и обжатия при волочении?
139. В чем состоит калибровка валков? Приведите схему калибровки валков для прокатки швеллеров.
140. Начертите открытый и закрытый штампы и объясните достоинства и недостатки штамповки в этих штампах.
141. Сравнение отрезного и подрезного резцов по конфигурации, геометрии режущей части и назначению. Углы этих резцов в плане и в секущих плоскостях.
142. Сравнение проходного отогнутого и подрезного резцов по конфигурации, геометрии режущей части назначению. Влияние направления подачи на функции режущих кромок и углы в плане.
143. Сравнение свободного и несвободного резания. Роль вспомогательной режущей кромки. Примеры.
144. Сопоставление функций основных и вспомогательных движений при резании кромки. Примеры.
145. Сравнение проходного упорного и подрезного резцов по конфигурации, геометрии режущей части и назначению. Углы в плане.
146. Принципиальные отличительные особенности расточных резцов в сравнении с резцами для наружного точения. Конфигурация, разновидности, геометрия режущей части.
147. Сравнение растачивания, сверления и рассверливания. Основные движения. особенности процесса резания. Основные области применения.
148. Сравнение точения и фрезерования. Основные движения. Особенности процесса резания. Обоснование области применения.
149. Разновидности токарных резцов по геометрии режущей части и назначению.
150. Какие особенности конструкции и геометрии токарных резцов оказывают непосредственное влияние на характер процесса резания и сопровождающие его явления (деформации, тепловые явления, вибрации, износ инструмента)?
151. Какое влияние оказывает геометрия резца в плане на форму поперечного сечения среза и шероховатость обработанной поверхности?
152. Каковы особенности и отличия процесса стружкообразования при точении и фрезеровании?
153. Каковы особенности и отличия процесса стружкообразования и удаления стружки при обтачивании, растачивании и сверлении?
154. Каковы особенности и отличия процесса стружкообразования и характеристика следов обработки при фрезеровании и шлифовании?
155. Упрочнение и разупрочнение в процессе резания металлов. Их взаимосвязь и влияние на силы и температуру резания, износ и стойкость инструмента.
156. Какие явления сопровождают процесс резания металлов и как они влияют на производительность обработки и стойкость инструмента?
157. В чем заключается отрицательное влияние тепловыделения при резании металлов лезвийным и абразивным инструментами? Физическая сущность. Рекомендации.
158. В чем состоит положительная роль тепловыделения при резании лезвийным и абразивным инструментами? Физическая сущность. Рекомендации.
159. Как и за счет чего проявляется охлаждающее действие СОЖ?
160. Что такое обрабатываемость материалов? Чем характеризуется обрабатываемость резанием? Примеры. Рекомендации.
161. Перечислите все способы сварки, при которых металл в зоне сварного соединения нагревается до температуры плавления. Назовите и объясните физическую сущность метода сварки, объединяющего все перечисленные Вами способы.
162. Перечислите все способы сварки, при которых образование сварного соединения осуществляется в результате совместной пластической деформации металла соединяемых элементом с приложением внешнего усилия. Надавите и опишите физическую сущность метода сварки, объединяющего все перечисленные Вами способы.
163. Приведите основные характеристики Источника энергии для дуговой сварки и объясните принцип его саморегулирования при сварке с постоянной скоростью подачи электродной проволоки.
164. Перечислите типы источников питания для дуговой сварки, приведите электрические схемы и опишите основные характеристики источника питания переменного тока.
165. Объясните сущность наиболее распространённого способа дуговой сварки и перечислите функции электродного покрытия.
166. Объясните сущность наиболее производительного способа дуговой сварки и укажите, каким образом при этом способе осуществляется защита металла сварочной ванны от вредного воздействия кислорода и азота воздуха.
167. Объясните сущность процесса дуговой сварки с газовой защитой зоны сварки и перечислите применяемые при этом сварочные металлы (газы, проволока).
168. Перечислите принципы, положенные в основу выбора силы сварочного тока при дуговой сварки проволокой сплошного сечения.
169. Назовите способ полуавтоматической дуговой сварки и наплавки со шлаковой защитой металла сварочной ванны. Какая проволока применяется при этом способе сварки?
170. Назовите способ термической резки, применяемый при получении заготовок из алюминия, нержавеющей стали и других цветных металлов и высоколегированных сплавов, опишите его физическую сущность.
171. Объясните сущность процесса ацетилено-кислородной сварки и опишите способ получения горючего газа для этого способа сварки.
172. Перечислите типы сварных соединений и объясните принципы их выбора.
173. Объясните, почему нельзя применять кислородную резку для обработки цветных металлов и высоколегированных сталей и сплавов.
174. Объясните физическую сущность способа электроконтактной сварки, применяемого для соединения стыков железнодорожных рельсов.
175. Объясните сущность наплавочных работ, применяемых при восстановлении изношенных деталей.
176. Опишите физическую сущность способа соединения металлов с применением припоя.
177. Объясните, в чем трудности сварки легированных сталей.
178. Объясните особенности сварки цветных металлов и их сплавов.
179. Опишите основные дефекты сварных соединений и укажите причины, их вызывающие.
180. Опишите наиболее распространенные методы неразрушающего контроля дефектов сварных соединений, применяемых на железнодорожном транспорте.