Первый вопрос

1. Баженов Ю.М. Технология бетонов. М., 2003.

2. Попов К.Н. и др. Оценка качества строительных материалов. М., Изд. АВС, 1999.

3. Комар А.Г. Строительные материалы. М., 1988.

4. Домокаев А.Г. Строительные материалы. М., 1989.

5. Примеры и задачи по строительным материалам. Под ред. П.Ф. Шубенкина. Учеб пособие для строительных вузов и факультетов. М., "Высш. школа", 1970.

Материаловедение

Первый вопрос

1. Кристаллы и элементарная ячейка. Типы связей в кристаллах.

Кристаллы- это вещества или твердые тела, составляющая частица которых расположены правильными симметричными упорядоченными рядами, сетками решетками в пространстве.

Элементарная ячейка- это наименьший объем кристалла, дающий представление о структуре, при повторении которого образуется кристаллическая решетка.

Типы связей:

1.Молекулярная связь- хим. связь между отдельными молекулами.

2.Ковалентная связь -– хим. Связь, создаваемая электронной парой, между 1 или разными(обычно неметаллы).

3.Ионная связь- связь, образованная в результате притяжения 2-ух разноимёнными разряж. ионов метал+неметалл (оксиды).

4.Металлическая связь- – хим. связь обр. между положительно заряженными ионом. металл+ газовое облако(-).

2. Виды кристаллических ячеек, их основные характеристики.

1.Простая решетка представляется в виде куба, в узлах которой располагаются атомы.

Простейшая решетка описывается одним параметром, которым является ребро куба а.(вольфрам, молибден, хром.)

2.Объемно-центрированная кубическая решетка (ОЦК) представляет собой также куб, внутри которого дополнительно расположен еще один атом.

Параметры решетки определяются длиной ребра куба а.

3.Гранецентрированная кубическая решетка (ГЦК) представляет собой куб, В центре каждой грани которого расположены дополнительно по одному атому.(алюминий, медь, никель.)

4.Гексагональная плотно упакованная решетка. В отличие от кубической характеризуется двумя параметрами а и с.(бериллий, цинк, магний, калий.)

3. Виды дефектов кристаллических решеток.

Виды дефектов:

Точечные дефекты возникают при воздействии тепловых или силовых нагрузок. Атомы, находящиеся в узлах кристаллической решетки колеблются.

Линейные дефекты. В отличие от точечных линейные дефекты имеют большую протяженность в одном направлении и малое искажение решетки в других.

Поверхностные дефекты. К ним относятся границы зерен, фрагментов, блоков. Если под микроскопом наблюдать микроструктуру металла, то видно, что металл состоит из отдельных зерен, т.е. имеет место зеренное строение.

4. Кристаллизация, ее виды. Температура кристаллизации и степень переохлаждения.

Кристаллизация – это процесс перехода металла из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической структуры.

Температура кристаллизации - это температура, при которой свободная энергия в твердом и жидком состоянии равны.

Степень переохлаждения- разница между теоретической и фактической температурой кристаллизации.

5. Строение слитка, дендриты.

Структура литого слитка состоит из трех основных зон. Первая зона – наружная мелкозернистая корка, которая состоит из дезориентированных мелких кристаллов – дендритов.

Вторая зона слитков – зона столбчатых кристаллов. После образования самой корки условия теплоотводаменяются, градиент температур уменьшается и уменьшается степень переохлаждения стали. Третья зона слитка – зона равноосных кристаллов.

Дендрит - сложнокристаллические образования древовидной ветвящейся структуры. Дендрит представляет собой ветвящееся и расходящееся в стороны образование, возникающее при ускоренной или стеснённой кристаллизации в неравновесных условиях, когда кристалл расщепляется по определённым законам

6. Виды структур, методы их исследования, увеличение и разрешающая способность исследовательских приборов.

Тонкая – электр. строение частиц(атомы, мол., стр-ра, 10^-12-0,1^-9м.

Микроструктура (0,2 микрона – 0,2 н.м.) изуччаеют с помощью электр.микроскопов(форма, р-ры, ориентация).

Макроструктура – видна невооруж. глазом.

Разрешающая способность прибора – минимальная величина наиболее различимых деталей человеческим глазом d=300 микрон(зависит от длины волны, чем она меньше, тем разрешающая способность выше(<d) n-преломление

300\0,2=1500(полезн. увелич.)

Приборы делятся на: просвечивающиеся и в отраж. свете.

7. Сплав, система, компоненты, фаза.

Сплавом называют вещество из 2 или более химических элементов, полученное сплавлением или другими методами.

Система -любой изучаемый объект; систему в материаловедении рассматривают как совокупность фаз в равновесном состоянии.

Компоненты - вещества, образующие систему; ими бывают простые вещества и образуемые при их взаимодействии сложные вещества.

Фаза - однородная часть системы, характеризующаяся одинаковыми химическим составом, строением и агрегатным состоянием, свойствами и отделенная от других частей системы поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав и структура резко меняются.

8. Механическая смесь, твердые растворы, химическое соединение.

Механическая смесь - это сплавы, которые кристаллизуются в виде кристаллов и состоят из 2 и более фаз.

Твердые растворы- это сплавы, имеющие переменный химический состав и одинаковый тип решетки. Имеют одну фазу.

Химическое соединение образуются между элементами, значительно различающимися по строению и свойствам, если сила взаимодействия между разнородными атомами больше, чем между однородными.

9. Диаграмма состояния, правило фаз, критические точки, степень свободы.

Диаграмма состояния - графическое описание фазового состава любого сплава изучаемой системы в зависимости от концентрации компонентов или температуры.

Правило фаз: C=K-Ф+2

Критические точки - температура, соответствующая фазовым превращениям

Степень свободы - это число внутренних и внешних факторов, которое можно изменять без изменения количества фаз в системе.

10. Основные виды диаграмм состояния.

1 .Диаграмма с неограниченной твердостью раствора.

2 .Диаграмма с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.

3 .Диаграама,образующая механические смеси чистых компонентов.

4 .Диаграмма сплавов с перепектическим превращением и с образованием химических соединений.

11. Зависимость между свойствами сплавов и их диаграммами состояния

(закономерности Курнакова).

В случае образования тв. равсторов св-ва металлов меняются скачкообразно.Так как вид диаграммы, также как и свойства сплава, зависит от того, какие соединения или какие фазы образовали компоненты сплава, то между ними должна существовать определенная связь. Эта зависимость установлена Курнаковым.

12. Основные группы свойств материалов.

1.Эксплуатационные свойства. Они определяют работоспособность машин, инструментов, изделий.

2.Технологические свойства .Они связаны с технологичностью материала, под который понимают периодичность материала, для изготовления изделии требуемого качества при минимальных затратах.

3.Стоимостные свойства. Они связаны с экономичностью его использования или с его ценой.

13. Упругая и пластическая деформация, прочность и пластичность.

Упругой деформация –это обратимое изменение формы и размеров тела, которые остаются после прекращения действий изменения напряжения.

Пластической деформация – это не обратимое изменение формы и размеров тела, которые остаются после прекращения действий изменения напряжения.

Прочность - это способность материала сопротивляться деформации и разрушению.

Пластичность -это способность тела получать пластическую деформацию, без разрушения.

14. Механизмы деформации в хрупком и вязком материале.

При хрупком и вязком разрушении механизм образует одинаковые трещины. А развитие трещин разное. Трещина при разрушении разрушается со скоростью звука. А при вязком разрушении трещина развивается медленно.

15. Наклеп, схема «Одинга», сверхпластичность.

Наклёп — упрочнение поверхности металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации, при температуре ниже температуры рекристаллизации.

Сверхпластичность — состояние материала, имеющего кристаллическую структуру, которое допускает деформации, на порядок превышающие максимально возможные для этого материала в обычном состоянии.

16. Диаграмма растяжения металла, ее показатели (пределы пропорциональности, текучести, прочности, т.д.). Закон Гука.

Предел текучести - макс. напряжение, при котором не происходит деформация с изменением нагрузки.

Предел пропорциональности - максимальная величина напряжения, при котором ещё выполняется закон Гука.

Предел прочности – макс. напряжение, после которго происходит разрушение мателла.

Закон гука – сигма=F\S= E*e E- модуль упругости

Сигма- предел пропорциональности

17. Твердость, индентор. Какие характеристики материала можно оценить с помощью твердости?

Твердость - это сопротивление контактному воздействию (индентеру) на поверхностные слои материала.

Индентер - это твердое тело определенной геометрической формы (шарик, конус, пирамида), которое воздействует на поверхность материала, при этом пластический индентер не подвергается пластической деформации.

18. Хрупкие и вязкие материалы. Механизмы их разрушения.

Хрупкое разрушение характеризуется ручьистым изломом.

Вязкое разрушение происходит срезом под действием касательных напряжений и сопровождается значительной пластической деформацией.

Для вязкого разрушения характерен волокнистый (матовый) излом детали или образца.

Хрупкое разрушение происходит под действием нормальных растягивающих напряжений, вызывающих отрыв одной части тела от другой без заметных следов макропластической деформации.

19. Вязкость и факторы, влияющие на нее. Хладноломкость.

Вязкость – сопротивление хрупкому разрушению.

Хладноломкость – свойство материала терять вязкость и хрупко разрушаться при понижении t.

Факторы - распространения трещины, t, старение, среда, коррозия,.

20. Усталость и факторы, влияющие на нее. Предел выносливости.

Усталость – разрушение возникающее в результате циклических напряжений, которые не превышают предельные.

Факторы влияющие на усталость:

Ассиметричные циклы, Влияние температуры, Влияние пауз, Влияние состояния поверхности, Влияние размеров (масштабный фактор), Влияние концентрации напряжений.

Предел выносливости – наибольшее напряжение цикла, который выдерживает материал без разрушения, при бесконечно большом кол-ве циклов.

21. Трение и изнашивание, основные их виды.

Износ — изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия или инструмента вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия при трении.

По условиям внешнего воздействия на поверхностный слой различают износ: абразивный. кавитационный. адгезионный. Окислительный. Тепловой. Усталостный.

Трение — процесс взаимодействия твёрдых тел при их относительном движении (смещении) либо при движении твёрдого тела в газообразной или жидкой среде. Трение скольжения. Трение качения. Трение покоя. сухое. граничное. Смешанное. жидкостное (вязкое). Эластогидродинамическое.

22. Возврат и рекристаллизация. Температурный порог рекристаллизации.

Рекристаллизация — процесс образования и роста (или только роста) одних кристаллических зёрен (кристаллитов) поликристалла за счёт других той же фаз при повышении t.

Возврат – изменение тонкой стр-ры и св-в металла, при котором меняется размер металла(небольшой нагрев вызывает ускорение движения атомов, снижение плотности дислокаций, устранение внутренних напряжений и восстановление кристаллической решетки.) 2 вида: отдых – снятие остаточного напряжения и уменьшение вакансий и дислокаций.

Температурный порог рекристаллизации - наименьшая t, при которой зарождаются новые зёрна(температура, при которой протекает рекристаллизация и происходит разупрочнение металла.)

23. Фазы в Fe-C сплавах.

Выше линии АБСД-жидкость, Ф – феррит, А-аустенит, Ц – цементит, П – перлит, Л – ледобурит (эвтектика,А+Ц,при низк температурах П+Ц). Компонента 2: жидкость + С, L+ Ц; фазы: L, Ф, А, Ц, графит, П – эвтектоид (Ф+Ц,перлит)

24. Основные виды термообработки.

1.Отжиг 1-ого рода. Термообработка (ТО), заключающаяся в нагреве металла, имеющая неустойчивое состояние в результате предшествующей обработки с целью получения устойчивого состояния структуры

2.Отжиг 2-ого рода. Это термообработка, заключающаяся в нагреве выше температуры выше фазового превращения и последующих медленным охлаждением с целью получения

3.Закалка – это термообработка после которой формируется неравновесная структура (мартенсит) и осуществляется путем нагрева выше температуры фазового превращения и быстрого охлаждения

4.Отпуск (старение) – это термообработка в результате которой предварительно закаленных сплавах происходит фазовое превращение, которое приводит структуру в равновесие.

25. Способы закалки, закалочные среды.

Способы закалки:

1)Закалка в одной охлаждающей среде

2)Закалка в двух охлаждающих средах

3)Струйная закалка

4)Закалка с самоотпуском

5)Ступенчатая закалка

6)Изотермическая закалка

Закалочные среды должны обеспечивать получение структуры мартенсита в пределах всего сечения изделия, не должны вызывать появление закалочных дефектов (трещин, деформаций, коробления и т.п.)

26. Дефекты термообработки, способы их исправления. Остаточные напряжения.

Дефекты, возникающие при термообработке:

1) Поправимые (перегрев, окалинообразование, обезуглероживание)

2) Неисправимые (трещины, прыжок – это нагрев в области образования жидкой фазы, формируются очень крупные зерна, происходит изменение формы и размера)

Остаточное напряжение – это напряжение формируется в результате закалки.

27. Отпуск, его назначение.

Отпуск — технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также полигонизация и рекристаллизация.

Отпуск проводят с целью получения более высокой пластичности и снижения хрупкости материала при сохранении приемлемого уровня его прочности. Для этого изделие подвергается нагреву в печи до температуры от 150—260 °C до 370—650 °C с последующим медленным остыванием.

28. Высоко- и низкотемпературная термомеханическая обработка.

Сущность высокотемпературной термомеханической обработки заключается в нагреве стали до температуры аустенитного состояния.

Низкотемпературная термомеханическая обработка (аусформинг). Сталь нагревают до аустенитного состояния. Затем выдерживают при высокой температуре, производят охлаждение до температуры, выше температуры начала мартенситного превращения (400…600oС), но ниже температуры рекристаллизации, и при этой температуре осуществляют обработку давлением и закалку

29. Химико-термическая обработка, ее классификация.

Химико-термическая обработка -это процесс изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя материла в результате его нагрева в химически активной среде.

Процесс ХТО включает в себя несколько стадий:

1.Диссоциация-образование в насыщенной среде активных атомов насыщающего элемента в результате химических реакций, а также испарения;

2.Абсорбция – поглощение активных атомов поверхностью насыщенного материала;

3.Диффузия – проникновение адсорбированных атомов вглубь насыщенного материала

30. Виды коррозии и методы защиты от нее.

Под химической коррозией подразумевают взаимодействие металлической поверхности с окружающей средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических (электродных) процессов на границе фаз.

Под электрохимической коррозией подразумевают процесс взаимодействия металлов с электролитами в виде водных растворов, реже с неводными электролитами, например, с некоторыми органическими электропроводными соединениями или безводными расплавами солей при повышенных температурах.

Методы защиты:

Легирование, Защитные пленки, Грунтовки и фосфатирование, Электрохимическая защита, Силикатные покрытия, Цементные покрытия, Покрытие металлами, Ингибиторы( это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их.).

31. Композиционные материалы.

Композиционные материалы- искусственно созданные материалы, которые состоят из двух или более компонентов различающиеся по составу и разделенных выраженной границей, и которые имеют новые свойства, запроектированные заранее.