Контрольная работа по «Материаловедение и ТКМ»

Министерство  образования и науки РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине «Материаловедение и ТКМ»

Вариант №7

 

 

 

 

 

  Выполнил: ________________

                                                     группа:_______

                                                                             Проверил:________________

 

 

 

Омск 2013

 

Как влияет скорость охлаждения на строение кристаллизующегося металла? Объясните сущность воздействия.

Число центров кристаллизации и скорость роста кристаллов зависят  от степени переохлаждения. Как видно  из рисунка , число зародышей  скорость роста их при равновесной температуре  кристаллизации Тs равны нулю. При увеличении степени переохлаждения они возрастают и достигают максимума. При больших степенях переохлаждения число центров кристаллизации и скорость роста равны нулю, так как при низких температурах диффузионная подвижность атомов мала,  а тем самым уменьшена способность системы к превращению. Чем больше скорость образования зародышей и меньше скорость их роста, тем меньше размер кристалла (зерна), выросшего из одного зародыша, и, следовательно, более мелкозернистой будет структура металла.

Рисунок 1 – Влияние степени переохлаждения на число зародышей (1) и скорость их роста (2)

При небольшой степени  охлаждения ΔТ (малой скорости переохлаждения) число зародышей мало. В этих условиях будет получено крупное зерно. С  увеличением степени переохлаждения скорость образования зародышей возрастает, количество их увеличивается и размер зерна в затвердевшем металле уменьшается.

Как изменяется плотность дислокаций при  пластической деформации металлов? Влияние  дислокаций на свойства металла

Деформация - это изменение линейных размеров и формы тела под действием приложенной силы (нагрузки). Пластическая деформация (необратимая) не исчезает после снятия нагрузки. Пластическая деформация возникает при напряжениях, превышающих предел упругости σ_упр или предел текучести σ_т. При этом чем больше величина деформирующего напряжения, тем больше степень деформации. Важнейшим практическим следствием пластической деформации является упрочнение металла. Упрочнение металла в процессе пластической деформации называется наклепом. Это выражается в повышении характеристик прочности (твердость, пределы текучести и прочности) и снижении пластичности и вязкости (относительное удлинение, ударная вязкость) (рисунок 1).

Пластическая  деформация носит сдвиговый характер и осуществляется путем перемещения дислокаций по плоскостям и направлениям скольжения, причем количество дислокаций (плотность) возрастает. Это приводит к искажениям кристаллической решетки и упрочнению металла. Сущность упрочнения заключается в торможении дислокаций, в возникновении препятствий для их перемещения.

 

 

Рисунок 1 - Влияние степени  пластической деформации на структуру  и свойства металла

При пластической деформации изменяется микроструктура металла. Зерна  вытягиваются, и структура приобретает  волокнистое строение. Кроме того, зерна поворачиваются в направлении, благоприятном для сдвига, в результате чего возникает одинаковая кристаллографическая ориентировка зерен в пространстве - текстура.

Итак, при пластической деформации увеличивается плотность дислокаций, изменяется микроструктура, повышается прочность и снижается пластичность и вязкость.

Вычертите диаграмму состояния железо –  цементит железа, укажите структурные  составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения  для сплава, содержащего 2,5% С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

Вычертите диаграмму изотермического превращения  аустенита для стали У8, нанесите кривую режима изотермической обработки, обеспечивающей получение твердости 60…63 HRC. Укажите, как этот режим называется. Опишите сущность превращений и структуру получаемую при этом.

 

Опишите термопластичные и термореактивные  полимеры

Термопластичные полимеры (термопласты) состоят из макромолекул, соединенных между собой только физическими связями. Энергия разрыва физических связей невелика и составляет от 12 до 30 кДж/моль. При нагревании физические связи исчезают, при охлаждении — восстанавливаются. Энергия разрыва химических связей, соединяющих мономерные звенья в цепную макромолекулу, многократно превышает указанные значения и составляет 200-460 кДж/моль. Поэтому при нагревании термопластов до температуры плавления физические связи исчезают, а химические — ковалентные — сохраняются, и, следовательно, сохраняется неизменным химическое строение полимера. При охлаждении и затвердевании такого расплава физические связи и основные физические свойства термопластичного полимерного вещества восстанавливаются. Таким образом, термопласты, во-первых, допускают формование изделий из расплава с его последующим охлаждением и затвердеванием и, во-вторых, могут перерабатываться многократно. Это, в свою очередь, позволяет возвращать в производственный цикл отходы производства, брак, изделия, утратившие потребительскую ценность. Термореактивные полимеры (реактопласты) состоят из макромолекул, соединенных поперечными ковалентными, то есть химическими связями. Образовавшаяся сетчатая химическая структура необратима. Нелимитированное нагревание сетчатых полимеров приводит не к расплавлению, а к разрушению пространственной сетки, сопровождающемуся термодеструкцией. С точки зрения практики это означает, что реактопласты допускают лишь однократную переработку в изделия, которые формуются в результате химической реакции отверждения.  Технологические и иные отходы производства практически не рециклируются. Вместе с тем сетчатая молекулярная структура придает полимерам ряд особых свойств, не наблюдаемых у термопластов. Так, густосетчатые термореактивные полимеры, например, полиэпоксиды, характеризуются повышенными значениями модуля упругости, твердости и теплостойкости; редкосетчатые реактопласты, основными представителями которых являются эластомеры, обладают значительной и обратимой деформативностью, стойкостью к истиранию и повышенным коэффициентом трения.