Порядок виконання курсової роботи

Студент повинен

1. Дати відповіді на два теоретичні питання з курсу дисципліни.

2. Для вирішення конструкційної задачі необхідно:

Обрати марку сталі:

- для будь-якої деталі транспортного призначення, виходячи з конструктивних особливостей та умов її експлуатації.

- або різального інструменту виходячи з властивостей оброблюваного матеріалу (s_в, НВ).

2.1 Вивчити, і описати умови її роботи. Ознайомитися за літературними даними і за допомогою табл. 1 з ґатунками і марками сталей, які використовуються для виготовлення даної деталі, 3 декількох рекомендо­ваних марок обрати одну і обґрунтувати її вибір.

2.2 Вказати хі­мічний склад сталі і її критичні температури А_С1 і А_С2.

2.3 Призначити режим термічної обробки деталі або інструменту;

2.4 Накреслити технологічну схему процесу із зазначенням режимів термообробки - у координатах - "температура - час" з заданими критичними точками А_С1 і А_С2 (рис.1).

Приклад графічного зображення режиму тер­мічної обробки з орієнтовним розрахунком часу витримки при вико­нанні кожної операції наведено на рисунку1.

3. Привести список використаної літератури.

4. Оформити роботу згідно правил.

Рисунок 1 - Технологічна схема режиму термічної обробки

t₁=d×3хв/мин; t₂.d×1хв/мин; t₃=d×хв/мин

де d- максимальний ефективний діаметр термооброблюваної деталі.

Завдання

Варіант 1

1.Що таке первинна та вторинна кристалізація? Проілюструйте ці процеси на прикладі сплаву заліза з вуглецем, який містить 35% С.

2. Вплив легувальних елементів на властивості фериту та карбідів в сталі. Поясніть роль хрому в сталі Х12Ф1.

3. Підібрати матеріал і призначити режим термообробки для кулачкового валика. За технічними умовами HRC 55-64 у циліндричній частині – після шліфування.

Варіант 2

1. Які процеси обумовлюють появу наклепу у холоднодеформованому металі?

2. Яким вимогам повинні відповідати сплави для підшипників ковзання? Поясніть особливості структури таких сплавів та наведіть приклади їх використання на залізничному транспорті.

3. Підібрати матеріал і призначити режим термообробки валу. За ТУ: загальна твердість 241-277 НВ; на шліцах твердість ³52 HRC.

Варіант 3

1. Поясніть вплив легувальних елементів на процеси, які відбуваються при відпуску загартованих сталей. Чому після гартування та відпуску при однакових температурах в сталі 40 та в сталі 40Х досягається різний рівень твердості?

2. Мета поверхневої пластичної деформації (ППД). Засоби її здійснення. Опишіть зміни в поверхневому шарі, обумовлені ППД. Укажіть, які деталі на залізничному транспорті піддають такій обробці

3. Підібрати матеріал і призначити режим термообробки втулки. За ТУ: на робочих поверхнях HRC ³ 50, серцевина і не робочі поверхні 25-45 HRC.

Варіант 4

1. Опишіть процеси, які відбуваються при нагріві наклепаного металу вище температури рекристалізованого металу?

2. З якою метою проводять ступінчасте гартування сталі? Нанесіть на С-подібну діаграму графік ступінчастого гартування. Як воно здійснюється на практиці? Наведіть приклади використання вказаної обробки в промисловості.

3. Підібрати матеріал і призначити режим термообробки палець. За ТУ: 166-217 HВ та робочих поверхонь HRC ³ 50.

Варіант 5

1. Що таке границя витривалості? Яким чином можна підвищити цю характеристику у ресор?

2. Укажіть мету легування інструментальних сталей. Із запропонованих марок сталі 9ХС, У12, ХВГ виберіть сталь для виготовлення протяжки та пилки для роботи по дереву. Обґрунтуйте свій вибір.

3. Підібрати матеріал і призначити режим термообробки для шестірні. По ТУ: HRC ³ 52, у серцевині 32-46 HRC .

Варіант 6

1. Як впливає вуглець на механічні властивості сталі? Порівняйте між собою структуру та властивості сталі 40 та сталі У10 у відпаленому стані.

2. Після гартування вуглецевої сталі була одержана структура мартенситу та вторинного цементиту. Укажіть орієнтовано вміст вуглецю в сталі та температуру гартування, які забезпечили одержання указаної структури.

3. Підібрати матеріал і призначити режим термообробки

Шестірня. По ТУ: поверхня зубїв 59-56 HRC, серцевина 32-47 HRC .

Варіант 7

1. В чому суть термомеханічної обробки (ТМО)? Опишіть основні види ТМО, укажіть рівень властивостей, які досягаються в сталі. Наведіть приклади доцільного використання кожного з видів ТМО.

2. Вибір після правильно виконаного гартування і наступного відпуску має нижчу твердість, ніж передбачено технічними вимогами. Що обумовило виникнення цього дефекту, і як його можна усунути?

3. Підібрати матеріал і призначити режим термообробки для пружини.

По ТУ: 45-51 HRC .

Варіант 8

1. Опишіть спосіб і режим отримання феритного та перлітного ковкого чавуну, укажіть різницю у властивостях зазначених чавунів. Наведіть марки цих чавунів і галузі застосування.

2. Поясніть суть поверхневого зміцнення при хіміко-термічній обробці (ХТО). Що являють собою цементація і нітроцементація? Якому з цих видів ХТО і чому належить віддати перевагу для деталей складної конфігурації і схильних до короблення?

3. Підібрати матеріал і призначити режим термообробки - Шестірня. По ТУ: поверхня зубїв 59-65 HRC , серцевини 32-47 HRC.

Варіант 9

1. Високоміцні чавуни. Наведіть марки такої сталі, режими їх термічної обробки, укажіть галузі застосування.

2. Деформовані алюмінієві сплави, їх хімічний склад і властивості, галузі застосування.

3. Вибрати сталь, призначити режим термічної обробки для траків гусениць, черпаків, землечерпальних машин, хрестових стрілочних переводів.

Варіант 10

1. Які види термічної обробки забезпечують отримання в сталі структур «сорбіт відпуску» і «тростит відпуску»?

2. Опишіть переваги та недоліки поверхневого гартування з нагрівом струмами високої частоти і поверхневого газополуменевого гартування. Укажіть вміст вуглецю в сталі, яка використовується для поверхневого гартування, і наведіть кілька марок сталі.

3. Вибрати сталь, призначити режим термічної обробки для суцільнокатаних коліс вагонів.

Варіант 11

1. Назвіть види дефектів кристалічної будови металів. Зобразіть їх схематично. Які з них суттєво впливають на механічні властивості металів, а які практично не впливають.

2. Поясніть зміни структури металу внаслідок гарячої пластичної деформації. Наведіть приклади використання гарячої пластичної деформації в промисловості.

3. Вибрати сталь, призначити режим термічної обробки для рейок широкої колії.

Варіант 12

1. Що таке фаза? Назвіть фази, присутні в системі Fe-Fe₃C. Укажіть фазовий склад сталі, яка містить 0,5% вуглецю, у відповідному стані.

2. Яке призначення антифрикційних сплавів і яким вимогам вони повинні відповідати? Наведіть кілька марок антифрикційних сплавів, розшифруйте хімічний склад і опишіть структуру.

3. Обґрунтувати вибір типу твердого сплаву для механічної обробки чавунних деталей.

Варіант 13

1. Суть обробки сталі холодом, методи її здійснення, вплив на властивості виробів. Наведіть приклади використання такої обробки. Для яких із наведених марок сталі є ефективною обробка холодом: У12, 40Х, Р6М5, 45?

2. Розшифруйте хімічний склад, укажіть властивості і галузі використання бронзи марок БрС30, БрАЖ9-4, БрБ2.

3. Підібрати матеріал для виготовлення шестірень працюючих в умовах знакозмінних і ударних навантажень, призначити режим термічної обробки.

Варіант 14

1. Що таке прогартовуваність сталі? Як впливає склад сталі на прогартовуваність? Який з двох валів (діаметром 10 і 35 мм) слід виготовити з сталі 45, а який – з сталі 40ХНМА для отримання наскрізної прогартовуваності при гартуванні і чому?

2. Наведіть по дві марки вуглецевих і легованих інструментальних сталей, розшифруйте хімічний склад і назвіть галузі застосування. Які недоліки вуглецевих інструментальних сталей в порівнянні з легованими?

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для плунжерної пари.

Варіант 15

1. Які постійні домішки присутні в сталі? Як ці елементи попадають в сталь і як вони впливають на її властивості? Поясніть можливу причину утворення тріщин у сталі в процесі гарячої обробки тиском. Які вимоги до кількості шкідливих домішок в сталі, вироби з якої експлуатуються при низьких температурах

2. Старіння алюмінієвих сплавів. Укажіть, які сплави піддають цьому виду термічної обробки. Як здійснюється старіння і як воно впливає на властивості сплавів?

3. Вибрати склад (марку) стали для шестірні відповідального призначення. Границя текучості (s_-1) не нижче 750-880 мПа. Призначити режим термічної обробки.

Варіант 16

1. Сталі звичайної якості (загального призначення). Їх маркування, відмінність за хімічним складом від якісних вуглецевих сталей. Дайте порівняльну характеристику сталі Ст3 і сталі 30. Переваги та недоліки сталі звичайної якості в порівнянні з якісною. Галузі застосування сталі звичайної якості.

2. Швидкорізальні сталі. Хімічний склад, марки, термічна обробка. Поясніть, чому ці сталі мають високу теплостійкість.

3. Вибрати матеріал для виготовлення вала діаметром 70 мм для роботи з великими навантаженнями. Сталь повинна мати фізичну межу міцності (s_т)- не нижче 750 мПа, s_-1 не нижче 400 мПа, в’язкість (КС) не нижче 900 кДж/м².

Варіант 17

1. Поясніть, навіщо в процесі холодного волочіння мідного дроту роблять проміжні нагріви. Як називається така термічна обробка, як вона здійснюється? Як змінюються властивості дроту в процесі деформації та наступного нагріву?

2. Принцип вибору охолоджувального середовища при гартуванні сталі. Укажіть, які з перелічених марок сталі треба охолоджувати при гартуванні у воді, а які - в маслі: 40, 40ХНМА, 50Г, 38ХС, У8, 9ХС, У12.

3. Вибрати сталь для виготовлення важко навантажених колінчатих валів діаметром 60 мм: s_в не нижче 750 мПа. Призначити режим термічної обробки.

Варіант 18

1. Порівняйте хімічний склад і властивості сталі марок 20, 60 та У8 у відпаленому стані. Укажіть галузі застосування цих марок сталі.

2. Як впливає модифікування магнієм на структуру і властивості чавуну? Як називається графітизований чавун, модифікований магнієм, і де його використовують?

3. Вибрати сталь для виготовлення вала двигуна внутрішнього згоряння діаметром 60 мм, а s_т = 200-230 мПа і відносне подовження d= 20-22 %.

Варіант 19

1. Види цементації, їх переваги і недоліки. Який вид цементації слід використати в разі одиничного виробництва, а який – в умовах масового виробництва?

2. Що являють собою перелічені сплави: Л68, ЛЦ40С, БрС30, БрБ2? Розшифруйте їхній хімічний склад, опишіть структуру, властивості та застосування в промисловості. Яку термічну обробку використовують для зміцнення сплаву БрБ2?

3. Вибрати вуглецеву сталь для конічних зубчастих коліс діаметром 50 мм у электротележке.

Варіант 20

1. Дайте порівняльну характеристику нітроцементації та азотуванню. Які сталі та яку термічну обробку використовують в кожному з цих випадків? Проілюструйте прикладами.

2. Види браку при відпуску загартованої сталі. Поясніть причини виникнення кожного з видів браку та засоби їх усунення.

3. Вибрати сталь для виготовлення зубчастих коліс складної форми. По ТУ: на поверхні твердість 58-60 HRC, а в серцевині s_в не нижче 400 мПа і КС = 500-600 кДж/м².

Варіант 21

1. Що являють собою відпал і покращення сталі? Опишіть структуру і властивості сталі після кожного з зазначених видів термічної обробки, їх призначення з прикладами практичного використання на залізничному транспорті.

2. Вплив поверхневої пластичної деформації (ППД) на втомну міцність (витривалість) стальних деталей машин. Опишіть способи здійснення ППД, наведіть приклади застосування на залізничному транспорті.

3. Вибрати сталь для колінчатого вала діаметром 35 мм. Сталь має: s_т не нижче 200-230 мПа; КС не нижче 500 кДж/м². Вал повинний мати підвищену зносостійкість не по всій поверхні, а тільки в шейках, тобто в ділянках, сполучених з підшипниками і працюючих на стирання.

Варіант 22

1. Дайте визначення поняттю “загартовуваність сталі”. Від яких факторів залежить загартовуваність? У якій з перелічених марок сталі вище загартовуваність (30, 45, 60) і чому?

2. Порівняйте властивості, режими термічної обробки та галузі застосування сталі марок 40 і 40Х. Яка роль хрому в сталі 40Х?

3. Багато великих деталей для залізничного транспорту, наприклад, автозчеплення, виготовляють - литими. Виливку для підвищення межі міцності не нижче 350 мПа піддають термічній обробці. Вибрати марку сталі і режим термічної обробки.

Варіант 23

1. Нітроцементація, її суть, способи здійснення. Укажіть марки сталі, що піддають нітроцементації, і галузі застосування. В чому перевага нітроцементації перед цементацією?

2. Наведіть порівняльну характеристику хімічного складу і властивостей інструментальної сталі марок У8 і 9ХС. Укажіть типові режими термічної обробки і галузі застосування

3. Вибрати марку сталі для виготовлення ресори вантажного автомобіля. Сталь повинна мати високі s_в, s_-1 та межи пружності, товщина ресори до 10 мм.

Варіант 24

1. Автоматні сталі. Опишіть особливості їх хімічного складу, властивості і наведіть марки автоматної сталі та приклади використання їх в промисловості.

2. Опишіть різницю у властивостях сірих, ковких і високоміцних чавунів з однаковою металевою основою. Чим пояснюється ця різниця? Який з двох чавунів – з кулястим або пластинчатим графітом – слід вибирати для виготовлення станини верстата, а який - для виготовлення колінчатого вала?

3. Вибрати марку сталі для виготовлення ресори автомобіля великої вантажопідйомності. Ресора повинна забезпечити високу міцність по всьому перетині.

Варіант 25

1 Деталі після правильно виконаного гартування і наступного відпуску мають твердість, що перевищує потрібну за технічними умовами. Чим це обумовлено і як виправити дефект та отримати необхідне значення твердості?

2. Порівняйте хімічний склад, властивості, галузі застосування марок 9ХС і Р6М5. Укажіть призначення легувальних елементів в кожній із зазначених марок сталі. Наведіть типові режими термічної обробки цих марок сталі.

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для вагонного колеса (Д_н=950 мм), твердість на поверхні обода HB 380-400, а твердість на глибині 30 мм - HB 380-400 мПа.

Варіант 26

1. Листові сталі для холодного штампування. Які особливості їх хімічного складу? Опишіть властивості сталей і наведіть приклади їхнього використання на залізничному транспорті.

2. Ковкий чавун. Опишіть технологію отримання феритного ковкого чавуну і наведіть приклади його використання. Порівняйте властивості феритного і перлітного ковкого чавуну.

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для вагонної вісі (Д_м=186 мм, Д_б =135 мм, L=2468 мм, s_в=580-630 мПа, d= 19-21%, а_н=0,4-0,6 мДж/м² ).

Варіант 27

1. Азотування. Сталі, що піддають азотуванню. Режим процесу, властивості, галузі застосування.

2. Конструкційна міцність. Перелічите і охарактеризуйте властивості, що її визначають.

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для різального інструменту: ручний метчик М12 (для нарізання внутрішньої різьби). Оброблюваний матеріал: сталь з s_в=380 мПа, НВ= 150 мПа.

Варіант 28

1. Із запропонованих видів хіміко-термічної обробки (цементація, нітроцементація, азотування) вибрати спосіб поверхневого зміцнення для гільзи циліндра, що виготовлена з сталі 38ХМЮА. Обґрунтуйте свій вибір. Опишіть властивості після кінцевої обробки.

2. Накресліть і поясніть графік зміни механічних властивостей (s_в, s_0,2, КС, d_y, НВ) в залежності від температури відпуску для сталі марок 40 і 40Х.

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для різального інструменту: плашка кругла М20 (для нарізання зовнішньої різьби). Оброблюваний матеріал: : сталь з s_в=530 мПа, НВ = 200 мПа.

Варіант 29

1. Поверхневе гартування з нагрівом струмами високої частоти. Опишіть суть процесу. Укажіть марки сталі, що застосовуються. Наведіть приклади деталей, що піддаються поверхневому гартуванню у машинобудівництві.

2. Опишіть різницю в технології отримання ковкого чавуну з феритною і перлітною матрицею. Поясніть причину неоднаковості властивостей зазначених чавунів. Укажіть галузі застосування.

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для різального інструменту: фреза циліндрична діаметр фрези 80 мм, дліна 120 мм. Оброблюваний матеріал: сталь з s_в=700 мПа, НВ = 280 мПа.

Варіант 30

1. Вуглецеві конструкційні сталі. На які групи за якістю вони поділяються? Наведіть повний хімічний склад сталі марок Ст3 і сталі 30 і укажіть, до якої групи за якістю кожна з них відноситься. Наведіть приклади їх практичного використання.

2. Руйнування металів. Які ознаки в¢язкого і крихкого руйнування? Які особливості будови в¢язкого і крихкого зломів? Фактори, що викликають крихке руйнування.

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для різального інструменту: фреза циліндрична діаметр фрези 80 мм, дліна 120 мм. Оброблюваний матеріал: сталь з s_в=700 мПа, НВ = 280 мПа.

Варіант 31

1. Опишіть технологію виготовлення деталей методом порошкової металургії. Укажіть переваги і недоліки цього способу перед традиційними. Назвіть галузі застосування таких виробів.

2. Азотування. Сталі, що піддають азотуванню. Режим процесу, властивості, галузі застосування.

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для різального інструменту: свердло діаметром 22 мм. Оброблюваний матеріал: сталь з s_в=1100 мПа, НВ = 300 мПа.

Варіант 32

1. Як можна виправити крупнозернисту структуру вуглецевої конструкційної сталі? Дайте обгрунтування та укажіть режим необхідної термічної обробки.

2.Яким вимогам повинні відповідати сплави для підшипників ковзання? Поясніть особливості структури таких сплавів та наведіть приклади їх використання на залізничному транспорті.

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для різального інструменту: зенкер М12 мм. Оброблюваний матеріал: сталь з s_в=820 мПа.

Варіант 33

1. Високоміцні чавуни. Наведіть марки такої сталі, режими їх термічної обробки, укажіть галузі застосування.

2. Деформовані алюмінієві сплави, їх хімічний склад і властивості, галузі застосування.

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для різального інструменту: фреза дискова, діаметром 180мм. Оброблюваний матеріал: нержавіюча сталь з s_в=1080 мПа.

Варіант 34

1. Суть обробки сталі холодом, методи її здійснення, вплив на властивості виробів. Наведіть приклади використання такої обробки. Для яких із наведених марок сталі є ефективною обробка холодом: У12, 40Х, Р6М5, 45?

2. Розшифруйте хімічний склад, укажіть властивості і галузі використання бронзи марок БрС30, БрАЖ9-4, БрБ2

3. Підібрати матеріал і режим термічної обробки для різального інструменту: розгортка М18. Оброблюваний матеріал: жаростійка сталь з s_в=1100 мПа.

Література

1. Лахтин Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение, - М,: Машиностроение, 1980.

2. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. - М»: Металлургия,1986.

3. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1977.

4. Дорфман В.С., Летчфорд Н.И. и др» Совремекше материала
в автомобилестроении: Справочник. - М.: Машиностроєниє, 1977,

5. Геллер Ю.А», Рахштадт А.Г. Материаловедение. - М.: Метал­лургия, 1983.

6. Башнин Ю.А., Ушаков В.К.» Секей А.Г. Технология термической обработки стали. - М.: Металлургия, 1986.

7. Аршинов В.А., Алексеев, Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. – М.:Машиностроение, 1876. – 440с.

8. Технология вагоностроения и ремонта вагонов /В.С. Герасимов, И.Ф. Скиба, Б.М. Кернич и др., под ред. В.С. Герасимова. – М.: Транспорт, 1988.-381с.

5.Марочник сталей и сплавов. / В.Г.Сорокин, А.В. Волосникова, С.А.Вяткин и др. – М.: Машиностроение, 1989 – 640 с.

Заданные детали

Подобрать материал и назначить режим термообработки

1. Кулачковый валик. По техническим условиям HRC 55-64 в цилиндрической части – после шлифовки.

2. Вал. По ТУ: общая твердость 241-277 НВ; на шлицах твердость ³ 52 HRC.

3. Втулка. По ТУ: на рабочих поверхностях HRC ³ 50, сердцевина и не рабочие поверхности 25-45 HRC.

4. Палец. По ТУ: 166-217 HВ и рабочих поверхностей HRC ³ 50.

5. Шестерня. По ТУ: HRC_э ³ 52, в сердцевине 32-46 HRC_э .

6. Шестерня. По ТУ: поверхность зубьев 59-56 HRC, сердцевина 32-47 HRC .

7. Пружина. По ТУ: 45-51HRC .

8. Шестерня. По ТУ: поверхность зубьев 59-65 HRC_э , сердцевины 32-47 HRC_э.

9. Выбрать сталь назначить режим термической обработки для траков гусениц, черпаков, землечерпательных машин, крестовых стрелочных переводов.

10. Выбрать сталь назначить режим термической обработки для цельнокатаных колес вагонов.

11. Выбрать сталь назначить режим термической обработки для рельсов широкой колеи.

12. Обосновать выбор типа твердого типа твердого сплава для механической обработки чугунных деталей.

13. Подобрать материал для изготовления шестерен работающих в условиях знакопеременных и ударных нагрузок, назначить режим термической обработки.

14. Подобрать материал и режим термической обработки для плунжерной пары.

15. Выбрать состав (марку) стали для шестерни ответственного назначения. Предел текучести не ниже 750-880 мПа. Назначить режим термической обработки.

16. Выбрать материал для изготовления вала диаметром 70 мм для работы с большими нагрузками. Сталь должна иметь физический предел прочности (s_т)- не ниже 750 мПа, s_-1 не ниже 400 мПа, вязкость (КС) не ниже 900 кДж/м².

17. Выбрать стали для изготовления тяжело нагруженных коленчатых валов диаметром 60 мм: s_в не ниже 750 мПа. Назначить режим термической обработки.

18. Выбрать сталь для изготовления вала двигателя внутреннего сгорания диаметром 60 мм, а s_т = 200-230 мПа и относительное удлинение d= 20-22 %.

19. Выбрать углеродистую сталь для конических зубчатых колес диаметром 50 мм в электротележке.

20. Выбрать сталь для изготовления зубчатых колес сложной формы. По ТУ: на поверхности твердость 58-60 HRC, а в сердцевине s_в не ниже 400 мПа и КС = 500-600 кДж/м².

21. Выбрать сталь для коленчатого вала диаметром 35 мм. Сталь имеет: s_т не ниже 200-230 мПа; КС не ниже 500 кДж/м². вал должен обладать повышенной износостойкостью не по всей поверхности, а только в шейках, т.е. в участках, сопряженных с подшипниками и работающих на истирание.

22. Многие крупные детали для железнодорожного транспорта, например, автосцепки, изготавливают - литыми. Отливки для повышения предела прочности не ниже 350 мПа подвергают термической обработке. Выбрать марку стали и режим термической обработки.

23. Выбрать марку стали для изготовления рессоры грузового автомобиля. Сталь должна обладать высокими s_в, s_-1 и пределом упругости, толщина рессоры до 10 мм.

24. Выбрать марку стали для изготовления рессоры автомобиля большой грузоподъемности. Рессора должна обеспечить высокую прочность по всему сечению.