Сталь имеющая максимальное относительное сужение

Обновлено: 15.05.2024

Химические свойства характеризуют способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др. Чем легче металл вступает в соединение с другими элементами, тем быстрее он разрушается. Химическое разрушение металлов под действием на их поверхность внешней агрессивной среды называют коррозией.

Металлы, стойкие к окислению при сильном нагреве, называют жаростойкими пли окалиностойкими. Такие металлы применяют для изготовления деталей, которые эксплуатируются в зоне высоких температур.

Сопротивление металлов коррозии, окалинообразованию и растворению определяют по изменению массы испытуемых образцов на единицу поверхности за единицу времени.

Химические свойства металлов обязательно учитываются при изготовлении тех или иных изделий. Особенно это относится к изделиям или деталям, работающим в химически агрессивных средах.

Способность металла сопротивляться воздействию внешних сил характеризуется механическими свойствами. Поэтому при выборе материала для изготовления деталей машин необходимо прежде всего учитывать его механические свойства: прочность, упругость, пластичность, ударную вязкость, твердость и выносливость. Эти свойства определяют по результатам механических испытаний, при которых металлы подвергают воздействию внешних сил (нагрузок). Внешние силы могут быть статическими, динамическими или циклическими (повторно-переменными). Нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию.

Напряжение — величина нагрузки, отнесенная к единице площади поперечного сечения испытуемого образца. Деформация — изменение формы и размеров твердого тела под влиянием приложенных внешних сил. Различают деформации растяжения (сжатия), изгиба, кручения, среза. В действительности материал может подвергаться одному или нескольким видам деформации одновременно.

Для определения прочности, упругости и пластичности металлы в виде образцов круглой или плоской формы испытывают на статическое растяжение (ГОСТ 1497—73), Испытания, проводят на разрывных машинах. В результате испытаний получают диаграмму растяжения. По оси абсцисс этой диаграммы откладывают значения деформации, а по оси ординат — нагрузки, приложенные к образцу.

Прочность - способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок оценивается пределом прочности ипределом текучести. Важным показателем прочности материала является также удельная прочность — отношение предела прочности материала к его плотности. Предел прочности sв (временное сопротивление) - это условное напряжение в Па (Н/м 2 ), соответствующеенаибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца: sв = = Рmax/Fо, где Рmax-наибольшая нагрузка, Н; F0 — начальная площадь поперечногосечения рабочей части образца, м 2 . Истинное сопротивление разрыву Sк это напряжение,определяемое отношением нагрузки Рк в момент разрыва к площади минимального поперечного сечения образца после разрыва Fк,(Sк=Рк/Fк).

Предел текучести (физический) sт — это наименьшее напряжение (в МПа), при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки: sт — Рт/Fт где Рт - нагрузка, при которой наблюдается площадка текучести, Н.

Площадку текучести имеют в основном только малоуглеродистая сталь и латуни. Другие сплавы площадки текучести не имеют. Для таких материалов определяют предел текучести (условный), при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от расчетной длины образца: s0,2=Р0,2/Fо.

Упругость- способность материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузки Руп оце­нивают пределом пропорциональности sпц и пределом упругости sуп.

Передел пропорциональности sпц — напряжение (МПа), выше которого нарушается пропорциональность между прилагаемым напря­жением и деформацией образца Рпц/Fо

Передел упругости (условный) s0,5 — это условное напряжение в МПа, соответствующее нагрузке, при которой остаточная деформация впервые достигает 0,05% от расчетной длины образца l0: s0,5 = Р0,5/Fо, где Р0,5 - нагрузка предела упругости, Н.

Пластичность, т. е. способность материала принимать новую форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь, характери­зуется относительным удлинением и относительным сужением.

Относительное удлинение (после разрыва) δ — это отношение приращения (lк—l0) расчетной длины образца после разрыва к его первоначальной расчетной длине 1о, выраженное в процентах: δ=[(lк-10)/1о]100%.

Относительное сужение (после разрыва) ψ - это отношение разности начальной и минимальной площадей (F0 -Fк)поперечного сечения образца после разрыва к начальной площади F0 поперечного сечения, выраженное в процентах: ψ = [(Fо- Fк)/F0] 100%.

Чем больше значения относительного удлинения и сужения для материала, тем он более пластичен. У хрупких материалов эти значения близки к нулю. Хрупкость конструкционного материала является отрицательным свойством.

Ударная вязкость, т. е. способность материала сопротивляться динамическим нагрузкам, определяется как отношение затраченной на излом образца работы W (в МДж) к площади его поперечного сечения F (в м2) в месте надреза КС = W/F.

Для испытания (ГОСТ 9454—78)изготовляют специальные стандартные образцы, имеющие форму квадратных брусочков с надрезом. Испытывают образец на маятниковых копрах. Свободно падающий маятник копра ударяет по образцу со стороны, противоположной надрезу. При этом фиксируется работа.

Определение ударной вязкости особенно важно для некоторых металлов, работающих при минусовых температурах и проявляющих склонность к хладноломкости. Чем ниже порог хладноломкости, т. е. температура, при которой вязкое разрушение материала переходит в хрупкое, и больше запас вязкости материала, тем больше ударная вязкость материала. Хладноломкость - снижение ударной вязкости при низких температурах.

Циклическая вязкость — это способность материалов поглощать энергию при повторно-переменных нагрузках. Материалы с высокой циклической вязкостью быстро гасят вибрации, которые часто являются причиной преждевременного разрушения. Например, чугун, имею­щий высокую циклическую вязкость, в некоторых случаях (для станин и других корпусных деталей) является более ценным материалом, чем углеродистая сталь.

Твердостью называют способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Высокой твердостью должны обладать металлорежущие инструменты: резцы, сверла, фрезы, а также поверхностно-упрочненные детали. Твердость металла определяют способами Бринелля, Роквелла и Виккерса (рис. 10).

Способ Бринелля (ГОСТ 9012—59)основан на том, что в плоскую поверхность металла вдавливают под постоянной нагрузкой стальной закаленный шарик. Диаметр шарика и величину нагрузки устанавливают в зависимости от твердости и толщины испытываемого металла. Твердость по Бринеллю определяют на твердомере ТШ (твердомер шариковый). Испытание проводят следующим образом. На поверхности образца, твердость которого нужно измерить, напильником или абразивным кругом зачищают площадку размером 3—5 см 2 . Образец ставят па столик прибора и поднимают до соприкосновения со стальным шариком, который укреплен в шпинделе прибора. Груз опускается и вдавливает шарик в испытываемый образец. На поверхности металла образуется отпечаток. Чем больше отпечаток, тем металл мягче.

За меру твердости НВ принимают отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка диаметром d и глубиной t,который образуется при вдавливании силой Р шарика диаметра D.

Числовое значение твердости определяют так: измеряют диаметр отпечатка с помощью оптической лупы (с делениями) и по полученному значению находят в таблице, приложенной к ГОСТу, соответствующее число твердости.

Преимущество способа Бринелля заключается в простоте испытания и точности получаемых результатов. Способом Бринелля не рекомендуется измерять твердость материалов с НВ>450, например закаленной стали, так как при измерении шарик деформируется и показания искажаются.

Для испытания твердых материалов применяют способ Роквелла (ГОСТ 9013—59). В образец вдавливают алмазный конус с углом при вершине 120° или стальной закаленный шарик диаметром 1',59 мм. Твердость по Роквеллу измеряется в условных единицах. Условная ве­личина единицы твердости соответствует осевому перемещению наконечника на 0,002 мм. Испытание проводят на приборе ТК. Значение твердости определяется по глубине отпечатка h и отсчитывают по циферблату индикатора, установленному на приборе. Во всех случаях предварительная нагрузка Р0 равна 100 Н.

При испытании металлов с высокой твердостью применяют алмазный конус и общую нагрузку Р= Р0+Р1 = 1500 Н. Твердость отсчитыва­ют по шкале «С» и обозначают НRС.

Если при испытании берется стальной шарик иобщая нагрузка 1000 Н, то твердость отсчитывается по шкале «В» и обозначается HRB.

При испытании очень твердых или тонких изделий используют алмазный конус и общую нагрузку 600 Н Твердость отсчитывается по шкале «А» и обозначается НRА. Пример обозначения твердости по Роквеллу: НRС 50 — твердость 50 по шкале «С».

При определении твердости способом Виккерса (ГОСТ 2999—75) в качестве вдавливаемого в материал наконечника используют четы­рехгранную алмазную пирамиду с углом при вершине 136°. При испытаниях применяют нагрузки от 50 до 1000 Н (меньшие значения на­грузки для определения твердости тонких изделий и твердых, упрочненных поверхностных слоев металла). Числовое значение твердости определяют так: замеряют длины обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки и с помощью микроскопа и по полученному среднему арифметическому значению длины диагонали находят в таблице соответствующее число твердости. Пример обозначения твердости по Виккерсу — НV 500.

Для оценки твердости металлов в малых объемах, например, на зернах металла или его структурных составляющих применяют способ определения микротвердости. Наконечник (индентор) прибора представляет собой алмазную четырехгранную пирамиду (с углом при вер­шине 136°, таким же, как и у пирамиды при испытании по Виккерсу). Нагрузка на индентор невелика и составляет 0,05—5 Н, а размер отпечатка 5—30 мкм. Испытание проводят на оптическом микроскопе ПМТ-З, снабженном механизмом нагружения. Микротвердость оценивают по величине диагонали отпечатка.

Усталостью называют процесс постепенного накопления повреждений материала под действием повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению. Усталость металла обусловлена концентрацией напряжений в отдельных его объемах, в ко­торых имеются неметаллические включения, газовые пузыри, различные местные дефекты и т. д. Характерным является усталостный излом, образующийся после разрушения образца в результате многократного нагружения и состоящий из двух разных по внешнему виду частей. Одна часть I излома с ровной (затертой), поверхностью образуется вследствие-трения поверхностей в области трещин, возникших от действия повторно-переменных нагрузок, другая

Марки высокопрочной стали

Сталь является одним из самых важных материалов, который используется практически во всех отраслях промышленности. К высокопрочной стали (в зависимости от области применения) предъявляют различные требования. Марки сталей отличаются по структуре, химическому составу и по своим свойствам (физическим и механическим).

Сталью называют деформируемый сплав железа с углеводом (не более 2 процентов) и примесями других элементов: марганца, кремния, фосфора. К высокопрочному крепежу предъявляются особые требования. Поэтому для получения стали, которая будет идеально соответствовать всем характеристикам добавляют специальные примеси – легирующие элементы. Это – хром, вольфрам, ванадий, титан, марганец или кремний.

Именно такая сталь пользуются наибольшим спросом в строительстве. Причина такой популярности – технологичность, прочность и привлекательная цена. Еще одно преимущество этого сплава – возможность изготавливать из нее изделия, которые выдерживают большую нагрузку и обладают хорошей сопротивляемостью ударам.

Сталь 3 производят по ГОСТ 380-94, согласно ему сталь маркируются буквами «Ст» с порядковым номером от 0 до 6. Чем выше этот номер, тем большее количество углерода содержится в стали. А значит, лучше прочность, но при этом хуже пластические характеристики. Сталь 3 хорошо сваривается, нефлокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости. Сталь 3 содержит: углерод – 0,14-0,22%, кремний – 0,05-0,17%, марганец – 0,4-0,65%, никель, медь, хром – не более 0,3% , мышьяк не более 0,08%, серы и фосфора – до 0,05 и 0,04%. Количество этих компонентов в сплаве Ст3 не допускается выше указанных значений.

Основа стали – феррит. Его характеристики не позволяют использовать его в чистом виде. Для улучшения показателя прочности феррита сталь насыщают углеродом, добавляют (легируют) хром, никель, кремний, марганец и проводят дополнительное термическое упрочнение.

Сталь 3 выдерживает широкий температурный диапазон при переменных нагрузках. Хорошо сваривается, штампуется в холодном и горячем состоянии, подвергается вытяжке. Применяется без термической обработки.

Без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки. В стали, относящейся к хорошей, содержание углерода составляет менее 0,25%. Они свариваются без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов сварки.

Такой вид стали применяют для деталей, которые требуют высокой пластичности и сопротивления удару. Качественные углеродистые стали типа 35 изготавливают по ГОСТ 1050-88 и маркируют двухзначными цифрами, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 35 (0,35 %). Она обладает высокой прочностью (σв = 640…730 МПа, σ0,2 = 380…430 МПа) и относительно низкой пластичностью (δ = 9…14 %, ψ = 40…50 %). Кроме того, этот тип стали не восприимчив к средним напряжениям, обладает стойкостью к деформации и износостойкостью, не подвержен образованию трещин и коррозии. Поэтому именно сталь 35 используют при производстве высокопрочного крепежа и фланцевых соединений. Температурный диапазон: от -40 до +450 градусов Цельсия

Сталь 35 сваривается ограниченно. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуем подогрев и последующую термообработку. КТС без ограничений.

Сталь конструкционной марки 35 сваривается ограниченно. С увеличением углерода в стали зона термического влияния и шов закаливаются, увеличивается твердость, сварные соединения становятся более хрупкими и склонными к образованию трещин.

Удовлетворительные стали имеют содержание углерода от 0,25 до 0,35%. Они мало склонны к образованию трещин и при правильных режимах сварки получается качественный шов. Для улучшения качества сварки часто применяют подогрев.

Крепежные изделия из стали 35Х обладают высокой конструктивной прочностью, гарантируют надежность конструкции. Кроме того, сталь 35Х хорошо сопротивляется ударным нагрузкам, обладает большим запасом вязкости и высоким сопротивлением усталости. Также, сталь 35Х имеет высокое сопротивление износу, коррозии, трещинам и другим дефектам.

Главное преимущество крепежа из легированной конструкционной стали 35Х перед углеродистыми – это более высокая прочность за счет упрочнения феррита и большей прокаливаемости, меньший рост аустенитного зерна при нагреве и повышенная ударная вязкость. А уровень механических свойств повышен за счет термической обработке.

Сталь марки 40Х содержит 0,40% углерода и менее 1,5% хрома. Эта сталь довольно трудносвариваема. Поэтому, чтобы получить качественное сварное соединение, необходимы дополнительные операции. При сварке потребуется подогрев до 200-300 градусов, а потом – термообработка путем отжига.

Благодаря добавлению хрома, крепежные изделия из ст.40Х обладают твердостью, прочностью, жаропрочностью и устойчивостью к коррозии. Сталь 40Х рассчитана на значительные нагрузки. Механические свойства стали 40х: предел кратковременной прочности – 570 – 940 МПа, предел пропорциональности – 320 – 800 МПа, относительное удлинение – 13 – 17%, относительное сужение – 35 – 55%, ударная вязкость – 400 – 850 кДж/кв.м.

Плюсы этой марки стали: устойчивость к действию высоких и низких температур и их резким перепадам, могут использоваться под открытым небом и даже в агрессивных, влажных средах. Еще одно неоспоримое преимущество крепежных изделий именно из этой марки стали – это отсутствие необходимости обрабатывать и очищать поверхность.

Сталь марки 45 обладает высокой стойкостью и прочностью. Сталь 45 применяют при изготовлении деталей механизмов, используемых при повышенных нагрузках и требующих сопротивления (ударам, трению). Механические свойства этой стали позволяют ей выдерживать значительные перепады температур и другие неблагоприятные климатические воздействия. Эта сталь способна выдержать температурные испытания от 200 до 600 градусов по Цельсию.

Сталь марки 45 — среднеуглеродистая; идеально подходит для изготовления деталей, требующих высокой прочности или высокой поверхностной твердости, а также деталей средненагруженных и не подвергающихся в работе истиранию.

Высокоуглеродистую сталь марки 45 рекомендуют соединять контактной сваркой. Ограниченно свариваемые стали имеют содержание углерода от 0,36 до 0,45% и склонны к образованию трещин. Сварка требует обязательного подогрева. При их сварке требуются специальные технологические процессы.

Обозначение 09Г2С указывает, что в стали присутствует 0,09% углерода, буква «Г» означает марганец, а цифра 2 – процентное содержание до 2% марганца. Буква «С» означает кремний, содержание кремния менее 1%.

Главное преимущество этой стали – высокая механическая прочность, которая позволяет применять более тонкие детали по сравнению с деталями, изготовленными из других сталей. А значит, детали из стали 09Г2С имеют меньший вес, что экономически более выгодно. Кроме того, еще один плюс этой стали – низкая склонность к отпускной хрупкости.

Марка стали 09Г2С широко используется для сварных конструкций. Сварка может производиться как без подогрева, так и с предварительным подогревом до 100-120 градусов по Цельсию. Сварка довольно проста, причем сталь не закаливается и не перегревается в процессе сварки, благодаря чему не происходит снижение пластических свойств или увеличение ее зернистости. При температуре воздуха минус 15 °С и ниже применяют предварительный местный подогрев независимо от толщины стали.

Сборник тестов Печатается по решению редакционноиздательского совета Орелгту в качестве сборника тестов Орел 2007

1
3. Железоуглеродистые сплавы
3.1. Фазовый состав сплава, содержащего 0,8% c по массе при температуре 900 °C
1) аустенит
2) аустенит и цементит
3) феррит и цементит
4) феррит
3.2. Фазовый состав сплава, содержащего 3%c, при температуре 900 °C
1) аустенит
2) аустенит и цементит
3) ледебурит
4) феррит
3.3. Содержание углерода (по массе в процентах) в сплаве эвтектоидного
состава
1) 0,8 2) 2,14 3) 4,3 4) 6,67
3.. Сталь, имеющая структуру перлит и цементит (вторичный)
1) У8А
2) сталь 0,8кп
3) У10 4) У12
3.5. Сталь, имеющая максимальное относительное сужение
1) сталь 10 2) сталь 45 3) У10А
4) У12
3.6. Сталь, содержащая в равновесной структуре максимальное
количество цементита
1) сталь 10 2) У10А
3) У8 4) У12
3.7. Свойство чугуна, использующееся во вкладышах подшипников
скольжения
1) демпферность
2) антифрикционность
3) жидкотекучесть
4) пластичность
3.8. Чугун, в котором весь углерод находится в свободном состоянии, и
графитные включения имеют пластинчатую форму
1) серый перлитный
2) серый ферритный
3) ковкий чугун
4) высокопрочный


15
3.9. Фазовый состав сплавов, содержащих > 2,1% C, после завершения
первичной кристаллизации
1) аустенит
2) аустенит и цементит
3) ледебурит
4) перлит
3.10. Укажите (в процентах) содержание углерода в сплавах, в которых
проходит полиморфное превращение
1) 0 — 0,8 2) 0 – 0,02 3) 0 – 2,14 4) 0 – 4,3
3.11. Процент углерода (по массе) в последней капле жидкой фазы, при
кристаллизации сплава, содержащего % углерода
1) 4,0 2) 4,3 3) 6,67 4) 0,83
3.12. Фазы, из которых состоит ледебурит (при температуре 900 °с)
1) феррита и аустенита
2) феррита и цементита
3) аустенита и цементита
4) перлита и феррита
3.13. Укажите марку качественной, конструкционной стали
1) сталь 30 2) Ст 3 3) У7А
4) У8А
3.1. Количество углерода находящегося в ферритном сером чугуне в
связанном состоянии
1) менее 0,02%
2) 0,8%
3) 2,14%
4) 4,3%
3.15. Два трехфазных превращения проходят в сплавах содержащих …
углерода (по массе в процентах)
1) > 0,8 2) > 2,14 3) > 0,006 4) >4,3
3.16. Структура сплава, содержащего 0,005% углерода (по массе) при
комнатной температуре
1) ферритная
2) феррито-перлитная
3) феррито-цементитная
4) аустенитная
3.17. Количество перлита в равновесной структуре стали 0
1) 40%
2) 25%
3) 50%
4) 80%
3.18. Фазовый состав сплавов, содержащих > 0,006% C при комнатной температуре
1) феррит
2) феррит и цементит
3) феррит и перлит
4) перлит


16
3.19. Фазы, из которых состоит ледебурит превращенный
1) феррита и аустенита
2) феррита и цементита
3) аустенита и цементита
4) перлита и цементита
3.20. Сталь имеет максимальный предел прочности
1) У8А
2) сталь 08кп
3) сталь 20 4) сталь 40
3.21. Одно трехфазное превращение проходит в сплавах содержащих …
углерода (по массе в процентах)
1) > 0,8 2) > 2,14 3) 0,02 – 2,14 4) >4,3
3.22. Изменяется ли концентрация углерода в жидкой фазе при первичной
кристаллизации сплава, содержащего 5% углерода
1) возрастает
2) убывает
3) остается постоянной
4) убывает незначительно
3.23. Марка конструкционной стали обыкновенного качества
1) сталь 10 2) Ст 1 3) У10 4) У12
3.2. Марка инструментальной высококачественной стали
1) сталь 30 2) Ст 3 3) У7А
4) У8
3.25. Качество стали зависит от
1) содержания углерода
2) содержания серы и фосфора
3) способа раскисления
4) содержание легирующих элементов
3.26. Сталь, имеющая минимальную пластичность
1) У10 2) сталь 10 3) Ст 3 4) У12
3.27. Содержание углерода в перлитном сером чугуне в связанном состоянии
1) до 4%
2) 0,8%
3) 2,14%
4) 6,67%
3.28. Марка рессорно-пружинной стали
1) У8А
2) сталь 70 3) сталь 08пс
4) сталь 45
3.29. Марка улучшаемой конструкционной стали
1) У8А
2) сталь 80 3) сталь 45 4) сталь 20


17
3.30. Марка цементуемой конструкционной стали
1) У8А
2) сталь 60 3) сталь 15 4) сталь 35
3.31. Содержание углерода (по массе в процентах) в сплаве эвтектоидного состава
1) 0,8%
2) 2,14%
3) 4,3%
4) 6,67%
3.32. Сталь, имеющая максимальный предел прочности
1) У8А
2) сталь 08кп
3) сталь 20 4) сталь 40
3.33. Форма графита в чугуне марки кч30-6
1) шаровидная
2) пластинчатая
3) хлопьевидная
4) глобулярная
3.3. Сталь рекомендуемая для изготовления оси
1) Сталь 10 2) сталь 45 3) У8 4) У12
3.35. Способ получения шаровидной формы графита в высокопрочном чугуне
1) введение кремния
2) модифицирование
3) отжигом белого чугуна
4) томлением
3.36. Критическая точка полиморфного превращения железа
1) А
2) S
3) G
4) P
3.37. Вредное явление, развивающееся из-за повышенного содержания
примеси серы в стали
1) горячеломкость (красноломкость) 2) хладноломкость
3) образуются флокены
4) теплостойкость
3.38. Вредное явление, развивающееся из-за содержания примеси
фосфора в стали
1) горячеломкость (красноломкость) 2) хладноломкость
3) образуются флокены
4) теплостойкость
3.39. Вредное явление, развивающееся из-за примеси водорода в стали
1) горячеломкость (красноломкость) 2) хладноломкость
3) образуются флокены
4) теплостойкость
3.0. Влияние фосфора на литейные свойства чугуна
1) ухудшает
2) улучшает
3) не меняет
4) стабилизирует


18
3.1. Чугун рекомендуется использовать преимущественно для изделий,
работающих на
1) растяжение
2) сжатие
3) схема нагружения значения не имеет
4) изгиб
3.2. Графит в чугуне имеет вермикулярную «черве-образную» форму
1) КЧ30-6 2) ВЧ100 3) ЧВГ30 4) СЧ21-40
3.3. Предел прочности цементуемой конструкционной стали
1) 100 МПа
2) 350 МПа
3) 500 МПа
4) 750 МПа
3.. Предел прочности улучшаемой конструкционной стали
1) 100 МПа
2) 350 МПа
3) 550 МПа
4) 750 МПа
3.5. Предел прочности высокопрочной стали
1) 650 МПа
2) 1000 Мпа
3) 1300 МПа
4) 1600 МПа
3.6. Марка конструкционной стали обыкновенного качества
1) сталь 30 2) Ст 3 3) 30ХГТ
4) У8А
3.7. Марка качественной конструкционной стали
1) У7 2) Ст 3 3) сталь 30 4) У8А
3.8. Марка качественной конструкционной цементуемой стали
1) сталь 10 2) Ст 3 3) сталь 45 4) У8А
3.9. Марка качественной конструкционной улучшаемой стали
1) сталь 10 2) Ст 3 3) сталь 45 4) У8А
3.50. Марка инструментальной высококачественной стали
1) сталь 10 2) У10А
3) сталь 45 4) У8
3.51. Количество «горизонтальных площадок» на кривой охлаждения
сплава железа с 1% С
1) одна
2) две
3) три
4) не будет


19
3.52. Количество «горизонтальных площадок» на кривой охлаждения
сплава железа с 5% С
1) одна
2) две
3) три
4) не будет
3.53. Количество «горизонтальных площадок» на кривой охлаждения
сплава железа с 0,01% С
1) одна
2) две
3) три
4) не будет
3.5. Количество «горизонтальных площадок» на кривой охлаждения
сплава железа с 0,005% С
1) одна
2) две
3) три
4) не будет
3.55. Структура стали, в равновесном состоянии состоит из 50% феррита и
50% перлита, это будет сталь марки
1) сталь 40 2) сталь 50 3) Ст 5 4) У8А
3.56. Отличие ледебурита от ледебурита превращенного
1) содержанием углерода
2) фазовым составом
3) только температурой существования
4) структурой
3.57. Технологическое свойство присущее автоматным сталям
1) хорошая штампуемость
2) хорошая обрабатываемость резанием
3) хорошая свариваемость
4) хорошая шлифуемость
3.58. Изменение литейных свойств стали при возрастании в ней
содержания углерода
1) ухудшаются
2) улучшаются
3) не изменяются
4) стабилизируется
3.59. Лучшую штампуемость имеет сталь марки
1) сталь 10 2) сталь 40 3) У7 4) У8А
3.60. Охлаждается толстостенная и тонкостенная отливка из чугуна одного и того же
состава. В структуре, какой отливки следует ожидать большего количества перлита
1) тонкостенной
2) толстостенной
3) различия не будет
4) различия незначительные
3.61. Процесс в железоуглеродистых сплавах при температуре 117 °C
1) эвтектическое превращение
2) эвтектоидное превращение
3) первичная кристаллизация
4) перетектическое превращение


20
3.62. Процесс в железоуглеродистых сплавах при температуре 727 °C
1) эвтектическое превращение
2) эвтектоидное превращение
3) первичная кристаллизация
4) перетектическое превращение
3.63. Чугуны, получаемые модифицированием
1) ковкие и серые
2) высокопрочные и вермикулярные
3) белые и графитизированые
4) передельный
3.6. Если отношение длины графитного включения к его ширине больше
10, то чугун
1) серый
2) вермикулярный
3) высокопрочный
4) ковкий
3.65. Марка стали используемая для литья
1) сталь 20 2) сталь 60 3) У9 4) У12
3.66. Сталь, имеющая самый низкий порог хладноломкости
1) У10 2) сталь 60 3) сталь 10 4) сталь 40
3.67. Марка литейной стали
1) Л70 2) 25Л
3) Сталь 60 4) У8А
3.68. Марка стали для изготовления сварной конструкции
1) Ст 2 2) Ст 1кп
3) У7 4) У8А
3.69. Цифра в марке стали Ст 3
1) содержание углерода
2) номер сплава
3) предел прочности
4) предел текучести
3.70. Цифра в марке стали 30
1) содержание углерода
2) номер сплава
3) предел прочности
4) предел текучести
3.71. Цифра в марке сплава СЧ30
1) содержание углерода
2) номер сплава
3) предел прочности
4) предел текучести
3.72. Критерий, по которому стали делят: на стали обыкновенного
качества, качественные и высококачественные
1) содержание углерода
2) содержание серы и фосфора
3) предел прочности
4) количество легирующих элементов


21
4. Термическая и химико-термическая
обработка
.1. Превращение, происходящее при нагреве доэвтектоидной стали в
интервале температур А
С1
– А
С3
1) перлито-аустенитное
2) феррито-аустенитное
3) цементито-аустенитное
4) эвтектоидное
.2. Аустенизация пройдет быстрее (при прочих равных условиях) в стали
с содержанием углерода
1) 0,1%
2) 0,4%
3) 0,8%
4) 0,9%
.3. Твердость феррито-цементитной смеси зависит
1) площади межфазовой границы 2) полноты превращения
3) морфологии фаз
4) содержание углерода
.. Сталь имеющая большую прокаливаемость
1) 40Х
2) 40 3) 45 4) 30
.5. Сталь чувствительная к закалочным трещинам
1) сталь 45 2) У8 3) Ст 5 4) У12
.6. Сталь будет иметь большую твердость после закалки
1) Ст 0 2) Сталь 60 3) У9 4) У8А
.7. Температура нагрева стали У7 под закалку
1) Ас
1
+ (30 – 50 ° С)
2) Ас
2
+ (30 – 50 ° С)
3) Ас
3
+ (30 – 50 ° С)
4) А
С3
+ (50 – 100 ° С)
.8. Структура после правильной закалки стали 35
1) мартенсит
2) мартенсит, аустенит остаточный
3) мартенсит, аустенит остаточный, цементит вторичный
4) феррит


22
.9. Термическая обработка, при которой сталь нагревают выше линии
«А
С3
», выдерживают и охлаждают на воздухе
1) полный отжиг
2) нормализация
3) полная закалка
4) отпуск
.10. Термическая обработка, при которой сталь нагревают выше линии
«А
с3
», выдерживают и охлаждают с печью
1) полный отжиг
2) нормализация
3) полная закалка
4) отпуск
.11. Термическая обработка, при которой сталь нагревают выше линии
«А
С3
», выдерживают и охлаждают со скоростью выше критической
1) полный отжиг
2) нормализация
3) полная закалка
4) отпуск
.12. Предотвратить выгорание углерода с поверхности детали при
закалке можно
1) снижением температуры закалки
2) изменением закалочной среды
3) созданием в закалочной печи специальной атмосферы
4) повышением температуры закалки
.13. Структура после правильной закалки стали У13
1) мартенсит
2) мартенсит, аустенит остаточный
3) мартенсит, аустенит остаточный, цементит вторичный
4) феррит
.1. Термическая обработка цементуемых изделий
1) отжиг
2) неполная закалка, низкий отпуск
3) полная закалка
4) отпуск
.15. Структура, которая формируется из аустенита при малых степенях
его переохлаждения
1) мартенсит
2) перлит
3) троостит
4) сорбит
.16. Диффузионное превращение
1) мартенситное
2) бейнитное
3) перлитное
4) аустенитное
.17. Сдвиговое превращение
1) мартенситное
2) бейнитное
3) перлитное
4) аустенитное


23
.18. Мартенсит отпуска образуется при температуре
1) 150 – 200 °C
2) 350 – 450 °C
3) 500 – 600 °C
4) 600 – 700 °C
.19. Троостит отпуска образуется при температуре
1) 150 – 200 °C
2) 350 – 450 °C
3) 500 – 600 °C
4) 600 – 700 °C
.20. Сорбит отпуска образуется при температуре
1) 150 – 200 °C
2) 350 – 450 °C
3) 500 – 600 °C
4) 600 – 700 °C
.21. Наследственно мелкозернистая сталь раскисляется
1) Si
2) Mn, Si
3) Mn, Si, Al
4) S, P
.22. Самая твердая феррито-цементитная смесь
1) перлит
2) троостит
3) сорбит
4) бейнит
.23. Азотирование детали повышает
1) износостойкость
2) ударную вязкость
3) относительное удлинение
4) теплостойкость
.2. Термическая обработка детали типа «вал», работающей на
знакопеременные нагрузки
1) полная закалка, высокий отпуск
2) полная закалка, средний отпуск
3) закалка
4) отжиг
.25. Недостаток строения стального слитка, подвергнутого гомогенизации
1) дендритное строение
2) крупное зерно
3) слоистый излом
4) пережог
.26. Интенсивность процесса диффузионного насыщения при химико-
термической обработке зависит
1) теплоты активации
2) температуры ХТО
3) скорости нагрева
4) времени выдержки
.27. Процесс называют термическим улучшением
1) закалку с последующим высоким отпуском
2) закалку с последующим низким отпуском
3) нормализацию
4) полный отжиг


2
.28. Вид термической обработки, заключающийся в нагреве закаленной
стали ниже линии А
С1
1) неполный отжиг
2) отпуск
3) нормализация
4) полный отжиг
.29. Наследственно мелкозернистая сталь
1) 08кп
2) 08пс
3) 08сп
4) У8А
.30. Сталь, для которой отжиг можно заменить более дешевой
термической обработкой – нормализацией
1) малоуглеродистая
2) среднеуглеродистая
3) высокоуглеродистая
4) легированная
.31. Сталь чувствительная к закалочным деформациям
1) сталь 45 2) У8 3) Ст 5 4) У8А
.32. Склонность аустенитного зерна к росту учитывается при проведении
технологических процессов
1) горячей обработки
2) улучшения
3) химико-термической
4) термомеханической
.33. Сталь практически не закаливается
1) сталь 10 2) сталь 45 3) У13 4) У8А
.3. Инструментальные углеродистые стали подвергают отжигу на
зернистый перлит с целью
1) повышения твердости
2) снижения твердости перед обработкой резанием
3) уменьшения закалочных напряжений
4) устранения дефектов
.35. Координаты построения диаграммы изотермического превращения
аустенита
1) температура – концентрация углерода
2) температура – время
3) температура – степень превращения
4) давление – время
.36. Зависимость между температурой аустенизации и скоростью нагрева
1) зависимости нет
2) выше скорость нагрева – выше температура аустенизации,
3) выше скорость – ниже температура аустенизации
4) ниже скорость — ниже температура аустенизации


25
.37. Термическим улучшением стали называют
1) закалку с высоким отпуском
2) нормализацию стали
3) отжиг на зернистый перлит
4) отпуск закаленной стали
.38. Отжиг для устранения дендритной ликвации слитков СТАЛИ
1) полный
2) гомогенизационный
3) рекристаллизационный
4) неполный
.39. Термическая обработка стали приводящая, к образованию
равновесной структуры
1) закалка с высоким отпуском
2) нормализация
3) полный отжиг
4) отпуск
.0. После закалки стали 5 получена структура «мартенсит+феррит»,
причиной брака является
1) нагрев детали выше оптимальных температур
2) нагрев детали ниже оптимальных температур
3) время выдержки детали в печи было меньше необходимого
4) время выдержки детали в печи было больше необходимого


26
5. Легированные стали и сплавы
5.1. Низколегированные стали имеют суммарное содержание легирующих
элементов
1) менее 2,5%
2) менее 10%
3) менее 15%
4) менее 3%
5.2. Среднелегированные стали имеют суммарное содержание
легирующих элементов
1) менее 2,5%
2) менее 10%
3) менее 15%
4) более 10%
5.3. Высоколегированные стали, имеют суммарное содержание

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Механические свойства характеризуют способность матери­ала сопротивляться внешним механическим воздействиям. К основным механическим свойствам относятся прочность, пла­стичность, твердость, ударная вязкость и др.

Основные характеристики механических свойств сплавов цветных металлов:

Для стальных и железобетонных конструкций применяются углеродистые и низколегированные стали повышенной и высокой прочности. Стали для конструкций классифицируются по способу выплавки, технологии раскисления, химическому составу, способу упрочнения, качеству и назначению, а также по прочности.

По способу выплавки стали делятся на мартеновские, кислородно-конверторные и бессемеровские; по технологии раскисления - на спокойные, полуспокойные и кипящие (в том числе закупоренные кипящие); по способу упрочнения - на холоднодеформированные и термически обработанные (термоупрочненные).

Сталь по назначению подразделяется: на сталь общего назначения - углеродистая горячекатаная обыкновенного качества и сталь разных назначений - углеродистая горячекатаная повышенного качества (низколегированная) и высокой прочности.

Установлены следующие классы прочности стали (по значениям временного сопротивления и предела текучести): С 38/23, С 44/30, С 46/34, С 52/40, С 60/45, С 70/60.

Предел пропорциональности σпц - напряжение, при котором отступление от линейной зависимости между напряжениями и удлинениями достигает некоторой устанавливаемой техническими условиями или стандартом величины (например, уменьшения тангенса угла наклона касательной к диаграмме растяжения по отношению к оси деформаций на 20 или 33% своего первоначального значения).

Предел упругости σуп - напряжение, при котором остаточные удлинения достигают некоторой малой величины, устанавливаемой техническими условиями или стандартом (например, 0,001; 0,01% и т. д.). Иногда предел упругости обозначается соответственно допуску σ0,001; σ0,01 и т. д.

Предел текучести σт для материалов, имеющих площадку текучести (малоуглеродистая сталь), определяется как напряжение, соответствующее нижней точке площадки текучести; для материалов, не имеющих площадки текучести, определяется условный предел текучести σ0,2 - напряжение, при котором остаточное удлинение образца достигает 0,2%.

Временное сопротивление (предел прочности) σв - напряжение, равное отношению наибольшей нагрузки, предшествовавшей разрушению образца, к первоначальной площади сечения образца. Временное сопротивление можно отождествлять с пределом прочности только для хрупких материалов, разрушающихся без образования шейки. Для пластичных материалов это характеристика своеобразной потери устойчивости при растяжении, т. е. характеристика сопротивления значительным пластическим деформациям.

Относительное удлинение при разрыве δ - отношение (обычно в %) приращения расчетной длины образца после разрыва к ее исходной величине. Для длинного круглого образца (lрасч=10d) – δ10; для короткого образца (lрасч=5d) – δ5.

Относительное сужение при разрыве ψ - отношение уменьшения площади наименьшего поперечного сечения образца (после разрыва) к исходной площади поперечного сечения образца.

Условный предел текучести при изгибе σт.и - нормальное напряжение, вычисленное условно по формулам для упругого изгиба, при котором остаточное удлинение наиболее напряженного крайнего волокна достигает 0,2% или другой величины того же порядка соответственно требованиям технических условий.

Временное сопротивление (предел прочности) при изгибе σв.и - нормальное напряжение, вычисленное условно по формулам для упругого изгиба и соответствующее наибольшей нагрузке, предшествовавшей излому образца.

Условный предел текучести при кручении τ0,2, τт - касательное напряжение, вычисленное условно по формулам для упругого кручения, при котором остаточные деформации удлинения или сдвига по поверхности образца достигают 0,2% или другой величины того же порядка соответственно требованиям технических условий.

Временное сопротивление (предел прочности) при кручении τв - касательное напряжение, вычисленное условно по формулам для упругого кручения и соответствующее наибольшему скручивающему моменту, предшествовавшему разрушению образца.

Твердость по Бринеллю НВ - твердость материала, определяемая путем вдавливания в него стального шарика и вычисляемая как частное от деления нагрузки на поверхность полученного отпечатка. Для некоторых материалов существует приблизительно прямая пропорциональность между твердостью НВ и временным сопротивлением; например, для углеродистых сталей σв ≈ 0,36 НВ.

Твердость по Роквеллу HRC, HRB - твердость материала, определяемая путем вдавливания стального шарика или алмазного конуса стандартных размеров и измеряемая в условных единицах с помощью разных шкал по приращению оставшейся глубины погружения при переходе от малого стандартного груза к большому.

Твердость по Виккерсу HV - твердость материала, определяемая путем вдавливания алмазной четырехгранной пирамиды стандартных размеров и вычисляемая как частное от деления стандартной нагрузки на боковую поверхность полученного отпечатка.

Предел ползучести (условный) - длительно действующее напряжение, при котором скорость или деформация ползучести за определенный промежуток Бремени при данной температуре не превышает величины, установленной техническими условиями.

Предел длительной прочности - напряжение, вызывающее разрушение образца после заданного срока его непрерывного действия при определенной температуре.

Предел выносливости - наибольшее периодически изменяющееся напряжение, которое может выдержать материал без разрушения при большом числе циклов, заданном техническими условиями (например, 10 6 ; 10 7 ; 10 8 ). Обозначается при симметричном цикле σ-1 (изгиб), σ-1p (растяжение-сжатие), τ-1 (кручение), при пульсирующем цикле (напряжения меняются от нуля до максимума) соответственно σ0, σ0p и τ0.

Ударная вязкость ak - работа, затраченная на разрушение образца при ударном изгибе, отнесенная к рабочему поперечному сечению образца.

Упругое последействие: прямое - постепенное увеличение деформации после быстрого прекращения роста нагрузки; обратное - сохранение или медленное уменьшение деформации после быстрого снятия нагрузки или остановки разгрузки.

Наклеп - упрочнение металла, происходящее благодаря пластической деформации при процессах холодной обработки (холодной прокатке, вытяжке, волочении).

Старение (механическое) - самопроизвольное длительное изменение механических свойств стали после наклепа, вызванное фазовыми превращениями. Различают естественное старение, протекающее при комнатной температуре, и искусственное старение - при повышенных температурах.

Разрушение стали возможно вязкое (пластичное) - от сдвига, хрупкое - от отрыва. В обоих случаях разрушение состоит в нарушении целостности, в разрыве. Нарушение сплошности может возникнуть при условии накопления энергии, отвечающей величине поверхностной энергии на поверхностях нарушения целостности, и в соответствии с этим расстояние между атомами должно достичь критических величин, при которых происходит нарушение связи между ними.

Работа разрушения - величина всей площади диаграммы растяжения образца в координатах Р-∆l; упругая работа - площадь упругой части той же диаграммы; удельная работа - работа, приходящаяся на единицу объема рабочей части образца и соответствующая площади диаграммы растяжения в координатах σ-ε.

Удельный вес в расчетах принимают равным для стали 7,85, для чугуна 7,2; удельный вес стали с содержанием 0,1% С - 7,06 (в жидком состоянии).

Модуль упругости E стали и другие упругие константы практически не зависят от величины зерна, структуры, соотношений между объемами феррита и перлита, от содержания углерода и других легирующих добавок.

Модуль упругости для прокатной стали, литья, горячекатаной арматуры из сталей марок Ст.5 и Ст.3 Е=2,1·10 6 кГ/см 2 ; для сталей 30ХГ2С и 25Г2С E=2·10 6 кГ/см 2 . Для холоднотянутой круглой и периодического профиля проволоки, а также для холодно-сплющенной арматуры E=1,8·10 6 кГ/см 2 .

Для пучков и прядей высокопрочной проволоки (с параллельным расположением проволок) Е=2·106 кГ/см 2 ; для канатов стальных спиральных и канатов (тросов) с металлическим сердечником Е=1,5·10 4 кГ/см 2 ; для тросов с органическим сердечником E=1,3·10 6 кГ/см 2 .

Модуль сдвига для прокатной стали G=8,4·10 6 кГ/см 2 .

Коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации) μ=0,3.

Методы определения механических свойств металлов разделяют на:

- статические, когда нагрузка растет медленно и плавно (испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, твердость);

- динамические, когда нагрузка растет с большой скоростью (испытания на ударный изгиб);

- циклические, когда нагрузка многократно изменяется по величине и направлению (испытания на усталость).

1. Испытание на растяжение

При испытании на растяжение определяют предел прочности (σв), предел текучести (σт), относительное удлинение (δ) и относительное сужение (ψ). Испытания проводят на разрывных машинах c использованием стандартных образцов с площадью поперечного сечения Fo и рабочей (расчетной) длиной lo. В результате проведения испытаний получают диаграмму растяжения (рис. 1). На оси абсцисс указывается значение деформации, на оси ординат – значение нагрузки, которая прилагается к образцу.

Предел прочности (σв) – это максимальная нагрузка, которую выдерживает материал без разрушения, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца (Pmax/Fo).

Читайте также: