- •1. Основы строения и свойства материалов. Фазовые превращения / Структура материала
- •4. Основы строения и свойства материалов. Фазовые превращения /Диаграмма "железо - цементит"
- •5. Основы термической обработки и поверхностного упрочнения сплавов / Основы термической обработки
- •6. Основы термической обработки и поверхностного упрочнения сплавов / Отжиг и нормализация стали
- •7. Основы термической обработки и поверхностного упрочнения сплавов / Закалка и отпуск стали
- •8. Основы термической обработки и поверхностного упрочнения сплавов / Химико-термическая обработка/ Поверхностная закалка
- •9. Конструкционные металлы и сплавы/Конструкционные стали
- •10. Конструкционные металлы и сплавы / Чугуны
- •11. Конструкционные металлы и сплавы / Медь и сплавы на ее основе
- •12. Конструкционные металлы и сплавы / Алюминий и сплавы на его основе
Тестовые вопросы и ответы (подробные)
по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»
для студентов специальности 270115.65 «Экспертиза и управление недвижимостью»
1. Основы строения и свойства материалов. Фазовые превращения / Структура материала
Вопрос |
Правильный ответ |
Анизотропией свойств обладают ... |
Анизотропия - зависимость свойств от направления - характерна для монокристаллов. Атомы монокристаллов расположены в геометрически правильном порядке в узлах воображаемой пространственной сетки - кристаллической решетки. Плотность атомов различна по различным плоскостям монокристалла, что и является причиной анизотропии его свойств. |
Границы зерен относятся к ____ дефектам кристаллической решетки. |
Границы зерен являются поверхностными дефектами кристаллической решетки. Их размер в одном направлении много меньше, чем в двух других. |
Дефект, представляющий собой искажение кристаллической решетки вдоль края лишней полуплоскости, называется ... |
Дефект, представляющий собой искажение кристаллической решетки вдоль края лишней полуплоскости, называется краевой дислокацией. |
Для аморфного состояния вещества характерна(-но)… |
Для аморфного состояния вещества характерно отсутствие дальнего порядка в расположении частиц. По структуре аморфные тела подобны жидкостям, отличаясь от них пониженной подвижностью частиц. Поэтому аморфные материалы изотропны (их свойства одинаковы по всем направлениям) и не имеют постоянной температуры кристаллизации (плавления). При нагреве они размягчаются в некотором температурном интервале. |
Для веществ с металлической кристаллической решеткой характерны ... |
В металлических кристаллах преобладает металлическая связь. В узлах кристаллической решетки находятся положительно заряженные ионы (атомные остовы), связь между которыми осуществляется коллективизированными электронами. Ненаправленный характер металлической связи обусловливает высокую пластичность металлов, наличие свободных электронов высокую электропроводность. |
Координационное число кристаллической решетки, элементарная ячейка которой представлена на рисунке, составляет…
|
Координационным числом кристаллической решетки называется число частиц (атомов, молекул или ионов), находящихся на наименьшем равном расстоянии от данной частицы. На рисунке показана элементарная ячейка объемно-центрированной кубической (ОЦК) решетки. Атом, расположенный в точке пересечения пространственных диагоналей куба, имеет 8 ближайших соседей, находящихся в вершинах куба. Следовательно, координационное число ОЦК решетки равно 8. |
На рисунке показана элементарная ячейка __________ кристаллической решетки.
|
На рисунке показана элементарная ячейка гексагональной плотноупакованной кристаллической решетки. |
На рисунке показана элементарная ячейка __________ кристаллической решетки.
|
На рисунке показана элементарная ячейка объемно-центрированной кубической (ОЦК) решетки. Частицы, образующие кристалл, располагаются в вершинах и центре куба. |
На рисунке показана элементарная ячейка __________ кристаллической решетки. |
На рисунке показана элементарная ячейка гранецентрированной кубической кристаллической решетки. |
Наиболее плотноупакованной является _____ кристаллическая решетка. |
Коэффициент компактности кристаллической решетки определяется отношением объема всех частиц, приходящихся на элементарную ячейку, к объему ячейки. Наибольший коэффициент компактности (0,74) имеет ГЦК кристаллическая решетка. |
Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре всего кристалла, называется … |
Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре всего кристалла, называется элементарной ячейкой. |
Поверхностными дефектами кристаллической решетки являются … |
Поверхностными дефектами кристаллической решетки называются дефекты, размер которых в одном направлении много меньше, чем в двух других. К этой группе дефектов относятся границы зерен и субзерен. |
При повышении температуры равновесная концентрация вакансий… |
При каждой температуре в кристалле существует определенная равновесная концентрация вакансий. При повышении температуры увеличивается энергия частиц, находящихся в узлах кристаллической решетки, вследствие чего увеличивается и равновесная концентрация вакансий. |
При увеличении размера зерен скорость диффузии … |
Границы зерен представляют собой дефектные участки, диффузия вдоль которых происходит гораздо быстрее, чем по объему зерна. При увеличении размера зерен суммарная площадь границ зерен уменьшается, поэтому уменьшается и скорость диффузии. |
Точечными дефектами кристаллической решетки являются ... |
Точечными дефектами кристаллической решетки называют дефекты, размеры которых малы во всех трех измерениях. Такими дефектами являются вакансии, межузельные атомы. |
Характеристика кристаллической решетки, определяющая число частиц (атомов, молекул или ионов), находящихся на наименьшем равном расстоянии от данной частицы называется ... |
Характеристика кристаллической решетки, определяющая число частиц (атомов, молекул или ионов), находящихся на наименьшем равном расстоянии от данной частицы, называется координационным числом. |
Характерной особенностью кристаллических веществ является ... |
Характерной особенностью кристаллических веществ является наличие дальнего порядка в расположении частиц. Следствием упорядоченной структуры кристаллических материала является анизотропия свойств монокристаллов (зависимость свойств от направления), а также наличие определенной температуры плавления. |
2. Основы строения и свойства материалов. Фазовые превращения / Пластическая деформация и механические свойства металлов
Вопрос |
Правильный ответ |
Деформация металла называется горячей, если она проводится при температуре выше … |
Деформация металла называется горячей, если она проводится при температуре выше температуры рекристаллизации. В этом случае наклеп, возникающий при пластической деформации, полностью или частично снимается рекристаллизацией. |
Инденторами при измерении твердости по методу Роквелла (шкалы А, В, С) служат ... |
Инденторами при измерении твердости по методу Роквелла служат алмазный конус с углом при вершине 120° (шкалы А, С) или стальной закаленный шар диаметром 1,588 мм. (шкала В). |
На приведенной диаграмме растяжения точка В соответствует ...
|
Точка В на диаграмме растяжения соответствует пределу прочности - напряжению, отвечающему наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца. |
На рисунке точка 1 соответствует прочности ...
|
Точка 1 на кривой σB = f (Pd) соответствует теоретической прочности идеального бездефектного кристалла. В этом случае прочность кристалла имеет максимальное значение вследствие того, что его деформация осуществляется по механизму скольжения. |
Наклеп представляет собой … |
Явление повышения прочности и уменьшения пластичности металла в результате низкотемпературной пластической деформации называется наклепом или нагартовкой. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение : учеб. / Б. Н. Арзамасов [и др.]. – М. : Изд-во МВТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. – 648 с. Материаловедение и технология конструкционных материалов : учеб. / под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина – М. : Академия, 2009. – 448 с. Материаловедение. Технология конструкционных материалов : учеб. / под ред. В. С. Чередниченко. – М. : ОМЕГА-Л, 2007. – 752 с. |
Напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2%, называется пределом … |
Напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2%, называется условным пределом текучести. |
Определение твердости закаленных сталей по методу Роквелла производится вдавливанием в образец … |
Определение твердости закаленных сталей по методу Роквелла производится вдавливанием в образец алмазного конуса с углом при вершине 120о (шкала С). |
Основной причиной наклепа (упрочнения металла в процессе пластической деформации) является … |
Основной причиной наклепа является происходящее в процессе пластической деформации увеличение количества дефектов кристаллического строения, прежде всего плотности дислокаций (с 106 – 108 см-2 для отожженного недеформированного металла до 1011 – 1012см-2для пластически деформированного). Это затрудняет движение дислокаций, а, следовательно, повышает сопротивление деформации и уменьшает пластичность металла. |
Повышение прочности и уменьшение пластичности металла в результате низкотемпературной пластической деформации называется ... |
Повышение прочности и уменьшение пластичности металла в результате низкотемпературной пластической деформации называется наклепом. Наклеп обусловлен увеличением плотности дефектов кристаллического строения, что затрудняет движение дислокаций, и. следовательно, повышает сопротивление деформации и уменьшает пластичность. |
Полигонизация представляет собой … |
Полигонизация представляет собой процесс формирования разделенных малоугловыми границами субзерен при нагреве деформированного металла. Процесс повышения структурного совершенства металла, деформированного в холодном состоянии, в результате уменьшения плотности дефектов кристаллического строения называется возвратом. Образование новых равновесных зерен в процессе нагрева деформированного металла называется первичной рекристаллизацией. Повышение прочности металла в процессе пластической деформации называется наклепом. |
При наклепе в процессе холодной пластической деформации происходит ... |
Процесс пластической деформации металлов и сплавов сопровождается ростом числа дефектов кристаллической решетки, искривлением плоскостей скольжения, появлением в плоскостях скольжения обломков кристаллитов. Все это препятствует перемещению дислокаций, способствует их накоплению. В результате сплав упрочняется, снижается его пластичность и ударная вязкость. |
При проведении рекристаллизации деформированного металла плотность дислокаций в нем ... |
При рекристаллизации устраняются структурные дефекты (в первую очередь уменьшается на несколько порядков плотность дислокаций), изменяются размеры зерен и может измениться их кристаллографическая ориентация (текстура). Рекристаллизация переводит вещество в состояние с большей термодинамической устойчивостью за счет уменьшения искажений, внесенных деформацией (при первичной рекристаллизации) и за счет уменьшения суммарной поверхности границ зерен (при собирательной и вторичной рекристаллизации). |
При статических испытаниях определяют … |
Основным видом статических испытаний является испытание на растяжение, по результатам которого можно определить предел прочности (временное сопротивление), предел текучести, относительные удлинение и сужение. |
При уменьшении содержания углерода в стали твердость … |
Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже малое изменение содержания углерода оказывает заметное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода в стали растет содержание цементита. При содержании до 0,8% С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0,8% С в структуре стали, кроме перлита, появляется структурно свободный вторичный цементит. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с уменьшением содержания углерода уменьшается твердость и прочность и увеличивается вязкость и пластичность стали. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение : учеб. / Б. Н. Арзамасов [и др.]. – М. : Изд-во МВТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. – 648 с. Материаловедение и технология конструкционных материалов : учеб. / под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина – М. : Академия, 2009. – 448 с.
Материаловедение. Технология конструкционных материалов : учеб. / под ред. В. С. Чередниченко. – М. : ОМЕГА-Л, 2007. – 752 с. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение : учеб. / Б. Н. Арзамасов [и др.]. – М. : Изд-во МВТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. – 648 с. Материаловедение и технология конструкционных материалов : учеб. / под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина – М. : Академия, 2009. – 448 с. Материаловедение. Технология конструкционных материалов : учеб. / под ред. В. С. Чередниченко. – М. : ОМЕГА-Л, 2007. –752 с. |
Процесс зарождения и роста новых, чаще всего равноосных, зерен с меньшим количеством дефектов в процессе нагрева деформированного металла называется … |
Процесс зарождения и роста новых, чаще всего равноосных, зерен с меньшим количеством дефектов в процессе нагрева деформированного металла называется рекристаллизацией. Наклеп – это упрочнение металла в процессе пластической деформации. Возврат – происходящие при нагреве деформированного металла изменения тонкой структуры и свойств, не сопровождающиеся изменением микроструктуры, то есть размеры и форма зерен при возврате не меняются. Полигонизация – процесс формирования субзерен, разделенных малоугловыми границами. |
Процесс формирования субзерен, разделенных малоугловыми границами, в процессе нагрева деформированного металла называется ... |
Процесс формирования субзерен, разделенных малоугловыми границами, в процессе нагрева деформированного металла называется полигонизацией. |
Рост одних рекристаллизованных зерен за счет других в процессе нагрева холоднодеформированного металла называется … |
Рост одних рекристаллизованных зерен за счет других в процессе нагрева холоднодеформированного металла называется собирательной рекристаллизацией. |
Свойство, характеризующее способность материала оказывать сопротивление пластической деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в его поверхность, называется … |
Свойство, характеризующее способность материала оказывать сопротивление пластической деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в его поверхность, называется твердостью. |
Способность материала сопротивляться внедрению в его поверхность твердого тела - индентора - называется ... |
Способность материала сопротивляться внедрению в его поверхность твердого тела - индентора - называется твердостью. |
Способность материалов сопротивляться ударным нагрузкам, без разрушения поглощать механическую энергию в необратимой форме называется … |
Способность материалов сопротивляться ударным нагрузкам, без разрушения поглощать механическую энергию в необратимой форме называется вязкостью. |
Структура, возникающая при больших степенях деформации зерен металла и приводящая к анизотропии свойств, называется … |
При большой степени деформации возникает текстура деформации, которая характеризуется определенной ориентацией зерен по отношению к прилагаемым нагрузкам. Текстура деформации приводит к анизотропии свойств. |
Упрочнение металла в процессе пластической деформации (наклеп) объясняется ... |
Упрочнение металла в процессе пластической деформации (наклеп) объясняется увеличением числа дефектов кристаллического строения (дислокаций, вакансий, межузельных атомов). Повышение плотности дефектов кристаллического строения затрудняет движение дислокаций, а. следовательно, повышает сопротивление деформации и уменьшает пластичность. Наибольшее значение имеет увеличение плотности дислокаций, так как возникающие при этом взаимодействия между ними тормозят дальнейшее их перемещение. |
Холодная пластическая деформация - это деформация, которую проводят при температуре ... |
Холодной деформацией называют деформацию, которую проводят при температуре ниже температуры рекристаллизации. Поэтому холодная деформация сопровождается упрочнением (наклепом) металла. |
3. Основы строения и свойства материалов. Фазовые превращения / Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм.
Вопрос |
Правильный ответ |
В соответствии с правилами Курнакова свойства сплавов системы «свинец – сурьма» при изменении содержания компонентов будут изменяться …
|
В соответствии с правилами Курнакова свойства сплавов, компоненты которых практически не растворимы друг в друге в твердом состоянии, при изменении содержания компонентов меняются по линейному закону. |
В соответствии с приведенной диаграммой состояния, максимальная растворимость меди в алюминии составляет приблизительно %
|
Максимальная растворимость меди в алюминии определяется проекцией крайней левой точки эвтектической горизонтали на ось концентраций и составляет приблизительно 5,7%. |
В соответствии с приведенной диаграммой состояния, медь и никель …
|
В соответствии с приведенной диаграммой состояния, медь и никель обладают неограниченной взаимной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии. |
В соответствии с приведенной диаграммой состояния, олово и цинк …
|
В соответствии с приведенной диаграммой состояния, олово и цинк неограниченно растворимы друг в друге в жидком и практически не растворимы в твердом состоянии. |
В соответствии с приведенной диаграммой, первичная кристаллизация сплава, содержащего 70 % Сu и 30 % Ag, протекает в температурном интервале __°С.
|
Для определения интервала кристаллизации сплава надо провести вертикаль через точку, отвечающую составу сплава. Точки пересечения этой вертикали с линиями ликвидус и солидус диаграммы соответствуют температурам начала и конца кристаллизации. Таким образом, кристаллизация сплава 70 % Си - 30 % Ag протекает в интервале температур приблизительно от 1000 до 790 °С. |
В соответствии с приведенной диаграммой, сплав, содержащий 20 % серебра и 80 % меди, при температуре 1000 оС имеет следующий фазовый состав:
|
В соответствии с приведенной диаграммой состояния, при температуре 1000 оС происходит кристаллизация сплава, содержащего 20 % серебра и 80 % меди: из расплава выделяются первичные кристаллы β-твердого раствора. Следовательно, сплав при этой температуре является двухфазным, содержит жидкую фазу (расплав) и кристаллы β-твердого раствора. |
В соответствии с приведенной диаграммой, сплав, содержащий 80 % РЬ и 20 % Sn. при температуре 200 °С имеет следующий фазовый состав:
|
В соответствии с приведенной диаграммой состояния, при температуре 200 °С протекает кристаллизация сплава, содержащего 80 % свинца и 20 % олова: из расплава выделяются первичные кристаллы а-твердого раствора. Следовательно, сплав при этой температуре является двухфазным, содержит жидкую фазу (расплав) и кристаллы α-твердого раствора. |
Дендритной ликвацией называется процесс, при котором после ускоренного охлаждения сплава центральная часть ... |
В случае ускоренного охлаждения сплава при кристаллизации диффузионные процессы не успевают завершиться, поэтому центральная часть каждого зерна оказывается обогащенной более тугоплавким, а периферийная - легкоплавким компонентом. Это явление называется дендритной ликвацией. Ликвация снижает прочностные и другие свойства сплавов. Ее предотвращение возможно за счет медленного охлаждения сплава, обеспечивающего его равновесную кристаллизацию. |
Используя правило отрезков, можно определить ... |
Используя правило отрезков, можно определить состав и количественное соотношение фаз в сплаве при данной температуре. |
Количество независимых компонентов и фаз в сплаве, содержащем 40 % серебра и 60 % меди, при температуре 779 оС составляет соответственно …
|
В соответствии с приведенной диаграммой состояния, число независимых компонентов в сплаве, содержащем 40 % серебра и 60 % меди, равно 2 (серебро и медь). При температуре 779 оС системе протекает эвтектическое превращение: расплав, содержащий 72% серебра, распадется с образованием дисперсной смеси двух фаз (β-твердого раствора, содержащего 17 % серебра и 83 % меди, и α-твердого раствора, содержащего 92 % серебра и 8 % меди). Следовательно, при температуре 779 оС сплав содержит 3 фазы: расплав и кристаллы твердых растворов α и β. |
Кристаллизация сплава, содержащего 60% Sn и 40% Zn, протекает приблизительно _______ оС.
|
Для определения интервала кристаллизации сплава надо провести вертикаль через точку, отвечающую составу сплава. Точки пересечения этой вертикали с линиями ликвидус и солидус диаграммы соответствуют температурам начала и конца кристаллизации. Таким образом, кристаллизация сплава 60% Sn – 40% Zn протекает приблизительно в интервале температур от 300 до 200 оС |
Название и схема превращения, протекающего в сплаве «медь — серебро» при температуре 779°С:
|
При температуре 779 °С в сплаве «медь - серебро» происходит эвтектическое превращение, представляющее собой одновременную кристаллизацию из расплава двух твердых фаз: а (твердый раствор меди в серебре, содержащий 8% меди) и b (твердый раствор серебра в меди, содержащий 17% серебра). Схема превращения: Ж" а + b |
Образующийся при сплавлении веществ (материалов) однофазный сплав с определенным соотношением компонентов, имеющий кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток компонентов, и постоянную температуру кристаллизации, представляет собой … |
Образующийся при сплавлении веществ (материалов) однофазный сплав с определенным соотношением компонентов в соответствии с формулой АnВm, где n, m = const, имеющий кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток компонентов, и постоянную температуру кристаллизации, представляет собой химическое соединение. |
При образовании сплава, представляющего собой механическую смесь компонентов. ... |
При образовании сплава, представляющего собой механическую смесь компонентов, компоненты сохраняют индивидуальные кристаллические решетки. |
При температуре 183 оС в сплавах системы Pb–Sn протекает …
|
При температуре 183оС в сплавах системы Pb-Sn протекает эвтектическое превращение. Расплав, содержащий 61,9% олова, кристаллизуется с образованием эвтектики – дисперсной смеси, состоящей из кристаллов твердого раствора олова в свинце, содержащего 19,5% олова, и твердого раствора свинца в олове, содержащего 2,6% свинца. |
Растворимость серебра в меди при комнатной температуре составляет приблизительно ___ %.
|
Растворимость серебра в меди при комнатной температуре определяется проекцией соответствующей этой температуре точки линии растворимости на ось абсцисс и составляет приблизительно 10%. |
Свойства сплавов, компоненты которых неограниченно растворимы друг в друге в твердом состоянии, изменяются ... |
В соответствии с правилами Курнакова, свойства сплавов, компоненты которых неограниченно растворимы друг в друге в твердом состоянии, изменяются по криволинейной зависимости. |
Сплав, атомы (ионы) одного из компонентов которого замещает атомы (ионы) другого в узлах кристаллической решетки при сохранении кристаллической решетки растворителя, называется … |
Сплав, атомы (ионы) одного из компонентов которого замещает атомы (ионы) другого в узлах кристаллической решетки, называется твердым раствором замещения. При этом сохраняется кристаллическая решетка растворителя. |
Точка, соответствующая началу равновесной кристаллизации сплава, лежит на линии ... |
Точка, соответствующая началу равновесной кристаллизации сплава, лежит на линии ликвидус. |
Число степеней свободы системы Cu – Ag в точке эвтектики равно …
|
В соответствии с правилом фаз, число степеней свободы системы можно рассчитать по формуле С = К + 1 – Ф. Число независимых компонентов К в рассматриваемой системе равно 2 (медь и серебро); число фаз Ф – 3 (расплав и твердые растворы меди в серебре и серебра в меди). Следовательно, С = 2 + 1 – 3 = 0 (система нонвариантна). |
Число степеней свободы сплавов системы Pb-Sb при эвтектической температуре равно ...
|
В соответствии с правилом фаз. число степеней свободы системы можно рассчитать по формуле С = К + 1-Ф. Число независимых компонентов К в рассматриваемой системе равно 2 (свинец и сурьма); число фаз Ф при эвтектической температуре равно 3 (расплав и кристаллы чистых компонентов - свинца и сурьмы). Следовательно. С = 2+1—3 = 0 (система нонвариантна). |