Рабочая программа По дисциплине «Материаловедение» По специальности 150601. 65

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Индекс по учебному плану Форма обучения Основными задачами изучения дисциплины являются Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины 1.2. Требования к знаниям и умениям 2. Содержание дисциплины Общая трудоемкость (часов) Тема 2. Строение и свойства материалов. Элементы кристаллографии 2.2. Содержание разделов дисциплины 2.1.3. Строение и свойства материалов Фазовый состав сплавов. Дефекты кристаллической решётки 2.2. Лабораторные занятия, их наименование, объем в часах 2.4. Курсовая работа, её характеристика Наименование тем, разделов 3. Учебно-методические материалы по дисциплине 3.2. Рекомендуемая литература 3.2. Материально-технические средства обеспечения преподавания дисциплины Дополнения и изменения в рабочей программе

Подобный материал:

• Рабочая программа По дисциплине «Детали машин и основы конструирования» По специальности, 668.69kb.
• Рабочая программа По дисциплине «Основы полиграфии» По специальности 150601. 65 Материаловедение, 512.88kb.
• Рабочая программа По дисциплине «Начертательная геометрия. Инженерная графика» По специальности, 520.12kb.
• Программа дисциплины опд. Ф. 7 Метрология, стандартизация и сертификация для студентов, 114.01kb.
• Рабочая программа По дисциплине «сертификация и маркетинг в области новых материалов, 186.32kb.
• Программа По дисциплине "Методы исследования материалов и покрытий" По специальности, 257.05kb.
• Программа дисциплины опд. Ф теория механизмов и машин для студентов специальности 150601, 80.19kb.
• Программа дисциплины опд. Ф детали машин и основы конструирования для студентов специальности, 87.24kb.
• Программа и методические указания     по дисциплине опд. Ф. 03 1 "Материаловедение", 1260.06kb.
• Рабочая программа По дисциплине «Материаловедение» По специальности 220301 Автоматизация, 347.31kb.

М

ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ




Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ

ИМЕНИ ИВАНА ФЕДОРОВА»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

______________ Т.В. Маркелова

«_____» ___________2011 г.

рабочая программа

По дисциплине «Материаловедение»

По специальности 150601.65 – Материаловедение и технология новых материалов

Факультет Принтмедиа технологий

Кафедра «Материаловедение»

^ Индекс по учебному плану	Цикл	Компонент
		Федеральный	Национально-Региональный (вузовский)	Элективный
ОПДФ09	Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины
	Общие математические и естественнонаучные дисциплины
	Общепрофессиональные дисциплины	
	Специальные дисциплины
	Дисциплины специализации

^ Форма обучения	курс	семестр	Трудоемкость дисциплины в часах								Форма итогового контроля
			Всего часов	Аудиторных часов	Лекции	Семинарские (практически) занятия	Лабораторные занятия	Курсовая работа	Курсовой проект	Самостоятельная работа
Очная	3	6	153	85	34		51			68	экзамен
Очно-заочная	4	7	153	68	34		34			99	экзамен
Заочная

Москва — 2011 г.


Составитель: _ктн, доцент Сретенцева Т.Е..

Рецензенты: __ дтн, снс Баблюк Е.Б.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Материаловедения»

(дата) 18 июня 2009 г, протокол № 9.


Зав. кафедрой ____________________/А.Ф.Бенда/


Одобрена Советом факультета полиграфической техники и технологий

(дата) 23 июня 2009 г, протокол № 11.


Председатель____________________/Т.Е.Сретенцева/


1. Цели и задачи дисциплины, требования к знаниям и умениям

1.1. Цель и задачи изучения дисциплины

Целью дисциплины «Материаловедение» является обучение студентов теории строения материалов: металлов, их сплавов, полимеров и т.п., закономерностям поведения материалов при различных воздействиях в процессе их эксплуатации, умению применять полученные знания в разных областях деятельности.

^ Основными задачами изучения дисциплины являются:

Задачей изучения дисциплины «Материаловедение» является создание у студентов теоретической базы по материаловедению для усвоения дисциплин, изучаемых по учебной программе для специальности «Материаловедение и технология новых материалов» и приобретение студентами знаний, необходимых для решения практических вопросов в их будущей инженерной деятельности.

В результате изучения курса «Материаловедение» студенты должны знать:

-физическую природу и свойства металлических и неметаллических материалов;

-наиболее общие закономерности равновесий и структурных превращений в металлических материалах;

• термическую обработку металлических материалов;
  

-металловедение металлических материалов на основе железа, цветных металлов и тугоплавких металлов;

-особенности металловедения металлических материалов со специальными свойствами.

- анализ диаграмм фазовых равновесий, механизма и кинетики разделения фаз и формирования фазовой структуры;

^ Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины:

1. Математика;
   
2. Физика;
   

3) Химия;

Дисциплина, в свою очередь, является базовой для последующих дисциплин циклов ОПД и СД: Методы исследования материалов и процессов; Физика и химия материалов и покрытий; Моделирование и оптимизация материалов и технологических процессов; Теория и технология процессов производства, обработки и переработки материалов и нанесения покрытий.

^ 1.2. Требования к знаниям и умениям

В результате освоения дисциплины студент должен

- знать:

• основные классификации материалов;
  
• типы и характеристики структуры конденсированных фаз различной природы, их фазовые и релаксационные превращения;
  
• основные типы диаграмм фазового равновесия одно-, двух- и трехкомпонентных систем;
  
• диаграмму фазового равновесия системы Fe – Fe₃C;
  
• процессы, происходящие в металлах при их термической и химико-термической обработке;
  
• основные свойства материалов;
  
• наменкулатуру металлов и их сплавов.
  

- владеть:

• специальной терминологией материаловедения;
  
• методами построения и анализа диаграмм фазовых равновесий;
  
• методами выбора материалов для конкретных практических задач;
  
• методами термической и химико-термической обработки металлов;
  

- уметь:

• теоретически, полуэмпирически и экспериментально оценивать параметры атомно-молекулярного и фазового состава и структуры материалов;
  
• читать диаграммы фазового равновесия гетерогенных систем, анализировать фазовые и релаксационные переходы в материалах;
  
• определять основные свойства материалов;
  
• находить и использовать справочную литературу и базы данных по составу, структуре и свойствам основных типов материалов.
  

^ 2. Содержание дисциплины

2.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах.

№п/п	Наименование тем, разделов	^ Общая трудоемкость (часов)
		Аудиторные занятия (всего часов)	Лекции	Практические занятия (семинары)	Лабораторные занятия
1	Тема 1. Введение, классификации современных материалов. Методы исследования структуры материалов.	2	2
2	^ Тема 2. Строение и свойства материалов. Элементы кристаллографии.	16	8		8
3	Тема 3.	24	12		12
4	Тема 4.	24	12		12
5	Тема 5.	24	12		12
6	Тема 6.	12	5		7
	итого	102	51		51

^ 2.2. Содержание разделов дисциплины

2.1.1. Введение. Классификация современных материалов:

а) на металлической основе  металлы, сплавы, интерметаллиды, композиционные материалы;

б) неметаллические материалы  органические полимеры (пластмассы, композиционные материалы, резины, клеи), неорганические материалы (графит, ситаллы, керамика).

Определение науки «Металловедение», ее история и перспективы развития.

2.1.2. Методы исследования структуры материалов: макроскопический, микроскопический, электронно-микроскопический, рентгенографический, ультразвуковой и др.

^ 2.1.3. Строение и свойства материалов

Элементы кристаллографии. Кристаллическая решетка, параметры кристаллической решётки: элементарная ячейка, углы и периоды решётки. Кристаллические системы, координацион­ное число, коэффициент компактности.

Характеристики основных типов кристаллических решеток (ГЦК, ОЦК, гексагональная плотноупакованная). Октаэдрические и тетраэдрические поры ГЦК. Кристаллографические плоскости и направления в кристаллических решетках. Анизотропия.

Типы связи в кристаллических телах, их влияние на структуру и свойства кристаллов. Молекулярные кристаллы. Ковалентные кристаллы. Металлические кристаллы. Ионные кристаллы. Полиморфизм.

^ Фазовый состав сплавов. Типы твердых растворов, соединений, фазовых смесей. Условия образования твердых растворов замещения, внедрения, вычитания. Упорядоченные твердые растворы. Виды соединений. Соединения с нормальной валентностью, соединения электронного типа, фазы Лавеса, фазы внедрения. Фазовые смеси: эвтектические, перитектические, эвтектоидные, перитектоидные.

^ Дефекты кристаллической решётки. Точечные дефекты, линейные дефекты: краевые и винтовые дислокации, поверхностные дефекты: большеугловые и малоугловые границы, дефекты упаковки, границы двойников. Причины различия в значениях теоретически подсчитанной прочности и экспериментальной.

Формирование структуры металлов и сплавов при кристаллизации.

Самопроизвольная кристаллизация. Зарождение кристаллов в жидкости. Гомогенное возникновение зародышей. Термодинамика фазового превращения. Термическое переохлаждение как необходимое условие начала кристаллизации. Центры кристаллизации и линейная скорость роста кристаллов.

Несамопроизвольная кристаллизация. Гетерогенное возникновение зародышей. Условия, облегчающие возникновение зародышей: флуктуации энергии и плотности, активные примеси.

Получение монокристаллов и их структура. Особенности получения гранулированных и аморфных сплавов.

Формирование структуры слитков при кристаллизации. Возможные типы макроструктуры литого металла. Способы получения литого металла с заданным типом макроструктуры. Связь строения литого металла со свойствами.

Двухкомпонентные диаграммы состояния с неограниченной растворимостью компонентов, с эвтектическим, перитектическим, монотектическим равновесием.

Кристаллизация и структура характерных сплавов данных систем. Понятие фазы и структурной составляющей в сплаве. Определение относительных весовых количеств фаз и структурных составляющих в характерных сплавах. Неравновесная кристаллизация сплавов. Диаграмма Fe-C как пример реальной диаграммы состояния.

Характеристика фаз диаграммы Fe-C. Процесс кристаллизации и структура характерных сплавов диаграммы Fe-C. Классификация углеродистых сталей по составу и структуре. Зависимость свойств сталей от содержания углерода. Механические и технологические свойства углеродистых сталей.

Структура и свойства белых чугунов и чугунов с графитовыми включениями.

Зависимость физических и технологических свойств сплавов от их химического состава и строения и выбор сплавов с заданными свойствами.

Формирование структуры деформированных металлов и сплавов. Структурные изменения при деформации. Механизм пластической деформации.

Виды сдвиговой деформации: скольжение, двойникование, незакономерный поворот кристаллической решетки. Структура и свойства деформированного металла. Дислокационная теория упрочнения.

Влияние пластической деформации на структуру и свойства литого металла. Текстура деформации и ее технологическое значение.

Структурные изменения при нагреве деформированного металла. Отжиг деформированного металла, основанный на процессах возврата и рекристаллизации. Полигонизация деформированных материалов. Движущая сила процесса рекристаллизации обработки и собирательной рекристаллизации. Факторы, влияющие на размер рекристаллизованного зерна. Изменение свойств деформированного металла при нагреве. Понятие о холодной и горячей деформации.

Термическая обработка как способ управления структурой и свойствами сплавов.

Классификация видов термической обработки: отжиг I, II рода, закалка, отпуск (старение), химико-термическая, термомеханическая обработки. Основные параметры термической обработки (температура нагрева, скорость нагрева и охлаждения, время выдержки).

Изотермическое превращение переохлажденных твердых растворов. Принципы построения "С"-образных диаграмм.

Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Общие закономерности. Три стадии процесса химико-термической обработки. Фазовые и структурные превращения на различных стадиях. Зависимость толщины диффузионного слоя от температуры и длительности выдержки.

Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами.

Конструкционные материалы.

Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Эксплуатационные требования. Конструктивная прочность. Экономические требования. Критерии оценки конструкционной прочности.

Методы повышения конструкционной прочности. Увеличение плотности дислокаций, создание барьеров для движения дислокаций в виде границ зерен, субзерен, дисперсных частиц вторичных фаз, как способы повышения конструкционной прочности. Образование полей упругих напряжений, искажающих кристаллическую решетку.

Классификация конструкционных материалов.

Легированные стали. Взаимоотношение легирующих элементов с железом и углеродом. Основные типы диаграмм состояния железо - легирующий элемент.

Закономерности карбидообразования.

Классификация специальных карбидов. Их роль в сталях. Маркировка легированных сталей.

Классификация легированных сталей по составу, назначению и структуре в отожженном и нормализованном состояниях.

Конструкционные стали.

Принципы легирования, их общая характеристика, классификация конструкционных сталей. Требования, предъявляемые к конструкционным сталям.

Цементуемые стали. Особенности их химико-термической и термической обработки. Характерные свойства и область применения.

Улучшаемые стали. Их состав. Особенности термической обработки улучшаемых сталей. Отпускная хрупкость сталей и методы ее устранения. Высокопрочные стали. Среднеугелеродистые комплекснолегированные стали после низкого отпуска и изотермической закалки.

Применение термомеханической обработки для создания высокопрочного состояния. Высокопрочные мартенситно-стареющие стали. Их состав. Принципы термической обработки. Основные свойства и область применения.

Пружинные стали. Особенности работы пружин и рессор. Принципы легирования пружинных сталей. Термическая обработка пружинно-рессорных сталей.

Инструментальные стали.

Требования, предъявляемые к инструментальным сталям. Принципы их легирования. Классификация инструментальных сталей.

Стали для режущего инструмента, не обладающие теплостойкостью (красностойкостью). Принципы их термической обработки, структура и свойства.

Стали для режущего инструмента, обладающие красностойкостью. Быстрорежущие стали, их состав, роль основных легирующих элементов. Термическая обработка сталей, структура и свойства. Спеченные твердые сплавы. Их достоинства и недостатки. Способы изготовления инструмента из твердых сплавов.

Штамповые стали для холодной обработки металлов. Требования, предъявляемые к ним. Термическая обработка, структура и свойства сталей.

Штамповые стали для горячей обработки металлов давлением. Стали для штампов молотов, для прессового инструмента и высадки. Принципы их легирования, термическая обработка, структура и свойства.

Стали и сплавы с особыми свойствами. Коррозионно-стойкие стали.

Принципы их легирования. Роль хрома, никеля и углерода в нержавеющих сталях. Хромистые стали мартенситного, мартенситно-ферритного и ферритного классов. Их термическая обработка, структура и свойства.

Хромоникелевые нержавеющие стали. Их классификация по структуре. Аустенитные стали, их термическая обработка и свойства. Межкристаллитная коррозия и меры борьбы с ней. Мартенситные стали. Аустенитно-мартенситные стали переходного класса. Их состав, особенности термической обработки, структура и свойства. Аустенитно-ферритные стали, их достоинства и недостатки

Материалы с малой плотностью. Алюминий и его сплавы.

Структура, физические, химические, технологические свойства алюминия. Классификация алюминиевых сплавов по способу производства, по технологическим свойствам, по склонности к термическому упрочнению.

Литейные алюминиевые сплавы. Сплавы систем Al-Si и Al-Si-Fe. Модифицирование силуминов. Многокомпонентные силумины. Их термическая обработка, структура и свойства. Жаропрочные сплавы системы Al-Cu-Mn. Коррозионностойкие сплавы системы Al-Mg. Их структура, свойства, области применения.

Деформируемые термически неупрочняемые сплавы систем Al-Mg и А1-Мп. Особенности их структуры. Свойства сплавов, их свариваемость, виды полуфабрикатов, изготовляемых из них, применение.

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой. Сплавы систем Al-Cu-Mg. Равновесная и неравновесная структура сплавов. Особенности термической обработки дуралюминов, их свойства и применение. Жаропрочные сплавы систем Al-Cu-Mg с Fe и Ni Al-Cu-Mn.

Высоко пластичные сплавы системы Al-Mg-Si. Ковочные сплавы системы Al-Mg-Si-Cu. Свариваемые сплавы системы Al-Zn-Mg.

Высокопрочные сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu. Алюминиевые сплавы с Li.

Магний и его сплавы.

Структура, физические, химические, технологические свойства магния. Классификация магниевых сплавов по технологическим свойствам и способности упрочняться при термической обработке.

Принципы легирования магниевых сплавов. Термическая обработка сплавов. Свариваемость магниевых сплавов. Литейные сплавы систем Mg-Mn, Mg-Al-Zn, Mg-Zn-Zr. Роль редкоземельных металлов в магниевых сплавах.

Деформируемые сплавы систем Mg-Mn, Mg-Al-Zn, Mg-Zn-Zr, Mg-Li. Структура, свойства, применение магниевых сплавов.

Титан и его сплавы.

Структура, физические, технологические, химические свойства титана. Влияние примесей на структуру и свойства титана. Классификация легирующих элементов по

влиянию на температуру полиморфного превращения. Фазовые превращения в титановых сплавах при закалке. Классификация титановых сплавов по структуре с учетом коэффициента стабилизации -фазы-К.

Характеристика  и псевдо -сплавов. Их достоинства и недостатки, применение. Характеристика -сплавов мартенситного и переходного классов. Принципы легирования. Особенности их структуры после деформации и отжига. Свойства сплавов.

Характеристика псевдо -сплавов и -сплавов. Их достоинства и недостатки, области применения. Закалка и старение  и псевдо--сплавов. Изменение структуры сплавов при термической обработке, определяющее эффект упрочнения. Жаропрочные титановые сплавы на основе интерметаллидов.

^ 2.2. Лабораторные занятия, их наименование, объем в часах

V семестр

1. Макроскопический анализ металлов и сплавов 2 часа
   Микроскопический анализ металлов и сплавов
   
2. Кристаллизация металлов - 2 часа
   Структура металлических слитков и сварных соединений
   
3. Пластическая деформация металлов 2 часа
   Рекристаллизация металлов
   
4. Структуры двойных сплавов системы эвтектического типа Al-Cu 2 часа
   
5. Структура двойных сплавов системы эвтектического типа Al-Si 2 часа
   
6. Структура двойных сплавов системы перитектического типа Sn-Sb 2 часа
   
7. Диаграмма состояния Fe-C. Структура сталей 2 часа
   
8. Диаграмма состояния Fe-C. Структура чугунов 2 часа
   
9. Коллоквиум 1 час
   

VI семестр

1. Закалка и отпуск углеродистых сталей 2 часа
   
2. Изотермическая обработка стали (анализ микроструктуры образцов после термической обработки) 2 часа
   
3. Термическая обработка инструментальных сталей 2 часа
   
4. Классификация легированных сталей (анализ микроструктуры) 2 часа
   
5. Структура и свойства нержавеющих сталей 2 часа
   
6. Структура литейных алюминиевых сплавов 2 часа
   Структура деформируемых алюминиевых сплавов
   

Структура свариваемых алюминиевых сплавов

7. Термическая обработка алюминиевых сплавов (закалка) 2 часа
   Термическая обработка алюминиевых сплавов (старение)
   
8. Структура отожженных титановых сплавов 2 часа
   Структура титановых сплавов после упрочняющей обработки
   

2.2.9 Коллоквиум

^ 2.4. Курсовая работа, её характеристика

Не предусмотрена.

2.5. Организация самостоятельной работы

	^ Наименование тем, разделов	Виды и формы самостоятельной работы * (распределение по часов по формам обучения)
		Подготовка к практическому (семинару, лаб. работе)			Подготовка рефератов (докладов, сообщений и информационных материалов т.п.)			Выполнение домашних контрольных и иных заданий			Подготовка к промежуточной аттестационной работе (в т.ч. коллоквиум, тестирование и пр.)			Подготовка к зачету (экзамену)
		Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная
	Тема 1. Введение в физику и химию материало и покрытий.	2
	Тема 2. Структура, состояния, химические и физические превращения неорганических и органических материалов	6	12					5	5		3	3		2	2
	Тема 3. Диаграммы фазовых равновесий, разделение фаз и фазовая структура двух- и много компонентных систем	6	10					5	5		3	3		2	2
	Тема 4. Основы теории гетерогенных систем и принципы создания композитных материалов и покрытий	5	11					5	5					2	2
	Тема 5. Физические и химические свойства материалов и покрытий в зависимости от их структуры и состояния и условий внешних воздействий	5	11					5	5					2	2
	Тема 6. Химическая стойкость, коррозия и старение материалов и покрытий	5	11						5					2	2

^ 3. Учебно-методические материалы по дисциплине

3.1. Обязательная литература

1. Фетисов Г.П., Карпман М.Г. и др. Материаловедение и технология металлов.М., Металлургия, 2001г., с. 378
   

^ 3.2. Рекомендуемая литература

1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990 г.
   
2. Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термообработка и рентгенография. М.: МИСИС, 1994 г., с.480.
   
3. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.,
   Металлургия, 1993 г., с.465.
   

3. Захаров A.M. Диаграммы состояния двойных и тройных систем. М.,Металлургия,1990 г., с.239.

4. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В,И. Металловедение и термическая
обработка цветных металлов и сплавов. М.,МИСИС, 1999 г., с.413.

^ 3.2. Материально-технические средства обеспечения преподавания дисциплины

Лабораторные занятия проводятся в специализированных лабораториях, оснащенных приборами, необходимыми для выполнения работ из всех разделов курса. В случае отсутствия необходимых приборов студенты используют уже готовые, оригинальные рентгенограммы, термограммы и т.п.

Протокол

согласования рабочей программы с другими дисциплинами специальности на 200 / учебный год

Наименование дисциплин, изучение которых опирается на данную дисциплину	Кафедра	Предложения об изменениях в пропорциях материала, порядка изложения и т.д.	Принятое решение (протокол N°. дата) кафедрой, разработавшей программу
1	2	3	4

^ Дополнения и изменения в рабочей программе

на 200 I учебный год


В рабочую программу вносятся следующие изменения:


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании


кафедры « »____________________200 г.


Заведующий кафедрой материаловедения

____________________/А.Ф.Бенда/


Внесенные изменения утверждаю

Проректор по учебной работе

_______________ Т.В. Маркелова

«_____» ___________200 г.