Теория и технология термической и химико-термической обработки: Рабочая программа, задания на контрольные работы

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 обработки: Рабочая программа, задания на контрольные работы. - СПб.: СЗПИ, 1998. 34 с. Приведены рабочая программа дисциплины, перечень тем лабораторных работ, список рекомендуемой литературы, тематический план лекций для студентов очно-заочной формы обучения, задания на контрольные работы. Рабочая программа дисциплины соответствует требованиям Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по специальности 120800 и направлению 551600 и типовой программе дисциплины, утвержденной УМО в области машиностроения и приборостроения. Рассмотрено на заседании кафедры материаловедения и технологии художественных изделий 5 мая 1997 г.; одобрено методической комиссией факультета технологии веществ и материалов 9 сентября 1997 г. Рецензенты: кафедра материаловедения и технологии художественных изделий СЗПИ (зав. кафедрой Е.И. Пряхин, д-р техн. наук, проф.); А.А. Черняк, канд. техн. наук, начальник научноиспытательного 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 термической и химико-термической обработки" - дать будущим инженерам-материаловедам знания о закономерностях формирования структуры и свойств машиностроительных материалов при термическом воздействии и о технологических способах получения в этих материалах необходимых структуры и свойств. В соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования инженер по специальности 120800 должен: иметь представление -"об основных тенденциях и направлениях развития современного теоретического и прикладного материаловедения, а также современных технологий обработки и упрочнения материалов", -"о механизмах фазовых и структурных превращений, их зависимости 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 современных материалов от химического состава, структурного состояния и видов обработки", -"технологические режимы термической, термомеханической, химико-термической и других видов обработки машиностроительных деталей", -"закономерности взаимосвязи структуры, свойств материалов и факторов технологических процессов обработки". При изучении курса "Теория и технология термической и химико-термической обработки" используются знания предшествующих дисциплин "Химия", "Физика", "Теория строения материалов". В свою очередь, материал курса используется при изучении таких последующих дисциплин как "Механические и физические свойства материалов", "Машиностроительные материалы", "Оборудование и автоматизация процессов тепловой обработки материалов 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 развитии теории и практики термической обработки металлов и сплавов. Классификация видов термической обработки. Комбинированные виды термической обработки: термомеханическая, химикотермическая и термоциклическая. Основные разновидности собственно 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 изменения свойств сплавов при гомогенизационном отжиге. Режимы гомогенизационного отжига сталей и цветных сплавов. Дорекристаллизационный и рекристаллизационный отжиги. Изменения структуры и свойств металлов при пластической деформации. Структурные изменения при отдыхе и полигонизации. Первичная рекристаллизация; температуры начала и конца рекристаллизации, влияние на них степени деформации, продолжительности отжига, чистоты металлов. Собирательная рекристаллизация. 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 рекристаллизационного 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 поведение металлических изделий при их обработке и эксплуатации. Механизмы уменьшения остаточных напряжений в металлах при отжиге. Режимы отжига для уменьшения остаточных напряжений. 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 состоянии. 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. Кинетические кривые. Диаграммы изотермического превращения фаз при переохлаждении и перегреве и способы их построения. Термокинетические диаграммы фазовых превращений. Отжиг сталей. Механизм и кинетика превращения ферритоцементитных смесей в аустенит. Диаграмма изотермического образования аустенита. Влияние легирующих элементов на процесс образования аустенита при нагреве. Размер зерна аустенита как важнейшая характеристика сталей. Закономерности роста аустенитного зерна при нагреве. Влияние легирующих элементов и примесей. Методы оценки склонности сталей к росту зерна. Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита. Механизм образования перлита; факторы, определяющие межпластиночное расстояние в перлите и размер перлитных колоний. Особенности перлитного превращения аустенита в доэвтектоидных и заэвтектоидных углеродистых сталях. Влияние легирующих элементов на перлитное превращение аустенита. Назначение диффузионного, полного, неполного, сфероидизирующего, изотермического отжигов, нормализации и патентирования сталей. Температуры нагрева и режимы охлаждения, применяемые при проведении этих отжигов; особенности структуры отожженных сталей. 5

Отжиг чугунов. Отжиг белого чугуна на ковкий. Отжиг для устранения отбела. Низкотемпературный смягчающий отжиг. Нормализация чугунов. Отжиг цветных металлов и сплавов. Гетерогенизационный отжиг, его сущность и назначение. Отжиг с фазовой перекристаллизацией. 1.2.3. Закалка без полиморфного превращения (3 часа) [1], с. 212…225 Сущность и назначение закалки сплавов, не имеющих полиморфных превращений. Изменение механических свойств сплавов при закалке без полиморфного превращения. Выбор интервала закалочных температур и времени выдержки при температуре нагрева под закалку. Кинетика распада переохлажденного твердого раствора. Критическая скорость охлаждения при закалке без полиморфного превращения и факторы, влияющие на устойчивость переохлажденного 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 превращением. 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 микроструктуры и субструктуры мартенсита. Разновидности кинетики мартенситного превращения. Причины сохранения остаточного аустенита при мартенситном превращении. Влияние деформации аустенита на мартенситное превращение. Эффект запоминания формы. Причины повышения прочности и снижения пластичности сталей при закалке на мартенсит. Влияние легирующих элементов на положение температурного интервала мартенситного превращения и на количество остаточного аустенита. 6

Бейнитное (промежуточное) превращение. Верхний и нижний бейниты, их структурные различия. Кинетика и механизм бейнитного превращения. Механические свойства сталей с бейнитной структурой. Понятия прокаливаемости и критической скорости закалки. Факторы, влияющие на прокаливаемость сталей. Методы определения прокаливаемости сталей. Глубина прокаливаемости и критический диаметр. Нагрев и охлаждение сталей при закалке. Температуры нагрева под закалку доэвтектоидных и заэвтектоидных углеродистых сталей. Принципы выбора температуры нагрева под закалку легированных сталей. Способы закалки сталей: в одном или в двух охладителях, ступенчатая, изотермическая. Закалка с обработкой холодом. Закалка с температур межкритического интервала. 1.2.5. Отпуск (7часов) [1], с. 386…415 Сущность и назначение отпуска сталей. Структурные изменения при отпуске сталей. Структуры отпущенного 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. Необратимая и обратимая отпускная хрупкость. Роль примесей и легирующих 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 пересыщенного твердого раствора при старении. Кинетика и последовательность образования выделений при старении. Коагуляция выделений и причины ее развития. Изменение свойств сплавов при старении. Причины упрочнения 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 процессе. Предварительная и окончательная термические обработки и их задачи. Технологические периоды термической обработки: нагрев, выдержка, охлаждение. Основные расчетно-конструкторские и технологические этапы для упрочнения элементов машин и приборов. Виды технического 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; допустимая и возможная скорости нагрева. Особенности термической обработки при электронагреве. Окисление и обезуглероживание сталей при нагреве на воздухе. Приемы и методы предотвращения окисления и обезуглероживания стальных изделий при термической обработке.

Контролируемые атмосферы, применяемые при термической обработке. Классификация контролируемых атмосфер. Теоретические и эмпирические кривые равновесия газов с металлами. Основные требования, предъявляемые к контролируемым атмосферам. Углеродный потенциал и точка росы. Принципы получения, состав и назначение контролируемых атмосфер, наиболее широко применяемых при термической обработке сталей (эндотермической, экзотермической, атмосферы из аммиака, азотной). Меры безопасности при работе с контролируемыми атмосферами 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 обработке, и условия их контакта с обрабатываемыми изделиями. Требования, предъявляемые к жидким охлаждающим средам. Кривая идеального закалочного охлаждения. Охлаждающие среды, не испытывающие изменений агрегатного состояния во всем диапазоне температур охлаждения изделий (газы, расплавы солей и щелочей, металлов и сплавов, металлические плиты, кипящий слой), их характеристики, достоинства и недостатки. Охлаждающие среды, претерпевающие изменения агрегатного состояния в связи с их кипением на горячей поверхности охлаждаемых изделий (вода, водо-воздушные смеси, масла, водные растворы 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 автодеформирования при термической обработке. Внутренние напряжения, возникающие в процессе термической обработки: временные и остаточные, термические и структурные. 9

Источники внутренних напряжений. Влияние основных технологических факторов на величину и характер распределения остаточных напряжений. Деформация полуфабрикатов и изделий в процессе термической 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 электроннолучевого нагрева. Преимущества и недостатки лучевой поверхностной термической обработки. 1.3.6. Термомеханическая обработка (8 часов) [1], с. 416...446 Сущность и разновидности термомеханической обработки (ТМО). Структурные изменения при горячей обработке металлов давлением. Процессы, протекающие во время и по окончании горячей деформации. Термомеханическая обработка стареющих сплавов. Низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО), ее назначение и схема осуществления. Причины упрочнения стареющих сплавов при НТМО. Области применения НТМО стареющих сплавов, ее достоинства и недостатки. Высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО), ее назначение, схема и условия проведения. Структурные изменения, происходящие в стареющих сплавах при ВТМО. Области применения 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 сталей в результате ВТМО. Эффект наследования и упрочнения от ВТМО при повторной термической обработке. ТМО сталей с деформацией во время перлитного превращения; контролируемая прокатка. Особенности ПТМО сталей, закаливаемых на мартенсит. 1.3.7. Химико-термическая обработка сталей (20 часов) [3], с. 3...86 Общие закономерности и классификация процессов диффузионного насыщения. Элементарные стадии диффузионного насыщения поверхностных слоев. Закономерности образования однофазных диффузионных слоев. Условия и причины образования многофазных 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 достоинства и недостатки процессов цементации в разных насыщающих средах. Термическая обработка сталей после цементации и ее влияние на структуру и свойства поверхностного слоя и сердцевины 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 обработка азотированных изделий, химизм, режимы, относительные достоинства и недостатки процесса азотирования в разных насыщающих средах. Структура и свойства поверхностного слоя и сердцевины азотированных изделий. Цианирование и нитроцементация сталей. Назначение, сущность и разновидности процессов. Стали для цианирования и нитроцементации. Химизм, режимы, относительные достоинства и не11

достатки высокотемпературных и низкотемпературных цианирования и нитроцементации. Преимущества процессов цианирования и нитроцементации по сравнению с процессами цементации и азотирования. Термическая обработка сталей после цианирования и нитроцементации. Структура и свойства поверхностных слоев и сердцевины цианированных и нитроцементованных изделий. Борирование и силицирование сталей. Назначение, основы технологии и режимы процессов борирования и силицирования. Состав и строение борированных и силицированных слоев. Свойства поверхностных слоев стальных изделий, подвергнутых борированию и силицированию. Диффузионная металлизация сталей. Назначение процессов диффузионного алитирования, диффузионного хромирования и диффузионного цинкования. Основы технологии и режимы процессов твердой, жидкой и газовой диффузионной металлизации. Состав и строение алитированных, хромированных и цинкованных слоев. Свойства поверхностных слоев стальных изделий, подвергнутых 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 принципы термоциклирования. Эволюция структуры при термоциклировании. Классификация видов ТЦО. Разновидности ТЦО сталей и чугунов. 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 результате эксплуатации. Причины, снижающие надежность и долговечность материалов и изделий. Восстановительная термическая обработка (ВТО) как способ регенерации структуры и свойств материала, подвергнутого эксплуатации. Классификация видов ВТО: низкотемпературная, высокотемпературная, химико-термическая. Пути интенсификации диффузии при ВТО. 12

Восстановительная циклическая термообработка. Основы технологии ВТО. Низкотемпературная ВТО инструмента. 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 переохлажденного 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 вузов. 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 обработке металлов / М.Е. Смагоринский, А.А.Булянда, С.В. Кудряшов; Под общ. ред. М.Е.Смагоринского. - СПб.: Политехника, 1992. 416 с.: ил. Дополнительная: 5.Блантер М.Е. Теория термической обработки. - М.: Металлургия, 1984. 328 с.: ил.

13

6.Металловедение и термическая обработка стали: Справочное 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 обработки 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 очнозаочной 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 аустенит..………………………………………………………………2 » 7. Диаграмма изотермического превращения переохлажденного 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 легированных 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 отпускной хрупкости легированных сталей…………………………..2 » 14. Основы термодинамики и кинетика процессов старения. Структурные изменения и изменения свойств сплавов при старении…..…………………………………………………………….2 » 14

15. Естественное и искусственное старение….………....2 » 16. Технологические периоды термической обработки. Нагрев при термической обработке. Контролируемые атмосферы……………………………………………….………………...2 » 17. Охлаждение при термической обработке. Охлаждающие среды и их характеристики…………………….……………….2 » 18. Деформации и коробление при термической обработке. Термическая обработка с использованием высококонцентрированных источников энергии……………………….………………2 часа 19. Термомеханическая обработка стареющих сплавов……….……………………………………………………….2 » 20. Термомеханическая обработка сталей, закаливаемых на мартенсит………………………………………………………..2 » 21. Цементация, азотирование и нитроцементация сталей…………………………………………………………….2 » 22. Борирование, силицирование и диффузионная металлизация 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 ответов на вопросы первой контрольной работы, содержатся в учебнике [1] (разделы "Гомогенизационный отжиг", "Отжиг, уменьшающий напряжения", "Отжиг сталей", "Закалка без полиморфного превращения", "Закалка с полиморфным превращением", "Отпуск", "Старение"). Выполнению второй контрольной работы должно предшествовать изучение разделов "Термомеханическая обработка стареющих сплавов" и "Термомеханическая обработка сталей, закаливаемых на мартенсит" по учебнику [1], разделов "Основы технологии термической обработки стали при электронагреве" и "Основы технологии термической обработки с применением высококонцентрированных источников энергии" по учебнику [2] и учебного пособия [3]. При выборе способов химико-термической обработки следует использовать современную справочную литературу. 15

Каждая контрольная работа составлена в десяти вариантах. Студент выполняет вариант первой контрольной работы, номер которого совпадает с последней цифрой шифра студента, и вариант второй контрольной работы, номер которого совпадает с предпоследней цифрой шифра. Контрольные работы должны быть выполнены в тонкой ученической тетради разборчивым почерком с интервалом между строками не менее 10 мм и полями шириной не менее 30 мм. Аккуратно вычерченные рисунки сопровождаются необходимыми обозначениями и пояснениями. В конце приводится список использованной 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 пониженную пластичность. Указать вероятную причину пониженной пластичности этих отливок и рекомендовать термическую обработку, способствующую повышению их пластичности. Назначить режим термической обработки и дать его обоснование. Разъяснить с помощью диаграммы фазового равновесия, какие изменения в этом случае претерпевает структура литой оловянной бронзы. Схематически изобразить микроструктуру отливки до и после термической обработки. 2. Изложить сущность операций полного отжига и нормализации стали. Привести схемы С-образных диаграмм доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей с кривыми охлаждения, отвечающими полному отжигу и нормализации. Описать структурные изменения, претерпеваемые этими сталями при полном отжиге и нормализации, и соответствующие окончательные структуры. Указать назначение, области применения, относительные достоинства и недостатки полного отжига и нормализации сталей. Сравнить механические свойства доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей после полного отжига и нормализации. 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 напряжений и почему в рассматриваемом случае ее результат оказался неудачным. Указать, какая из частей детали закалилась на мартенсит, какая содержит участки троостита и в какой образовались трещины, обосновав заключение с помощью нанесенных на С-образную диаграмму кривых охлаждения каждой части детали. Рекомендовать более эффективный способ закалки этой детали и дать обоснование сделанной рекомендации. Вариант 2 1. При горячей пластической деформации слитков аустенитной стали, отлитых без перегрева, образовалось значительное количество трещин. Указать вероятную причину появления этих трещин и рекомендовать термическую обработку слитков, снижающую склонность стали к образованию трещин. Назначить режим термической обработки слитков и дать его обоснование. Разъяснить, какие изменения в этом случае претерпевает структура стали. Схематически 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 изменений, претерпеваемых заэвтектоидной сталью при сфероидизирую17

щем отжиге, охарактеризовать ее окончательную структуру. Указать назначение сфероидизирующего отжига заэвтектоидных сталей 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 термическую обработку неправильно закаленного изделия, при которой указанный структурный недостаток будет устранен, и дать обоснование ее режима. Описать превращения, совершающиеся при этом в стали, и окончательную структуру стали. Вариант 3 1. При обработке резанием стальные фасонные отливки сильно коробились. Указать причину коробления отливок и объяснить, почему оно наблюдается при обработке резанием. Рекомендовать термическую обработку, снижающую коробление отливок, назначить ее режим и дать его обоснование. Описать изменения, которые происходят 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. Привести 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 изотермического отжига. 3. Изделия из сталей ХГ, 45 и У10 с целью улучшения их обрабатываемости резанием были подвергнуты нормализации. Однако 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 трудности их обработки резанием после нормализации и дать этому 18

объяснение. Схематически изобразить на одном рисунке Собразные 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 рекомендованной 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. Рекомендовать более целесообразную термическую обработку и дать обоснование ее режиму. Описать превращения, которые будут совершаться в стали в процессе рекомендованной термической обработки, 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 назначение, области применения, относительные достоинства и недостатки обычной и изотермической закалки сталей. 3. В процессе выполнения операции улучшения заметно снизилась ударная вязкость стали 30ХН2МФА. Анализ процесса термической обработки стали показал, что нарушений в режиме ее отпуска 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. Указать, 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 незначительного сквозняка. Указать причины образования трещин и объяснить, почему их появление наиболее вероятно в зимнее время и при наличии сквозняка. Рекомендовать термическую обработку отливок, устраняющую склонность сталей к образованию трещин, и объяснить ее режим. Описать изменения, которые происходят в отливках при рекомендованной термической обработке. 2. Изложить сущность операций полного и неполного отжига доэвтектоидных сталей. Описать структурные изменения, претерпеваемые доэвтектоидной сталью при полном и неполном отжиге, и соответствующие окончательные структуры. Указать назначение и области применения 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 использовать при термической обработке для обеспечения получения высоких эксплуатационных характеристик этой стали и почему. Вариант 6 1. Структура стали У12А после горячей прокатки характеризуется наличием цементитной сетки по границам зерен. Указать причины образования цементитной сетки и объяснить, 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 окончательную структуру стали. 2. Изложить сущность операций обычной и ступенчатой закалки 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 достоинства и недостатки обычной и ступенчатой закалки сталей. 3. Штамповая сталь 5ХНМ после одной термической обработки имела структуру мартенсита, после второй - отпушенного мартенсита, а после третьей - троостита отпуска. Указать, какие операции термической обработки были применены в каждом случае и при каких приблизительно температурах они проводились. Объяснить, какой из указанных вариантов термической обработки следует выбрать для обеспечения получения более высоких эксплуатационных характеристик этой стали и почему. Вариант 7 1. Крупные слитки, отлитые из малопластичных алюминиевых сплавов, вскоре после затвердевания могут хрупко разрушаться даже при самых незначительных сотрясениях. Указать возможную причину разрушения этих слитков и разъяснить роль, которую играют малые сотрясения. Рекомендовать термическую обработку слитков, устраняющую их склонность к растрескиванию, назначить и обосновать ее режим. Описать изменения, которые происходят в слитках при рекомендованной термической обработке. 2. Изложить сущность и дать физическое обоснование операции закалки сталей с обработкой холодом; привести примеры сталей, 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 включениями вторичного цементита. Указать, какие операции термической обработки были применены в каждом случае и при каких приблизительно температурах они проводились. Объяснить, какой из режимов термической обра21

ботки обеспечивает получение наиболее высоких эксплуатационных 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 обработки, которые обеспечат достаточное снижение твердости обеих сталей и одновременное устранение цементитной сетки по границам зерен в стали У12А. Дать обоснование сделанным рекомендациям. Описать превращения, которые будут совершаться в сталях в процессе термической обработки рекомендованными способами, 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 применения, 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 хромовольфрамованадиевой стали были закалены на мартенсит: одна - от температуры 850 оС, другая - от температуры 1200 оС, а затем были отпущены 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 дуралюмина, отлитых без перегрева, образовалось значительное количество трещин. 22

Указать вероятную причину появления таких трещин и рекомендовать термическую обработку слитков, снижающую склонность дуралюмина к образованию трещин. Назначить режим такой термической обработки слитков и дать его обоснование. Разъяснить, какие изменения при этом претерпевает структура дуралюмина. Схематически изобразить микроструктуру слитков до и после 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 дефектов, которые могут при этом образовываться. Указать назначение, 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 нагрева под закалку и почему. Описать превращения, происходящие в этой стали при нагреве и ускоренном охлаждении от разных температур. Вариант 0 1. При закалке отожженного дуралюмина Д1 его прочность возросла с 200 до 300 МПа, при закалке же отожженной бериллиевой 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. Указать 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 окончательные структуры. Указать назначение, области применения, относительные 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 нагрева под закалку и почему. Описать превращения, происходящие в этой стали при нагреве и ускоренном охлаждении от разных температур. 2.2. Контрольная работа 2 Вариант 1 1. Описать сущность и назначение процесса цементации сталей; указать составы сталей, подвергаемых цементации. Привести химические реакции, сопровождающие процесс цементации в твердом карбюризаторе, режимы этого процесса и режимы термической обработки сталей после цементации. Описать структуры и свойства поверхностного слоя и сердцевины цементованных 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 режим. 2. Описать назначение, схему осуществления и условия проведения высокотемпературной термомеханической обработки сталей, закаливаемых на мартенсит. Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в сталях в процессе ВТМО. Объяснить механизм влияния ВТМО на механические свойства сталей. Указать области применения, достоинства 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 низкотемпературного и высокотемпературного цианирования. Перечислить относительные достоинства и недостатки процесса цианирования. Описать структуру и свойства поверхностного слоя и сердцевины цианированных изделий и области применения процесса цианирования. Указать достоинства и недостатки цианирования. 2.Описать назначение, схему осуществления и условия проведения 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, достоинства 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 нитроцементации. Указать достоинства и недостатки нитроцементации. 2. Описать назначение, схему осуществления и условия проведения термомеханической обработки с деформацией во время перлитного превращения стали. Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в сталях в процессе этой термической обработки. Объяснить механизм 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 азотирования, и режимы термической обработки сталей перед азотированием. Описать структуру и свойства поверхностного слоя и сердцевины азотированных изделий и области применения процесса азотирования. Указать достоинства и недостатки азотирования. 2. Описать назначение, схему осуществления и условия проведения высокотемпературной термомеханической обработки стареющих сплавов. Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в стареющих сплавах в процессе ВТМО. Указать области применения, достоинства и недостатки ВТМО стареющих сплавов. Вариант 5 1.Описать сущность и назначение процесса диффузионного насыщения сталей кремнием (силицирования). Привести химические реакции, сопровождающие этот процесс. Охарактеризовать структуру и свойства поверхностных слоев силицированных сталей. 2. Описать назначение, схему осуществления и условия проведения низкотемпературной термомеханической обработки стареющих сплавов. Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в стареющих сплавах в процессе НТМО. Указать области применения, достоинства и недостатки НТМО стареющих сплавов. Вариант 6 1.Описать сущность и назначение процесса диффузионного насыщения сталей бором (борирования). Привести химические реакции, сопровождающие этот процесс. Охарактеризовать структуру и свойства поверхностных слоев борированных сталей. Указать области применения диффузионного борирования сталей. 2. Описать назначение, схему осуществления и условия проведения предварительной термомеханической обработки сталей, закаливаемых на мартенсит, и стареющих сплавов. Охарактеризовать структурные изменения, происходящие в сталях и стареющих сплавах в процессе ПТМО. Объяснить механизм 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 алитирования. Охарактеризовать структуру и свойства поверхностных слоев алитированных сталей. Указать области применения диффузионного алитирования сталей. 2. Описать назначение, оборудование и основы технологии поверхностной закалки при индукционном нагреве. Охарактеризовать особенности структуры металлических материалов после такой закалки. Указать области применения, достоинства и недостатки поверхностной закалки при индукционном нагреве. 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 поверхностных 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 материалов после такой закалки. Указать области применения, достоинства и недостатки объемно-поверхностной закалки при индукционном 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 упрочнения этих деталей и дать их обоснование. Изобразить диаграмму фазового равновесия сплавов железа с диффундирующим элементом и с ее помощью указать последовательность расположения фаз и распределение концентрации этого элемента по толщине упрочненного слоя. Выбрать сталь, наиболее подходящую для изготовления указанных деталей, и привести обоснование этого выбора. Описать структурные изменения, совершающиеся в поверхностном слое стали в процессе рекомендованной химико-термической обработки, и указать причины его упрочнения. 2.Описать назначение, оборудование и основы технологии термической обработки с использованием лазеров. Охарактеризовать особенности структуры металлических материалов после лазерной обработки. Указать области применения, достоинства и недостатки термической обработки с и спользованием лазеров. Вариант 0 1. Условия работы шестерен требуют сочетания высоких значений поверхностной твердости (около 60 НRС) и износоустойчивости с хорошей сопротивляемостью действию ударных нагрузок. Рекомендовать способ и режим химико-термического упрочнения этих деталей и дать их обоснование. Описать химические реакции, протекающие в процессе рекомендованной химикотермической обработки, и совершающиеся структурные изменения. Выбрать сталь, наиболее подходящую для изготовления указанных деталей, и привести обоснование этого выбора. Описать структурные изменения, совершающиеся в поверхностном слое стали, в процессе рекомендованной химико-термической обработки, и указать причины его упрочнения. 2. Описать назначение, оборудование и основы технологии термической обработки посредством электронного луча. Охарактеризовать особенности структуры металлических материалов после электронно-лучевой обработки. Указать области применения, достоинства и недостатки термической обработки посредством электронного луча. 3. ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ НАД ДИСЦИПЛИНОЙ 28

1. Гомогенизационный отжиг сплавов (назначение, структурные изменения и изменения свойств, режимы и области применения). 2. Дорекристаллизационный отжиг металлов и сплавов (назначение, структурные изменения и изменения свойств, режимы и области применения). 3. Рекристаллизационный отжиг металлов и сплавов (назначение, структурные изменения и изменения свойств, режимы и области применения). 4. Остаточные напряжения в металлах и сплавах, их происхождение 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 применения). 6. Основы термодинамики фазовых превращений при охлаждении и нагреве. Критический зародыш и работа его образования. 7.Скорость образования центров кристаллизации, линейная скорость роста кристаллов и средняя скорость фазового превращения. 8. Гомогенное и гетерогенное зарождение фаз. Места предпочтительного образования зародышей при гетерогенном зарождении. 9. Кинетика фазовых превращений в твердом состоянии при нагреве. Диаграммы изотермических превращений и термокинетические диаграммы, способы их построения и значение. 10. Кинетика фазовых превращений в твердом состоянии при охлаждении. Диаграммы изотермических превращений и термокинетические диаграммы, способы их построения и значение. 11. Механизм и кинетика превращения ферритоцементитных смесей в аустенит. Влияние легирующих элементов на процесс образования аустенита при нагреве. 12. Закономерности роста аустенитного зерна при нагреве. Перегрев и пережог сталей. 13. Начальное, наследственное и действительное зерно аустенита. 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. Особенности перлитного превращения в доэвтектоидных и заэвтектоидных 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 (сущность, назначение и области применения). 23. Закалка сплавов без полиморфного превращения (назначение, условия нагрева и охлаждения, влияние на свойства). 24. Особенности мартенситного превращения в углеродистых сталях. 25. Основы термодинамики мартенситного превращения. 26. Температура начала мартенситного превращения. Обратимость мартенситного превращения. 27. Механизм мартенситного превращения: кооперативный характер атомных перемещений, когерентный рост мартенситных кристаллов. 28. Механизм мартенситного превращения: кристаллогеометрия перестройки решетки аустенита в решетку мартенсита, дополнительная 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. Характеристики прокаливаемости и методы их определения. 30

34. Виды и разновидности процессов закалки изделий в машиностроении. 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 отпущенного мартенсита, троостита и сорбита отпуска. 41. Влияние легирующих элементов на структурные изменения при отпуске сталей. 42. Разновидности отпуска сталей. 43. Особенности изменения микроструктуры и свойств легированных сталей при отпуске. Явление вторичного твердения легированных сталей. 44. Необратимая и обратимая отпускная хрупкость сталей (сущность, причины и меры предотвращения). 45. Основы термодинамики и кинетика процессов распада пересыщенных 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 стабильных фаз. 48. Типы, форма и пространственное расположение выделений 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 диффузионных слоев. 52. Элементарные стадии процессов диффузионного обогащения поверхностных слоев. Закономерности образования однофазных диффузионных зон.

31

53. Элементарные стадии процессов диффузионного обогащения поверхностных слоев. Закономерности образования многофазных диффузионных зон. 54. Цементация сталей в твердом карбюризаторе и жидкостная 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, строение 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, строение и свойства силицированных слоев). 61. Алитирование сталей (основы технологии, состав, строение и свойства алитированных слоев). 62. Хромирование сталей (основы технологии, состав, строение и свойства хромированных слоев). 63. Цинкование сталей (основы технологии, состав, строение и свойства цинкованных слоев). 64. Общие задачи и место термической обработки в производственном процессе. 65. Способы нагрева изделий при термической обработке. 66. Рабочие среды для нагрева изделий при термической обработке. 67. Термическая обработка с использованием электронагрева. 68. Приемы и методы предотвращения окисления и обезуглероживания стальных изделий при термической обработке. 69. Классификация контролируемых атмосфер, применяемых при термической обработке, и требования, предъявляемые к контролируемым атмосферам. 70. Принципы получения, состав и назначение эндотермической, экзотермической, атмосферы из аммиака и азотной контролируемых атмосфер. 32

71. Охлаждающие среды, применяемые при термической обработке. Требования, предъявляемые к жидким охлаждающим средам. 72. Охлаждение изделий при термической обработке. Кривая идеального закалочного охлаждения. 73. Охлаждающие среды, не претерпевающие изменений агрегатного состояния во всем диапазоне температур охлаждения изделий. 74. Охлаждающие среды, претерпевающие изменения агрегатного состояния в связи с их кипением на горячей поверхности охлаждаемых изделий. 75. Виды автодеформации и классификация источников автодеформирования при термической обработке. 76. Автодеформации полуфабрикатов и изделий под действием внутренних напряжений и меры по их уменьшению. 77. Технологические способы малодеформационной закалки в приспособлениях и машинной закалки. 78. Термическая обработка с использованием лазерного нагрева, ее преимущества и недостатки. 79. Термическая обработка с использованием электроннолучевого нагрева, ее преимущества и недостатки. 80. Низкотемпературная термомеханическая обработка стареющих сплавов (сущность, назначение, влияние на структуру и свойства). 81. Высокотемпературная термомеханическая обработка стареющих сплавов (сущность, назначение, влияние на структуру и свойства). 82. Низкотемпературная термомеханическая обработка сталей, закаливаемых на мартенсит (сущность, назначение, влияние на структуру и свойства). 83. Высокотемпературная термомеханическая обработка сталей, 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 стареющих сплавов и сталей, закаливаемых на мартенсит (сущность, назначение, влияние на структуру и свойства). 86. Сущность термоциклической обработки и классификация ее видов. 87. Разновидности термоциклической обработки сталей и чугунов. 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 машиностроительном 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