1. Что такое конструкционная прочность? Какими характеристиками она определяется?
2. Охарактеризуйте такие критерии прочности, как предел прочности (временное сопротивление), предел текучести, твердость. Каковы методы определения этих характеристик? Что такое жесткость металла? Как она оценивается?
3. Что такое надежность? Дайте характеристику таких параметров надежности, как трещиностойкость, ударная вязкость, критическая температура хрупкости (температурный порог хладноломкости). Какими методами оцениваются эти параметры?
4. Что такое долговечность материала? Раскройте смысл понятий долговечности и работоспособности изделий. Каковы типичные причины потери работоспособности металлических изделий и основные критерии долговечности?
5. Каким свойством характеризуется долговечность металлических изделий при циклических нагрузках? Дайте определение понятий "усталость", "выносливость", "предел выносливости". Какова методика оценки предела выносливости?
6. Что такое износостойкость? Какова ее роль в обеспечении долговечности материала? В чем состоит процесс изнашивания? Раскройте смысл основных характеристик процесса изнашивания (абсолютный и относительный износ, скорость и интенсивность изнашивания). Нарисуйте график зависимости износа от времени изнашивания. Охарактеризуйте стадии приработки, нормального и катастрофического износа. Каковы характерные черты различных видов механического, коррозионно-механического и электроэрозионного изнашивания? Назовите распространенные методы повышения износостойкости металлических изделий.
7. Каковы пути повышения конструкционной прочности материалов?
Тема 2.1.6
1. Дайте характеристику фаз, присутствующих в железоуглеродистых сплавах. Что представляют собой феррит, аустенит, цементит, графит? Каковы механические свойства этих фаз?
2. Начертите по памяти диаграмму состояния железо-цементит с сохранением принятых буквенных обозначений и указанием всех характерных температур и концентраций. Обозначьте на диаграмме все фазы и структурные составляющие, присутствующие в каждой области, и укажите, какому превращению при нагреве и охлаждении соответствует каждая линия диаграммы.
3. Как классифицируются железоуглеродистые сплавы по составу и структуре? Какую структуру имеют доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные стали? Какую структуру имеют доэвтектические, эвтектические и заэвтектические чугуны? Какие пределы концентрации углерода свойственны каждой группе перечисленных сплавов?
4. Перечислите постоянные примеси, входящие в состав железоуглеродистых сплавов, и укажите источники их поступления. Какое влияние оказывают эти примеси на свойства железоуглеродистых сплавов? Какова зависимость механических свойств железоуглеродистых сплавов от содержания в них углерода?
5. Как классифицируются углеродистые стали и как они маркируются по ГОСТу?
6. Каковы области применения углеродистых сталей общего назначения?
7. В чем заключаются особенности состава автоматных сталей и как он влияет на их обрабатываемость резанием?
8. В чем заключается различие стабильной и метастабильной диаграмм состояния железоуглеродистых сплавов? Каковы условия кристаллизации сплавов, описываемых диаграммой каждого типа?
9. Какую структуру имеют серые чугуны в зависимости от типа металлической основы? Назовите условия получения серых чугунов. Как маркируются серые чугуны по ГОСТу?
10. Какую структуру имеют высокопрочные чугуны? Каковы условия их получения и чем объясняются их повышенные механические свойства? Как маркируются высокопрочные чугуны по ГОСТу?
11. Как получают ковкие чугуны? Какие виды ковкого чугуна существуют в зависимости от металлической основы? Чем объясняются повышенные механические свойства ковких чугунов и как они маркируются по ГОСТу?
12. Приведите примеры использования рассмотренных видов серых чугунов.
Тема 2.1.7
1. В чем заключается термическая обработка стали и каково ее назначение?
2. Какие превращения совершаются в сталях с различным содержанием углерода при нагреве? Каков механизм образования аустенита из феррито-цементитной смеси?
3. Какова физическая природа роста аустенитного зерна при нагреве? В чем практическое значение величины зерна стали? Что такое перегрев и пережог?
4. Как изменяется скорость превращения аустенита в феррито-цементитную смесь в зависимости от степени переохлаждения аустенита? Начертите диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита эвтектоидной стали и разъясните смысл всех линий и областей на диаграмме.
5. Покажите с помощью диаграммы превращения переохлажденного аустенита, как изменяются структура и свойства стали в зависимости от скорости охлаждения стали из аустенитного состояния. В чем различие перлита, сорбита, троостита и бейнита?
6. В чем заключается мартенситное превращение аустенита, каковы условия развития этого превращения? Каковы структура и свойства мартенсита?
7. Каковы причины сохранения остаточного аустенита при закалке?
8. Какие превращения совершаются в закаленной стали при отпуске? Как изменяются свойства стали при отпуске?
9. В чем отличие структуры стали, получаемой в результате закалки от аналогичной структуры, получаемой при отпуске (например, чем отличается сорбит закалки от сорбита отпуска)? Как это различие сказывается на свойствах стали?
10. Как осуществляется термомеханическая обработка конструкционной стали и каковы ее преимущества перед обычной термической обработкой? Назовите разновидности термомеханической обработки. В чем особенности каждой из них?
Тема 2.1.8
1. Каково назначение отжига стали? Какие существуют виды отжига и в чем их различие? Что такое нормализация стали, в чем ее отличие от отжига и каково назначение?
2. Как выбрать температуру нагрева при закалке изделий из доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной стали?
3. Что такое прокаливаемость стали и какие факторы на нее влияют? Почему важна высокая прокаливаемость?
4. Перечислите дефекты, возникающие в стальных изделиях при закалке. Как уменьшить опасность их возникновения?
5. Перечислите важнейшие виды закалки. В чем преимущества и недостатки каждого вида?
6. Для чего применяется поверхностная закалка стальных изделий? Назовите важнейшие методы поверхностной закалки и расскажите о способах их осуществления.
7. Каковы физические основы поверхностной закалки с индукционным нагревом током высокой частоты? Как изменяется структура по сечению закаленного металлического изделия в зависимости от параметров индукционного нагрева? Приведите типичные примеры использования данного вида закалки.
8. Как осуществляется закалка с газопламенным нагревом? В каких случаях ее обычно применяют?
9. Как влияет лазерный нагрев различной мощности на структуру металла? Для каких изделий рекомендуется закалка с лазерным нагревом?
10. Какова цель обработки стали холодом? Расскажите о способе осуществления этой операции и разъясните физическую сущность.
11. Каково назначение отпуска закаленной стали? Какие виды отпуска существуют и в каких случаях они применяются?
Тема 2.1.9
1. В чем принципиальное различие химико-термической и термической обработки?
2. Что такое цементация? Какова ее цель? Какие стали и изделия обычно подвергают цементации? Какая термическая обработка применяется после цементации, какова ее цель? Каковы структура и свойства стали после цементации? Какие существуют способы цементации, в чем их суть?
3. Что такое азотирование, какова его цель? Какие стали и изделия подвергают обычно азотированию? Перечислите последовательные операции принципиальной технологии изготовления (обработки) азотированных изделий. Изложите сущность основных способов азотирования.
4. В чем суть цианирования? Как оно осуществляется? Какие свойства приобретает сталь после цианирования? Каковы преимущества и недостатки этого метода по сравнению с цементацией и азотированием?
5. В чем заключается борирование? Каковы способы его осуществления? Каковы свойства борированной стали? В каких случаях целесообразно применять этот метод химико-термической обработки?
6. Перечислите распространенные способы диффузионного насыщения стали металлами. Каковы характерные свойства изделий после насыщения их поверхности различными металлами? Приведите примеры использования этих видов обработки.
7. Назовите современные методы получения износостойких покрытий помимо традиционной химико-термической обработки. Каковы основные достоинства этих методов. Каковы свойства изделий с такими покрытиями?
8. Какой принцип плазменного нанесения покрытий? Каковы главные области применения этой технологии?
9. В чем суть процесса химического осаждения покрытия из газовой фазы? Какие покрытия обычно осаждают? Каковы свойства изделий с такими покрытиями?
10. В чем суть процесса вакуумного ионно-плазменного напыления покрытий? Какими способами оно осуществляется? Какие изделия обрабатывают преимущественно этим методом? Как в результате изменяется их износостойкость?
Тема 2.1.10
1. Как влияют различные элементы на положение критических точек железа? В частности, каково влияние никеля, хрома, молибдена, марганца, кремния, вольфрама, ванадия, титана?
2. Какие легирующие элементы значительно повышают прочность феррита, не снижая вместе с тем его пластичности?
3. Как подразделяются легирующие элементы в стали по своему взаимодействию с углеродом? Назовите важнейшие карбидообразующие элементы, расположив их в ряд по убыванию прочности образуемых карбидов. Приведите примеры наиболее распространенных некарбидообразующих элементов.
4. Перечислите легирующие элементы, наиболее значительно повышающие устойчивость переохлажденного аустенита. В чем практическая ценность таких элементов?
5. Какое влияние оказывают легирующие элементы на положение мартенситной точки? Объясните взаимосвязь между этим влиянием и количеством остаточного аустенита в закаленной стали.
6. Назовите элементы, резко понижающие склонность к росту зерна аустенита при нагреве. Объясните механизм действия этих элементов.
7. В чем заключается положительное воздействие легирующих элементов на процессы отпуска закаленных сталей?
8. Как классифицируются легированные стали по назначению?
9. Каковы принципы маркировки легированных сталей? Выпишите из учебника несколько марок легированных сталей и определите по ним их состав.
Тема 2.1.11
1. Каковы основные требования, предъявляемые к конструкционным сталям?
2. Чем различаются механические свойства легированных и нелегированных конструкционных сталей? Какие элементы наиболее часто применяются для легирования конструкционных сталей? Какова роль этих элементов?
3. В чем заключается природа отпускной хрупкости конструкционных сталей? Каковы способы ее устранения?
4. На какие группы по назначению подразделяются легированные конструкционные стали?
5. Для каких условий работы применяются цементуемые стали? Приведите две-три марки цементуемых сталей, назначьте режимы их цементации и последующей термической обработки.
6. Для каких условий работы применяются улучшаемые стали? Что такое улучшение? Приведите две-три марки улучшаемых сталей и назначьте режимы их термической обработки.
7. Каковы способы создания высокопрочных конструкционных сталей?
8. Какие факторы влияют на свариваемость стали?
9. Перечислите требования к строительным сталям. Какими элементами они легируются?
10. Перечислите требования к пружинным сталям, приведите две-три марки этих сталей и назначьте режимы термической обработки.
11. Каков состав шарикоподшипниковых сталей? Объясните назначение термической обработки этих сталей.
Тема 2.1.12
1. На какие группы по назначению подразделяются инструментальные стали?
2. Какие требования предъявляются к сталям для режущего инструмента? Какие элементы наиболее часто входят в их состав и какой термической обработке они подвергаются? Дайте обоснование применяемым режимам термической обработки и объясните роль легирующих элементов.
3. Дайте характеристику быстрорежущих сталей. Объясните, благодаря чему достигается высокая красностойкость этих сталей. Дайте обоснование применяемому режиму термической обработки.
4. Какие требования предъявляются к сталям для измерительного инструмента. За счет чего реализуются эти требования?
5. Как классифицируются штамповые стали, какие требования к ним предъявляются? Дайте обоснование применяемым режимам термической обработки и объясните роль легирующих элементов. Приведите две-три марки штамповых сталей.
6. Что такое твердые сплавы, каково их назначение и свойства, какими способами они производятся? Приведите две-три марки твердых сплавов и расшифруйте их состав.
Тема 2.1.13
1. Приведите примеры окалиностойких сталей. Какие легирующие элементы обеспечивают высокую окалиностойкость и какова природа воздействия этих элементов?
2. Какие характеристики являются определяющими в жаропрочных сталях? Какие классы жаропрочных сталей существуют? Каков их состав, структура и температурные пределы применения? Дайте характеристику жаропрочных сплавов на никелевой основе.
3. Чем обеспечивается высокое сопротивление коррозии нержавеющих сталей? Какие классы нержавеющих сталей существуют, каков их состав, структура и область применения?
4. Чем обеспечивается высокое сопротивление износу в износостойких сталях аустенитного и перлитного классов?
5. Дайте характеристику сплавов с особенностями теплового расширения. Каковы области применения этих сплавов?
6. Какая характеристика является определяющей в магнитомягких сплавах? Как достигаются оптимальные значения этой характеристики? Приведите примеры магнитомягких сплавов.
7. Какая характеристика является определяющей в магнитотвердых сплавах и как достигаются оптимальные значения этой характеристики? Приведите примеры магнитотвердых сплавов.
8. Приведите примеры немагнитных сталей и чугунов. Что лежит в основе получения таких материалов?
9. Каким путем обеспечивается высокая электропроводность в проводниковых материалах? Назовите наиболее распространенные проводниковые материалы и дайте их характеристику.
10. Перечислите наиболее распространенные реостатные сплавы. Чем объясняется высокое электрическое сопротивление этих сплавов?
11. Назовите наиболее распространенные сплавы для нагревательных элементов. Каковы температурные пределы их применения?
Тема 2.1.14
1. Опишите характерные свойства титана. Перечислите основные легирующие элементы титановых сплавов. На какие структурные классы подразделяют титановые сплавы?
2. В чем заключается упрочняющая термическая обработка титановых сплавов? Какие сплавы эффективно упрочняются в результате термической обработки?
3. Приведите две-три марки сплавов на основе титана, опишите их состав, структуру, свойства и области применения.
4. В чем преимущество сплавов на основе титана перед сталями и распространенными цветными сплавами?
Тема 2.1.15
1. Опишите характерные свойства алюминия. Как классифицируются сплавы на основе алюминия?
2. С помощью диаграммы состояния алюминий-медь объясните, как происходит упрочнение дуралюмина при термической обработке. Приведите состав, свойства и области применения различных деформируемых алюминиевых сплавов, упрочняемых термической обработкой.
3. Перечислите деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой. Каковы их свойства и области применения?
4. Дайте характеристику литейных алюминиевых сплавов. Каковы их свойства и области применения? Как влияет модифицирование на структуру и механические свойства некоторых сплавов этой группы?
5. На какие группы подразделяются сплавы на основе магния? Каковы особенности термической обработки этих сплавов? Перечислите состав, свойства и области применения распространенных магниевых сплавов различного назначения.
Тема 2.1.16
1. Как изменяются структура и механические свойства латуней в зависимости от содержания цинка?
2. Приведите несколько марок двойных и специальных латуней, дайте характеристику их состава и свойств, назовите области применения.
3. Как изменяются структура и механические свойства оловянных бронз в зависимости от содержания олова?
4. Приведите две-три марки бронз и дайте характеристику их состава и свойств, перечислите области применения.
5. Какой термической обработке подвергается бериллиевая бронза? С помощью диаграммы состояния системы медь-бериллий дайте обоснование применяемому режиму термической обработки.
Тема 2.1.17
1. Какие требования предъявляются к подшипниковым сплавам? Какими особенностями должна обладать структура сплава, чтобы удовлетворять этим требованиям?
2. Перечислите наиболее распространенные подшипниковые сплавы. Дайте характеристику их структуры и свойств. Приведите области их применения.
3. Как классифицируются припои? Приведите марки припоев каждого класса. Каковы их физико-механические свойства и назначение?
Тема 2.1.18
1. Какие материалы называют композиционными? В чем заключается особенность их строения?
2. На чем основана классификация композиционных материалов?
3. Какие требования предъявляются к компонентам композиционных материалов?
4. От каких факторов зависят механические свойства (в частности, прочность) композиционных материалов?
5. Какие компоненты используют обычно для металлических композиционных материалов?
6. Каковы преимущества металлических композиционных материалов по сравнению с обычным металлом? Чем они обусловлены?
7. Какова номенклатура изделий, изготавливаемых из металлических композиционных материалов?
Тема 2.1.19
1. Какие материалы относятся к группе порошковых? Какова технология их получения?
2. Какие факторы влияют на свойства порошковых материалов?
3. Каковы преимущества и недостатки изделий, получаемых методом порошковой металлургии? Каковы в связи с этим области рационального использования таких изделий?
4. Приведите примеры типовых порошковых материалов различного назначения, опишите их свойства.