Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра материаловедения и технологии художественных изделий

ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Рабочая программа Задания на контрольные работы

Факультет технологии веществ и материалов Специальность 120800 – материаловедение в машиностроении Направление 551600 – материаловедение и технология новых материалов

Санкт-Петербург

1998

Утверждено редакционно-издательским советом института УДК 621.785 (075.8) Теория и технология термической и химико-термической об-

работки: Рабочая программа, задания на контрольные работы. - СПб.: СЗПИ, 1998. 34 с.

Приведены рабочая программа дисциплины, перечень тем ла-

бораторных работ, список рекомендуемой литературы, тематиче-ский план лекций для студентов очно-заочной формы обучения, за-дания на контрольные работы.

Рабочая программа дисциплины соответствует требованиям Государственных образовательных стандартов высшего профес-сионального образования по специальности 120800 и направлению 551600 и типовой программе дисциплины, утвержденной УМО в области машиностроения и приборостроения.

Рассмотрено на заседании кафедры материаловедения и тех-

нологии художественных изделий 5 мая 1997 г.; одобрено методи-ческой комиссией факультета технологии веществ и материалов 9 сентября 1997 г.

Рецензенты: кафедра материаловедения и технологии художе-

ственных изделий СЗПИ (зав. кафедрой Е.И. Пряхин, д-р техн. на-ук, проф.); А.А. Черняк, канд. техн. наук, начальник научно-испытательного центра "ИСКОН" АО "АРМАЛИТ".

Составители: В.Н. Барсуков, канд. техн. наук, доц.; В.Б. Звягин, канд. техн. наук, доц.; Е.И. Пряхин, д-р техн. наук, проф.

Барсуков В.Н., Звягин В.Б., Пряхин Е.И., 1998

ПРЕДИСЛОВИЕ Цель преподавания дисциплины "Теория и технология терми-

ческой и химико-термической обработки" - дать будущим инжене-рам-материаловедам знания о закономерностях формирования структуры и свойств машиностроительных материалов при терми-ческом воздействии и о технологических способах получения в этих материалах необходимых структуры и свойств.

В соответствии с Государственным образовательным стандар-том высшего профессионального образования инженер по специ-альности 120800 должен:

иметь представление -"об основных тенденциях и направлениях развития совре-

менного теоретического и прикладного материаловедения, а также современных технологий обработки и упрочнения материалов",

-"о механизмах фазовых и структурных превращений, их за-висимости от условий тепловой обработки",

-"о закономерностях формирования и управления структурой и свойствами материалов при механическом, термическом и других видах воздействия на материал",

знать и уметь использовать -"закономерности, отражающие зависимость механических,

физических, физико-химических и технологических свойств со-временных материалов от химического состава, структурного со-стояния и видов обработки",

-"технологические режимы термической, термомеханической, химико-термической и других видов обработки машиностроитель-ных деталей",

-"закономерности взаимосвязи структуры, свойств материалов и факторов технологических процессов обработки".

При изучении курса "Теория и технология термической и химико-термической обработки" используются знания предшест-вующих дисциплин "Химия", "Физика", "Теория строения материа-лов". В свою очередь, материал курса используется при изучении таких последующих дисциплин как "Механические и физические свойства материалов", "Машиностроительные материалы", "Обо-рудование и автоматизация процессов тепловой обработки мате-риалов и изделий", ряда дисциплин специализаций, при курсовом и дипломном проектировании.

1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем курса 160 часов)

1.1. Введение (2 часа)

[1], с. 8…14; [2], с. 9…12 Предмет термической обработки. Историческая справка о раз-

витии теории и практики термической обработки металлов и спла-вов.

Классификация видов термической обработки. Комбиниро-ванные виды термической обработки: термомеханическая, химико-термическая и термоциклическая. Основные разновидности собст-венно термической обработки. Восстановительная термообработка.

1.2. Основы теории термической обработки (78 часов)

1.2.1. Отжиг первого рода (22 часа) [1], с. 15…23, 25…31, 34…73, 77…121

Сущность, разновидности и параметры отжига первого рода. Гомогенизационный отжиг. Структурные изменения и изме-

нения свойств сплавов при гомогенизационном отжиге. Режимы гомогенизационного отжига сталей и цветных сплавов.

Дорекристаллизационный и рекристаллизационный отжиги. Изменения структуры и свойств металлов при пластической де-формации.

Структурные изменения при отдыхе и полигонизации. Первичная рекристаллизация; температуры начала и конца

рекристаллизации, влияние на них степени деформации, продол-жительности отжига, чистоты металлов. Собирательная рекристал-лизация. Вторичная рекристаллизация. Размер зерна в отожженных металлах. Диаграммы рекристаллизации.

Изменение свойств металлов при отжиге после пластической деформации. Анизотропия свойств отожженных металлических материалов.

Разновидности и режимы дорекристаллизационного и рекри-сталлизационного отжигов металлов и сплавов.

Отжиг, уменьшающий напряжения. Причины возникновения остаточных напряжений в отливках, поковках, прокате, сварных конструкциях. Напряжения от обработки резанием и шлифования.

Влияние остаточных напряжений на свойства металлов и по-

ведение металлических изделий при их обработке и эксплуатации. Механизмы уменьшения остаточных напряжений в металлах

при отжиге. Режимы отжига для уменьшения остаточных напряже-ний.

1.2.2. Отжиг второго рода (20 часов) [1], с. 122…166, 169…211

Сущность и параметры отжига второго рода. Общие закономерности фазовых превращений в твердом со-

стоянии. Основы термодинамики фазовых превращений. Строение межфазных границ и их роль в развитии фазовых

превращений. Гомогенное и гетерогенное зарождение фаз. Условия образования промежуточных метастабильных фаз.

Кинетика фазовых превращений в твердом состоянии. Кине-тические кривые. Диаграммы изотермического превращения фаз при переохлаждении и перегреве и способы их построения. Термо-кинетические диаграммы фазовых превращений.

Отжиг сталей. Механизм и кинетика превращения феррито- цементитных смесей в аустенит. Диаграмма изотермического обра-зования аустенита. Влияние легирующих элементов на процесс об-разования аустенита при нагреве.

Размер зерна аустенита как важнейшая характеристика ста-лей. Закономерности роста аустенитного зерна при нагреве. Влия-ние легирующих элементов и примесей. Методы оценки склонно-сти сталей к росту зерна.

Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита. Механизм образования перлита; факторы, определяю-щие межпластиночное расстояние в перлите и размер перлитных колоний.

Особенности перлитного превращения аустенита в доэвтекто-идных и заэвтектоидных углеродистых сталях. Влияние легирую-щих элементов на перлитное превращение аустенита.

Назначение диффузионного, полного, неполного, сфероиди-зирующего, изотермического отжигов, нормализации и патентиро-вания сталей. Температуры нагрева и режимы охлаждения, приме-няемые при проведении этих отжигов; особенности структуры отожженных сталей.

5

Отжиг чугунов. Отжиг белого чугуна на ковкий. Отжиг для

устранения отбела. Низкотемпературный смягчающий отжиг. Нор-мализация чугунов.

Отжиг цветных металлов и сплавов. Гетерогенизационный отжиг, его сущность и назначение. Отжиг с фазовой перекристал-лизацией.

1.2.3. Закалка без полиморфного превращения (3 часа) [1], с. 212…225

Сущность и назначение закалки сплавов, не имеющих поли-морфных превращений.

Изменение механических свойств сплавов при закалке без полиморфного превращения.

-

Выбор интервала закалочных температур и времени выдерж-ки при температуре нагрева под закалку.

Кинетика распада переохлажденного твердого раствора. Кри-тическая скорость охлаждения при закалке без полиморфного пре-вращения и факторы, влияющие на устойчивость переохлажденно-го твердого раствора.

1.2.4. Закалка с полиморфным превращением (16 часов) [1], с. 225…264, 267…273, 274…304, 305

Сущность и назначение закалки с полиморфным превращени-ем.

Мартенситное превращение. Особенности мартенситного превращения в углеродистых сталях.

Термодинамика мартенситного превращения. Температура начала мартенситного превращения и ее зависимость от состава сплавов.

Механизм мартенситного превращения. Особенности микро-структуры и субструктуры мартенсита.

Разновидности кинетики мартенситного превращения. При-чины сохранения остаточного аустенита при мартенситном пре-вращении.

Влияние деформации аустенита на мартенситное превраще-ние. Эффект запоминания формы.

Причины повышения прочности и снижения пластичности сталей при закалке на мартенсит.

Влияние легирующих элементов на положение температурно-го интервала мартенситного превращения и на количество остаточ-ного аустенита.

6

Бейнитное (промежуточное) превращение. Верхний и нижний

бейниты, их структурные различия. Кинетика и механизм бейнит-ного превращения. Механические свойства сталей с бейнитной структурой.

Понятия прокаливаемости и критической скорости закалки. Факторы, влияющие на прокаливаемость сталей. Методы опреде-ления прокаливаемости сталей. Глубина прокаливаемости и крити-ческий диаметр.

Нагрев и охлаждение сталей при закалке. Температуры нагре-ва под закалку доэвтектоидных и заэвтектоидных углеродистых сталей. Принципы выбора температуры нагрева под закалку леги-рованных сталей.

Способы закалки сталей: в одном или в двух охладителях, ступенчатая, изотермическая. Закалка с обработкой холодом. За-калка с температур межкритического интервала.

1.2.5. Отпуск (7часов) [1], с. 386…415

Сущность и назначение отпуска сталей. Структурные изменения при отпуске сталей. Структуры от-

пущенного мартенсита, троостита и сорбита отпуска. Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске

сталей. Изменение механических свойств углеродистых сталей при

отпуске. Свойства углеродистых сталей после низкого, среднего и высокого отпуска.

Изменение механических свойств легированных сталей при отпуске. Причины вторичного твердения легированных сталей.

Явление отпускной хрупкости легированных сталей. Необра-тимая и обратимая отпускная хрупкость. Роль примесей и леги-рующих элементов в развитии отпускной хрупкости. Способы борьбы с обратимой отпускной хрупкостью.

7

1.2.6. Старение (10 часов) [1], с. 315…316, 318…329, 340…369, 374…386

Сущность и назначение старения. Основы термодинамики процессов распада пересыщенных

твердых растворов. Структурные изменения при старении. Стадии распада пере-

сыщенного твердого раствора при старении. Кинетика и последо-вательность образования выделений при старении. Коагуляция вы-делений и причины ее развития.

Изменение свойств сплавов при старении. Причины упрочне-ния при старении пересыщенных твердых растворов. Факторы, влияющие на степень упрочнения стареющих сплавов.

Режимы старения. Естественное и искусственное старение. Виды искусственного старения. Явление возврата после старения.

Причины влияния температуры старения на механические свойства мартенситно-стареющих сталей.

1.3. Основы технологии термической обработки

(60 часов) 1.3.1. Место термической обработки в общем цикле производства

(2 часа) [2], с. 13…21

Цель и место термической обработки в технологическом про-цессе. Предварительная и окончательная термические обработки и их задачи. Технологические периоды термической обработки: на-грев, выдержка, охлаждение.

Основные расчетно-конструкторские и технологические эта-пы для упрочнения элементов машин и приборов. Виды техниче-ского контроля качества термической обработки.

1.3.2. Нагрев при термической обработке (6 часов) [2], с. 21…32, 61…66, 74…75

Теплотехнические основы нагрева. Выбор температур нагрева по диаграммам фазовых равновесий. Способы нагрева и рабочие среды для нагрева; внутренние напряжения при нагреве; допусти-мая и возможная скорости нагрева.

Особенности термической обработки при электронагреве. Окисление и обезуглероживание сталей при нагреве на возду-

хе. Приемы и методы предотвращения окисления и обезуглерожи-вания стальных изделий при термической обработке.

Контролируемые атмосферы, применяемые при термической

обработке. Классификация контролируемых атмосфер. Теоретиче-ские и эмпирические кривые равновесия газов с металлами. Основ-ные требования, предъявляемые к контролируемым атмосферам. Углеродный потенциал и точка росы.

Принципы получения, состав и назначение контролируемых атмосфер, наиболее широко применяемых при термической обра-ботке сталей (эндотермической, экзотермической, атмосферы из аммиака, азотной).

Меры безопасности при работе с контролируемыми атмосфе-рами в термических отделениях и цехах.

1.3.3. Охлаждение при термической обработке (6 часов) [2], с. 32...50

Выбор условий охлаждения; периоды охлаждения, скорости охлаждения, охлаждающие среды.

Охлаждающие среды, применяемые при термической обра-ботке, и условия их контакта с обрабатываемыми изделиями.

Требования, предъявляемые к жидким охлаждающим средам. Кривая идеального закалочного охлаждения.

Охлаждающие среды, не испытывающие изменений агрегат-ного состояния во всем диапазоне температур охлаждения изделий (газы, расплавы солей и щелочей, металлов и сплавов, металличе-ские плиты, кипящий слой), их характеристики, достоинства и не-достатки.

Охлаждающие среды, претерпевающие изменения агрегатно-го состояния в связи с их кипением на горячей поверхности охлаж-даемых изделий (вода, водо-воздушные смеси, масла, водные рас-творы полимеров и низкомолекулярных органических соединений), их характеристики, достоинства и недостатки.

1.3.4. Деформация и коробление полуфабрикатов и изделий при термической обработке (2 часа)

[2], с. 50...61 Виды автодеформации. Классификация источников автоде-

формирования при термической обработке. Внутренние напряжения, возникающие в процессе термиче-

ской обработки: временные и остаточные, термические и структур-ные.

9

Источники внутренних напряжений. Влияние основных тех-

нологических факторов на величину и характер распределения ос-таточных напряжений.

Деформация полуфабрикатов и изделий в процессе термиче-ской обработки и меры по ее уменьшению. Специальные способы охлаждения. Малодеформационная закалка в приспособлениях и машинная закалка.

1.3.5. Применение высококонцентрированных источников энергии при термической обработке

(2 часа) [2], с. 412...420

Термическая обработка с использованием лазерного нагрева. Термическая обработка с использованием электронно-

лучевого нагрева. Преимущества и недостатки лучевой поверхностной термиче-

ской обработки. 1.3.6. Термомеханическая обработка (8 часов)

[1], с. 416...446 Сущность и разновидности термомеханической обработки

(ТМО). Структурные изменения при горячей обработке металлов дав-

лением. Процессы, протекающие во время и по окончании горячей деформации.

Термомеханическая обработка стареющих сплавов. Низко-температурная термомеханическая обработка (НТМО), ее назначе-ние и схема осуществления. Причины упрочнения стареющих сплавов при НТМО. Области применения НТМО стареющих спла-вов, ее достоинства и недостатки.

Высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО), ее назначение, схема и условия проведения. Структурные измене-ния, происходящие в стареющих сплавах при ВТМО. Области при-менения этой обработки, ее достоинства и недостатки.

Особенности предварительной термомеханической обработки (ПТМО) стареющих сплавов.

Термомеханическая обработка сталей, закаливаемых на мартенсит.

-

НТМО закаливаемых на мартенсит сталей, ее назначение и схема осуществления. Структурные изменения, происходящие в

10

сталях при НТМО. Факторы, влияющие на упрочнение сталей при НТМО, достоинства и недостатки этой обработки.

ВТМО закаливаемых на мартенсит сталей, ее назначение, схема и условия проведения. Изменение структуры и свойств ста-лей в результате ВТМО. Эффект наследования и упрочнения от ВТМО при повторной термической обработке.

ТМО сталей с деформацией во время перлитного превраще-ния; контролируемая прокатка. Особенности ПТМО сталей, зака-ливаемых на мартенсит.

1.3.7. Химико-термическая обработка сталей (20 часов) [3], с. 3...86

Общие закономерности и классификация процессов диффузи-онного насыщения. Элементарные стадии диффузионного насыще-ния поверхностных слоев. Закономерности образования однофаз-ных диффузионных слоев. Условия и причины образования много-фазных диффузионных слоев; особенности формирования таких слоев в процессе насыщения. Кинетика роста многофазных слоев и особенности их микростроения.

Цементация сталей. Назначение, сущность и разновидности процесса. Влияние температуры и продолжительности цементации, содержания легирующих элементов на структуру цементованного слоя. Стали для цементации, химизм, режимы, относительные дос-тоинства и недостатки процессов цементации в разных насыщаю-щих средах. Термическая обработка сталей после цементации и ее влияние на структуру и свойства поверхностного слоя и сердцеви-ны цементованных изделий.

Азотирование сталей. Назначение, сущность и разновидности процесса. Влияние температуры, продолжительности азотирования и содержания легирующих элементов на структуру азотированного слоя. Стали для азотирования. Предварительная термическая обра-ботка азотированных изделий, химизм, режимы, относительные достоинства и недостатки процесса азотирования в разных насы-щающих средах. Структура и свойства поверхностного слоя и сердцевины азотированных изделий.

Цианирование и нитроцементация сталей. Назначение, сущ-ность и разновидности процессов. Стали для цианирования и нит-роцементации. Химизм, режимы, относительные достоинства и не-

11

достатки высокотемпературных и низкотемпературных цианирова-ния и нитроцементации.

Преимущества процессов цианирования и нитроцементации по сравнению с процессами цементации и азотирования. Термиче-ская обработка сталей после цианирования и нитроцементации. Структура и свойства поверхностных слоев и сердцевины цианиро-ванных и нитроцементованных изделий.

Борирование и силицирование сталей. Назначение, основы технологии и режимы процессов борирования и силицирования. Состав и строение борированных и силицированных слоев. Свой-ства поверхностных слоев стальных изделий, подвергнутых бори-рованию и силицированию.

Диффузионная металлизация сталей. Назначение процессов диффузионного алитирования, диффузионного хромирования и диффузионного цинкования. Основы технологии и режимы про-цессов твердой, жидкой и газовой диффузионной металлизации. Состав и строение алитированных, хромированных и цинкованных слоев. Свойства поверхностных слоев стальных изделий, подверг-нутых алитированию, хромированию и цинкованию.

1.3.8. Термоциклическая термообработка (10 часов) [4], с. 248...262, 266...270, 275...284, 368...380

Термоциклическая термообработка (ТЦО); сущность и прин-ципы термоциклирования. Эволюция структуры при термоцикли-ровании.

Классификация видов ТЦО. Разновидности ТЦО сталей и чу-гунов.

Химико-термоциклическая термообработка (ХТЦО): схемы осуществления и классификация видов ХТЦО. Особенности ХТЦО при цементации, азотировании, нитроцементации, борировании и алитировании.

1.3.9. Восстановительная термическая обработка (4 часа) Изменения физико-механических свойств материалов в ре-

зультате эксплуатации. Причины, снижающие надежность и долго-вечность материалов и изделий.

Восстановительная термическая обработка (ВТО) как способ регенерации структуры и свойств материала, подвергнутого экс-плуатации. Классификация видов ВТО: низкотемпературная, высо-котемпературная, химико-термическая. Пути интенсификации диффузии при ВТО.

12

Восстановительная циклическая термообработка. Основы технологии ВТО. Низкотемпературная ВТО инстру-

мента. Низкотемпературная и высокотемпературная ВТО деталей теплоэнергетического оборудования.

1.4. Перечень тем лабораторных работ (20 часов)

1.Определение критических точек в стали. 2. Влияние скорости охлаждения аустенита на структуру и

свойства углеродистой и легированной сталей. 3. Построение диаграммы изотермического превращения пе-

реохлажденного аустенита стали марки У8. 4. Изучение влияния температуры нагрева стали при закалке и

отжиге на ее структуру и свойства. 5.Изучение фазовых превращений в стали при нагреве. 6. Определение закаливаемости и прокаливаемости стали. 7. Изменение структуры и свойств закаленной углеродистой и

легированной сталей при отпуске. 8. Изменение структуры и свойств стали при цементации и

последующей термической обработке.

1.5. Литература Основная: 1.Новиков И.И. Теория термической обработки металлов.-М.:

Металлургия,1986. 480 с.: ил. 2.Технология термической обработки стали: Учебник для ву-

зов. Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г.- М.:Металлургия,1986. 424 с.: ил.

3.Барсуков В.Н., Брук Б.И. Диффузионное насыщение сталей: Учеб. пособие. - Л.: СЗПИ,1987. 88 с.: ил.

4.Справочник по термомеханической и термоциклической об-работке металлов / М.Е. Смагоринский, А.А.Булянда, С.В. Куд-ряшов; Под общ. ред. М.Е.Смагоринского. - СПб.: Политехника, 1992. 416 с.: ил.

Дополнительная: 5.Блантер М.Е. Теория термической обработки. - М.: Метал-

лургия, 1984. 328 с.: ил.

13

6.Металловедение и термическая обработка стали: Справоч-

ное изд.: В 3 т. /Под ред. М.Л.Бернштейна, А.Г. Рахштадта. - М.: Металлургия, 1983. Т. 2: Основы термической обработки. 368с.: ил.

7.Соколов К.Н.,Коротич И.К. Технология термической обра-ботки и проектирование термических цехов: Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1988. 364 с.: ил.

8.Теория термической обработки: Методические указания к выполнению лабораторных работ /Сост. Б.И. Брук и др. - Л.: СЗПИ, 1981.

1.6. Тематический план лекций для студентов очно-

заочной формы обучения (48 часов) 1. Предмет термической обработки. Классификация видов

термической обработки и разновидности собственно термической обработки……………………………………………………….2 часа

2. Гомогенизационный отжиг……………………………2 » 3.Дорекристаллизационный и рекристаллизационный

отжиги.…………………………………………………………..2 » 4. Отжиг, уменьшающий напряжения………………..…2 » 5. Основы термодинамики, механизм и кинетика фазовых

превращений в твердом состоянии……………………………2 » 6. Превращение ферритоцементитных смесей в аусте-

нит..………………………………………………………………2 » 7. Диаграмма изотермического превращения переохлажденно-

го аустенита. Перлитное превращение…….……………….2 » 8. Разновидности отжига сталей, чугунов, цветных металлов и

сплавов………………………………………………………..2 » 9. Закалка без полиморфного превращения……………..2 » 10. Мартенситное превращение в углеродистых и легирован-

ных сталях……………………………………………….……….2 » 11. Бейнитное превращение. Прокаливаемость

сталей……………………………………………………………..2 » 12. Нагрев и охлаждение сталей при закалке. Способы закалки

сталей………………………………………………………….2 » 13. Отпуск сталей. Явления вторичного твердения и отпуск-

ной хрупкости легированных сталей…………………………..2 » 14. Основы термодинамики и кинетика процессов старения.

Структурные изменения и изменения свойств сплавов при старе-нии…..…………………………………………………………….2 »

14

15. Естественное и искусственное старение….………....2 » 16. Технологические периоды термической обработки. Нагрев

при термической обработке. Контролируемые атмосфе-ры……………………………………………….………………...2 »

17. Охлаждение при термической обработке. Охлаждающие среды и их характеристики…………………….……………….2 »

18. Деформации и коробление при термической обработке. Термическая обработка с использованием высококонцентрирован-ных источников энергии……………………….………………2 часа

19. Термомеханическая обработка стареющих спла-вов……….……………………………………………………….2 »

20. Термомеханическая обработка сталей, закаливаемых на мартенсит………………………………………………………..2 »

21. Цементация, азотирование и нитроцементация сталей…………………………………………………………….2 »

22. Борирование, силицирование и диффузионная металлиза-ция сталей………………………………………………………..2 »

23. Термоциклическая обработка сталей и чугунов....…2 » 24. Восстановительная термическая обработка………...2 »

2. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Контрольные работы следует выполнять по мере изучения

курса. Теоретические сведения, необходимые для составления от-ветов на вопросы первой контрольной работы, содержатся в учеб-нике [1] (разделы "Гомогенизационный отжиг", "Отжиг, умень-шающий напряжения", "Отжиг сталей", "Закалка без полиморфного превращения", "Закалка с полиморфным превращением", "От-пуск", "Старение").

Выполнению второй контрольной работы должно предшест-вовать изучение разделов "Термомеханическая обработка старею-щих сплавов" и "Термомеханическая обработка сталей, закаливае-мых на мартенсит" по учебнику [1], разделов "Основы технологии термической обработки стали при электронагреве" и "Основы тех-нологии термической обработки с применением высококонцентри-рованных источников энергии" по учебнику [2] и учебного посо-бия [3]. При выборе способов химико-термической обработки сле-дует использовать современную справочную литературу.

15

Каждая контрольная работа составлена в десяти вариантах.

Студент выполняет вариант первой контрольной работы, номер ко-торого совпадает с последней цифрой шифра студента, и вариант второй контрольной работы, номер которого совпадает с предпо-следней цифрой шифра.

Контрольные работы должны быть выполнены в тонкой уче-нической тетради разборчивым почерком с интервалом между строками не менее 10 мм и полями шириной не менее 30 мм. Акку-ратно вычерченные рисунки сопровождаются необходимыми обо-значениями и пояснениями. В конце приводится список использо-ванной литературы, затем ставятся подпись студента и дата сдачи работы на проверку.

2.1. Контрольная работа 1

Вариант 1 1. При испытании фасонных отливок из оловянной бронзы с

6% Sn, отлитых без перегрева, установлено, что они имеют пони-женную пластичность.

Указать вероятную причину пониженной пластичности этих отливок и рекомендовать термическую обработку, способствую-щую повышению их пластичности. Назначить режим термической обработки и дать его обоснование. Разъяснить с помощью диа-граммы фазового равновесия, какие изменения в этом случае пре-терпевает структура литой оловянной бронзы. Схематически изо-бразить микроструктуру отливки до и после термической обработ-ки.

2. Изложить сущность операций полного отжига и нормализа-ции стали. Привести схемы С-образных диаграмм доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей с кривыми охлаждения, отвечающими полному отжигу и нормализации.

Описать структурные изменения, претерпеваемые этими ста-лями при полном отжиге и нормализации, и соответствующие окончательные структуры. Указать назначение, области примене-ния, относительные достоинства и недостатки полного отжига и нормализации сталей. Сравнить механические свойства доэвтекто-идных и заэвтектоидных сталей после полного отжига и нормали-зации.

3. Деталь из стали 9ХС, изображенная на рисунке, с целью уменьшения закалочных напряжений была подвергнута закалке в

16

двух средах (через воду в масло). При этом оказалось, что одна часть детали закалилась на мартенсит, другая содержит, наряду с мартенситом, трооститные участки, а третья, хотя и закалилась на мартенсит, имеет большое количество трещин.

Объяснить, при соблюдении каких условий закалка в двух

средах может способствовать уменьшению закалочных напряже-ний и почему в рассматриваемом случае ее результат оказался не-удачным. Указать, какая из частей детали закалилась на мартенсит, какая содержит участки троостита и в какой образовались трещи-ны, обосновав заключение с помощью нанесенных на С-образную диаграмму кривых охлаждения каждой части детали. Рекомендо-вать более эффективный способ закалки этой детали и дать обосно-вание сделанной рекомендации.

Вариант 2

1. При горячей пластической деформации слитков аустенит-ной стали, отлитых без перегрева, образовалось значительное ко-личество трещин.

Указать вероятную причину появления этих трещин и реко-мендовать термическую обработку слитков, снижающую склон-ность стали к образованию трещин. Назначить режим термической обработки слитков и дать его обоснование. Разъяснить, какие из-менения в этом случае претерпевает структура стали. Схематиче-ски изобразить микроструктуру слитков до и после термической обработки.

2. Изложить сущность операций маятникового и обычного сфероидизирующего отжига заэвтектоидных сталей, схематически изобразить кривые «температура-время», характерные для этих разновидностей сфероидизирующего отжига.

Указать причины и описать механизм структурных измене-ний, претерпеваемых заэвтектоидной сталью при сфероидизирую-

17

щем отжиге, охарактеризовать ее окончательную структуру. Ука-зать назначение сфероидизирующего отжига заэвтектоидных ста-лей и привести примеры влияния его параметров на механические свойства этих сталей.

3. При закалке изделия из углеродистой стали получился крупноигольчатый мартенсит.

Объяснить, почему образовалась такая структура и почему она является нежелательной. Рекомендовать повторную термиче-скую обработку неправильно закаленного изделия, при которой указанный структурный недостаток будет устранен, и дать обосно-вание ее режима. Описать превращения, совершающиеся при этом в стали, и окончательную структуру стали.

Вариант 3

1. При обработке резанием стальные фасонные отливки силь-но коробились.

Указать причину коробления отливок и объяснить, почему оно наблюдается при обработке резанием. Рекомендовать термиче-скую обработку, снижающую коробление отливок, назначить ее режим и дать его обоснование. Описать изменения, которые проис-ходят в отливках при рекомендованной термической обработке, и указать, почему они способствуют снижению коробления отливок при их последующей обработке резанием.

2. Изложить сущность операции патентирования сталей. При-вести схему С-образной диаграммы стали с кривой охлаждения, характерной для патентирования.

Описать структурные изменения, претерпеваемые сталью в процессе патентирования, и ее окончательную структуру. Указать назначение патентирования сталей. Сравнить структуру и свойства доэвтектоидной стали после патентирования и после изотермиче-ского отжига.

3. Изделия из сталей ХГ, 45 и У10 с целью улучшения их об-рабатываемости резанием были подвергнуты нормализации. Одна-ко после нормализации легко обрабатывались резанием изделия лишь из одной стали, изделия из другой обрабатывались с трудом, а изделия из третьей стали обычными резцами не обрабатывались вообще.

Расположить указанные стали по степени возрастания труд-ности их обработки резанием после нормализации и дать этому

18

объяснение. Схематически изобразить на одном рисунке С-образные диаграммы сталей ХГ, 45 и У10 и с их помощью описать совершающиеся при нормализации превращения и окончательные структуры сталей. Рекомендовать термическую обработку двух не смягченных нормализацией сталей, которая обеспечит их легкую обрабатываемость резанием, и дать ее обоснование. Указать, какие превращения будут совершаться в обеих сталях в процессе реко-мендованной термической обработки и какова окончательная структура сталей.

Вариант 4

1. Заготовки из стали У12А необходимо было смягчить для улучшения их обрабатываемости резанием. Для этого назначили полный отжиг заготовок при температуре 930 оС.

Объяснить, почему назначенный режим оказался неудачным. Указать, какие изменения происходят в структуре этой стали в процессе полного отжига и какова ее окончательная структура. Ре-комендовать более целесообразную термическую обработку и дать обоснование ее режиму. Описать превращения, которые будут со-вершаться в стали в процессе рекомендованной термической обра-ботки, и окончательную структуру стали.

2. Изложить сущность операций обычной и изотермической закалки сталей. Привести схему С-образной диаграммы с кривыми охлаждения, характерными для этих способов закалки.

Описать структурные изменения, претерпеваемые сталями при обычной и изотермической закалке, отметить различия в структуре и свойствах сталей после такой закалки. Указать назна-чение, области применения, относительные достоинства и недос-татки обычной и изотермической закалки сталей.

3. В процессе выполнения операции улучшения заметно сни-зилась ударная вязкость стали 30ХН2МФА. Анализ процесса тер-мической обработки стали показал, что нарушений в режиме ее от-пуска не было, но скорость охлаждения стали при закалке была недостаточной для получения чисто мартенситной структуры.

Описать структурные изменения, претерпеваемые сталью 30ХН2МФА в процессе охлаждения с разными скоростями. Ука-зать, какая из структур закалки является нежелательной и почему.

19

Вариант 5

1. В зимнее время в крупных стальных отливках вскоре после кристаллизации могут возникать трещины при наличии даже не-значительного сквозняка.

Указать причины образования трещин и объяснить, почему их появление наиболее вероятно в зимнее время и при наличии сквоз-няка. Рекомендовать термическую обработку отливок, устраняю-щую склонность сталей к образованию трещин, и объяснить ее ре-жим. Описать изменения, которые происходят в отливках при ре-комендованной термической обработке.

2. Изложить сущность операций полного и неполного отжига доэвтектоидных сталей.

Описать структурные изменения, претерпеваемые доэвтекто-идной сталью при полном и неполном отжиге, и соответствующие окончательные структуры. Указать назначение и области примене-ния полного и неполного отжига доэвтектоидных сталей.

3. Сталь Р6М5 была нагрета под закалку до температур 800, 1050 и 1200 оС.

Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в стали Р6М5 при нагреве под закалку до указанных температур. Объяснить, какую из указанных температур закалки следует ис-пользовать при термической обработке для обеспечения получения высоких эксплуатационных характеристик этой стали и почему.

Вариант 6

1. Структура стали У12А после горячей прокатки характери-зуется наличием цементитной сетки по границам зерен.

Указать причины образования цементитной сетки и объяс-нить, почему ее наличие является нежелательным. Рекомендовать термическую обработку прокатанных заготовок из стали У12А, устраняющую цементитную сетку по границам зерен, назначить ее режим и дать его обоснование. Описать превращения в стали У12А в процессе рекомендованной термической обработки и оконча-тельную структуру стали.

2. Изложить сущность операций обычной и ступенчатой за-калки сталей. Привести схему С-образной диаграммы с кривыми охлаждения, характерными для этих способов закалки. Описать структурные изменения, претерпеваемые сталями при обычной и

20

ступенчатой закалке, отметить различия в структуре и свойствах сталей после этой закалки.

Указать назначение, области применения, относительные дос-тоинства и недостатки обычной и ступенчатой закалки сталей.

3. Штамповая сталь 5ХНМ после одной термической обработ-ки имела структуру мартенсита, после второй - отпушенного мар-тенсита, а после третьей - троостита отпуска.

Указать, какие операции термической обработки были при-менены в каждом случае и при каких приблизительно температурах они проводились. Объяснить, какой из указанных вариантов тер-мической обработки следует выбрать для обеспечения получения более высоких эксплуатационных характеристик этой стали и по-чему.

Вариант 7

1. Крупные слитки, отлитые из малопластичных алюминие-вых сплавов, вскоре после затвердевания могут хрупко разрушать-ся даже при самых незначительных сотрясениях.

Указать возможную причину разрушения этих слитков и разъяснить роль, которую играют малые сотрясения. Рекомендо-вать термическую обработку слитков, устраняющую их склонность к растрескиванию, назначить и обосновать ее режим. Описать из-менения, которые происходят в слитках при рекомендованной тер-мической обработке.

2. Изложить сущность и дать физическое обоснование опера-ции закалки сталей с обработкой холодом; привести примеры ста-лей, подвергающихся такой обработке.

Описать структурные изменения, происходящие в закаленных сталях при их обработке холодом. Указать назначение и области применения закалки сталей с обработкой холодом.

3. Сталь 13Х после одной термической обработки имеет структуру отпущенного мартенсита, после второй - мартенсита с трооститом, после третьей - отпущенного мартенсита с включе-ниями вторичного цементита.

Указать, какие операции термической обработки были приме-нены в каждом случае и при каких приблизительно температурах они проводились. Объяснить, какой из режимов термической обра-

21

ботки обеспечивает получение наиболее высоких эксплуатацион-ных характеристик этой стали и почему.

Вариант 8

1. Заготовки из сталей 30 и У12А необходимо смягчить для улучшения их обрабатываемости резанием. При этом сталь У12А имеет структуру перлита с цементитной сеткой по границам зерен.

Указать вероятную причину образования цементитной сетки по границам зерен в стали У12А и объяснить, почему ее наличие является нежелательным. Рекомендовать режимы термической об-работки, которые обеспечат достаточное снижение твердости обе-их сталей и одновременное устранение цементитной сетки по гра-ницам зерен в стали У12А. Дать обоснование сделанным рекомен-дациям. Описать превращения, которые будут совершаться в ста-лях в процессе термической обработки рекомендованными спосо-бами, и окончательные структуры сталей.

2. Изложить сущность операций полной и неполной закалки сталей.

Описать структурные изменения, происходящие при этом в доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях, и соответствующие окончательные структуры. Указать назначение, области примене-ния, относительные достоинства и недостатки полной и неполной закалки сталей. Сравнить механические свойства доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей после полной и неполной закалки.

3. Две одинаковые фрезы из отожженной хромовольфрамова-надиевой стали были закалены на мартенсит: одна - от температу-ры 850 оС, другая - от температуры 1200 оС, а затем были отпуще-ны при 550 оС. После такого отпуска твердость одной фрезы не превышала 50 HRC, а твердость другой была близка к 60 HRC .

Указать, какие фазовые превращения совершались в стали при термической обработке по этим режимам и какова окончательная структура стали в обеих фрезах. Объяснить, какой из двух режимов термической обработки стали обеспечил получение более высокой твердости и почему.

Вариант 9

1. При горячей пластической деформации слитков дуралюми-на, отлитых без перегрева, образовалось значительное количество трещин.

22

Указать вероятную причину появления таких трещин и реко-

мендовать термическую обработку слитков, снижающую склон-ность дуралюмина к образованию трещин. Назначить режим такой термической обработки слитков и дать его обоснование. Разъяс-нить, какие изменения при этом претерпевает структура дуралю-мина. Схематически изобразить микроструктуру слитков до и по-сле термической обработки.

2. Изложить сущность операций обычной закалки и закалки в двух средах. Привести схему С-образной диаграммы с кривыми охлаждения, характерными для этих способов закалки.

Описать структурные изменения, претерпеваемые сталями при обычной закалке и закалке в двух средах, указать различия в структуре и свойствах сталей после закалки. Перечислить типы де-фектов, которые могут при этом образовываться. Указать назначе-ние, области применения, относительные достоинства и недостатки обычной закалки и закалки в двух средах.

3. При охлаждении углеродистой стали со скоростью выше критической была получена структура, состоящая из феррита и мартенсита.

Указать на диаграмме фазового равновесия железо-цементит концентрационную область, соответствующую составу этой стали. Объяснить, какой в данном случае должна быть температура на-грева под закалку и почему. Описать превращения, происходящие в этой стали при нагреве и ускоренном охлаждении от разных тем-ператур.

Вариант 0 1. При закалке отожженного дуралюмина Д1 его прочность

возросла с 200 до 300 МПа, при закалке же отожженной бериллие-вой бронзы БрБ2 ее прочность понизилась с 600 до 500 МПа.

Объяснить с помощью диаграмм фазового равновесия систем алюминий-медь и медь-бериллий, какие изменения претерпевает отожженная структура сплавов Д1 и БрБ2 в процессе закалки. Ука-зать вероятные причины неоднозначного влияния закалки на их прочность.

2. Изложить сущность операций полного и изотермического отжига сталей. Привести схему С-образной диаграммы с кривыми охлаждения, характерными для полного и изотермического отжига.

23

Описать структурные изменения, претерпеваемые сталями

при полном и изотермическом отжиге, и соответствующие оконча-тельные структуры. Указать назначение, области применения, от-носительные достоинства и недостатки полного и изотермического отжига сталей.

3. При охлаждении неэвтектоидной углеродистой стали со скоростью выше критической, была получена структура, состоящая из мартенсита и остаточного аустенита.

Указать на диаграмме фазового равновесия железо-цементит концентрационную область, соответствующую составу этой стали. Объяснить, какой в данном случае должна быть температура на-грева под закалку и почему. Описать превращения, происходящие в этой стали при нагреве и ускоренном охлаждении от разных темпе-ратур.

2.2. Контрольная работа 2

Вариант 1 1. Описать сущность и назначение процесса цементации ста-

лей; указать составы сталей, подвергаемых цементации. Привести химические реакции, сопровождающие процесс це-

ментации в твердом карбюризаторе, режимы этого процесса и ре-жимы термической обработки сталей после цементации. Описать структуры и свойства поверхностного слоя и сердцевины цементо-ванных деталей. Указать достоинства и недостатки цементации по сравнению с другими способами химико-термического упрочнения сталей. Обосновать необходимость окончательной термической обработки поверхностно упрочненных деталей и назначить ее ре-жим.

2. Описать назначение, схему осуществления и условия про-ведения высокотемпературной термомеханической обработки ста-лей, закаливаемых на мартенсит.

Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в сталях в процессе ВТМО. Объяснить механизм влияния ВТМО на механические свойства сталей. Указать области применения, дос-тоинства и недостатки ВТМО сталей.

Вариант 2 1.Описать сущность и назначение процесса цианирования

сталей; указать составы сталей, подвергаемых цианированию.

24

Привести химические реакции, протекающие в процессе низ-

котемпературного и высокотемпературного цианирования. Пере-числить относительные достоинства и недостатки процесса циани-рования. Описать структуру и свойства поверхностного слоя и сердцевины цианированных изделий и области применения про-цесса цианирования. Указать достоинства и недостатки цианирова-ния.

2.Описать назначение, схему осуществления и условия прове-дения низкотемпературной термомеханической обработки сталей, закаливаемых на мартенсит.

Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в сталях в процессе НТМО. Объяснить механизм влияния НТМО на механические свойства сталей. Указать области применения, дос-тоинства и недостатки НТМО сталей.

Вариант 3

1.Описать сущность и назначение процесса нитроцементации сталей; указать составы сталей, подвергаемых нитроцементации.

Привести химические реакции, сопровождающие процессы низкотемпературной и высокотемпературной нитроцементации, и режимы термической обработки сталей после нитроцементации. Описать структуру и свойства поверхностного слоя и сердцевины нитроцементованных изделий и области применения процесса нит-роцементации. Указать достоинства и недостатки нитроцемента-ции.

2. Описать назначение, схему осуществления и условия про-ведения термомеханической обработки с деформацией во время перлитного превращения стали.

Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в сталях в процессе этой термической обработки. Объяснить меха-низм влияния рассматриваемой ТМО на механические свойства стали. Указать области применения, достоинства и недостатки этой ТМО.

Вариант 4 1. Описать сущность и назначение процесса азотирования

сталей; указать составы сталей, подвергаемых азотированию.

25

Привести химические реакции, сопровождающие процесс азо-

тирования, и режимы термической обработки сталей перед азоти-рованием. Описать структуру и свойства поверхностного слоя и сердцевины азотированных изделий и области применения процесса азотирова-ния. Указать достоинства и недостатки азотирования.

2. Описать назначение, схему осуществления и условия про-ведения высокотемпературной термомеханической обработки ста-реющих сплавов.

Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в стареющих сплавах в процессе ВТМО. Указать области примене-ния, достоинства и недостатки ВТМО стареющих сплавов.

Вариант 5 1.Описать сущность и назначение процесса диффузионного

насыщения сталей кремнием (силицирования). Привести химические реакции, сопровождающие этот про-

цесс. Охарактеризовать структуру и свойства поверхностных слоев силицированных сталей.

2. Описать назначение, схему осуществления и условия про-ведения низкотемпературной термомеханической обработки ста-реющих сплавов.

Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в стареющих сплавах в процессе НТМО. Указать области примене-ния, достоинства и недостатки НТМО стареющих сплавов.

Вариант 6

1.Описать сущность и назначение процесса диффузионного насыщения сталей бором (борирования).

Привести химические реакции, сопровождающие этот про-цесс. Охарактеризовать структуру и свойства поверхностных слоев борированных сталей. Указать области применения диффузионно-го борирования сталей.

2. Описать назначение, схему осуществления и условия про-ведения предварительной термомеханической обработки сталей, закаливаемых на мартенсит, и стареющих сплавов.

Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в сталях и стареющих сплавах в процессе ПТМО. Объяснить меха-низм влияния ПТМО на механические свойства этих материалов.

26

Указать области применения, достоинства и недостатки ПТМО сталей и стареющих сплавов.

Вариант 7 1.Описать сущность и назначение процесса диффузионного

насыщения сталей алюминием (алитирования). Привести химические реакции, сопровождающие процесс

алитирования сталей, и режимы термообработки сталей после али-тирования. Охарактеризовать структуру и свойства поверхностных слоев алитированных сталей. Указать области применения диффу-зионного алитирования сталей.

2. Описать назначение, оборудование и основы технологии поверхностной закалки при индукционном нагреве.

Охарактеризовать особенности структуры металлических ма-териалов после такой закалки. Указать области применения, досто-инства и недостатки поверхностной закалки при индукционном на-греве.

Вариант 8 1.Описать сущность и назначение процесса диффузионного

насыщения сталей хромом (хромирования). Привести химические реакции, сопровождающие процесс

хромирования сталей, и режимы термообработки сталей после хромирования. Охарактеризовать структуру и свойства поверхно-стных слоев хромированных сталей. Указать области применения диффузионного хромирования сталей.

2. Описать назначение, оборудование и основы технологии объемно-поверхностной закалки при индукционном нагреве.

Охарактеризовать особенности структуры металлических ма-териалов после такой закалки. Указать области применения, досто-инства и недостатки объемно-поверхностной закалки при индукци-онном нагреве.

Вариант 9

1. Эксцентрики, кулачки и копиры должны иметь вязкую сердцевину и очень высокие поверхностную твердость (не менее 1000 по Виккерсу) и износоустойчивость.

27

Рекомендовать способ и режим химико-термического упроч-

нения этих деталей и дать их обоснование. Изобразить диаграмму фазового равновесия сплавов железа с диффундирующим элемен-том и с ее помощью указать последовательность расположения фаз и распределение концентрации этого элемента по толщине упроч-ненного слоя. Выбрать сталь, наиболее подходящую для изготов-ления указанных деталей, и привести обоснование этого выбора. Описать структурные изменения, совершающиеся в поверхностном слое стали в процессе рекомендованной химико-термической обра-ботки, и указать причины его упрочнения.

2.Описать назначение, оборудование и основы технологии термической обработки с использованием лазеров.

Охарактеризовать особенности структуры металлических ма-териалов после лазерной обработки. Указать области применения, достоинства и недостатки термической обработки с и

спользованием лазеров.

Вариант 0 1. Условия работы шестерен требуют сочетания высоких зна-

чений поверхностной твердости (около 60 НRС) и износоустойчи-вости с хорошей сопротивляемостью действию ударных нагрузок.

Рекомендовать способ и режим химико-термического упроч-нения этих деталей и дать их обоснование. Описать химические ре-акции, протекающие в процессе рекомендованной химико-термической обработки, и совершающиеся структурные измене-ния. Выбрать сталь, наиболее подходящую для изготовления ука-занных деталей, и привести обоснование этого выбора. Описать структурные изменения, совершающиеся в поверхностном слое стали, в процессе рекомендованной химико-термической обработ-ки, и указать причины его упрочнения.

2. Описать назначение, оборудование и основы технологии термической обработки посредством электронного луча.

Охарактеризовать особенности структуры металлических ма-териалов после электронно-лучевой обработки. Указать области применения, достоинства и недостатки термической обработки по-средством электронного луча.

3. ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ НАД ДИСЦИПЛИНОЙ

28

1. Гомогенизационный отжиг сплавов (назначение, структур-

ные изменения и изменения свойств, режимы и области примене-ния).

2. Дорекристаллизационный отжиг металлов и сплавов (на-значение, структурные изменения и изменения свойств, режимы и области применения).

3. Рекристаллизационный отжиг металлов и сплавов (назначе-ние, структурные изменения и изменения свойств, режимы и об-ласти применения).

4. Остаточные напряжения в металлах и сплавах, их происхо-ждение и влияние на свойства и поведение металлических изделий при обработке и эксплуатации.

5. Отжиг, уменьшающий напряжения в металлах и сплавах (назначение, структурные изменения, режимы и области примене-ния).

6. Основы термодинамики фазовых превращений при охлаж-дении и нагреве. Критический зародыш и работа его образования.

7.Скорость образования центров кристаллизации, линейная скорость роста кристаллов и средняя скорость фазового превраще-ния.

8. Гомогенное и гетерогенное зарождение фаз. Места пред-почтительного образования зародышей при гетерогенном зарожде-нии.

9. Кинетика фазовых превращений в твердом состоянии при нагреве. Диаграммы изотермических превращений и термокинети-ческие диаграммы, способы их построения и значение.

10. Кинетика фазовых превращений в твердом состоянии при охлаждении. Диаграммы изотермических превращений и термоки-нетические диаграммы, способы их построения и значение.

11. Механизм и кинетика превращения ферритоцементитных смесей в аустенит. Влияние легирующих элементов на процесс об-разования аустенита при нагреве.

12. Закономерности роста аустенитного зерна при нагреве. Перегрев и пережог сталей.

13. Начальное, наследственное и действительное зерно аусте-нита. Методы оценки склонности сталей к росту зерна.

29

14. Механизм и кинетика перлитного превращения. Факторы,

определяющие межпластиночное расстояние в перлите и размер перлитных колоний.

15. Механизм и кинетика перлитного превращения. Особен-ности перлитного превращения в доэвтектоидных и заэвтектоид-ных углеродистых сталях.

16. Механизм и кинетика перлитного превращения. Влияние легирующих элементов на перлитное превращение аустенита.

17. Полный и неполный отжиг сталей. 18. Изотермический и сфероидизирующий отжиг сталей. 19. Отжиг и нормализация сталей. 20. Патентирование сталей. 21. Разновидности отжига и нормализация чугунов (сущность,

назначение и области применения). 22. Разновидности отжига цветных металлов и сплавов (сущ-

ность, назначение и области применения). 23. Закалка сплавов без полиморфного превращения (назначе-

ние, условия нагрева и охлаждения, влияние на свойства). 24. Особенности мартенситного превращения в углеродистых

сталях. 25. Основы термодинамики мартенситного превращения. 26. Температура начала мартенситного превращения. Обрати-

мость мартенситного превращения. 27. Механизм мартенситного превращения: кооперативный

характер атомных перемещений, когерентный рост мартенситных кристаллов.

28. Механизм мартенситного превращения: кристаллогеомет-рия перестройки решетки аустенита в решетку мартенсита, допол-нительная деформация при мартенситном превращении.

29. Микроструктура и субструктура сплавов, закаленных на мартенсит. Особенности строения пластинчатого мартенсита.

30. Микроструктура и субструктура сплавов, закаленных на мартенсит. Особенности строения реечного мартенсита.

31. Причины изменения механических свойств сплавов при закалке на мартенсит.

32. Кинетика и механизм бейнитного превращения. Строение и свойства верхнего и нижнего бейнитов.

33. Закаливаемость и прокаливаемость сталей. Характеристи-ки прокаливаемости и методы их определения.

30

34. Виды и разновидности процессов закалки изделий в ма-

шиностроении. 35. Полная и неполная закалка сталей. 36. Ступенчатая закалка и закалка сталей в двух средах. 37. Изотермическая закалка сталей. 38. Закалка сталей с обработкой холодом. 39. Поверхностная закалка сталей. 40. Изменение структуры закаленных углеродистых сталей

при нагреве. Особенности микроструктуры и свойства отпущенно-го мартенсита, троостита и сорбита отпуска.

41. Влияние легирующих элементов на структурные измене-ния при отпуске сталей.

42. Разновидности отпуска сталей. 43. Особенности изменения микроструктуры и свойств леги-

рованных сталей при отпуске. Явление вторичного твердения леги-рованных сталей.

44. Необратимая и обратимая отпускная хрупкость сталей (сущность, причины и меры предотвращения).

45. Основы термодинамики и кинетика процессов распада пе-ресыщенных твердых растворов.

46. Стадии распада пересыщенных твердых растворов при старении. Закономерности образования зон Гинье-Престона.

47. Стадии распада пересыщенных твердых растворов при старении. Закономерности образования метастабильных и стабиль-ных фаз.

48. Типы, форма и пространственное расположение выделе-ний при старении.

49. Причины изменения механических свойств сплавов при старении. Влияние продолжительности и температуры старения.

50. Естественное и искусственное старение. Разновидности искусственного старения.

51. Физико-химические основы процессов получения диффу-зионных слоев.

52. Элементарные стадии процессов диффузионного обогаще-ния поверхностных слоев. Закономерности образования однофаз-ных диффузионных зон.

31

53. Элементарные стадии процессов диффузионного обогаще-

ния поверхностных слоев. Закономерности образования многофаз-ных диффузионных зон.

54. Цементация сталей в твердом карбюризаторе и жидкост-ная цементация (основы технологии, состав, строение и свойства науглероженных слоев).

55. Газовая цементация сталей (основы технологии, состав, строение и свойства науглероженных слоев).

56. Азотирование сталей (основы технологии и разновидности процесса, состав, строение и свойства азотированных слоев).

57. Цианирование сталей (основы технологии, состав, строе-ние и свойства диффузионных слоев).

58. Нитроцементация сталей (основы технологии, состав, строение и свойства диффузионных слоев).

59. Борирование сталей (основы технологии, состав, строение и свойства борированных слоев).

60. Силицирование сталей (основы технологии, состав, строе-ние и свойства силицированных слоев).

61. Алитирование сталей (основы технологии, состав, строе-ние и свойства алитированных слоев).

62. Хромирование сталей (основы технологии, состав, строе-ние и свойства хромированных слоев).

63. Цинкование сталей (основы технологии, состав, строение и свойства цинкованных слоев).

64. Общие задачи и место термической обработки в производ-ственном процессе.

65. Способы нагрева изделий при термической обработке. 66. Рабочие среды для нагрева изделий при термической об-

работке. 67. Термическая обработка с использованием электронагрева. 68. Приемы и методы предотвращения окисления и обезугле-

роживания стальных изделий при термической обработке. 69. Классификация контролируемых атмосфер, применяемых

при термической обработке, и требования, предъявляемые к кон-тролируемым атмосферам.

70. Принципы получения, состав и назначение эндотермиче-ской, экзотермической, атмосферы из аммиака и азотной контроли-руемых атмосфер.

32

-

71. Охлаждающие среды, применяемые при термической об-работке. Требования, предъявляемые к жидким охлаждающим сре-дам.

72. Охлаждение изделий при термической обработке. Кривая идеального закалочного охлаждения.

73. Охлаждающие среды, не претерпевающие изменений аг-регатного состояния во всем диапазоне температур охлаждения изделий.

74. Охлаждающие среды, претерпевающие изменения агре-гатного состояния в связи с их кипением на горячей поверхности охлаждаемых изделий.

75. Виды автодеформации и классификация источников авто-деформирования при термической обработке.

76. Автодеформации полуфабрикатов и изделий под действи-ем внутренних напряжений и меры по их уменьшению.

77. Технологические способы малодеформационной закалки в приспособлениях и машинной закалки.

78. Термическая обработка с использованием лазерного на-грева, ее преимущества и недостатки.

79. Термическая обработка с использованием электронно-лучевого нагрева, ее преимущества и недостатки.

80. Низкотемпературная термомеханическая обработка ста-реющих сплавов (сущность, назначение, влияние на структуру и свойства).

81. Высокотемпературная термомеханическая обработка ста-реющих сплавов (сущность, назначение, влияние на структуру и свойства).

82. Низкотемпературная термомеханическая обработка ста-лей, закаливаемых на мартенсит (сущность, назначение, влияние на структуру и свойства).

83. Высокотемпературная термомеханическая обработка ста-лей, закаливаемых на мартенсит (сущность, назначение, влияние на структуру и свойства).

84. Термомеханическая обработка сталей с деформацией во время перлитного превращения (сущность, назначение, влияние на структуру и свойства).

33

85. Предварительная термомеханическая обработка старею-

щих сплавов и сталей, закаливаемых на мартенсит (сущность, на-значение, влияние на структуру и свойства).

86. Сущность термоциклической обработки и классификация ее видов.

87. Разновидности термоциклической обработки сталей и чу-гунов.

88. Сущность, схемы осуществления и классификация видов химико-термоциклической термообработки.

89. Сущность, классификация видов и основы технологии восстановительной термической обработки.

90. Восстановительная термическая обработка в машино-строительном производстве.

СОДЕРЖАНИЕ Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. Рабочая программа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 1.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2. Основы теории термической обработки . . . . . . . . . . . . . .4 1.3. Основы технологии термической обработки .. . . . . . . . . . 8 1.4. Перечень тем лабораторных работ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5. Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …13 1.6. Тематический план лекций для студентов очно-заочной формы обучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...14 2. Задания на контрольные работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..15 2.1. Контрольная работа 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2. Контрольная работа 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3. Вопросы для контроля самостоятельной работы над дисциплиной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

ЛР № 020308 от 14.02.97. Редактор А.В. Алехина

Подписано в печать . .98. Формат 60х84 1/16.

34

Б. кн.-журн. П.л. Б.л. РТП РИО СЗПИ.

Тираж . Заказ . Редакционно-издательский отдел

Северо-Западный заочный политехнический институт 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5

35