Реферат: Программа дисциплины дпп. Ф. 03. 1 Материаловедение и технологии производства материалов цели и задачи дисциплины Цели дисциплины

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ТГПУ)


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе (декан)

________________________

« » 2008 г.




ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


ДПП.Ф.03.1 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МАТЕРИАЛОВ





1. Цели и задачи дисциплины

Цели дисциплины:

дать студентам знания о методах исследования, природе и свойствах конструкционных материалов, способах их упрочнения, технологических методах получения и обработки заготовок с целью получения изделий

сформировать у будущего учителя технологии совокупность знаний и умений, необходимых для организации учебно-воспитательной работы и создания учебно-материальной базы по обработке материалов, ее эксплуатации и обслуживания.

Задачи дисциплины:

сформировать у студентов целостное представление о строении, свойствах областях применения конструкционных материалов, а также о технологиях производства и обработки материалов.

подготовить студентов к изучению технических дисциплин: «Детали машин», «Резание металлов, станки и инструменты», «Автомобиль» и др., а также к прохождению производственной практики по металло- и деревообработке.


2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен

а) знать:

основы строения металлических и неметаллических конструкционных материалов

физические основы получения сплавов и способы улучшения их свойств

классификацию и маркировку, области применения наиболее распространенных в настоящее время в технике конструкционных материалов

основные технологические процессы получения и обработки материалов

б) уметь:

выбирать конструкционные материалы для изделий, употребляемых в учебных мастерских, определять свойства материалов

выполнять операции основных видов термической обработки металлических изделий.



^ 3. Объем дисциплины и виды учебной работы



Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

1

2

Общая трудоемкость дисциплины

310

155

155

Аудиторные занятия

144

72

72

Лекции

72

36

36

Практические занятия

-







Семинары

-







Лабораторные работы

72

36

36

И/или другие виды аудиторных занятий

-







Самостоятельная работа

166

83

83

Курсовой проект

-







Расчетно-графическая работа

-







Реферат

-







И/или другие виды самостоятельной работы




К/р

К/р

Вид итогового контроля




экзамен

экзамен


4. Содержание дисциплины


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий



№

п/п


Раздел дисциплины



Лекции

Лабора-

торные

работы




Семестр 1







1

Введение

1

-

2

Строение металлов

11

8

3

Механические свойства материалов. Влияние наклепа и последующего нагрева на структуру и механические свойства металлов

6

12

4

Фазы в сплавах. Диаграммы состояния сплавов.

8

8

5

Диаграмма состояния железо-углерод; стали, чугуны

8

8

6

Виды и параметры термической и химико-термической обработки сталей

2

-




Всего часов

36

36





Семестр 2







6

Виды и параметры термической и химико-термической обработки сталей (окончание)

8

12

7

Классификация, маркировка, примене-ния сталей. Твердые сплавы.

6

4

8

Цветные металлы и сплавы: свойства и области применения. Коррозия и защита от коррозии

10

6

9

Технология производства черных и цветных металлов

4

-

10

Обработка металлов давлением

2

2

11

Литейное производство

2

4

12

Способы соединения металлических деталей

2

4

13

Неметаллические материалы

2

4




Всего часов

36

36




Итого

72

72


4.2. Содержание разделов дисциплины


Семестр 1


Раздел 1. Введение.

Лекция 1.

Основные понятия о материалах, их строении, свойствах, областях применения. Исторический обзор применения материалов. Вклад отечественных ученых.


Раздел 2. Строение металлов.

Лекции 2, 3, 4, 5, 6.

Типы межатомных связей и классификация материалов. Металлические и неметаллические материалы. Черные и цветные металлы и их сплавы.

Аморфные и кристаллические материалы. Кристаллическое строение металлов. Типы кристаллических решеток и их характеристики. Монокристаллы и поликристаллы. Анизотропия кристаллов.

Дефекты кристаллического строения (точечные дефекты, дислокации и др.) и их влияние на свойства металлов

Кристаллизация металлов. Механизм кристаллизации. Дендриты, строение металлического слитка.

Полиморфные превращения.


Раздел 3. Механические свойства материалов. Влияние наклепа и последующего нагрева на структуру и механические свойства металлов.

Лекции 7, 8, 9.

Упругая и пластическая деформация.

Вязкое и хрупкое разрушение.

Влияние пластической деформации на структуру и свойства металлов. Наклеп.

Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла. Возврат, рекристаллизация. Холодная и горячая деформация.

Механические свойства металлов и способы их определения (общая характеристика)

Механические свойства металлов, определяемые при статическом нагружении (модуль упругости, предел текучести, предел прочности, относительное растяжение, относительное сужение)

Ударная вязкость и явление хладноломкости

Механические свойства металлов, определяемые при циклическом нагружении (предел выносливости, усталостная прочность).


Раздел 4. Фазы в сплавах. Диаграммы состояния сплавов.

Лекции 10, 11, 12, 13.

Металлические сплавы. Фазы в металлических сплавах: твердые растворы (замещения, внедрения, ограниченные, неограниченные), химические соединения. их виды и строение.

Диаграммы состояния двойных сплавов. Построение диаграммы состояния. Правило фаз (закон Гиббса).

Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов, образующих: механические смеси, неограниченные и ограниченные твердые растворы, химические соединения.

Правило отрезков и правило рычага.

Связь межу свойствами сплавов и типом диаграммы состояний (закономерности Курнакова).


Раздел 5. Диаграмма состояния железо-углерод; стали, чугуны.

Лекции 14, 15,16,17.

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов Fe-Fe3C. Компоненты и фазы. Общая характеристика.

Классификация Fe-C сплавов по содержанию углерода.

Превращения в Fe-C сплавах, содержащих до 2.14 % С. Микроструктура сталей.

Превращения в Fe-C сплавах, содержащих более 2.14 %С. Микроструктура белых чугунов.

Диаграмма состояния сплавов железо-графит. Чугуны с графитом: структура, способы получения, классификация, маркировка, механические свойства, применения в зависимости от формы графита и структуры металлической основы.


Раздел 6. Параметры и виды термической и химико-термической обработки сталей.

Лекция 18.

Виды и назначение термообработки стали (отжиг, закалка, отпуск).


Семестр 2.


Раздел 6. Виды и параметры термической и химико-термической обработки сталей (окончание)

Лекции 1, 2, 3, 4.

Превращения в сталях при нагреве (превращение перлита в аустенит). Рост зерна аустенита при нагреве. Структурная наследственность. Перегрев и пережог.

Превращение в стали при охлаждении. Диаграмма изотермического распада аустенита (С – кривые).

Характеристика диффузионного (перлитного), бездиффузионного (мартенситного) и промежуточного (бейнитного) превращений. Определение критической скорости закалки стали по С – кривым.

Превращения в закаленной стали при нагреве. Структуры отпуска.

Технология термообработки сталей. Классификация видов отжига и нормализация. Выбор температур отжига с использованием стального угла диаграммы состояния Fe-Fe3C. Структура и свойства отожженной и нормализованной стали.

Закалка стали. Выбор закалочной среды с учетом критической скорости закалки. Закаливаемость и прокаливаемость. Способы закалки (в одном охладителе, в двух охладителях, изотермическая, ступенчатая и др.). Обработка холодом.

Внутренние напряжения в закаленной стали (термические и структурные, временные и остаточные).

Отпуск закаленной стали. Структура и свойства закаленной стали после отпуска.

Поверхностная закалка ТВЧ. Новые методы поверхностной закалки (лазерная, электронно-лучевая).

Дефекты при термообработке (обезуглероживание, окисление, коробление, трещинообразование и др.) и методы борьбы с ними.

Химико-термическая обработка (ХТО) сталей. Общая характеристика и физические основы ХТО. Цементация, азотирование, нитроцементация, борирование, диффузионная металлизация.

Термо-механическая обработка (ТМО) стали. Высокотемпературная и низкотемпературная ТМО.


Раздел 7. Классификация, маркировка, применения сталей. Твердые сплавы

Лекции 5, 6,7.

Конструкционные углеродистые стали. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства углеродистых сталей. Классификация (качественные, обыкновенного качества), маркировка, применения, термообработка этих сталей для придания требуемых свойств.

Конструкционные легированные стали. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства. Классификация, маркировка, термообработка и применение легированных сталей. Преимущества и недостатки легированных сталей по сравнению с углеродистыми.

Углеродистые инструментальные стали: маркировка, термообработка, структура, свойства, применение.

Легированные стали для режущего инструмента: низкоколегированные (нетеплостойкие) и быстрорежущие стали. Термообработка, свойства, маркировка и применение. легированных сталей.

Стали для измерительного и штампового инструмента: термообработка, свойства, маркировка и применение.

Стали с особыми свойствами (нержавеющие, жаропрочные)

Твердые сплавы: состав, классификация, структура, маркировка, свойства и применение. Сверхтвердые материалы: алмаз, кубический нитрид бора. Их свойства и применение.


Раздел 8. Цветные металлы и сплавы: свойства и области применения. Коррозия и защита от коррозии.

Лекции 8, 9, 10, 11,12.

Алюминий и его сплавы. Диаграмма состояния Al-Cu, термообработка дуралюмина (закалка и старение). Классификация алюминиевых сплавов, их химический состав, свойства и применение.

Медь и ее сплавы. Диаграмма состояния Cu-Zn. Латуни: состав, структура, маркировка, свойства и применение. Бронзы, мельхиоры, нейзильберы и др. сплавы на основе меди, их химический состав, маркировка, применение.

Титан и его сплавы. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титана. Основы термической обработки титановых сплавов (отжиг, закалка, старение). Классификация, химический состав, маркировка и применения титановых сплавов.

Химическая и электрохимическая коррозия. Механизм электрохимической коррозии.

Методы защиты от электрохимической коррозии (металлические покрытия, неметаллические покрытия, ингибиторная защита, химическая и электрохимическая защита).


Раздел 9. Технология производства черных и цветных металлов.

Лекции 13,14.

Общие сведения о металлургии: сырье и вспомогательные материалы (руды, флюсы топливо, огнеупорные материалы), металлургические процессы (пиро-, гидро-, электро-, химико-металлургические, порошковая металлургия).

Производство чугуна. Исходные материалы. Подготовка руд к плавке. Основные физико-химические процессы получения чугуна в доменной печи.

Производство стали. Физико-химические процессы получения стали. Конвертерный и мартеновский способы производства стали и их сравнительная характеристика. Производство стали в электропечах.

Производство меди. Производство алюминия. Получение титана.


Раздел 10. Обработка металлов давлением.

Лекция 15.

Обработка металлов давлением (ОМД): общая характеристика.

Виды прокатки (продольная, поперечная, косая). Волочение. Прессование (прямое и обратное).

Ковка (ручная, машинная), штамповка (в открытых и закрытых штампах). Штамповка взрывом.


Раздел 11. Литейное производство.

Лекция 16.

Сущность и основные способы получения отливок. Литейные сплавы и их свойства (жидкотекучесть, усадка, ликвация). Приготовление жидкого металла.

Модельный комплект. Литье в песчаные формы. Литье в кокиль.

Специальные виды литья (под давлением, центробежное, по выплавляемым моделям).


Раздел 12. Способы соединения металлических деталей.

Лекция 17.

Основные виды и способы сварки.

Электродуговая сварка, газовая сварка: сущность, схема процесса, применяемая аппаратура. Сварка трением.

Структура сварного шва (на основе диаграммы состояния Fe-Fe3C).

Пайка металлов. Твердые и мягкие припои, флюсы.


Раздел 13. Неметаллические материалы.

Лекция 18.

Материалы на основе полимеров. Понятие о полимерах, их классификация и свойства. Пластические массы. Термореактивные и термопластичные пластмассы, их состав, строение, свойства и области применения. Способы получения изделий пластмасс.

Стекло. Строение, состав и свойства стекла. Сырье для получения стекла. Технология варки стекла и способы получения изделий. Классификация и применение стекла.


5. Лабораторный практикум


№ п/п

№ раздела

дисциплины

Наименование лабораторных работ

1

2

Микроскопический анализ металлов




Семестр 1




2

2

Макроскопический анализ металлов

3

3, 10

Определение твердости металлов

4

3

Определение предела прочности при растяжении

5

3

Определение модуля упругости и предела прочности при изгибе

6

4, 11

Изучение процесса кристаллизации чистых металлов

7

4, 11

Построение и анализ диаграмм состояния двойных сплавов

8

5, 7

Диаграмма состояния Fe-Fe3C. Микроструктура сталей

9

5, 7

Диаграмма состояния железо-графит. Микроструктура чугунов




Семестр 2




1

5, 6

Определение критических точек стали методом пробных закалок

2

6, 7

Влияние термической обработки на структуру и свойства углеродистых конструкционных и инструментальных сталей

3

6, 7

Химико-термическая обработка сталей: цементация и азотирование

4

8

Закалка и старение дуралюмина

5

12

Микроструктура сварного шва

6

12

Дефекты сварных соединений

7

4, 13

Изучение структуры и свойств древесины

8

4, 13

Определение ударной вязкости металлических и неметаллических материалов с помощью маятникового копра

9

4, 13

Определение твердости и прочности на изгиб древесины и пластмасс
^
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература:

Арзамасов, В.Б. Материаловедение и технология конструкционных материалов / В.Б. Арзамасов, А.Н.Волчков, В.А. Головин. – Под общей ред. Арзамасова Б.Н. 3-е изд., стереотип., М.: Академия, 2007.–448 с.

Материаловедение. Учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов и [др.]. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.– 648 с.


б) дополнительная литература:

Алаи, С.И., Технология конструкционных материалов: учебник для студентов пед. ин-тов / С.И. Алаи, П.М. Григорьев., А.Н. Ростовцев. – Под ред. Ростовцева А.Н. М.: Просвещение, – 1986.– 304 с.

Елизаров, Ю.Д. Материаловедение для экономистов. Юрий Елизаров, Анатолий Шепелев. – Ростов –на – Дону: Феникс, 2002.– 576 с.

Ротштейн, В.П. Диаграмма состояния железо-цементит и микроструктура углеродистых сталей. – Томск: Издательство ТГПУ, 2004. –17 с.

Ротштейн, В.П. Микроструктура чугунов. ­– Томск: Издательство ТГПУ, 2004. –16 с.

Фетисов, Г.П., Материаловедение и технология металлов / Геннадий Фетисов, Фоат Гарифуллин. – М.: Оникс, 2007. – 619 с.,

Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов / Геннадий Фетисов, Марк Карпман.– М.: Высшая школа, 2008. –876 с.,


6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Комплект учебников в библиотеке ТГПУ.

Учебная лаборатория по материаловедению и кабинет «Технология конструкционных материалов».

Мультимедийное интерактивное учебное пособие «Материаловедение». Авторы: Ю.П. Егоров, И.А. Хворова.

Мультимедийные презентации по разделам дисциплины 1, 4, 11, 12 (см. п. 4.1). Автор: В.П. Ротштейн.

Коллекция мультимедийных материалов (видеофильмы, анимации, интерактивные пособия), собранная из доступных сайтов Кембриджского и Ливерпульского университетов, университета Джорджия и др.



^ 7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лабораторные занятия проводятся в учебной лаборатории по материаловедению и кабинете «Технология конструкционных материалов» (ауд. 231 и 231а, копр. 8), оснащенных мультимедийными средствами (компьютер, проектор, экран).

Учебная лаборатория по материаловедению располагает следующим оборудованием:

Микроскопы металлографические МИМ-7 (3 шт)

Печи муфельные (3 шт)

Твердомеры ТК-2 (2 шт)

Твердомер ТШ-2

Станок полировальный для приготовления микрошлифов

Станок шлифовальный для приготовления шлифов

Устройство для испытаний материалов на растяжение

Устройство для измерения модуля упругости при изгибе и предела прочности при изгибе (3-х точечный изгиб)

Маятниковый копер (для определения ударной вязкости материалов)

Оборудование для построения диаграммы состояния двойных сплавов: печи муфельные, термопарные измерители температуры (цифровые), сплавы системы Bi-Cd.

Оборудование для изучения свойств древесины: сушильный шкаф, весы, влагомер электрический, цифровые термопарные измерители температуры

Набор образцов и шлифов для изучения микроструктуры металлов и сплавов

Набор образцов для изучения микроструктуры и дефектов сварных соединений



^ 8. Методические рекомендации и указания по организации изучения дисциплины

8.1. Методические рекомендации преподавателю

Данную дисциплину студенты изучают в первом и втором семестрах, после чего в каждом семестре они сдают экзамен. Аудиторные занятия включают лекции и лабораторный практикум. Для допуска к каждому экзамену студент должен выполнить контрольную работу (см. Приложение 1) и сдать отчет по лабораторному практикуму.

Данная дисциплина фактически состоит из двух частей: «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов». Основное внимание уделено первой части, что связано с ее фундаментальным значением. При изучении материаловедения необходимы знания определенных разделов таких общенаучных вузовских дисциплин, как «Физика» и «Химия». Однако, из-за особенностей учебного плана, преподаватель вынужден базироваться только на знаниях, полученных в средней школе. Для преодоления этого барьера необходимо перед рассмотрением конкретных разделов восстановить у студентов знания соответствующих понятий и явлений, законов.

В лекционном курсе перед изучением каждого нового раздела необходимо сделать краткое введение с выделением главных вопросов, заострить внимание на целях и задачах этого раздела, практическом использовании данного материала.

Для лучшего восприятия студентами учебного материала полезно сопровождать лекционный курс демонстрационными экспериментами, интерактивными материалами (видеофильмы, анимации и др.). В ходе лекции целесообразно давать студентам конкретные расчетные и/или экспериментальные и задания (задачи), позволяющие проверить уровень освоения материала (например, расчет коэффициента компактности кристаллической решетки, эксперименты по усталости и др.).

Ряд тем, например, «Древесина, ее структура и свойства», «Специальные виды литья», «Структура сварного шва и дефекты сварных соединений» изучается только в лабораторном практикуме. Поэтому эти темы студенты должны прорабатывать самостоятельно, в том числе, в форме рефератов.

При проведении лабораторных работ необходимо стремиться к тому, чтобы они носили комплексный характер и содержали элементы научного эксперимента. Например, при выполнении работы «Определение твердости металлов» студенты должны параллельно познакомиться с явлением наклепа и статистической обработкой результатом измерений. Как и в лекционном курсе, целесообразно максимально использовать интерактивные материалы (см. п.6.2).

Часть экспериментов студенты должны выполнить самостоятельно (см. Приложение 3) и оформить в виде отчета.

Учет успеваемости следует вести на основании результатов выполнения и оформления лабораторных и итоговых контрольных работ. При этом, с учетом специфики будущей профессии педагога, целесообразно проводить публичную защиту контрольных работ.

Экзаменационные билеты за 1-й семестр содержат 2 вопроса и задачу (см. приложение 2). Экзаменационные билеты за 2-й семестр содержат только 2 вопроса.


8.2. Методические указания для студентов

Отчеты по лабораторным работам должны быть сделаны в отдельной тетради (в клетку). Каждый отчет должен содержать цель работы и ответы на все вопросы, сформулированные в методических указаниях. Рисунки, таблицы и графики должны быть выполнены с соблюдением правил, принятых в учебной технической литературе.

В задания на контрольные работы (см. Приложение 1) помимо расчетно-графических заданий включены вопросы реферативного характера. Отчет должен содержать условие каждой задачи, подробное описание решения с рисунками, графиками, реферативной частью, литературу.


8.2.1. Перечень примерных контрольных вопросов


Разделы 1 и 2 [1, 2].

В чем сущность металлической межатомной связи?

Каковы особенности кристаллического строения твердых тел по сравнению с аморфным строением? Перечислите основные типы кристаллических решеток и дайте их характеристику.

Что такое анизотропия свойств металлов? Приведите примеры анизотропия свойств в металлах.

В чем отличие кристаллического строения реальных металлов от идеальных кристаллов?. Перечислите виды дефектов кристаллического строения и дайте их характеристику.

Почему прочность реальных кристаллов намного ниже теоретической прочности идеальных кристаллов? Каковы пути повышения прочности металлов.

Опишите процесс кристаллизации металла и охарактеризуйте его зеренное строение.

Как влияет скорость охлаждения металлического расплава на размер зерна?

Объясните структуру металлического слитка с учетом различной степени переохлаждения.

Что такое полиморфизм (на примере железа)?



Раздел 3 [1, 2].

Дайте определение понятий системы, компонента, фазы. В чем отличие понятий «двухкомпонентный» и «двухфазный» сплав?

Назовите и охарактеризуйте основные типы фаз в металлических сплавах.

Объясните понятие «диаграмма состояния» и принцип ее построения.

Начертите и охарактеризуйте диаграмму состояния сплавов, образующих механические смеси.

Что такое эвтектика, эвтектическая концентрация, эвтектическая температура?

Объяните смысл терминов «эвтектический, доэвтектические и заэвтектические сплавы»

Начертите и охарактеризуйте диаграмму состояния сплавов, образующих неограниченный твердый раствор.

На примере данной диаграммы объясните правило отрезков и правило рычага

Начертите и охарактеризуйте диаграмму состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы.

Начертите и охарактеризуйте диаграмму состояния сплавов, образующих химические смеси.

Начертите и охарактеризуйте схематические диаграммы, изображающие взаимосвязь диаграмм состояния и свойств сплавов (закономерности Курнакова).


Раздел 4 [1, 2].

Охарактеризуйте такие механические свойства материалов как предел прочности, предел текучести, остаточное удлинение перед разрывом, твердость. Объясните как определяют эти характеристики.

Что такое модуль упругости, как его определяют?

Как влияет пластическая деформация на механические свойства металлов?

Как влияет нагрев на механические свойства предварительно деформированного металла? Объясните смысл понятий «рекристаллизация, холодная и горячая деформация».

Перечислите виды разрушения. Что такое ударная вязкость материалов и как ее определяют?

Что такое хладноломкость и как оценивается температурный порог хладноломкости?

Дайте определение понятий «усталость, выносливость, предел выносливости». Какова методика определения предела выносливости?

Кратко охарактеризуйте основные технологические и эксплуатационные свойства материалов.


Раздел 5 [1, 2].

В системе Fe-C охарактеризуйте компоненты (железо, углерод), фазы (феррит, аустенит, цементит) и смеси фаз (перлит, ледебурит).

Дайте общую характеристику диаграммы состояния Fe-C сплавов.

Опишите классификацию Fe-C сплавов по содержанию углерода.

Опишите превращения в Fe-C сплавах, содержащих до 2.14 % С. Охарактеризуйте микроструктуру сталей в зависимости от концентрации углерода.

Опишите превращения в Fe-C сплавах, содержащих > 2.14%С. Опишите микроструктуру белых чугунов.

Дайте характеристику диаграммы состояния сплавов железо-графит. Чем отличается эта диаграмма состояния от диаграммы состояния Fe- Fe3C?

Опишите виды чугунов с графитом и условия их получения, свойства.


Раздел 6 [1, 2].

Дайте общую характеристику видов термообработки металлов и сплавов и их назначение.

На основе диаграммы состояния Fe- Fe3C (стальной угол) объясните превращения в сталях при нагреве (на примере эвтектоидной стали)

Охарактеризуйте превращения в сталях при охлаждении.

Объясните принцип построения диаграммы изотермического распада аустенита.

На основе данной диаграммы опишите распад аустенита при охлаждении с различными скоростями

Охарактеризуйте перлитное, мартенситное, бейнитное превращение с точки зрения механизма и формируемых структур.

Что такое мартенсит, каковы условия его формирования?

Опишите структуры, образующиеся при распаде мартенсита при нагреве. В чем отличие сорбита и тростита отпуска от аналогичных структур отпуска?

Опишите виды и способы термообработки сталей: отжиг, закалка, отпуск.

Что такое закаливаемость и прокаливаемость стали?

В чем состоит принцип и преимущества поверхностной ВЧ закалки.

Объясните принципы упрочнения сталей и сплавов пластическим деформированием.

Объясните принципы термомеханической обработки сталей.

Охарактеризуйте основные виды химико-термической обработки сталей (цементация, азотирование, нитроцементация, борирование, силицирование, диффузионная металлизация).


Раздел 7 [1, 2].

Объясните принципы классификации сталей (по химическому составу, назначению свойствам).

Дайте характеристику углеродистых сталей. Объястите влияние примесей на свойства сталей.

Объясните принципы классификации, маркировки углеродистых сталей, особенности их термообработки, применения.

Дайте характеристику легированных сталей.

Объясните принципы классификации (конструкционные, инструментальные) маркировки, особенности термообработки, применения легированных сталей.

Охарактеризуйте быстрорежущие стали, их маркировку, термообработку, свойства, применения.

Что такое твердые сплавы? Охарактеризуйте их структуру, маркировку, свойства, применения.

Охарактеризуйте основные виды чугунов с графитом (серые, ковкие, высокопрочные), их микроструктуру, маркировку, свойства, применения.

Охарактеризуйте основные виды сталей и сплавов с особыми свойствами (коррозионно-стойкие, жаропрочные, износостойкие и др.).


Раздел 8 [1, 2].

Дайте общую характеристику алюминия и его сплавов.

Нарисуйте и опишите диаграмму состояния Al-Сu.

На основе диаграмму состояния Al-Сu опишите термическую обработку (закалка, старение) дуралюмина.

Нарисуйте и опишите диаграмму состояния Al-Si. Опишите состав, структуру, свойства и примения силуминов.

Дайте общую характеристику меди и ее сплавов.

Нарисуйте и опишите диаграмму состояния Cu-Zn.

Опишите состав, маркировку, применения латуней

Охарактеризуйте бронзы, их состав, маркировку и применения.

Дайте общую характеристику титана и его сплавов.

Опишите виды титановых сплавов, их термообработку, маркировку, свойства, примения.

Дайте общую характеристику магния и его сплавов.

Опишите видымагниевых сплавов, их термообработку, маркировку, свойства, примения.

Дайте общую характеристику химической и электрохимической коррозии (ЭХК). В чем состоит механизм ЭХК? Опишите методы защита от коррозии (металлические и неметаллические покрытия, ингибиторная защита, химическая и электрохимическая защита).


Раздел 9 [1].

Охарактеризуйте основные металлургические процессы.

Опишите принципы получения чугуна: сырье, химические реакции.

Опишите способы производства стали (кислородно-конвертерный, мартеновский, в электропечах).

Опишите прооцессы производства меди

Опишите процессы производства алюминия

Опишите принцип волучения титана (сырье, последовательность процессов).


Раздел 10 [1].

Дайте общую характеристику видов обработки металлов давлением (ОМД)

Опишите виды и назначение прокатки.

Опишите технологию волочения, прессования (прямого и обратного).

Опишите технологию ковки (ручной и машинной), штамповки (в открытых и закрытых штампах).

Как осуществляется штамповка взрывом?


Раздел 11. Литейное производство [1].

Опишите сущность и основные способы получения отливок.

Перечислите основные виды литейные сплавы и их свойства (жидкотекучесть, усадка, ликвация).

Опишите способы приготовления жидкого металла.

Охарактеризуйте модельный комплект (на примере литья в песчаные формы).

Перечислите и кратко охарактеризуйте специальные виды литья: в кокиль, под давлением, центробежное, по выплавляемым моделям.


Раздел 12 [1].

Дайте характеристику основных видов и способов сварки.

Опишите принцип электродуговой сварки: сущность, схема процесса, применяемая аппаратура.

Опишите структуру сварного шва (на примере малоуглеродистой стали).

Что такое сварка трением?

Дайте общую характеристику пайке металлов. Охарактеризуйте назначение и составы виды припоев (твердые и мягкие припои) и флюсов.


Раздел 13 [1,2].

Дайте общую характеристику полимеров, опишите их классификацию, структуру и свойства.

Охарактеризуйте термореактивные и термопластичные пластмассы, их состав, строение, свойства и области применения.

Опишите основные способы получения изделий пластмасс.

Охарактеризуйте миккро- и макростроение древесины и ее физико-механические свойства.

Охарактеризуйте строение, состав и свойства стекла, виды и применение стекла. Объясните принципы технологии варки стекла и способы получения изделий.


8.2.2. Перечень примерных заданий для самостоятельной работы


Раздел 2.

Рассчитайте коэффициент компактности простой кубической, ОЦК и ГЦК решеток.

Опишите эксперимент с электрическим нагревом проволоки, с помощью которого можно наблюдать явление полиморфизма железа.


Раздел 3.

Используя диаграмму состояния двойного сплава восстановите кривую охлаждения и кратко описать фазовые превращения на каждом участке.

Используя диаграмму состояния двойного сплава определите концентрацию второго компонента и соотношения масс фаз в двухфазной области


Раздел 4.

Для цилиндрического металлического образца (диаметр и длина известны) по известной зависимости сила – абсолютное удлинение постройте диаграмму растяжения. По диаграмме растяжения определите: модуль упругости, условный предел текучести, предел прочности и относительное удлинение перед разрывом.

Проведите и опишите эксперимент по наклепу и рекристаллизации меди.

Проведите и опишите эксперимент по рекристаллизации меди.


Раздел 5.

Используя диаграмму состояния Fe-Fe3C восстановите кривые охлаждения для сплавов с различным содержанием углерода и описать фазовые превращения на каждом участке.

Определите концентрацию углерода в углеродистых сталях по их микроструктуре


Раздел 6.

Используя диаграмму изотермического распада аустенита определите критическую скорость закалки стали.

Используя справочные данные определите закалочную среду, обеспечивающую необходимую скорость закалки стали.


Раздел 7.

Выполните упражнения по расшифровке марок сталей.

Выполните упражнения по расшифровке марок чугунов.



Раздел 8.

Выполните упражнения по расшифровке марок латуней и бронз.

Опишите кратко технологию и природу упрочнения дуралюмина (закалка и старение)


Раздел 9.

Кратко опишите последовательность технологических процессов получения меди.

Кратко опишите последовательность технологических процессов получения алюминия.


Раздел 10.

Какой из видов ковки обеспечивает наибольшую точность?

Кратко опишите технологию штамповки взрывом.


Раздел 11.

Перечислите и охарактеризуйте основные литейные сплавы.

Кратко опишите метод литья по выплавляемым моделям.


Раздел 12.

Кратко опишите технологию сварки трением.

В чем преимущество лазерной сварки по сравнению с традиционными видами сварки плавлением?


Раздел 13.

Какие материалы относятся к неметаллическим? Каковы их преимущества по сравнению с металлами и сплавами?

Проведите и опишите эксперимент по усадке полимеров при нагреве.



8.2.3. Примерная тематика контрольных работ.


Семестр 1.


Вариант 1

1. Начертите диаграмму состояния Fe-Fe3C. Назовите линию солидус на этой диаграмме.

2. Что такое перлит? Нарисуйте эскиз микроструктуры перлита с указанием фаз.

3. Из какой фазы при охлаждении выделяется первичный цементит?

4. Нарисуйте микроструктуру сплава Fe- 3,3 % С при комнатной температуре. Укажите фазы и структурные составляющие этого сплава. Дайте характеристику этого сплава.

5. Определите для данного сплава при температуре 1200 °С:

− химический состав фаз

− число степеней свободы.

6. Опишите и объясните зависимость прочности серого чугуна от формы графитных включений.


Вариант 2

1. Начертите диаграмму состояния Fe-Fe3C. Какие линии данной диаграммы соотве