Методические указания по выполнению контрольной работы
По МДК 03.03 Термическая обработка металлов и сплавов
В соответствии с учебным планом студенты заочного отделения специальности «Обработка металлов давлением" выполняют контрольную работу по дисциплине «Термическая обработка металлов и сплавов».
Контрольная работа состоит из четырех заданий.
Цель выполнения данных заданий:
- закрепить теоретические знания по данной дисциплине;
- получить практические навыки по самостоятельной работе с учебной и научной литературой.
Порядок выполнения контрольной работы:
1. Студент оформляет титульный лист контрольной работы.
2. Решает задачи в соответствии со своим вариантом (последний номер зачетной книжки)
3. Отвечает на теоретические вопросы.
Контрольная работа может быть выполнена на листах формата А4, шрифт 14, интервал 1,5, выравнивание по ширине страницы, красная строка 15 мм, требования к оформлению в соответствии с ГОСТ 2.105- 94. Допускается выполнение контрольной работы в тетради от руки разборчивым почерком.
Задания для контрольной работы
№ 1
1. Для изготовления вала выбрали сталь 15. Как ее необходимо упрочнить?
2. После закалки стали 40 со скоростью охлаждения больше критической, была получена структура, состоящая из феррита и мартенсита. По диаграмме Fe–Fe3C указать принятую в данном случае температуру нагрева под закалку и описать превращения, происходящие в стали при такой обработке (нагреве и охлаждении). Как называется такой вид закалки?
3. Режущий инструмент из стали У10 был перегрет при закалке. Чем вреден перегрев, и как можно исправить этот дефект?
4. Контроль качества упрочняющей термообработки с применением неразрушающего электромагнитного метода контроля.
№ 2
1. Режим термообработки после цементации для получения заданных механических свойств. Указать структуру стали в сердцевине и на поверхности после окончательной термообработки.
2. Углеродистая сталь У12 после закалки в одной охлаждающей среде приобрела структуру мартенсит + цементит. Используя диаграмму Fe–Fe3C, указать температуру нагрева данной стали под закалку. Описать превращения, происходящие в процессе закалки и образующуюся структуру.
3. Как измениться пластичность стали после закалки по сравнению с нормализацией? Объяснить причину.
4. Упрочняющая термическая обработка фасонных профилей проката (уголка, швеллера, двутавровой балки и др.); ее назначение, виды.
№ 3
1. Сталь 15. Как её будете упрочнять? Написать режимы выбранной обработки.
2. Как можно исправить крупнозернистую структуру кованной углеродистой стали 40?
3. Углеродистые стали 35 и У8 имеют после закалки структуру мартенсит, используя диаграмму Fe–Fe3C, указать температуру закалки для каждой стали. Описать превращения, происходящие в этих сталях в процессе закалки. Какая сталь имеет более высокую твердость и почему?
4. Режимы термообработки с учетом размеров поковок: температура нагрева, продолжительность выдержки, скорость охлаждения в разных температурных интервалах.
№ 4
1. Выбрать марку среднеуглеродистой стали для изготовления зубчатого колеса и назначить термообработку для получения высокой поверхностной точности и вязкой сердцевины.
2. Провести полную и неполную закалку стали 35. Указать полученные структуры. Какая предпочтительнее?
3. Изделия из стали 40 были недогреты при закалке. Чем характеризуется недогрев? Чем он вреден и как исправить этот дефект?
4. Графики термообработки.
№ 5
1. Выбрать марку низкоуглеродистой стали для изготовления валика и назначить обработку, обеспечивающую высокую поверхностную твердость и низкую сердцевину.
2. Для изготовления зубчатого колеса применили сталь 40Х. Какую необходимо провести термообработку, чтобы колесо имело поверхностную высокую и твердость и вязкую сердцевину.
3. С помощью диаграммы состояния Fe–Fe3C определить температуры полной и неполной закалки для стали 45, дать краткое описание микроструктуры и свойств стали после каждого из этих видов термической обработки.
4. Оборудование для нагрева.
№ 6
1. Режим термообработки после цементации для получения заданных механических свойств. Указать структуру стали в сердцевине и на поверхности после окончательной термообработки.
2. Шестерни из стали 45 закалены: первая от температуры 740 °С, а вторая от температуры 830 °С. Используя диаграмму Fe–Fe3C, объяснить, какая из этих шестерен имеет более высокую твердость и лучшие эксплуатационные свойства и почему?
3. Провести полную и неполную закалку инструментальной стали. Указать полученные структуры. Какая предпочтительнее?
4. Контроль качества валков после термообработки.
№ 7
1. Как можно исправить крупнозернистую структуру кованной углеродистой стали 40?
2. Режущий инструмент из стали У10 был перегрет при закалке. Чем характерен перегрев? Чем он вреден? Как можно исправить такой дефект?
3. С помощью диаграммы состояния определите температуру полной закалки для стали 50 и написать конечные структуры.
4. Предварительная термообработка, ее назначение и виды: отжиг, улучшение, нормализация с отпуском и др.
№ 8
1. Какой термической обработкой можно получить структуру сорбит?
2. Назначить режим закалки (температуру, время выдержки и охлаждающую среду) детали сечением 20 мм из стали 50. Описать сущность превращений, происходящих при закалке, микроструктуру и свойства детали.
3. Образцы из стали марок 50 и У8 закалены с температур 710, 780, 850 °С. Указать необходимую среду охлаждения, получаемую микроструктуру и твердость. Пояснить результаты каждой из этих видов закалки.
4. Графики предварительной термообработки валков, изготовленных из различных марок стали.
№ 9
1. Сталь 20, расписать состав, назначить режим упрочняющей обработки.
2. Метчики из стали У8 закалены: первый от температуры 760 °С, а второй – 850 °С. Используя диаграмму Fe–Fe3C, объяснить, какой из этих метчиков закален правильно, имеет высокие режущие свойства и почему?
3. Описать сущность и назначение отпуска. Дать характеристику всех видов отпуска и область применения каждого из них. Привести примеры изделий, подвергаемых различным видам отпуска.
4. Окончательная термообработка валков холодной прокатки, ее назначение и виды: закалка с индукционного нагрева токами промышленной частоты и отпуск.
№ 10
1. Для изготовления зубчатого колеса применили сталь 40Х. Какую необходимо провести термообработку, чтобы колесо имело высокую поверхностную и твердость и вязкую сердцевину.
2. Изделия из стали 45 были перегреты при закалке. Что такое перегрев? Чем он вреден и как исправить этот дефект?
3. С какой целью производится закалка в двух средах и как она практически осуществляется? Каковы ее преимущества и недостатки?
4. Контроль качества валков после их окончательной термообработки.
№ 11
1. Напишите марку инструментальной стали и назначьте режим термической обработки для получения твердости HRC 62.
2. В чем заключается отрицательное влияние цементитной сетки на свойства инструментальной стали У10 и У12, какой термической обработкой можно ее уничтожить? Дать обоснование выбранного режима.
3. В чем сущность ступенчатой закалки и в чем ее преимущества и недостатки по сравнению с обычной закалкой?
4. Термообработка сплавов на основе меди, алюминия, магния, титана.
№ 12
1. Выбрать марку стали для изготовления зубчатого колеса и назначить режим термообработки (закалка, отпуск).
2. Как изменяются структура и свойства стали 45 и У10 в результате закалки от температур 750 и 850 °С? Объяснить изменение структуры с помощью диаграммы состояния Fe–Fe3C.
3. Опишите режим и назначение процесса низкотемпературного цианирования. Какие стали подвергаются такой термообработки?
4. Термообработка сплавов на основе меди - латуней и бронз: закалка и отпуск.
№ 13
1. Провести полную и неполную закалку стали 35. Указать структуры. Какая предпочтительнее?
2. Образцы из стали марок 50 и У8 закалены с температур 710, 780, 850 °С. Указать необходимую среду охлаждения, получаемую микроструктуру и твердость. Пояснить результаты каждой из этих видов закалки.
3. Какая минимальная скорость охлаждения обеспечит структуру мартенсита? Дать определение мартенсита.
4. Структура и свойства сплавов после термообработки.
№ 14
1. Выбрать марку инструментальной стали для изготовления измерительного инструмента (калибр-пробка) и назначьте режим термообработки для получения высокой твердости (закалка, отпуск).
2. Инструмент из стали У12 имеет структуру перлита и вторичного цементита, расположенного в виде сетки и игол. Как провести закалку такого инструмента? Дать обоснование выбранного режима.
3. Укажите особенности перлитного превращения – его характер, механизм протекания. Чем отличается строение перлита, полученного с разными скоростями охлаждения стали, как называются перлитные структуры?
4. Термообработка сплавов на основе алюминия: закалка и старение (естественное и искусственное).
№ 15
1. Выбрать марку инструментальной стали и назначить термообработку для получения высокой твердости.
2. Назначить режим термической обработки (температуру нагрева, время выдержки и охлаждающую среду) зубил сечением 25 мм из стали У7. Описать сущность происходящих превращений, микроструктуру и твердость инструмента после обработки.
3. Укажите особенности бейнитного превращения? Опишите строение бейнита.
4. Окончательная термообработка цветных металлов и сплавов, имеющих и не имеющих полиморфные превращения.
Вопросы для подготовки к экзамену по МДК 03.03 Термическая обработка металлов и сплавов
1. Основные составляющие технологического процесса термообработки: нагрев, выдержка и охлаждение.
2. Нагрев металла при термообработке, способы нагрева (способы передачи тепла, нагреваемому изделию), распределение температуры по его сечению. Выбор температуры, скорости нагрева и продолжительности выдержки при нагреве.
3. Дефекты нагрева, их предотвращение и исправление.
4. Химическое действие на сталь нагревающей среды, окисление, обезуглероживание при нагреве. Понятие о защитных (контролируемых) атмосферах, механизм их действия. Выбор химического состава защитной атмосферы в зависимости от температуры процесса, состава стали и др. параметров. Условия безопасного использования контролируемых атмосфер.
5. Охлаждение при термообработке. Выбор условий охлаждения для проведения различных видов термообработки с целью достижения требуемых свойств.
6. Требования к охлаждающим средам. Способы охлаждения нагретых изделий, охлаждающая способность различных сред.
7. Оборудование для нагрева стали при термообработке. Классификация нагревательных устройств по технологическому признаку, по способу механизации загрузки, выгрузки и движения металла в печи, по источнику тепловой энергии, по способу передачи тепла металлу, по температурному режиму.
8. Способы отопления термических нагревательных устройств. Оборудование для нагрева внутренним источником тепла. Установки для контактного, индукционного электронагрева токами промышленной и высокой частоты.
9. Оборудование для охлаждения нагретых изделий: закалочные баки периодического действия и механизированные непрерывного действия, закалочные прессы и машины. Назначение, конструкция закалочных устройств.
10. Вспомогательное оборудование, его виды и назначение. Оборудование для создания защитных атмосфер, для снятия окалины после термообработки, для правки деталей, зачистки дефектов.
11. Промышленные установки для получения защитных атмосфер, схемы установок.
12. Оборудование для очистки металла от окалины методом химического, электрохимического травления.
13. Классификация видов термической обработки. Основные виды термической обработки стали, их назначение; основные виды химико-термической обработки стали.
14. Отжиг, его назначение, основные виды, режимы проведения.
15. Отжиг первого рода (без фазовой перекристаллизации): рекристаллизационный, диффузионный.
16. Отжиг второго рода (с фазовой перекристаллизацией): полный, неполный (отжиг на зернистый перлит), изотермический.
17. Нормализация стали. Назначение процесса, режимы его проведения. Нормализация доэвтектоидиых и заэвтектоидных сталей.
18. Закалка стали. Охлаждение при закалке, охлаждающие среды. Назначение, виды и способы закалки.
19. Обработка стали холодом. Поверхностная закалка стали. Дефекты закалки. Понятие о закаливаемости и прокаливаемости, методы их определения.
20. Отпуск стали, его назначение. Виды отпуска: низкотемпературной (низкий), среднетемпературный (средний), высокотемпературный (высокий). Влияние температуры отпуска на структуру и свойства стали.
21. Улучшение стали, влияние улучшения па механические свойства стали.
22. Термомеханическая обработка стали (ТМО), ее назначение и влияние на свойства стали. Виды ТМО, режимы их проведения. Сравнение свойств стали после ВТМО, НТМО и обычной термообработки.
23. Химико-термическая обработка стали, ее назначение и виды.
24. Цементация стали, твердая и газовая. Сущность процессов цементации, режимы их проведения, обрабатываемые стали. Термическая обработка цементованных сталей.
25. Азотирование стали, его назначение. Изменения, происходящие в стали при азотировании. Режимы проведения процесса, предварительная термообработка.
26. Нитроцементации стали, ее назначение. Виды нитроцементации: жидкостная(цианирование) и газовая. Режимы проведения нитроцементации стали. Термическая обработка нитроцементованных деталей.
27. Упрочнение стали методом пластической "деформации (наклепом). Назначение и виды упрочнения: дробеструйная обработка поверхности металла и обработка роликами. Механизм упрочнения при наклепе.
28. Качество стали после термообработки. Назначение контроля качества термической обработки металлов.
29. Дефекты термической обработки: дефекты металлургического происхождения; дефекты горячей и холодной обработки давлением, дефекты, возникающие при нарушении технологии термообработки. Характеристики качества стали после термообработки: макро- и микроструктура стали, ее механические, физические, технологические и другие специальные свойства.
30. Объекты контроля, контролируемые характеристики, методические средства контроля. Контроль выборочный и стопроцентный.
31. Статистические методы контроля, его формы: входной контроль поступающих материалов и полуфабрикатов, технологический контроль на отдельных стадиях производства, выходной контроль качества выпускаемой продукции. Разрушающий и неразрушающий методы контроля.
32. Приборы для контроля температурного режима и других параметров технологического процесса термообработки. Приборы для контроля состава и состояния технологических сред.
33. Приборы для обнаружения поверхностных и внутренних дефектов и контроля состояния поверхности заготовок и изделий.
34. Приборы для исследования макро- и микроструктуры металла.
35. Приборы для определения физико-механических свойств металла.
36. Приборы для проведения неразрушающего контроля качества термообработки.
37. Назначение термической обработки сортового проката, ее виды, используемое оборудование.
38. Проведение термообработки по группам сталей. Методы пакетирования и формирования садки. Режимы обработки: температура, скорость нагрева, продолжительность выдержки, охлаждение.
39. Термическая обработка валков горячей прокатки. Требования, предъявляемые к сталям для изготовления валков горячей прокатки в зависимости от эксплуатации валков. Химический состав, механические свойства сталей.
40. Термическая обработка поковок для валков горячей прокатки, се назначение и виды.
41. Термическая обработка валков холодной прокатки. Требования, предъявляемые к сталям для изготовления валков холодной прокатки в зависимости от условий эксплуатации валков. Химический состав, механические свойства, прокаливаемость сталей. Требования к макро-и микроструктуре сталей, к содержанию в них неметаллических включений.
42. Назначение и виды термообработки цветных металлов и сплавов.
43. Выбор режимов термообработки цветных металлов и сплавов на основе диаграммы состояния «металл - легирующий компонент». Понятие о предварительной и окончательной термообработке.
44. Назначение и виды предварительной термообработки- отжиг 1-го рода.
45. Отжиг литейных сплавов для выравнивания химического состава, уменьшения степени ликвации и внутренних натяжений.
46. Окончательная термообработка цветных металлов и сплавов, имеющих и не имеющих полиморфные превращения.
4. Рекомендуемая литература
- учебники:
1. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна: В 3 Т. Т.2: Строение стали и чугуна: Справочник/ М.Л.Бернштейн, Г.В.Курдюмов, В.С.Меськин и др.; Под ред. А.Г.Рахштадта, Л.М.Капуткиной, С.Д.Прокошкина. - М.: Интермет Инжиниринг, 2005. - 526 с. 1
2. Материаловедение: учебник для вузов. / Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Издательство: Химиздат, 2007. 784 с.
3. Кузьмин, Б. А. и другие. Технология металлов и конструкционные материалы/. – Л: Машиностроение. 1987.
4.
Интернет – ресурсы:
https://elprivod.ogti.orsk.ru/reset/stan/index.htm
https://any-book.org/download/18120.html
https://www.mtomd.info/archives/category/material
https://emchezgia.ru/