Программа дисциплины дпп. Ф. 03. 1 Материаловедение и технологии производства материалов цели и задачи дисциплины Цели дисциплины
| Вид материала | Программа дисциплины |
- Программа дисциплины дпп. Дс. 05 Технология швейного производства цели и задачи дисциплины, 196.83kb.
- Программа дисциплины дпп. В. 01 Информационные технологии в управлении средой обитания, 141.19kb.
- Программа дисциплины дпп. Дс. 05 Восстановление биосферы цели и задачи дисциплины, 250.27kb.
- Программа дисциплины дпп. Ф. 13 История зарубежной литературы (ч. 2) Цели и задачи, 413.56kb.
- Программа дисциплины дпп. Ф. 03 История России 1917 1941 гг. Цели и задачи учебной, 483.85kb.
- Программа дисциплины дпп. Ф. 12 История русской литературы (ч. 5) Цели и задачи дисциплины, 124.29kb.
- Программа дисциплины дпп. Ддс. 03. Страноведение цели и задачи дисциплины, 336.18kb.
- Программа дисциплины дпп. Ф. 07 Психология труда ( указывается наименование и шифр, 270.6kb.
- Программа дисциплины дпп. Дс. 03 Конструктивное моделирование цели и задачи дисциплины:, 244.75kb.
- Программа дисциплины дпп. Ф. 11 Гигиена физического воспитания и спорта Цели и задачи, 153.21kb.
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 |