Примерная программа дисциплины механические свойства металлов

Вид материалаПримерная программа

Содержание


Примерная программа дисциплины
1. Цель дисциплины
2. Практические умения и навыки
3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)
4. Содержание учебной дисциплины
5. Примерный перечень лабораторных работ
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Подобный материал:




МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ










УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента

образовательных программ и стандартов

профессионального образования

____________________ Л.С.Гребнев

" __26__ " __ноября___ 2001г.



















ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ







МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ













Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки

дипломированных специалистов 651300 Металлургия

Специальность 110500 Металловедение и термическая обработка металлов











































Москва 2001г.




1. Цель дисциплины

Научить анализировать связи между структурой, процессами деформации и разрушения металлов и сплавов для управления их механическими свойствами. Обучить выбору методов испытания и определения механических свойств металлов и сплавов.




2. Практические умения и навыки

Уметь выполнять основные стандартные испытания с определением всех прочностных и пластических характеристик, твердости и микротвердости, ударной вязкости, усталостной долговечности и предела выносливости, выбирать методы испытаний для оценки необходимого комплекса механических свойств материала, предназначенного для работы в заданных условиях; использовать информацию о составе и структуре сплава для прогнозирования уровня его механических свойств; распознавать по структуре излома характер разрушения.




3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)




Табл.1








Вид учебной работы


Всего

Семестр




часов

6

7

Общая трудоемкость

200

100

100

Аудиторные занятия

102

51

51

Лекции

51

34

17

Практические занятия (ПЗ)










Семинары (С)










Лабораторные работы (ЛР)

51

17

34

Самостоятельная работа

98

49

49

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

Общие понятия и определения механических свойств

*










2

Упругие свойства и неполная упругость металлов

*







*

3

Пластическая деформация и деформационное упрочнение

*







*

4

Разрушение

*







*

5

Свойства при статических испытаниях

*







*

6

Свойства при динамических испытаниях

*







*

7

Твердость

*







*

8

Жаропрочность

*







*

9

Усталость

*







*




4.2. Содержание лекционного курса




Раздел 1. Общие понятия и определения механических свойств

1.1. История развития методов испытаний и способов оценки механических свойств. Состояние теории механических свойств. Механические свойства как основные показатели качества металлов и сплавов.

1.2. Разновидности напряжений. Упругая и остаточная деформации, характеристики деформации. Тензоры напряжений и деформаций.

1.3. Схема напряженного и деформированного состояний при механических испытаниях. Влияние состояния металла на механические свойства. Коэффициенты мягкости и трехосности.

1.4. Классификация методов определения механических свойств. Условия подобия при механических испытаниях, их реализация в ГОСТах. Приемочный контроль металлической продукции по механическим свойствам как основа статистических методов в системах управления качеством продукции.

Раздел 2. Упругие свойства и неполная упругость металлов

2.1. Закон Гука и упругие константы. Механизм упругой деформации. Физический смысл модулей упругости, методы их определения. Влияние температуры, состава и структуры на модули упругости.

2.2. Неполная упругость металлов. Эффект Баушингера. Упругое последействие. Неупругая деформация. Микропластическая деформация. Внутреннее трение.

Раздел 3. Пластическая деформация и деформационное упрочнение

3.1. Пластическая деформация скольжением и двойникованием. Связь величины деформации с числом дислокаций и длиной их пробега. Системы скольжения в металлах с г.ц.к., г.п. и о.ц.к. решетками. Основные методы изучения картины пластической деформации.

3.2. Пластическая деформация г.ц.к. монокристалла, благоприятно ориентированного для одиночного скольжения. Деформация произвольно ориентированного монокристалла. Особенности пластической деформации поликристаллов. Специфика деформации металлов с г.п. и о.ц.к. решетками.

3.3. Механизм деформации двойникованием. Кристаллография двойникования. Металлография двойников деформации. Свойства границ двойников.

3.4. Явление деформационного упрочнения. Расчет приведенного напряжения сдвига. Стадии деформационного упрочнения г.ц.к. монокристаллов. Особенности упрочнения кристаллов с другими решетками. Деформационное упрочнение поликристаллов. Теории деформационного упрочнения.

3.5. Холодная, теплая и горячая деформации. Влияние скорости деформации и схемы напряженного состояния на деформационное упрочнение при разных температурах. Сверхпластичность.

3.6. Влияние энергии дефектов упаковки, примесей и легирования на пластическую деформацию и упрочнение. Особенности пластической деформации и упрочнения твердых растворов и двухфазных сплавов.

Раздел 4. Разрушение

4.1. Разрушение путем среза и отрыва. Внутризеренное и межзеренное разрушение. Механизмы зарождения трещин.

4.2. Скорости распространения трещин. Анализ развития трещины с позиций линейной механики разрушения. Критический коэффициент интенсивности напряжений у вершины трещины в условиях объемного и плоского напряженного состояний.

4.3. Хрупкое и вязкое разрушение Структура изломов. Хрупко-вязкий переход. Способы борьбы с хрупкостью. Замедленное разрушение.

Раздел 5. Свойства при статических испытаниях

5.1. Разновидности статических испытаний. Образцы и испытательные машины. Расчет основных свойств. Характеристики сопротивления малым деформациям: пределы пропорциональности, упругости и текучести. Теория резкой текучести. Зависимость предела текучести от размеров зерна и субзерна.

5.2. Характеристики предельной прочности, пластичности и вязкости. Равномерная и сосредоточенная деформация при одноосном растяжении.

5.3. Влияние состава и структуры на механические свойства при статических испытаниях гладких образцов. Сопоставление свойств, получаемых по результатам испытаний с разным коэффициентом мягкости.

5.4. Испытания образцов с надрезом. Испытания на вязкость разрушения. Связь характеристик трещиностойкости с другими механическими свойствами. Зависимость трещиностойкости от состава и структуры материала.

Раздел 6. Свойства при динамических испытаниях

6.1. Скорости деформации при механических испытаниях. Особенности пластической деформации и разрушения при динамическом нагружении. Испытания на ударную вязкость. Определение составляющих полной работы деформации и разрушения.

6.2. Сериальные испытания при разных температурах. Оценка температуры хрупко-вязкого перехода. Влияние легирования и параметров структуры на ударную вязкость.

Раздел 7. Твердость

7.1. Физический смысл твердости. Пластическая деформация под индентором. Условность чисел твердости.

7.2. Твердость по Бринеллю, Викерсу и Роквеллу, микротвердость.

Раздел 8. Жаропрочность

8.1.Явление ползучести. Разновидности ползучести: обратимая, логарифмическая, высокотемпературная дислокационная и диффузионная. Механизмы деформации при ползучести разных видов.

8.2. Испытания на ползучесть. Образцы и испытательные машины. Стандартная методика определения предела ползучести.

8.3. Три стадии высокотемпературной ползучести. Особенности внутризеренной деформации и межзеренные сдвиги при высокотемпературной ползучести. Оценка вклада внутризеренной и межзеренной деформации в общее удлинение при ползучести.

8.4. Влияние состава и структуры сплавов на характеристики жаропрочности твердых растворов. Влияние частиц избыточных фаз, размера зерна и субструктуры матрицы на жаропрочность.

Раздел 9. Усталость

9.1. Явление усталости. Феноменология усталостного разрушения. Разновидности циклов напряжений и их характеристики. Усталостные испытания. Кривая Велера. Предел выносливости и усталостная долговечность.

9.2. Испытания на малоцикловую усталость. Диаграмма усталостного разрушения. Циклическая трещиностойкость.

9.3. Природа усталостного разрушения. Пластическая деформация при циклическом разрушении. Зарождение и развитие усталостных трещин. Структура усталостного излома. Влияние легирования и структуры на характеристики выносливости. Способы повышения выносливости.




5. Примерный перечень лабораторных работ

Табл. 3









Наименование

1

Статические испытания на растяжение, сжатие и изгиб

2

Определение с помощью тензометров модуля упругости, пределов пропорциональности и упругости при растяжении

3

Расчет диаграмм истинных напряжений по первичным кривым растяжения

4

Испытания на вязкость разрушения

5

Анализ структуры изломов при разных видах разрушения

6

Определение ударной вязкости

7

Испытания на твердость

8

Определение микротвердости

9

Определение вклада внутризеренной и межзеренной деформации в общее удлинение при ползучести

10

Испытания на длительную прочность

11

Испытания на высокоцикловую усталость

12

Испытания на малоцикловую усталость




6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины




6.1. Рекомендуемая литература




1. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. - М.: Металлургия, 1998.




6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Расчетные и контролирующие компьютерные программы.




7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

1. Испытательные машины для статических испытаний.

2. Твердомеры.

3. Микротвердомеры.

4. Машины для испытаний на высокоцикловую и малоцикловую усталость.

5. Копер для динамических испытаний.

6. Интерференционный и измерительные микроскопы.







Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО направления подготовки дипломированных специалистов 6513000 Металлургия







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