Введение

Некоммерческое акционерное общество

Алматинский университет энергетики и связи

Кафедра промышленной теплоэнергетики

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Методические указания к выполнению расчетно-графических работ для студентов всех форм обучения специальности 5В071700 - Теплоэнергетика

Алматы 2011

СОСТАВИТЕЛИ: Н.О. Джаманкулова. Материаловедение. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ и контрольные задания для студентов всех форм обучения специальности 5В071700 – Теплоэнергетика. - Алматы: АУЭС, 2011.- 24 с.

Методические указания содержат программу курса, основные требования к выполнению расчетно-графических работ и контрольные задания. В каждом разделе указаны темы, подлежащие изучению, приведены контрольные вопросы, даны рекомендации по методике изучения курса, перечень рекомендуемой литературы.

Рецензент: канд. тех. наук, доц. А.А. Кибарин

Печатается по плану издания Некоммерческого акционерного общества

"Алматинский университет энергетики и связи" на 2011 г.

Введение

Цель преподавания дисциплины

Целью преподавания дисциплины является формирование комплекса знаний инженеров теплоэнергетического профиля, умения и навыков обоснованного выбора конструкционных материалов, позволяющих обеспечить высокую надежность и безотказность работы основного технологического оборудования, оптимальных режимов эксплуатации.

Задачи изучения дисциплины

Установление взаимосвязи свойств конструкционных материалов с их химическим составом и структурой, изучение механических свойств и структурных составляющих сплавов.

Знание свойств, которыми должен обладать материал промышленных установок, и умение получать заданные свойства с помощью различных видов обработки - термической, термохимической, химико-термической.

Уяснение влияния условий эксплуатации промышленных установок на изменение свойств конструкционных материалов и причины изменения этих свойств.

Научиться выбирать конструкционные материалы для теплоэнергетического оборудования с учетом эксплуатационных свойств и экономических показателей, научиться работать с оборудованием, используемым для исследования структуры и свойств металлов и сплавов.

Иметь представление о современных методах обработки металлов. Формирование диалектического мышления в процессе изучения дисциплины.

Умение самостоятельно пользоваться современной технической и справочной литературой, в том числе Internet -ресурсами для выбора новых современных материалов с целью повышения надежности и долговечности энергетического оборудования.

Базовыми дисциплинами, на которых основывается данный курс, являются высшая математика, физика, химия, информатика.

1 Общие методические указания

1.1 При изучении курса «Материаловедение» следует руководствоваться программой курса. Перед выполнением контрольного задания необходимо просмотреть программу и в соответствии с разделами курса проработать материал, составить краткий конспект и решить для закрепления знаний несколько задач. При изучении курса необходимо добиваться глубокого понимания рассматриваемых вопросов, что позволит в дальнейшем использовать полученные знания для решения практических задач. К выполнению расчетно-графических работ следует приступить после того, как изучен теоретический материал курса.

1.2 Общие методические указания по выполнению расчетно-графической работы

Номер варианта расчетно-графической работы определяется двумя последними цифрами номера зачетной книжки (см. таблицу 1). Например, номер зачетной книжки 197026, следовательно, вариант - 2. Номера вариантов обозначаются арабскими цифрами. Работы, не соответствующие данным требованиям, рассматриваться не будут.

При решении задачи следует объяснить все используемые величины и формулы. Диаграммы состояния приведены в конце заданий, в приложениях.

Отвечать на вопросы необходимо ясно, кратко и в то же время полностью охватывать поставленный вопрос, технически грамотно с привлечением необходимых формул, схем, диаграмм. Недопустимо дословное переписывание текста из учебника.

Теоретические сведения, необходимые для выполнения работы, достаточно подробно изложены в рекомендуемой литературе, имеющейся в библиотеке АУЭС. Необходимо ссылаться на используемую литературу и указывать в конце работы источник информации.

Оформление расчетно-графической работы производить согласно требованиям АУЭС к учебным работам «Стандарт организации. Работы учебные СТ НАО 56023-1910-01-2009» [16].

Таблица 1 - Выбор номера варианта

Предпослед няя цифра номера зачетной книжки	Последняя цифра номера зачетной книжки
Предпослед няя цифра номера зачетной книжки	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
2	21	22	23	24	25	1	2	3	4	5
3	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6
4	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
5	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
6	11	25	24	23	22	21	20	19	18	17
7	12	8	9	10	11	12	13	14	15	16
8	13	7	6	5	4	3	2	1	25	24
9	14	15	16	17	18	20	21	20	22	23

2 Основные вопросы рассматриваемого курса

2.1 Содержание курса

2.1.1 Тема 1. Введение.

Предмет материаловедения. Роль материаловедения в процессе создания новых материалов для современной техники, технологии и энергооборудования. Металловедение - составная часть материаловедения. Наука о взаимосвязи электронного строения, структуры металлов и сплавов с их составом, физическими, химическими, технологическими и другими свойствами.

2.1.2 Тема 2. Строение и свойства материалов.

Элементы кристаллографии. Особенности кристаллического строения вещества. Основные типы и параметры кристаллических решеток металлов. Механизм процесса кристаллизации и перекристаллизации. Полиморфные превращения. Дефекты кристаллов. Аморфное состояние металлов. Основы теории сплавов. Методы изучений фазового и структурного состава сплавов. Правило фаз. Основные виды диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов. Методы их построения. Определение состава и количества фаз по диаграмме состояния. Понятие о диаграммах состояния трехкомпонентньгх сплавов. Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния.

2.1.3 Тема 3. Конструкционные материалы и их механические свойства

Классификация конструкционных материалов. Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Механические свойства металлов. Методы изучения свойств металлов. Конструкционная прочность материалов и способы ее оценки. Надежность материалов в работе, долговечность, износ, коррозия. Воздействие эксплуатационных нагрузок на стали для теплоэнергетического оборудования.

2.1.4 Тема 4. Термическая обработка металла.

Основные превращения при термической обработке стали. Классификация видов термической обработки. Отжиг, закалка, отпуск стали. Получение заданных свойств материалов с помощью различных видов обработки: термической, термомеханической, химико-термической. Поверхностное упрочнение стали. Цементация, азотирование стали. Упрочнение методом пластической деформации (наклепом).

2.1.5 Тема 5. Выбор конструкционных материалов для теплоэнергетического оборудования с учетом эксплуатационных свойств. Влияние высоких температур на механические свойства сталей. Ползучесть и длительная прочность. Релаксация напряжений. Термическая усталость. Основные требования к конструкции сварных соединений и технологии сварки (электродуговой, аргонодуговой, контактной). Расчет на прочность поверхностей нагрева элементов теплоэнергетического оборудования, нагруженных внутренних давлением.

2.1.6 Тема 6. Неметаллические материалы.

Изоляционные материалы. Механические и теплотехнические свойства изоляционных материалов. Основы технологии их получения. Способы нанесения изоляционных покрытий на элементы теплоэнергетического оборудования.

3 Методические указания к изучению теоретических вопросов

3.1 При изучении раздела 2.1.1 следует обратить внимание на основную роль материаловедения при создании новых материалов для современной техники, технологии и энергооборудования.

Рекомендуется воспользоваться литературой [1-4,8].

3.2 В разделе 2.1.2 особое внимание необходимо уделить диаграммам состояния двухкомпонентных сплавов, методам определение состава и количества фаз по диаграмме состояния. Использовать литературу [1,3,8].

3.3 Обратить особое внимание при изучении темы 2.1.3 на требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Внимательно изучить воздействие эксплуатационных нагрузок на стали для теплоэнергетического оборудования. Для этой цели воспользоваться [1,3,7,8].

3.4 Основное внимание в разделе 2.1.4 должно быть уделено получению заданных свойств материалов с помощью различных видов обработки: термической, термомеханической, химико-термической. Для изучения необходимо просмотреть следующие страницы рекомендуемой литературы [1,3,5,7,8].

3.5 Тщательно изучить влияние высоких температур на механические свойства сталей. Изучить материалы, устойчивые к воздействию температуры и рабочей среды, коррозионно-стойкие материалы, жаростойкие материалы, жаропрочные материалы. После изучения раздела 2.1.5 уметь производить расчеты на прочность поверхностей нагрева элементов теплоэнергетического оборудования, особенно нагруженных внутренних давлением.

Рекомендуется использовать [3,7,8].

3.6 При изучении темы 2.1.6 обратить особое внимание на механические и теплотехнические свойства изоляционных материалов. Знать основы технологии получения изоляционных материалов и способы нанесения изоляционных покрытий на элементы теплоэнергетического оборудования. Воспользоваться следующими разделами литературы [2,6,8,9].

4 Варианты заданий к расчетно-графической работе

Вариант 1

1. Начертите диаграмму состояния алюминий-медь. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояний, укажите фазовые и структурные составляющие во всех областях диаграммы. Для сплава с 5 % меди постройте кривую охлаждения с применением правила фаз. Пользуясь правилом отрезков, определите фазовый состав, количественное соотношение и химический состав фаз этого сплава при температуре 100°С.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-цементит. Укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы. Для сплава с 5 % углерода постройте кривую охлаждения, опишите превращения в интервале температур 1600 - 20°С. Определите фазы, их состав и количественное соотношение при 1000°С. Приведите схему структуры этого сплава при температуре 20°С.

3. Как рассчитываются на прочность поверхности нагрева элементов теплоэнергетического оборудования, нагруженных внутренних давлением?

Вариант 2

1. Вычертите диаграмму состояния железо- цементит. Укажите структурные

составляющие во всех областях диаграммы. Для сплава с 6 % углерода опишите превращения в интервале температур 1600 - 20°С и при 700°С определите фазы, их состав и количественное соотношение. Приведите схему структуры этого сплава при температуре 20°С.

2. Объясните превращения, протекающие в стали при закалке, используя диаграмму изотермического превращения аустенита. Структуры, образующиеся при охлаждении стали с различной скоростью. Выберите температуру нагрева и закалочную среду для получения структуры цементит -мартенсит в стали У10 А.

3. Какова роль материаловедения в процессе создания новых материалов для современной техники, технологии и энергооборудования?

Вариант 3

1. Вычертите диаграмму состояния системы олово-цинк. Для сплава с 60 % цинка постройте кривую охлаждения с применением правила фаз. Опишите превращения при охлаждении и изобразите схему структуры этого сплава при температуре 20°С. Определите фазовый состав, и химический состав фаз этого сплава при температуре 500°С.

2. Начертите диаграмму состояния железо-цементит. Укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы. Для сплава с 0,2 % углерода описать превращения в интервале 1600 - 600С°С и при температуре 800°С определить фазы, их состав и количественное соотношение. Приведите схему структуры этого сплава при 20°С.

3. Какие виды отпуска вы знаете, и когда они применяются? Опишите превращения при отпуске стали, закаленной на мартенсит. Выберите температуру отпуска, режим нагрева и охлаждения для получения структуры тростита отпуска после закалки детали, изготовленной из стали У9.

Вариант 4

1. Вычертите диаграмму состояния системы магний - кальций. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состоянии, укажите фазовые и структурные составляющие во всех областях диаграммы. Для сплава с 40 % кальция постройте кривую охлаждения с применением правила фаз. Определите количественное соотношение и химический состав этого сплава при температуре 20°С.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-цементит. Опишите структурные составляющие сплавов этой системы и укажите области существования данных структур. Для сплава с 1,6 % углерода опишите превращения при охлаждении от жидкого состояния до температуры 600°С. Определите фазовый состав этого сплава при температуре 700°С, а также химический состав и количественное соотношение фаз.

3. Каково влияние высоких температур на механические свойства конструкционных материалов?

Вариант 5

1. Вычертите диаграмму состояния системы кадмий-цинк. Укажите фазовые и структурные составляющие во всех областях диаграммы. Для сплава с 17,4% цинка постройте кривую охлаждения с применением правила фаз. Определите фазовый состав, количество фаз и их химический состав для этого сплава при 250°С.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-цементит. Укажите фазовые структурные составляющие сплавов диаграммы. Для сплава, содержащего 0,3 % углерода, укажите превращения, протекающие при охлаждении от 1550°С до 20°С. Для данного сплава изобразите схему структуры при 20°С.

3. Кратко опишите виды отжига стали. Выберите по диаграмме температуру нагрева при полном отжиге стали 55.

Вариант 6

1. Вычертите диаграмму состояния системы сурьма-алюминий. Опишите взаимодействие компонентов в зависимости от концентрации и температуры. Укажите фазовые и структурные составляющие во всех областях диаграммы. Для сплава, содержащего 70% сурьмы, построить кривую охлаждения и определить число степеней свободы на всех участках кривой. Опишите превращения при охлаждении данного сплава и определите фазы, их количество и химический состав при температуре 600°С.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-цементит. Укажите структурные составляющие сплавов во всех областях диаграммы и опишите их свойства. Для сплава, содержащего 5,5 % углерода, определите превращения при охлаждении из жидкого состояния до температуры 600°С. Укажите фазы, их количество и химический состав для этого сплава при температуре 800°С.

3. Перечислите механические и теплотехнические свойства изоляционных материалов.

Вариант 7

1. Вычертите диаграмму состояния системы медь-никель. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состоянии и тип диаграммы. Для сплава, содержащего 60 % никеля, постройте кривую охлаждения и определите число степеней свободы на всех участках кривой. Опишите превращения, протекающие при охлаждении данного сплава, и определите по правилу отрезков фаз, их количество и химический состав при температуре 1300°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и опишите фазовые и структурные составляющие сплавов. Для сплава, содержащего 0,4 % углерода, опишите превращения, происходящие в интервале температур 1600 - 600°С. Приведите кривую охлаждения для этого сплава и определите фазы, и содержание углерода в них при 1000°С. Изобразите схему структуры данного сплава при температуре 650°С.

3. Каково воздействие эксплуатационных нагрузок на стали для теплоэнергетического оборудования?

Вариант 8

1. Вычертите диаграмму состояния системы магний-германий. Укажите фазовые и структурные составляющие сплавов во всех областях диаграммы. Для сплавов, содержащих 20% и 70% германия, построить кривые охлаждения с применением правила фаз и описать превращения, протекающие при охлаждении. Определите фазы, их количество и химический состав каждой фазы у сплава, содержащего 80 % германия при температуре 500°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит, опишите фазы и их свойства, составляющие железоуглеродистые сплавы. Для сплава, содержащего 0,8 % углерода, опишите превращения при охлаждении в интервале температур 1500 - 600°С и определите фазы, их количество, содержание углерода в каждой фазе при 800°С. Приведите схему структуры при температуре 20°С и опишите свойства данного сплава.

3. Что такое релаксация напряжений металла?

Вариант 9

1. Вычертите диаграмму состояния системы никель-магний. Опишите фазовый и структурный состав сплавов во всех областях диаграммы. Для сплава, содержащего 50 % магния, постройте с применением правила фаз кривую охлаждения. Опишите превращения и структуру сплава при охлаждении. Определите фазовый состав, относительное количество фаз и их химический состав для данного сплава при температуре 200°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и опишите структурные составляющие железоуглеродистых сталей. Укажите превращения, протекающие в сплаве с 0,5 % углерода, при охлаждении от 1600°С до 600°С. Приведите схему структуры данного сплава при температуре 20°С, а при 750°С определите фазовый состав сплава, относительное количество фаз и содержание углерода в каждой из них.

3. Опишите технологию получения изоляционных материалов.

Вариант 10

1. Вычертите диаграмму состояния системы медь-серебро и укажите фазовый и структурный состав сплавов во всех областях диаграммы. Для сплава, содержащего 85 % серебра, постройте кривую охлаждения, опишите превращения при охлаждении и определите фазовый состав сплава, количество фаз и химический состав каждой фазы при температуре 600°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и опишите гетерогенные структуры сплавов эвтектику и эвтектоид. Определите число степеней свободы в момент образования данных структур. Для сплава, содержащего 2,5 % углерода, опишите, превращения при охлаждении в интервале температур 1500 - 600°С. Определите фазовые составляющие данного сплава при температурах 800°С и 600°С. Какие структурные составляющие у этого сплава образуют данные фазы?

3. Поковка из стали 30 имеет крупнозернистое строение. Выбрать режим термической обработки для получения мелкого зерна. Кратко опишите превращения, протекающие при выбранной термообработке, и объясните, почему образуется мелкозернистое строение стали.

Вариант 11

1. Вычертите диаграмму состояния системы медь-мышьяк и укажите фазовый и структурный состав сплавов во всех областях диаграммы. Постройте кривые охлаждений сплавов, содержащих 30 % и 35 % мышьяка, и определите число степеней свободы на различных участках кривых. Опишите превращения при охлаждении сплавов и определите фазы, их количество и химический состав фаз при температуре 700°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и укажите структурный состав сплавов во всех областях диаграммы. Для сплава, содержащего 1,0 % углерода, опишите превращения в интервале температур 1500 - 600°С и постройте кривую охлаждения. Определите фазы, их количество и содержание углерода в них при температуре 750°С для данного сплава. Из каких фаз и почему образуются вторичный и третичный цементит?

3. Объясните возникновение термической усталости конструкционных материалов.

Вариант 12

1. Вычертите диаграмму состояния системы свинец-олово и укажите фазовый и структурный состав сплавов во всех областях диаграммы. Для сплава, содержащего 40% олова, опишите превращения при охлаждении и постройте кривую охлаждения, используя правило фаз. Определите фазы, относительное количество фаз и их химический состав для данного сплава при температуре 150°С.

2. После закалки углеродистой стали, со скоростью охлаждения выше критической, получена структура, состоящая из феррита и мартенсита. Из каких сталей возможно получение при закалке данных структур? Укажите температуру нагрева под закалку и опишите все превращения, которые происходят в данной стали при нагреве и охлаждении.

3. Перечислите основные требования к конструкции сварных соединений.

Вариант 13

1. Вычертите диаграмму состояния системы алюминий - германий. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состоянии и укажите фазовые и структурные составляющие во всех областях диаграммы. Постройте кривые охлаждения сплавов, содержащих 10 % и 70% германия, и определите число степеней свободы на всех участках кривой. Для сплава 60 % германия укажите фазовый состав при температуре 300°С, а также определите относительное количество каждой фазы и химический состав.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и укажите линии, на которых находятся критические точки, соответствующие различным превращениям в сталях. Какие это превращения? Опишите превращения, происходящие при охлаждении сплава, содержащего 3% углерода, в интервале температур 1400 - 600°С. Определите фазовый состав данного сплава при 1100°С, а также содержание углерода в этих фазах и их относительное количество. Изобразите схему структуры сплава при температуре 20°С.

3. Перечислите основные требования к технологии сварки (электродуговой, аргонодуговой, контактной).

Вариант 14

1. Вычертите диаграмму состояния системы висмут-теллур и опишите взаимодействие компонентов при различных концентрациях и температурах. Укажите фазовый и структурный состав во всех областях диаграммы. Постройте кривую охлаждения для сплава, содержащего 25% висмута, и определите число степеней свободы на всех участках кривой. Опишите превращения при охлаждении. Укажите фазы, образующие данный сплав при температуре 200°С, а также их химический состав и относительное количество.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и укажите структурный состав сплавов во всех областях диаграммы. Какая структура является характерной для белых чугунов? Опишите превращения, протекающие при охлаждении сплава, содержащего 2% углерода, в интервале температур 1500 - 600°С. Какие фазы присутствуют в данном сплаве при 1300°С? Определите количество фаз и содержание углерода в них при этой же температуре.

3. Изобразите графически режим отжига для получения ковкого чугуна на ферритной основе. Из какого исходного материала получают ковкий чугун? Опишите процессы, протекающие при получении ферритного ковкого чугуна.

Вариант 15

1. Вычертите диаграмму состояния системы магний - германий и укажите, какие структурные составляющие образуются при кристаллизации сплавов различной концентрации. Для сплава, содержащего 60 % магния, постройте кривую охлаждения и опишите превращения, протекающие при охлаждении. Определите фазы, относительное количество и химический состав фаз у данного сплава при температуре 500°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит. Для сплава, содержащего 0,6% углерода, постройте кривую охлаждения и опишите превращения при охлаждении. Какие критические точки отмечаются у этого сплава? Определите фазы, содержание углерода в них и относительное количество каждой фазы в данном сплаве при 750°С. Опишите структуру данного сплава при температуре 20°С.

3. Изобразите графически режим отжига при получении перлитного ковкого чугуна. Опишите процессы, протекающие при отжиге.

Вариант 16

1. Вычертите диаграмму состояния системы германий - кремний и опишите данный тип диаграммы. Как изменяется химический состав фаз при кристаллизации в равновесных условиях между линиями ликвидус и солидус? Определите фазы, химический состав фаз и их относительное количество для сплава, содержащего 60 % кремния, при температуре 1200°С. Постройте кривую охлаждения для данного сплава и опишите превращения при охлаждении.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит. Дайте определение фазовым и структурным составляющим системы. Опишите превращения при охлаждении сплава, содержащего 3,5 % углерода, в интервале температур 1400-600°С. Достройте кривую охлаждения для данного сплава и определите число степеней свободы при 1147°С. Определите фазы у этого сплава при 800°С и содержание углерода в них. Опишите структуру сплава при температуре 20°С.

3. Используя диаграмму изотермического распада аустенита для доэвтектоидной стали, объяснить все процессы, протекающие при охлаждении с различной скоростью, вплоть до критической. В чем сходство и в чем различие образующихся структур?

Вариант 17

1. Вычертите диаграмму состояния системы медь-мышьяк. Укажите линию перитектического превращения и опишите процесс при этой температуре для сплавов, пересекающих линию. Для сплава, содержащего 10% мышьяка, постройте кривую охлаждения и опишите процессы при охлаждении. Определите число степеней свободы на всех участках кривой. Укажите фазы, составляющие данный сплав при 700°С. а также определите химический состав фаз и их относительное количество.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит. Опишите превращения при охлаждении сплава, содержащего 6% углерода, в интервале 1500 - 600°С. В чем отличие ледебурита при температурах 900° и 600°С? Какие фазы составляют данный сплав при 700°С? Определите содержание углерода в фазах и их относительное количество.

3. Кратко опишите сущность процесса цианирования. Укажите температуру, при которой ведется процесс, и объясните, почему сталь насыщается углеродом и азотом.

Вариант 18

1. Вычертите диаграмму состояния системы магний-никель и укажите, какие структурные составляющие образуются при кристаллизации сплавов различной концентрации. Какое превращение относится к типу перитектического? Для сплава, содержащего 70% никеля, опишите превращения при охлаждении и, используя правило фаз, постройте кривую охлаждения. Определите для этого сплава фазы, их количество и химический состав фаз при температуре 800°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и опишите процессы, происходящие при охлаждении сплавов на линиях эвтектического и эвтектоидного превращения. Для сплава, содержащего 4,3% углерода, достройте кривую охлаждения и определите число степеней свободы на всех участках кривой. При температуре 650°С определите фазы, содержание углерода в них и относительное количество фаз.

3. Кратко изложите сущность процесса цементации. Укажите режим термической обработки, применяемой после цементации. Какие процессы при этом происходят?

Вариант 19

1. Вычертите диаграмму состояния системы магний - германий и укажите, какие структурные составляющие образуются при кристаллизации сплавов различной концентрации. Для сплавов, содержащих 20% и 60% германия, постройте кривые охлаждения и опишите превращения при охлаждении. Определите фазы, их относительное количество и химический состав при температуре 500°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и опишите превращения в сплавах, пересекающих линии SE и PG для сплава, содержащего 4,5% углерода, постройте кривую охлаждения и объясните характер всех участков кривой. Определите фазы, содержание углерода в них и относительное количество фаз при температуре 1100°С. Изобразите схему структуры этого сплава при 20°С.

3. Кратко изложите сущность процессов, происходящих при диффузионной металлизации. Опишите технологический процесс одного из видов такой обработки.

Вариант 20

1. Вычертите диаграмму состояния системы магний-германий. Укажите фазовые и структурные составляющие во всех областях диаграммы. Для сплава, содержащего 60% магния, постройте кривую охлаждения и объясните характер всех участков кривой протекающего превращения. Определите фазы, их количество и химический состав при этой температуре.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и опишите полиморфные разновидности чистого железа. Для сплава, содержащего 0,1 % углерода, опишите превращения при охлаждении и постройте кривую охлаждения. При температуре 20°С определите фазы, содержание углерода в них и относительное количество фаз. Опишите структуру данного сплава при этой температуре.

3. Кратко изложите сущность процесса азотирования. Физико - химические процессы при азотировании. При каких видах азотирования применяется последующая термическая обработка?

Вариант 21

1. Вычертите диаграмму состояния системы алюминий-германий и укажите какие структурные составляющие образуются при кристаллизации сплавов различной концентрации. Для сплава, содержащего 60 % германия, постройте кривую охлаждения и опишите протекающие процессы. Определите фазы, их химический состав и относительное количество фаз при температуре 500°С. Опишите структуру сплава при температуре 300°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит и опишите фазовый и структурный состав сплавов во всех областях диаграммы для сплава, содержащего 0,25% углерода, постройте кривую охлаждения и объясните характер всех участков кривой с протекающими процессами. Определите фазы, содержание углерода в них и относительное количество фаз при температуре 1000°С. Изобразите схему структуры сплава при температуре 20°С.

3. Опишите способы нанесения изоляционных покрытий на элементы теплоэнергетического оборудования.

Вариант 22

1. Вычертите диаграмму состояния системы кадмий-цинк и опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состоянии. Для сплавов, содержащих 17,4% и 60% цинка, постройте кривые охлаждения, определите число степеней свободы на всех участках кривой и опишите процессы при охлаждении. Определите фазы, их химический состав и относительное количество фаз при температуре 300°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит. Для сплава, содержащего 1,2% углерода, описать превращения при охлаждении и определить фазы, содержание углерода в них и количество фаз при температуре 750°С. Изобразите схему структуры при 200°С.

3. Выберите режим термической обработки (температуру нагрева, охлаждающую среду и температуру отпуска) для получения инструмента со структурой тростита отпуска из стали У8. Опишите сущность происходящих превращений.

Вариант 23

1. Вычертите диаграмму состояния системы магний-кальций и укажите фазовый и структурный состав сплавов во всех областях диаграммы. Для сплавов, содержащих 30% и 90% кальция, постройте кривые охлаждения и опишите превращения, соответствующие всем участкам кривой. Определите фазы, их химический состав и количество фаз при температуре 200°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит. Опишите вторичные превращения в сплавах (осуществляемые в твердом состоянии). Для сплава, содержащего 0,14% углерода, опишите превращения при охлаждении в интервале 1600 - 600°С^. Определите фазы, содержание углерода в них и относительное количество фаз при 800°С. Изобразите схему структуры этого сплава при 20°С.

3. Кратко опишите важнейшие виды отжига. Какой вид отжига применяется для восстановления пластических свойств сталей, деформированных в холодном состоянии? Укажите режим данной термообработки.

Вариант 24

1. Вычертите диаграмму состояния системы алюминий-кремний и опишите принцип построения диаграмм. Укажите фазовый и структурный состав сплавов во всех областях диаграммы. Для сплавов, содержащих 11,6 % и 60% кремния, постройте кривые охлаждения и опишите процессы при охлаждении. Определите число степеней свободы до начала кристаллизации эвтектики, в момент кристаллизации и после окончания процесса. Укажите для этого сплава фазы, их химический состав и количество фаз при 20°С.

2. Вычертите диаграмму состояния системы железо-цементит. Для сплава, содержащего 4,0 % углерода, опишите превращения при охлаждении и постройте с применением правила фаз кривую охлаждения. Определите фазы, содержание углерода в них и относительное количество фаз при 700°С. Изобразите схему структуры этого сплава.

3. Что такое ползучесть и длительная прочность конструкционных материалов?

Вариант 25

1. Вычертите диаграмму состояния системы медь-мышьяк и укажите фазовый и структурный состав сплавов во всех областях диаграммы для сплава, содержащего 35% мышьяка, достройте кривую охлаждения и опишите превращения при охлаждении. Определите фазы, их химический состав и относительное количество фаз при 600°С. Опишите структуру этого сплава при 400°С.

2. Вычертите диаграмм состояния системы железо-цементит. Опишите процессы при охлаждении сплава, содержащего 3,2% углерода, в интервале 1500-600°С и постройте кривую охлаждения с применением правила фаз. Определите фазы, содержание углерода в них и относительное количество фаз при 900°С. Изобразите схему структуры этого сплава при 20°С.

3. Как рассчитываются на прочность поверхности нагрева элементов теплоэнергетического оборудования?

Список литературы

Основная литература:

1. Гуляев А.Н. Металловедение.- М.: Металлургия, 1977. -647 с.

2. Кузьмин Б.А., Самохоцкий А.И. Металлургия, Металловедение и конструкционные материалы.- М.: Высшая школа, 2000.-304 с

3. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов.-М.: Металлургия, 1993. - 448 с.

4. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение.- М.: Металлургия, 1975.-448 с.

5. Материаловедение / Под.ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Машиностроение, 1986.-384 с.

6. Материаловедение и проблемы энергетики /под.ред. Г. Либовица, М. Уиттенгема –М.: Мир,1982.-450 с.

7. Антикайн М.Т. Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов, М.: Машиностроение, 1990.(1980) -384 с.

8. Матюнин В.М. Металловедение в теплоэнергетике. - М.: МЭИ, 2008.-328 с.

9. Новые материалы./Под.ред. Карабасова Ю.С. - М.: МИСИС, 2002.-736 с.

Специальная литература:

10. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник, Том 1. /Под.ред. Лякишева Н.П. –М.: Машиностроение, 1996. -997 с.

11. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник, Том 2. /Под.ред. Лякишева Н.П. –М.: Машиностроение, 1997. -1023 с.

12. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник, Том 3. /Под.ред. Лякишева Н.П. –М.: Машиностроение, 2000. -448 с.

13.Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы / под общ. ред. А.В. Клименко и В.М. Зорина. –М.: Издательство МЭИ, 1999.

14. Джаманкулова Н.О. «Материаловедение». Методические указания к лабораторным работам для студентов всех форм обучения специальности 05071700 –Теплоэнергетика. Алматы: АИЭС, 2008. -37 с.

15. Джаманкулова Н.О. «Материаловедение». Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 5В071700 – Теплоэнергетика. - Алматы: АУЭС, 2010. - 62 с.

16. Фирменный стандарт «Стандарт организации. Работы учебные СТ НАО 56023-1910-01-2009». - Алматы: АИЭС, 2009. -57 с.

Содержание

Введение 3

1 Общие методические указания 3

2 Основные вопросы рассматриваемого курса 4

3 Методические указания к изучению теоретических вопросов 6

4 Контрольные задания 6

5 Список литературы 16

6 Приложение А 18

Приложение А

Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов