Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Тема: Диаграмма "железо - цементит".
Тема: Структура материала.
ЗАДАНИЕ N 1. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов
Деформация металла называется горячей, если она проводится при температуре выше …
| 
| температуры рекристаллизации | |
|
| комнатной | ||
|
| Ас1 | ||
|
| температуры начала мартенситного превращения |
Решение: Деформация металла называется горячей, если она проводится при температуре выше температуры рекристаллизации. В этом случае наклеп, возникающий при пластической деформации, полностью или частично снимается рекристаллизацией.
ЗАДАНИЕ N 2. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. Определение твердости закаленных сталей по методу Роквелла производится вдавливанием в образец …
|
|
| алмазного конуса (шкала С) | |
|
| стального шарика (шкала С) | ||
|
| алмазного конуса (шкала В) | ||
|
| стального шарика (шкала В) |
Решение: Определение твердости закаленных сталей по методу Роквелла производится вдавливанием в образец алмазного конуса с углом при вершине 120о (шкала С).
ЗАДАНИЕ N 3. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. Полигонизация представляет собой …
|
|
| процесс формирования разделенных малоугловыми границами субзерен при нагреве деформированного металла | |
|
| процесс повышения структурного совершенства металла, деформированного в холодном состоянии, в результате уменьшения плотности дефектов кристаллического строения | ||
|
| образование новых равновесных зерен в процессе нагрева деформированного металла | ||
|
| повышение прочности металла в процессе пластической деформации |
Решение: Полигонизация представляет собой процесс формирования разделенных малоугловыми границами субзерен при нагреве деформированного металла.
Процесс повышения структурного совершенства металла, деформированного в холодном состоянии, в результате уменьшения плотности дефектов кристаллического строения называется возвратом.
Образование новых равновесных зерен в процессе нагрева деформированного металла называется первичной рекристаллизацией.
Повышение прочности металла в процессе пластической деформации называется наклепом.
ЗАДАНИЕ N 4. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. Индентором при измерении твердости по методу Бринелля служит …
|
|
| стальной шарик | |
|
| алмазная пирамида | ||
|
| алмазный конус | ||
|
| стальной конус |
Решение: При измерении твердости по Бринеллю (НВ) в качестве индентора применяют стальной закаленный шарик диаметром 2,5; 5 или 10 мм; нагрузка составляет 30000, 10000, 7500, 2500 или 1175 н.
ЗАДАНИЕ N 5 Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов
Наклеп представляет собой …
|
|
| упрочнение металла при пластическом деформировании | |
|
| изменение размеров и формы тела под действием внешних сил | ||
|
| образование новых равноосных зерен из деформированных кристаллов | ||
|
| процесс формирования субзерен при нагреве деформированного металла |
Решение: Явление повышения прочности и уменьшения пластичности металла в результате низкотемпературной пластической деформации называется наклепом или нагартовкой.
ЗАДАНИЕ N 6. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. Свойство, характеризующее способность материала оказывать сопротивление пластической деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в его поверхность, называется …
|
|
| твердостью | |
|
| прочностью | ||
|
| выносливостью | ||
|
| пластичностью |
Решение: Свойство, характеризующее способность материала оказывать сопротивление пластической деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в его поверхность, называется твердостью.
ЗАДАНИЕ N 7. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. Основной причиной наклепа (упрочнения металла в процессе пластической деформации) является …
|
|
| увеличение плотности дислокаций | |
|
| протекание фазового превращения | ||
|
| уменьшение размера зерен | ||
|
| повышение плотности металла |
Решение: Основной причиной наклепа является происходящее в процессе пластической деформации увеличение количества дефектов кристаллического строения, прежде всего плотности дислокаций (с 106 – 108 см-2 для отожженного недеформированного металла до 1011 – 1012см-2для пластически деформированного). Это затрудняет движение дислокаций, а, следовательно, повышает сопротивление деформации и уменьшает пластичность металла.
ЗАДАНИЕ N 8. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. При статических испытаниях определяют …
|
|
| предел текучести | |
|
| ударную вязкость | ||
|
| порог хладноломкости | ||
|
| предел выносливости |
Решение: Основным видом статических испытаний является испытание на растяжение, по результатам которого можно определить предел прочности (временное сопротивление), предел текучести, относительные удлинение и сужение.
ЗАДАНИЕ N 9. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. При испытаниях на растяжение определяют …
|
|
| предел прочности | |
|
| предел выносливости | ||
|
| твердость | ||
|
| ударную вязкость |
Решение: Из перечисленных характеристик при испытаниях на растяжение на разрывных машинах определяют предел прочности (временное сопротивление) – напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца.
Предел выносливости определяют на вращающемся образце с приложением изгибающей нагрузки по симметричному циклу.
Твердость измеряют на твердомерах по вдавливанию в материал алмазного или стального наконечника.
Ударную вязкость определяют при разрушении образца ударом маятникового копра.
ЗАДАНИЕ N 10. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. Структура, возникающая при больших степенях деформации зерен металла и приводящая к анизотропии свойств, называется …
|
|
| текстурой деформации | |
|
| блочной структурой | ||
|
| субзеренной структурой | ||
|
| мелкозернистой структурой |
Решение: При большой степени деформации возникает текстура деформации, которая характеризуется определенной ориентацией зерен по отношению к прилагаемым нагрузкам. Текстура деформации приводит к анизотропии свойств.
ЗАДАНИЕ N11. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. Способность материалов сопротивляться ударным нагрузкам, без разрушения поглощать механическую энергию в необратимой форме называется …
|
|
| вязкостью | |
|
| твердостью | ||
|
| выносливостью | ||
|
| упругостью |
Решение: Способность материалов сопротивляться ударным нагрузкам, без разрушения поглощать механическую энергию в необратимой форме называется вязкостью.
ЗАДАНИЕ N 12. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. Процесс зарождения и роста новых, чаще всего равноосных, зерен с меньшим количеством дефектов в процессе нагрева деформированного металла называется …
|
|
| рекристаллизацией | |
|
| наклепом | ||
|
| возвратом | ||
|
| полигонизацией |
Решение: Процесс зарождения и роста новых, чаще всего равноосных, зерен с меньшим количеством дефектов в процессе нагрева деформированного металла называется рекристаллизацией.
Наклеп – это упрочнение металла в процессе пластической деформации.
Возврат – происходящие при нагреве деформированного металла изменения тонкой структуры и свойств, не сопровождающиеся изменением микроструктуры, то есть размеры и форма зерен при возврате не меняются.
Полигонизация – процесс формирования субзерен, разделенных малоугловыми границами.
ЗАДАНИЕ N 13. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. При уменьшении содержания углерода в стали твердость …
|
|
| уменьшается, пластичность – увеличивается | |
|
| увеличивается, пластичность – уменьшается | ||
|
| и пластичность увеличиваются | ||
|
| и пластичность уменьшаются |
Решение: Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже малое изменение содержания углерода оказывает заметное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода в стали растет содержание цементита. При содержании до 0,8% С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0,8% С в структуре стали, кроме перлита, появляется структурно свободный вторичный цементит. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность и уменьшается вязкость и пластичность стали.
ЗАДАНИЕ N 14. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. На приведенном графике зависимости предела текучести σТ от плотности дислокаций ρ участок 2 соответствует прочности …
|
|
| «усов» | |
|
| технически чистых металлов | ||
|
| упрочненных металлов | ||
|
| теоретической |
Решение: Участок 2 соответствует прочности «усов» (viskers) – искусственных нитевидных кристаллов без дефектов кристаллического строения.
ЗАДАНИЕ N 15. Тема: Диаграмма "железо - цементит". При уменьшении растворимости углерода в железе с понижением температуры избыточный углерод выделяется из твердых растворов в виде …
|
|
| цементита | |
|
| троостита | ||
|
| феррита | ||
|
| графита |
Решение: Растворимость углерода в аустените и феррите с понижением температуры уменьшается соответственно по линиям SE и PQ, а избыток углерода выделяется из твердых растворов в виде цементита Fe3C.
ЗАДАНИЕ N 16. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов
На рисунке показана схема измерения твёрдости по методу …
|
|
| Роквелла | |
|
| Бринелля | ||
|
| Виккерса | ||
|
| Шора |
Решение: При измерении твердости по методу Роквелла (НRA, НRB, НRC) в качестве индентора применяется алмазный конус с углом при вершине 120° или стальной закаленный шарик диаметром 1,588 мм. Вдавливание индентора производится вначале предварительной нагрузкой Po = 100 н (10 кгс), а затем общей нагрузкой P = Po + P1.
ЗАДАНИЕ N17. Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов. Рост одних рекристаллизованных зерен за счет других в процессе нагрева холоднодеформированного металла называется …
|
|
| собирательной рекристаллизацией | |
|
| полигонизацией | ||
|
| первичной рекристаллизацией | ||
|
| коагуляцией |
Решение: Рост одних рекристаллизованных зерен за счет других в процессе нагрева холоднодеформированного металла называется собирательной рекристаллизацией.
Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов
Тема: Диаграмма "железо - цементит".
Тема: Структура материала.
ЗАДАНИЕ N 1. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Образующийся при сплавлении веществ (материалов) однофазный сплав с определенным соотношением компонентов, имеющий кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток компонентов, и постоянную температуру кристаллизации, представляет собой …
|
|
| химическое соединение | |
|
| твердый раствор замещения | ||
|
| смесь компонентов | ||
|
| твердый раствор внедрения |
Решение: Образующийся при сплавлении веществ (материалов) однофазный сплав с определенным соотношением компонентов в соответствии с формулой АnВm, где n, m = const, имеющий кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток компонентов, и постоянную температуру кристаллизации, представляет собой химическое соединение.
ЗАДАНИЕ N 2 Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Число степеней свободы системы Cu – Ag в точке эвтектики равно …
|
|
| ||
|
| |||
|
| |||
|
|
Решение: В соответствии с правилом фаз, число степеней свободы системы можно рассчитать по формуле С = К + 1 – Ф.
Число независимых компонентов К в рассматриваемой системе равно 2 (медь и серебро); число фаз Ф – 3 (расплав и твердые растворы меди в серебре и серебра в меди). Следовательно, С = 2 + 1 – 3 = 0 (система нонвариантна).
ЗАДАНИЕ N 3. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Многофазный сплав, компоненты которого практически не растворяются в твердом состоянии и сохраняют индивидуальные кристаллические решетки, представляет собой …
|
|
| смесь | |
|
| твердый раствор замещения | ||
|
| химическое соединение | ||
|
| твердый раствор внедрения |
Решение: Многофазный сплав, компоненты которого взаимно не растворяются в твердом состоянии, представляет собой смесь, состоящую из практически чистых зерен компонентов сплава, сохраняющих присущие им типы кристаллических решеток.
ЗАДАНИЕ N 5. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. При температуре 183 оС в сплавах системы Pb–Sn протекает …
|
|
| эвтектическое превращение | |
|
| эвтектоидное превращение | ||
|
| образование химического соединения | ||
|
| перитектическое превращение |
Решение: При температуре 183оС в сплавах системы Pb-Sn протекает эвтектическое превращение. Расплав, содержащий 61,9% олова, кристаллизуется с образованием эвтектики – дисперсной смеси, состоящей из кристаллов твердого раствора олова в свинце, содержащего 19,5% олова, и твердого раствора свинца в олове, содержащего 2,6% свинца.
ЗАДАНИЕ N 6. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Линия начала кристаллизации на диаграмме состояния называется линией …
|
|
| ликвидус | |
|
| солидус | ||
|
| эвтектики | ||
|
| растворимости |
Решение: Линия начала кристаллизации на диаграмме состояния называется линией ликвидус. Выше этой линии все сплавы системы находятся в жидком состоянии.
ЗАДАНИЕ N 7. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Согласно правилу Курнакова твердость и электросопротивление сплавов, диаграмма состояния которых приведена ниже, …
|
|
| изменяются немонотонно, достигая максимума в точке, отвечающей составу AmBn | |
|
| изменяются немонотонно, достигая минимума в точке, отвечающей составу AmBn | ||
|
| монотонно возрастают при увеличении содержания компонента В | ||
|
| изменяются произвольным образом в зависимости от природы компонентов А и В |
Решение: Если компоненты сплава образуют химические соединения, то свойства сплавов этой системы при изменении концентрации изменяются немонотонно. Химическое соединение имеет максимальные значения твердости и электросопротивления и минимальные значения электропроводности и магнитной проницаемости (сингулярная точка) среди сплавов этой системы.
ЗАДАНИЕ N 8. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Максимальная растворимость меди в серебре составляет ______%.
|
|
| ||
|
| |||
|
| |||
|
|
Решение: Максимальная растворимость меди в серебре определяется проекцией крайней правой точки эвтектической горизонтали на ось концентраций и составляет 8% меди.
ЗАДАНИЕ N 9. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Количество независимых компонентов и фаз в сплаве, содержащем 40 % серебра и 60 % меди, при температуре 779 оС составляет соответственно …
|
|
| 2 и 3 | |
|
| 2 и 4 | ||
|
| 3 и 3 | ||
|
| 3 и 1 |
Решение: В соответствии с приведенной диаграммой состояния, число независимых компонентов в сплаве, содержащем 40 % серебра и 60 % меди, равно двум (серебро и медь).
При температуре 779 оС системе протекает эвтектическое превращение: расплав, содержащий 72% серебра, распадется с образованием дисперсной смеси двух фаз (β-твердого раствора, содержащего 17 % серебра и 83 % меди, и α-твердого раствора, содержащего 92 % серебра и 8 % меди). Следовательно, при температуре 779 оС сплав содержит 3 фазы: расплав и кристаллы твердых растворов α и β.
ЗАДАНИЕ N 10 Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. В соответствии с правилами Курнакова свойства сплавов системы «свинец – сурьма» при изменении содержания компонентов будут изменяться …
|
|
| по линейному закону | |
|
| по кривой с экстремумом | ||
|
| скачкообразно в точке, отвечающей составу эвтектики | ||
|
| произвольно вне зависимости от типа диаграммы |
Решение: В соответствии с правилами Курнакова свойства сплавов, компоненты которых практически не растворимы друг в друге в твердом состоянии, при изменении содержания компонентов меняются по линейному закону.
ЗАДАНИЕ N 11. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. В соответствии с приведенной диаграммой, сплав 80% Pb – 20% Sn при тем-ре 200 оС имеет следующий фазовый состав:
|
|
| расплав + кристаллы α-твердого раствора | |
|
| расплав + кристаллы β-твердого раствора | ||
|
| кристаллы α-твердого раствора + эвтектика (α + β) | ||
|
| кристаллы β-твердого раствора + эвтектика (α + β) |
Решение: Точка, отвечающая составу 80% Pb – 20% Sn при температуре 200 оС, попадает в двухфазную область, где в равновесии находятся расплав и кристаллы α-твердого раствора.
ЗАДАНИЕ N 12. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. В соответствии с приведенной диаграммой состояния, медь и никель …
|
|
| неограниченно растворимы друг в друге в твердом состоянии | |
|
| практически не растворимы друг в друге в твердом состоянии | ||
|
| образуют химическое соединение | ||
|
| обладают ограниченной взаимной растворимостью в твердом состоянии |
Решение: В соответствии с приведенной диаграммой состояния, медь и никель обладают неограниченной взаимной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии.
ЗАДАНИЕ N 13. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Самопроизвольная кристаллизация сплава возможна в том случае, если …
|
|
| свободная энергия Гиббса твердой фазы меньше, чем жидкой | |
|
| свободная энергия Гиббса твердой фазы выше, чем жидкой | ||
|
| величины свободных энергий Гиббса твердой и жидкой фаз равны | ||
|
| внутренняя энергия твердой фазы выше, чем жидкой |
Решение: Самопроизвольная кристаллизация обусловлена стремлением сплава к переходу в более устойчивое состояние, характеризующееся меньшей величиной термодинамического потенциала ΔG (свободной энергии Гиббса).
Температура, при которой термодинамические потенциалы сплава в твердом и жидком состоянии равны, называется равновесной температурой кристаллизации. Самопроизвольная кристаллизация происходит в том случае, если термодинамический потенциал в твердом состоянии будет меньше термодинамического потенциала в жидком состоянии, т.е. при переохлаждении жидкого металла до температур ниже равновесной.
ЗАДАНИЕ N 14. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Эвтектическое превращение – это процесс
|
|
| образования механической смеси двух или более видов кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкости | |
|
| распада пересыщенного твердого раствора с образованием дисперсных частиц второй фазы | ||
|
| распада твердого раствора с образованием смеси двух твердых фаз определенного состава | ||
|
| кристаллизации твердого раствора определенного состава за счет ранее выделившейся твердой фазы и жидкой части сплава определенного состава |
Решение: Эвтектическим превращением называется процесс образования механической смеси двух (или более) видов кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкости.
ЗАДАНИЕ N 15. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
В соответствии с приведенной диаграммой, сплав, содержащий 20 % серебра и 80 % меди, при температуре 1000 оС имеет следующий фазовый состав:
|
|
| расплав и кристаллы β-твердого раствора | |
|
| расплав и кристаллы α-твердого раствора | ||
|
| двухкомпонентный расплав | ||
|
| эвтектика, кристаллы β-твердого раствора и вторичные кристаллы α-фазы |
Решение: В соответствии с приведенной диаграммой состояния, при температуре 1000 оС происходит кристаллизация сплава, содержащего 20 % серебра и 80 % меди: из расплава выделяются первичные кристаллы β-твердого раствора. Следовательно, сплав при этой температуре является двухфазным, содержит жидкую фазу (расплав) и кристаллы β-твердого раствора.
ЗАДАНИЕ N 16. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Кристаллизация сплава, содержащего 60% Sn и 40% Zn, протекает приблизительно _______ оС.
|
|
| в температурном интервале 300-200 | |
|
| при температуре 300 | ||
|
| в температурном интервале 418-300 | ||
|
| в температурном интервале 350-200 |
Решение: Для определения интервала кристаллизации сплава надо провести вертикаль через точку, отвечающую составу сплава. Точки пересечения этой вертикали с линиями ликвидус и солидус диаграммы соответствуют температурам начала и конца кристаллизации. Таким образом, кристаллизация сплава 60% Sn – 40% Zn протекает приблизительно в интервале температур от 300 до 200 оС
ЗАДАНИЕ N 17. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Сплав, атомы (ионы) одного из компонентов которого замещает атомы (ионы) другого в узлах кристаллической решетки при сохранении кристаллической решетки растворителя, называется …
|
|
| твердым раствором замещения | |
|
| смесью компонентов | ||
|
| химическим соединением | ||
|
| твердым раствором внедрения |
Решение: Сплав, атомы (ионы) одного из компонентов которого замещает атомы (ионы) другого в узлах кристаллической решетки, называется твердым раствором замещения. При этом сохраняется криста