Примерная программа дисциплины теория термической обработки
| Вид материала | Примерная программа |
- Междунаро дная научно-техническая конференция «Технологии термической и химико-термической, 357.66kb.
- Программа дисциплины " Материаловедение " (наименование дисциплины), 507.72kb.
- Физико-технологические основы новых способов термической обработки высокопрочного чугуна, 72.96kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 02. 01 «Материаловедение, 127.79kb.
- Примерная программа учебной дисциплины «Теория вероятностей и математическая статистика», 252.08kb.
- Моделирования процессов термической и химико-термической обработки, 45.68kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 79.05kb.
- Реферат по дисциплине: технология конструкционных материалов на тему: «отжиг и нормализация, 66.73kb.
- Примерная программа наименование дисциплины Теория игр, 146.82kb.
- Аннотация дисциплины «материаловедение», 22.62kb.
| |
| МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ |
| |
| |
| УТВЕРЖДАЮ |
| Руководитель Департамента |
| образовательных программ и стандартов |
| профессионального образования |
| ____________________ Л.С.Гребнев |
| " _26_ " ___ноября__ 2001г. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ |
| |
| |
| ТЕОРИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ |
| |
| |
| |
| |
| Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки |
| дипломированных специалистов 651300 Металлургия |
| Специальность 110500 Металловедение и термическая обработка металлов |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| Москва 2001г. |
| |
| |
| 1. Цель дисциплины |
| Научить анализу изменений структуры и свойств металлов и сплавов при отжиге, закалке, старении, отпуске, термомеханической и химико-термической обработке; научить использовать учение о дефектах кристаллического строения для анализа механизма изменений структуры и свойств при термической обработке; |
| |
| 2. Практические умения и навыки |
| Уметь применять термодинамические методы для анализа фазовых превращений; выбирать вид и режим термической обработки для обеспечения заданных показателей качества изделий; распознавать по структуре виды дефектов и намечать пути их устранения; работать с лабораторными печами, закалочными средами, проводить операции отжига, закалки, старения и отпуска. |
| |
| 3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час) |
| |
| Табл.1 |
| Вид учебной работы | Всего | Семестры | |
| | часов | 7 | 8 |
| Общая трудоемкость | 300 | 224 | 76 |
| Аудиторные занятия | 153 | 119 | 34 |
| Лекции | 85 | 68 | 17 |
| Практические занятия (ПЗ) | | | |
| Семинары (С) | 17 | 17 | |
| Лабораторные работы (ЛР) | 51 | 34 | 17 |
| Самостоятельная работа | 147 | 105 | 42 |
| Курсовой проект (работа) | | | |
| Расчетно-графическая работа | | | |
| Реферат | | | |
| Другие виды самостоятельной работы | | | |
| Вид итогового контроля | | экзамен | зачет |
| |
| |
| 4. Содержание учебной дисциплины |
| |
| 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий |
| |
| Табл. 2 |
| |
| № | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ | С | ЛР |
| 1 | Роль термической обработки в обеспечении качества металлопродукции | * | | | |
| 2 | Гомогенизационный отжиг | * | | * | * |
| 3 | Рекристаллизационный и дорекристаллизационный отжиг | * | | * | * |
| 4 | Отжиг для снижения остаточных напряжений | * | | | |
| 5 | Общие закономерности фазовых превращений в твердом состоянии | * | | * | |
| 6 | Отжиг второго рода сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов | * | | * | * |
| 7 | Закалка без полиморфного превращения | * | | | * |
| 8 | Закалка с полиморфным превращением | * | | * | * |
| 9 | Закалка с плавлением поверхности | * | | | |
| 10 | Старение | * | | * | * |
| 11 | Отпуск | * | | | * |
| 12 | Бейнитная закалка | * | | | |
| 13 | Термомеханическая обработка | * | | | * |
| 14 | Химико-термическая обработка | * | | | * |
| 15 | Оценка качества термообработки | * | | | |
| 4.2. Содержание лекционного курса |
| |
| Раздел 1. Роль термической обработки в обеспечении качества металлопродукции |
| 1.1. Предмет теории термической обработки. Краткий исторический очерк. Д.К.Чернов - основоположник теории термической обработки. Место термической обработки в процессе получения металлопродукции. |
| 1.2. Виды термической обработки. Роль термической обработки в обеспечении заданных показателей качества. |
| Раздел 2. Гомогенизационный отжиг |
| 2.1. Основные параметры отжига первого рода. Разновидности отжига первого рода. Гомогенизационный отжиг. Недостатки литых сплавов и назначение гомогенизационного отжига. Основные структурные изменения при гомогенизационном отжиге. Восходящая диффузия при отжиге. |
| 2.2. Побочные структурные изменения при гомогенизационном отжиге, гетерогенизационные процессы. |
| 2.3. Влияние гомогенизационного отжига на свойства литых и деформированных сплавов. |
| 2.4. Гомогенизация с нагревом выше температуры неравновесного солидуса. |
| |
| Раздел 3. Рекристаллизационный и дорекристаллизационный отжиг |
| 3.1. Изменение структуры при холодной обработке давлением. Ячеистая структура, деформационные и переходные полосы, полосы сдвига. Текстура деформации. |
| 3.2. Изменение свойств при холодной обработке давлением. Анизотропия свойств холоднодеформированного металла. |
| 3.3. Возврат: отдых, полигонизация и рекристаллизация на месте (механизм, роль энергии дефектов упаковки, температуры, степени деформации и примесей). |
| 3.4. Первичная рекристаллизация. Механизмы зарождения центров рекристаллизации, роль коалесценции субзерен. Температура начала и конца первичной рекристаллизации, влияние на них степени деформации, времени отжига, чистоты металла. Правило А.А.Бочвара. Закономерности влияния состава в двойных системах на температуры начала и конца рекристаллизации. |
| 3.5. Собирательная рекристаллизация. Роль неуравновешенности поверхностного натяжения на границах зерен. Скорость роста зерен. Влияние температуры, времени отжига, растворенных примесей и включений на развитие собирательной рекристаллизации. "Эффект толщины" и "текстурное торможение". |
| 3.6. Текстуры первичной и собирательной рекристаллизации. Основные закономерности образования и природа текстур рекристаллизации, роль микрополос. |
| 3.7. Вторичная рекристаллизация, ее закономерности и природа. |
| 3.8. Размер рекристаллизованного зерна в отожженном металле. Влияние температуры и времени отжига, химического и фазового состава на размер зерна. |
| 3.9. Критическая степень деформации, е природа и зависимость от температуры деформирования и отжига и состава сплава. |
| 3.10. Диаграммы рекристаллизации. Разнозернистые структуры. |
| 3.11. Изменение свойств при дорекристаллизационном и рекристаллизационном отжиге. Упрочнение при дорекристаллизационном отжиге. Перегрев и пережог. Охрупчивание тугоплавких металлов при рекристаллизации. |
| 3.12. Анизотропия свойств отожженного металла. Фестонистость. Текстурованная трансформаторная сталь. |
| 3.13. Выбор режимов дорекристаллизационного и рекристаллизационного отжига. Смягчающий и упрочняющий дорекристаллизационный отжиг; полный, неполный, текстурирующий рекристаллизационный отжиг; отжиг для получения ультрамелкого зерна. |
| Раздел 4. Отжиг для снижения остаточных напряжений |
| 4.1. Возникновение остаточных напряжений в металлических изделиях. Их влияние на качество изделий. |
| 4.2. Механизмы снижения остаточных напряжений при отжиге. Выбор режима отжига. |
| 4.3. Временные перегрузки для снижения остаточных напряжений. |
| Раздел 5. Общие закономерности фазовых превращений в твердом состоянии |
| 5.1. Термодинамика фазовых превращений. Критический зародыш, работа его образования. Флуктуации концентрации. |
| 5.2. Зависимость скорости зарождения центров превращения от температуры при переохлаждении и перегреве исходной фазы. Роль упругой энергии в зарождении. Роль строения межфазных границ при фазовых превращениях. |
| 5.3. Гомогенное и гетерогенное зарождение фаз. Роль границ зерен, равновесной сегрегации, дислокаций, дефектов упаковки, включений и микронесплошностей в зарождении фаз. |
| 5.4. Образование промежуточных метастабильных фаз (анализ с помощью метода геометрической термодинамики). Правило ступеней. |
| 5.5. Кинетика фазовых превращений. Кинетическая кривая. Истинная объемная скорость фазового превращения. Трактовка инкубационного периода. Диаграммы изотермических превращений при охлаждении и нагреве. Термокинетические диаграммы. |
| Раздел 6. Отжиг второго рода сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов |
| 6.1. Отжиг сталей. Образование аустенита при нагреве. Механизм и кинетика аустенитизации. Размер аустенитного зерна. Наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые стали. Структурная наследственность и перекристаллизация аустенита. |
| 6.2. Перлитное превращение. Зарождение и рост перлитных колоний. Межпластиночное расстояние в перлите и его зависимость от степени переохлаждения. Размер перлитных колоний. Квазиэвтектоид в до- и заэвтектоидных сталях. Структурное вырождение перлита. Влияние легирующих элементов на кинетику перлитного превращения, природа этого влияния. |
| 6.3. Разновидности отжига 2-го рода сталей: полный, неполный, сфероидизирующий и изотермический отжиг, нормализация, патентирование. |
| 6.4. Отжиг чугунов. Графитизирующий отжиг белого чугуна на ковкий. Механизм графитизации. Стадии графитизации. Отжиг для устранения отбела. Нормализация чугунов. |
| 6.5. Отжиг 2-го рода цветных металлов и сплавов. Гетерогенизационный отжиг. Явление перегрева в литой двухфазной латуни. Отжиг с фазовой перекристаллизацией. |
| Раздел 7. Закалка без полиморфного превращения |
| 7.1. Основные параметры закалки. Нагрев и охлаждение при закалке без полиморфного превращения. Кинетика распада переохлажденного раствора, критическая скорость охлаждения при закалке. Факторы, влияющие на устойчивость переохлажденного раствора и прокаливаемость. |
| 7.2. Изменение свойств при закалке без полиморфного превращения. |
| Раздел 8. Закалка с полиморфным превращением |
| 8.1. Особенности, термодинамика и механизм мартенситного превращения. |
| 8.2. Обратимость мартенситного превращения. Термоупругое равновесие фаз. Условия реализации "нормального" и мартенситного превращений. Массивные превращения. |
| 8.3.Деформация Бейна. Аккомодационная деформация при мартенситном превращении. Зародыш мартенсита. |
| 8.4. Микроструктура и субструктура сплавов, закаленных на мартенсит. Пластинчатый и реечный мартенсит. Переход от одного морфологического типа мартенсита к другому. |
| 8.5. Кинетика мартенситных превращений. Атермическое, взрывное и полностью изотермическое превращение. Термическая стабилизация аустенита. |
| 8.6. Мартенсит напряжения и мартенсит деформации. Эффект запоминания формы и сверхупругость. |
| 8.7. Изменение свойств сплавов при закалке на мартенсит, упрочнение при закалке, его природа. Причины охрупчивания при закалке сталей. |
| 8.8. Нагрев и охлаждение при объемной закалке сталей. Прокаливаемость и критическая скорость охлаждения. Влияние разных факторов на прокаливаемость. Характеристики прокаливаемости. Способы закалки. Закалка с температур межкритического интервала. Закалка с обработкой холодом. |
| 8.9. Поверхностная закалка сталей: с индукционным и лазерным нагревом, с нагревом пламенем горелки. |
| Раздел 9. Закалка с плавлением поверхности |
| 9.1. Общие закономерности формирования структуры при сверхбыстром охлаждении расплава. |
| 9.2. Изменение структуры и свойств чугунов, сталей и силуминов при закалке с плавлением поверхности. |
| Раздел 10. Старение |
| 10.1. Основные параметры старения. Термодинамика распада твердого раствора. Спинодальный распад и распад по механизму образования и роста зародышей. |
| 10.2. Типы выделений (когерентные, частично когерентные и некогерентные). Форма выделений. Модулированные структуры. Структурные изменения при спинодальном распаде. Влияние напряжений от внешней нагрузки на образование выделений. |
| 10.3. Непрерывный распад. Зоны, свободные от выделений. Прерывистый распад. |
| 10.4. Образование зон Гинье-Престона, выделение промежуточных и стабильных фаз. |
| 10.5. Кинетика и последовательность образования выделений при старении. Коагуляция выделений. |
| 10.6. Изменение свойств сплавов при старении. Природа упрочнения при старении. Величина упрочнения при образовании выделений разного типа. Влияние продолжительности и температуры старения, состава сплава в двойных и тройных системах на упрочнение при старении. Роль малых добавок в стареющих сплавах. |
| 10.7. Ступенчатое старение. Влияние естественного старения на искусственное. |
| 10.8. Полное, неполное и стабилизирующее старение. Перестаривание. Старение под напряжением. |
| 10.9. Возврат после старения. |
| Раздел 11. Отпуск |
| 11.1. Структурные изменения при отпуске углеродистых сталей, влияние на них легирующих элементов. |
| 11.2. Изменение механических свойств углеродистых сталей при отпуске. Выбор режима отпуска. Низкий, средний и высокий отпуск. |
| 11.3. Изменение свойств легированных сталей при отпуске. Вторичное твердение. Отпускная хрупкость. Порог хладноломкости. Закономерности развития и природа отпуской хрупкости, меры борьбы с ней. |
| Раздел 12. Бейнитная закалка |
| 12.1. Бейнитное превращение. Строение бейнита, кинетика и механизм бейнитного превращения. |
| 12.2. Механические свойства стали с бейнитной структурой. Бейнитная закалка. |
| Раздел 13. Термомеханическая обработка |
| 13.1. Сущность ТМО. Изменение структуры металла при горячей обработке давлением. Горячий наклеп, динамическая полигонизация и динамическая рекристаллизация. Структурные изменения по окончании горячей деформации. |
| 13.2. Термомеханическая обработка стареющих сплавов - низкотемпературная, высокотемпературная и предварительная. Влияние холодной деформации на старение. Явление прессэффекта. |
| 13.3. Термомеханическая обработка сталей, закаливаемых на мартенсит: низкотемпературная, высокотемпературная и предварительная. Наследование мартенситом дислокационной структуры деформированного аустенита. Вязкость разрушения сталей, подвергнутых ТМО. Явление наследования упрочнения при перезакалке. |
| 13.4. ТМО с деформацией во время перлитного превращения. Контролируемая прокатка. |
| Раздел 14. Химико-термическая обработка |
| 14.1. Закономерности изменения состава и структуры при химико-термической обработке. Последовательность образования фаз при диффузионном насыщении. |
| 14.2. Разновидности и назначение химико-термической обработки. Диффузионное насыщение неметаллами и металлами и диффузионное удаление элементов. |
| Раздел 15. Оценка качества термообработки |
| 15.1. Закономерность связей структуры металлов и сплавов с достигнутыми значениями физико-механических характеристик, как основных показателей качества. |
| |
| 5. Примерный перечень лабораторных работ |
| |
| Табл. 3 |
| № | Наименование |
| 1 | Гомогенизационный отжиг |
| 2 | Дорекристаллизационный и рекристаллизационный отжиги алюминиевых сплавов |
| 3 | Дорекристаллизационный и рекристаллизационный отжиги медных сплавов |
| 4 | Отжиг и нормализация сталей |
| 5 | Отжиг 2-го рода цветных металлов и сплавов |
| 6 | Закалка стали на мартенсит |
| 7 | Закалка и старение алюминиевых сплавов |
| 8 | Закалка и старение медных сплавов |
| 9 | Возврат после старения |
| 10 | Отпуск сталей |
| 11 | Отпуск медных сплавов |
| 12 | Термомеханическая обработка |
| |
| 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины |
| |
| 6.1. Рекомендуемая литература |
| 1. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1995. - 480 с. |
| |
| 6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины |
| Расчетные, обучающие и контролирующие компьютерные программы. |
| |
| 7. Материально-техническое обеспечение дисциплины |
| 1. Специализированная лаборатория, включающая стенд с муфельными печами, селитровые ванны, сушильные шкафы для старения. |
| 2. Твердомеры. |
| 3. Световые микроскопы. |
| |
| |
| Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО направления подготовки дипломированных специалистов 6513000 |
| |
| Программа составлена на основе рабочей программы МИСиС (ТУ) по данной дисциплине. |
| |
| Программа одобрена на заседании Совета УМО по образованию в области металлургии от 21 ноября 2001 г., протокол №39. |
| |
| Зам. председателя Совета УМО В.П.Соловьев |