Geum.ru

Программа для студентов дистанционной формы обучения специальности 151001 «технология машиностроения»

Вид материалаПрограмма

Содержание


1. Общие сведения
1.2. План учебного процесса по дисциплине
2. Содержание дисциплины
3. Вопросы для подготовки к экзамену
4. Рекомендуемая литература
Подобный материал:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования


Камская государственная инженерно-экономическая академия

(ИНЭКА)


Кафедра МиТЛП


МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ


программа для студентов дистанционной формы обучения

специальности 151001 – «технология машиностроения»


Самостоятельная работа: 115 час.

Лабораторные работы: 4 час.

Всего часов: 119

Экзамен


Набережные Челны

2007 г.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


1.1. Цель и задачи дисциплины, её место в учебном процессе


Материаловедение это наука о разнообразных материалах, широко используемых в различных областях современной промышленности. Основной задачей материаловедения является установление взаимосвязи между составом, структурой и свойствами материалов, а также разработка на этой основе путей целенаправленного воздействия на свойства.

Любой механизм, прибор или конструкция это, прежде всего, материалы, из которых они изготовлены, а поэтому успех их эксплуатации во многом определяется качеством применяемых материалов. Установленные материаловедением закономерности помогают совершенствовать уже известные материалы и создавать принципиально новые материалы, что ведёт к повышению надёжности, точности и долговечности вышеназванных изделий, а также позволяет создавать новые, уникальные механизмы, приборы и конструкции, отвечающие современным высоким требованиям.

Поскольку наиболее распространёнными материалами в современной промышленности (в частности в машиностроении) остаются металлы и сплавы, то важнейшей составной частью материаловедения является металловедение – наука о металлах и сплавах.

Цель преподавания дисциплины - ознакомить студентов с современными, перспективными материалами, их свойствами, способами получения и областью применения.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

- получить представления об атомно-кристаллическом строении материалов, параметрах кристаллической решётки, её дефектах, механизме процесса кристаллизации;

- освоить основные экспериментальные методы анализа структуры материалов;

- познать наиболее важные механические, технологические и эксплуатационные характеристики материалов, а также методы оценки этих свойств;

- знать основные факторы, определяющие свойства материалов;

- получить представления о современной теории сплавов и теории термической обработки металлов;

- приобрести навыки работы с диаграммами состояния;

- иметь представления о способах получения, микроструктуре и свойствах различных сталей и чугунов;

- знать маркировку наиболее распространённых металлов и сплавов;

- приобрести навыки рационального выбора наиболее подходящих материалов для конкретных изделий;

Знания, получаемые при изучении курса «Материаловедение», расширяют общетехнический кругозор будущих специалистов, создают фундамент для освоения спецкурсов. Теоретическую основу для курса «Материаловедение» составляют соответствующие разделы дисциплин «Физика» и «Химия», в которых рассматриваются такие вопросы как: виды межатомных связей, основные сведения о строении атомов, периодическая система элементов Менделеева, агрегатные состояния вещества, полимерные материалы, законы термодинамики, фазовые превращения и т.п.


1.2. План учебного процесса по дисциплине


Учебным планом по дисциплине «Материаловедение» для студентов дистанционной формы обучения по специальности 151001 предусмотрено 115 часов самостоятельной работы, 4 часа лабораторных работ (определение твёрдости металлов и сплавов) и в завершении курса – экзамен.


2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ЕЁ ИЗУЧЕНИЮ


Содержание дисциплины «Материаловедение» отвечает требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и включает следующие основные темы, вопросы и понятия:

- общая характеристика дисциплины, её цель и задачи, объект и предмет исследования, место среди других дисциплин, значение для будущих специалистов;

- атомно-кристаллическое строение материалов: агрегатные состояния вещества, энергетические причины реализации того или иного состояния, аморфное и кристаллическое состояние твёрдых тел, понятие кристаллической решётки, система симметрии кристалла, элементарная ячейка, период и базис кристаллической решётки, степень компактности структуры, индексы кристаллографических направлений и атомных плоскостей, анизотропия свойств у кристаллов;

- структура и свойства металлов: общая характеристика металлов, наиболее типичные химические, физические, технологические и механические свойства металлов, металлическая межатомная связь и модель «электронного газа», классификация металлов, кристаллические решётки металлов (ОЦК, ГЦК, ГПУ), полиморфизм металлов, зернистое строение металлов;

- дефекты кристаллической структуры: точечные, линейные, поверхностные и объёмные дефекты кристаллической структуры (вакансии, межузельные атомы, атомы примесей, дислокации, границы зёрен и др), плотность дефектов и их влияние на свойства материалов;

- кристаллизация материалов: энергетические причины процесса кристаллизации, зависимость свободной энергии системы атомов от температуры, теоретическая (равновесная) и фактическая температуры кристаллизации, переохлаждение расплава, реальная кривая охлаждения металла, механизм процесса кристаллизации, критический размер зародыша, зависимость скорости образования зародышей и скорости роста кристаллов от степени переохлаждения расплава, размер зерна металла, строение слитка металла;

- свойства материалов: физические, химические, технологические и механические свойства материалов, методы механических испытаний материалов (статические, динамические и циклические испытания), упругая и пластическая деформация материалов, испытания материалов на одноосное растяжение, диаграмма растяжения металлов, предел текучести и прочности, вязкость материалов, наклёп, возврат и рекристаллизация металлов, подвергнутых пластической деформации, вязкое и хрупкое разрушение материалов;

- строение металлических сплавов: понятие сплава, фазы металлических сплавов (химические соединения, твёрдые растворы, чистые компоненты), понятие диаграммы состояния сплава, линии ликвидус и солидус, правило отрезков, построение диаграмм состояния термическим методом, основные типы диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов, эвтектическое, эвтектоидное и перитектическое превращения в сплавах;

- структура железоуглеродистых сплавов: фазы и структурные составляющие сплавов железа с углеродом (феррит, аустенит, цементит, графит, перлит, ледебурит), метастабильная диаграмма состояния «железо-цементит» и стабильная «железо-графит», фазовые превращения в сталях и чугунах;

- углеродистые стали и чугуны: общая характеристика и способы получения сталей и чугунов, влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства сталей, классификация и маркировка углеродистых сталей, образование графитных включений в чугунах, факторы, влияющие на процесс графитизации чугунов, белые и графитные чугуны, серые, ковкие и высокопрочные чугуны, свойства чугунов, область их применения и маркировка;

- легированные стали: общая характеристика легированных сталей, влияние различных легирующих компонентов на структуру и свойства сталей, классификация и маркировка легированных сталей;

- термическая обработка сталей: операции термообработки и их назначение, основные фазовые превращения при термообработке углеродистых сталей, образование аустенита из перлита при нагреве сталей, кинетические кривые и диаграмма изотермического распада аустенита, сорбит, троостит, бейнит, мартенситное превращение аустенита, превращения при отпуске закалённых сталей, виды закалки и отжига, выбор температуры нагрева при закалке конкретных сталей, способы закалки и прокаливаемость сталей, поверхностная закалка углеродистых сталей, химико-термическая обработка сталей;

- цветные металлы и сплавы: алюминий и его сплавы, латуни, бронзы (классификация, свойства, область применения и маркировка);

- основные неметаллические материалы: пластмассы, резиновые материалы, стекло и керамика, композиционные материалы.

Для студентов дистанционной формы обучения основным источником для изучения рассматриваемой дисциплины являются электронные версии лекций и учебников, а также рекомендованная в разделе 4 литература. При изучении дисциплины следует ориентироваться на приведённые выше темы, соблюдая указанную последовательность их рассмотрения, а также на вопросы, представленные в разделе 3.


3. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ

  1. Три агрегатных состояния вещества. Аморфное и кристаллическое состояние твёрдых тел.
  2. Понятие кристаллической решётки.
  3. Кристаллографические направления и атомные плоскости.
  4. Анизотропия свойств у кристаллов.
  5. Общая характеристика и классификация металлов.
  6. Кристаллическая структура металлов.
  7. Полиморфизм металлов.
  8. Зернистое строение металлов и сплавов.
  9. Точечные дефекты кристаллической структуры (вакансии, межузельные атомы, атомы примесей).
  10. Линейные дефекты структуры (краевые и винтовые дислокации).
  11. Поверхностные и объёмные дефекты кристаллической структуры.
  12. Энергетические причины процесса кристаллизации (зависимость свободной энергии системы атомов от температуры; равновесная и фактическая температуры плавления и кристаллизации).
  13. Кривые охлаждения металлов и сплавов.
  14. Механизм процесса кристаллизации. Зависимость размера зерна металла от степени переохлаждения расплава.
  15. Строение слитка металла (три зоны кристаллизации слитка).
  16. Механические свойства и методы механических испытаний материалов (статические, динамические и циклические испытания материалов).
  17. Упругая и пластическая деформация материалов. Испытания материалов на одноосное растяжение.
  18. Диаграмма растяжения металлов. Определение жёсткости, прочности, пластичности и вязкости материалов.
  19. Механизм упругой и пластической деформации. Роль дислокаций в механизме сдвига атомных слоёв при пластической деформации.
  20. Наклёп или упрочнение металлов под воздействием холодной пластической деформации.
  21. Возврат и рекристаллизация металлов, подвергнутых пластической деформации.
  22. Вязкое и хрупкое разрушение материалов.
  23. Понятие сплава. Фазы металлических сплавов (химические соединения, твёрдые растворы, чистые компоненты).
  24. Понятие диаграммы состояния сплава.
  25. Построение диаграмм состояния термическим методом.
  26. Диаграмма состояния для сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии.
  27. Правило фаз и правило отрезков.
  28. Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов.
  29. Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии (диаграмма с эвтектикой).
  30. Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии (диаграмма с перитектикой).
  31. Диаграммы состояния для сплавов, компоненты которых образуют химические соединения.
  32. Диаграммы состояния для сплавов, компоненты которых испытывают полиморфные превращения.
  33. Фазы и структурные составляющие сплавов железа с углеродом (феррит, аустенит, цементит, графит, перлит, ледебурит).
  34. Диаграммы состояния «железо-цементит» и «железо-графит».
  35. Структурно-фазовые превращения в сталях.
  36. Структурно-фазовые превращения в чугунах.
  37. Общая характеристика и способы получения сталей и чугунов.
  38. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства углеродистых сталей.
  39. Классификация и маркировка углеродистых сталей.
  40. Образование графитных включений в чугунах.
  41. Микроструктура, свойства и маркировка чугунов.
  42. Общая характеристика легированных сталей. Влияние различных легирующих элементов на структуру и свойства сталей.
  43. Классификация и маркировка легированных сталей.
  44. Термическая обработка материалов. Основные операции термообработки и их назначение.
  45. Основные фазовые превращения при термообработке углеродистых сталей. Образование аустенита из перлита при нагреве сталей.
  46. Превращение аустенита в феррито-цементитную смесь при охлаждении сталей.
  47. Диаграмма изотермического распада аустенита.
  48. Мартенситное превращение аустенита.
  49. Превращения при отпуске закалённых сталей.
  50. Отжиг и нормализация углеродистых сталей.
  51. Закалка доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей.
  52. Способы закалки и прокаливаемость сталей.
  53. Отпуск закалённых сталей.
  54. Поверхностная закалка углеродистых сталей.
  55. Химико-термическая обработка сталей.
  56. Латуни (классификация, свойства, область применения, маркировка).
  57. Бронзы (классификация, свойства, область применения, маркировка).
  58. Алюминий и сплавы на его основе.
  59. Пластмассы.
  60. Резиновые материалы.
  61. Стекло и керамика.
  62. Композиционные материалы.


4. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА


4.1. Основная литература

  1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990.
  2. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986.
  3. Металловедение и технология металлов: Учебник для вузов. Под ред. Солнцева Ю.П. М.: Металлургия, 1988.


4.2. Дополнительная литература

  1. Арзамасов Б.Н. и др. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1986.
  2. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1977.
  3. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. Л.: Энергоиздат, 1985.
  4. Справочник по электротехническим материалам (в 3-х томах). Под ред. Корицкого Ю.В., Пасынкова В.В., Тареева Б.М. М.: Энергоатомиздат, 1987.