Тема 1. Атомно-кристаллическое строение металлов

Типы кристаллических решеток. Полиморфные превращения в металлах. Анизотропия кристаллов. Дефекты кристаллического строения. Структура металлических материалов, понятие фазы, макро и микроструктуры.

Литература: [1, c. 7-13, 19-22, 31-36]

Вопросы для самопроверки:

1. Что представляет собой микроструктура металла?

2. Что такое элементарная ячейка решетки? Каков ориентировочный размер ячеек в решетках металлов?

3. Какие металлы имеют гранецентрированную кристаллическую решетку?

4. Объясните, почему монокристалл с гексагональной плотноупакованной решеткой будет иметь различную электропроводность по разным направлениям.

5. Сколько полиморфных модификаций имеет железо?

Тема 2. Формирование структуры металлов при кристаллизации

Механизм и кинетика кристаллизации. Структура металлического слитка. Типы фаз, образующихся в металлических сплавах.

Диаграммы состояния двойных сплавов. Диаграмма состояния системы с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Эвтектическая кристаллизация. Диаграмма состояния системы с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Диаграмма состояния с химическим соединением. Связь между структурой и свойствами.

Литература: [1, c. 68-77, 87-95, 97-98]

Вопросы для самопроверки:

1. Из каких элементарных процессов состоит процесс кристаллизации металла?

2. Что такое переохлаждение, и как оно влияет на процесс кристаллизации?

3. Объясните, как формируется структура металлического слитка.

4. В чем практическое значение диаграмм состояния и какова методика их построения?

5. При каких условиях достигается неограниченная растворимость компонентов сплава в твердом состоянии?

6. Что такое эвтектика?

7. Что представляют собой интерметаллиды?

8. В чем практическое значение закона Курнакова?

Тема 3. Пластическая деформация и механические свойства

Пластическая деформация. Наклеп. Возврат и рекристаллизация. Холодная и горячая пластическая деформация.

Механические свойства металлов. Свойства, определяемые при статическом растяжении.

Ударная вязкость. Явление хладоломкости.

Литература: [1, c. 122, 125-129, 131-140, 48-60]

Вопросы для самопроверки:

1. Каков механизм упругой деформации металла?

2. Каков механизм пластической деформации? Какие изменения происходят в структуре металла при пластической деформации?

3. В чем практическое значение явления наклепа?

4. Какие превращения происходят в структуре деформированного металла при его нагреве, и как это отражается на его свойствах?

5. Что относят к механическим свойствам металла?

6. Какие механические характеристики металлов определяют при статическом растяжении?

7. В чем отличие понятий «твердость» и «прочность»?

8. От каких факторов зависит ударная вязкость металла?

Тема 4. Железо и его сплавы

Диаграмма состояния железо-цементит, структурные составляющие и их свойства. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Углеродистые стали. Классификация и маркировка углеродистых сталей.

Чугуны. Влияние химического состава и скорости охлаждения на структуру чугуна. Серый чугун, ковкий чугун, высокопрочный чугун: классификация, маркировка, применение.

Литература: [1, c. 99-109, 237-250, 291-302]

Вопросы для самопроверки:

1. В чем практическое значение диаграммы железо-цементит?

2. Какие фазы образуются при взаимодействии железа и углерода?

3. Какова растворимость углерода в различных полиморфных модификациях железа?

4. Дайте определение сталей и чугунов.

5. В чем заключается вредное влияние серы и фосфора на свойства сталей?

6. Как классифицируют чугуны по форме выделения углерода и по структуре металлической основы?

7. Чем обусловлена высокая твердость и хрупкость белого чугуна?

Тема 5. Термическая обработка

Теория термической обработки стали. Превращение феррито-карбидной структуры в аустенит при нагреве. Превращения переохлажденного аустенита. Мартенсит, его строение и свойства. Превращения при нагреве закаленной стали.

Технология термической обработки. Отжиг. Нормализация. Закалка стали. Отпуск стали. Поверхностная закалка. Термомеханическая обработка.

Химико-термическая обработка стали. Назначение и виды цементации. Азотирование. Цианирование. Борирование. Диффузионная металлизация.

Литература: [1, c. 142-143, 174-219]

Вопросы для самопроверки:

1. Назовите четыре основных типа фазовых превращений в сталях при нагреве и охлаждении.

2. Что такое мартенсит? Каков механизм его образования?

3. Какие виды термической обработки сталей используют в технологической практике? Дайте их определения и приведите их назначение.

4. Расшифруйте понятия «закаливаемость» и «прокаливаемость стали».

5. В чем отличие собственно термической и химико-термической обработки?

6. Какие свойства приобретают детали в результате цементации?

7. Чем отличается диффузионное хромирование от гальванического?

8. Назовите виды диффузионной металлизации и их назначение.