Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение (методы анализа, лабораторные работы и задачи)

Подождите немного. Документ загружается.

№

254. На рис. 227 показаны микроструктуры углеродистой

стали после улучшающей обработки (закалка и отпуск) образца диа-

метром 40 мм. На рис. 227, а приведена микроструктура поверхно-

стного слоя, а на рис. 227, б — сердцевины.

Описать эти структуры, указать содержание

углерода

в стали,

а также режим улучшающей термической обработки и объяснить,

почему сталь получила различную

структуру

и твердость по сечению

образца и связан ли этот резуль-

тат с особенностями термической

обработки или со свойствами уг-

леродистой стали.

№

255. В деталях, изготовлен-

ных из углеродистой стали, можно

получить после закалки высокую

твердость в поверхностных слоях

(при

сохранении вязкой сердцеви-

ны)

различными способами: хи-

мико-термической обработкой (це-

ментацией);

закалкой с нагревом

токами высокой частоты; обычной

закалкой

(в последнем

случае

в де-

талях диаметром более 20 мм вслед-

ствие того, что углеродистая сталь

обладает небольшой прокаливае-

мостью).

На

рис. 228, а, б, в приведены

фотографии

микрошлифов и ука-

зана

твердость поверхностного

слоя

и сердцевины (по сечению)

зубчатых

колес высотой 60 мм,

закаленных тремя указанными

способами.

Учитывая условия нагрева и

влияние

различного содержания

углерода

на свойства углеродистой

стали, сравнить характер распре-

деления закаленного слоя поверхности и твердости

зубчатых

колес и

указать, какой способ обработки был применен для каждого из них.

Объяснить, какую сталь (по содержанию

углерода)

необходимо

было применить для закалки по каждому из перечисленных спосо-

бов и рекомендовать режим последующего отпуска после каждого из

указанных способов закалки.

№

256. Излом стали наряду со структурой и механическими

качествами позволяет характеризовать состояние и свойства стали.

На

рис. 229 представлены виды излома конструкционной стали,

полученного при испытании на

ударную

вязкость образцов: после

отжига, закалки, закалки и отпуска и даны значения ударной вяз-

кости.

311

Рис. 228. Распределение-твердости по се*

чению

трех

зубчатых

колес после закалки;

зубчатые колеса изготовлены из углероди-

стой стали с разным содержанием

углерода

прошли различную термическую обра-

ботку (натуральная величина):

а — макрошлиф зубчатого колеса после

травления в спиртовом растворе двухлори-

стой меди; б, в — макрошлифы

зубчатых

колес после травления спиртовым раство-

ром азотной кислоты

Указать особенности приведенных изломов, а также каким со-

стояниям

стали из числа перечисленных соответствует каждый из

показанных

изломов.

№

257. В стали некоторых составов, например в хромоникеле-

вой,

иногда обнаруживаются характерные дефекты, резко снижаю-

Рис. 229. Излом ударных образцов

углеродистой стали (0,4% С) после

различной

термической обработки

(натуральная величина): а — 5 — 6;

б — 1; « — 8—10 кгс- м/см

Рис. 230. Излом забракованной плав-

ки

хромоникелевой стали (натураль-

ная

величина). (В. М. Доронин)

щие

механические свойства и являющиеся причиной брака стали

(рис.

230). Эти дефекты обнаруживаются в изломе стали в виде свое-

образных белых пятен, а после травления в кислоте — в виде боль-

шего или меньшего количества

трещин,

как это показано на

рис.

231.

Объяснить, что представля-

ют собой отмеченные выше де-

фекты,

указать причины их

образования

и способы, преду-

преждающие возникновение де-

фектов.

№

258. На рис. 232, а, б по-

казаны

микроструктуры

чугу-

нов,

широко применяемых в ма-

шиностроении.

Описать структуры, а также

способы производства и обра-

ботки приведенных чугунов.

Указать различие в

меха-

нических свойствах и область

применения

каждого из этих

чугунов.

М 259. На рис. 233 показаны микроструктуры

чугунов

двух

различных классов.

Описать структуры, указать различие в

структуре

и свойствах,

а также в способах производства этих чугунов.

№

260. Механические свойства

чугуна

зависят от характера ме-

таллической основы, а также от формы и количества графита.

312

Рис. 231. Макрошлиф забракованной плавки

хромоникелевой стали (натуральная величина)

Рис.

232. Микроструктура чугунов, применяемых для изготовления деталей машин. X 100

ТШШ

Рис.

233. Микроструктура чугунов, применяемых для изготовления деталей машин.

Х200

Рис.

234. Нетравленые шлифы чугунов двух различных структурных классов. XI00

Указать, какой из

двух

чугунов, микроструктуры которых пока-

заны

на рис. 234, а, б, обладает более высокими механическими свой-

ствами.

№

261. На рис. 235 показана микроструктура цементованной

низкоуглеродистой стали.

Указать, как изменяется

структура

от поверхности к сердцевине

после цементации и закалки и указать толщину поверхностного

слоя,

на которую воздействовала

химико-термическая обработка. Опре- w *»*. "ш f

делить примерную продолжитель-

ность цементации, если линейная ско-

рость диффузии составляла прибли-

зительно 0,1 мм/ч (для цементации

твердом карбюризаторе).

Рис. 235. Микроструктура ни-

зкоуглеродистой стали после

цементации.

X 100

Рис. 236. Микрострукту-

ра поверхностного слоя

стали

38ХМЮА.

X 500

№

262. На рис. 236 показана микроструктура поверхностного

слоя

стали после азотирования при

600°

С.

Определить толщину азотированного слоя и описать условно

по

диаграмме состояния

Fe—N

(см. рис. 121) изменение структуры

от поверхности к сердцевине, если концентрация азота на поверх-

ности

достигает 9%.

Л£ 263. На рис. 237 показаны микроструктуры и приведена твер-

дость высокоуглеродистой хромистой стали после закалки и отпуска.

314

Описать

структуру

и на основании Диаграммы Fe—Сг—С (см.

рис.

155) объяснить, к какому структурному классу (после отжига)

относятся

каждая из этих сталей.

Рис. 237. Микроструктура высокоуглеродистой хромистой стали после закалки

отпуска. X 500:

а — 1,0% С и 1,5% Сг (HRC 62); б — 1,5% С и 12% Сг (HRC 62)

Рис. 238. Микроструктура хромистой стали (0,4% С и 1% Сг) в сердцевине образца после

закалки.

X 500:

а — образец диаметром 25 мм; б — образец диаметром 50 мм

№

264. На рис. 238, а, б приведена микроструктура и указана

твердость в сердцевине

двух

образцов легированной хромистой

стали, содержащей 0,4% Си 1 % Сг, после закалки; один из образцов

имеет диаметр 25 мм,

другой

50 мм.

Охарактеризовать приведенные структуры и объяснить, почему

после закалки, выполненной по одинаковому режиму (нагрев

850°

С.

815

охлаждение в масле), были получены разные

структура

и твердость

сердцевине образцов.

№

265. На рис. 239, а показана

структура

нержавеющей аусте-

нитной

стали с 0,1 % С, 18% Сг, 8%Ni после охлаждения на

воздухе.

Однако после сварки

структура

стали вблизи сварного шва измени-

лась, как показано на рис. 239, б.

Охарактеризовать

структуру

до сварки и после сварки. Объяснить

как

влияет происшедшее изменение структуры на стойкость против

Рис. 239. Микроструктура нержавеющей стали (0,10% С,- 18% Сг и 8% Ni).

X500:

а — после прокатки и термической обработки; б — после сварки (вблизи от сварного шва)

коррозии,

и указать, каким дополнительным элементом надо леги-

ровать нержавеющую сталь этого структурного класса, если ее

необходимо подвергать сварке.

№

266. Для изготовления деталей способом глубокой вытяжки

на

заводе получена партия нержавеющей стали, содержащей 0,1% С,

18%Сг и 8%Ni. Однако в состоянии поставки сталь обладала

пони-

женной

пластичностью и поэтому не могла быть использована. Мик-

роанализ

показал, что сталь этой плавки имела

структуру,

пока-

занную на рис. 240, а.

После

термической обработки сталь обладала высокой пластич-

ностью. Ее

структура

показана на рис. 240, б.

Описать структуры, показанные на рис. 240, а и б, указать ус-

ловия

их получения и примерные механические свойства нержавею-

щей

стали, соответствующие каждой из этих структур.

№

267. На рис. 241, а показана микроструктура высокомарган-

цовистой стали (1,2% С и 12% Мп) после литья с замедленным

охла-

ждением, а на рис. 241, б — микроструктура этой же стали после

закалки

(нагрев до

1050°

С) с охлаждением в воде.

Описать структуры и объяснить, какой из них соответствуют

большие пластичность и вязкость.

Привести

примеры применения этой стали в промышленности.

316

Рис.

240.

Микроструктура нержавеющей стали

(0,1% С, 18% Сг, 8% Ni):

— X 100; 6 —

Х600

Рис.

241. Микроструктура высокоуглеродистой,

высокомарганцовистой стали

(1 2°/ С

12% Mr.).

X300:

—

после литья;

б —

после высокотемпературной закалки

Рис.

242.

Микроструктура быстрорежущей стали (0^75%

С, 18% W 4°/ Сг и

% V). X 300: '

—

после литья;

б —

после ковки

отжига

317

Рис. 243. Микроструктура быстрорежущей стали Р18, прокатанной о разной сте-

пенью деформации. X Б00:

О — из проката диаметром 60 мм; 6 «- из проката диаметром 10 мм

318

^^^ .

е.

а — сталь Р18; б — сталь Р6М5

№

268. На рис. 242 показана микроструктура быстрорежущей

стали (0,75% С, 18% W, 4% Сг и 1 % V), соответствующая разным ста-

диям ее производства и обработки на металлургическом заводе.

Рис. 245. Микроструктура быстрорежущей стали Р12. X 500:

а ~ после закалки; б — после закалки и отпуска

560°,

3 раза

Рис. 246. Микроструктура быстрорежущей стали в зависимости от темп

закалки.

Х500

Описать приведенные структуры стали и объяснить, в чем заклю-

чалось влияние ковки.

Указать, в каком состоянии сталь имеет большие прочность и

вязкость.

№

269. На рис. 243 показана микроструктура быстрорежущей

стали F18 одной плавки, но прокатанной с различной степенью де-

формации.

319

Охарактеризовать влияние пластической деформации на условия

распределения карбидов и указать, в каком состоянии сталь полу-

чает более высокие прочность и вязкость.

№

270. На рис. 244 показана микроструктура

двух

быстроре-

жущих сталей разного состава: высоковольфрамовой Р18 и воль-

фрамомолибденовой Р6М5 в прокате одинакового сечения.

Охарактеризовать различие в

структуре

этих сталей, вызван-

ное

влиянием вольфрама, и объяснить, как влияет это различие на

прочность и вязкость быстрорежущих сталей.

№

271. На рис. 245 показана микроструктура быстрорежущей

стали Р12 (0,9% С, 12% W, 4% Сг и 1,7% V) после закалки и после

отпуска.

Характеризовать

структуру

стали в этих состояниях и указать,

каком из них быстрорежущая сталь может иметь более высокую

твердость.

№

272. На рис. 246 показана микроструктура вольфрамомолиб-

деновой быстрорежущей стали Р6М5: правильно и неправильно за-

каленной

(охлаждение в обоих случаях в масле).

Указать, в каком

случае

сталь получает более крупное зерно

как это влияет на механические свойства.