Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом

1.Цели и задачи дисциплины

Сформировать теоретические представления о механизмах струк-турообразования в металлических материалах и на их основе научить анализировать структуры металлов и сплавов, возникающие при различных процессах: кристаллизации, полиморфных превращениях, деформации и последующем отжиге, старении и других процессах. Научить предсказывать характер изменений структуры в результате внешних воздействий и направление изменения свойств; обучить практике выявления и анализа структур.


2.Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Знать: основные закономерности фазовых и структурных превращений.

Уметь: выявлять, описывать, анализировать и предсказывать структуру сплавов, а также выявлять факторы, влияющие на нее.

Иметь навыки: приготовления шлифа; использования микроскопа для исследования структуры; расчета фазовых и структурных составляющих.


З. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)

Вид занятий	Всего часов	Семестр
		5	6
Общая трудоемкость	210	105	105
Аудиторные занятия	136	68	68
Лекции (Л)	68	34	34
Лабораторные работы (ЛР)	68	34	34
Самостоятельная работа	74	37	37
Вид итогового контроля		экз.	экз.

4. Содержание дисциплины


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№	Раздел дисциплины	Л	ЛР
1	Характеристики металла и его структур	*	*
2	Затвердевание металлов	*	*
3	Структурные превращения в твердых металлах	*	*
4	Диаграммы фазового равновесия и структура сплавов	*	*
5	Структурообразование в сталях и чугунах	*	*
6	Особенности структурообразования легированных сталей	*	*
7	Особенности структурообразования цветных сплавов	*	*

4.2 . Содержание разделов дисциплины


Раздел 1. Характеристики металла и его структур

Основные типы межатомной связи в металлах. Кристаллические решетки. Дефекты решетки: точечные (вакансии, примесные атомы); линейные (дислокации). Краевая, винтовая и смешанная дислокация. Вектор Бюргерса, энергия дислокации, их плотность. Движение дислокации. Понятие о дислокационной структуре. Взаимодействие дислокации. Поверхностные дефекты: границы зерен, понятия о малоугловых, специальных и общих границах; межфазные границы.

Раздел 2. Кристаллизация металлов

Атомная структура жидкости, ближний порядок. Термодинамика, механизм и кинетика кристаллизации. Зародышеобразование и рост кристалла. Форма кристаллов. Структура слитка. Выращивание монокристаллов. Получение аморфных металлов.

Раздел 3. Структурные превращения в твердых металлах

Рост зерна: термодинамика, механизм, кинетика. Механизм холодной пластической деформации и структурные изменения. Изменения дислокационной структуры при пластической деформации. Изменения структуры при отжиге деформированного металла. Аллотропические превращения. Нормальный и мартенситный механизмы.

Раздел 4. Диаграммы фазового равновесия и структура сплавов

Общая характеристика твердых фаз и их строения. Кристаллизация твердых растворов. Отклонение от равновесия. Внутризеренная ликвация. Эвтектическая кристаллизация. Структура эвтектик. Эвтектоидное превращение. Перитектическая кристаллизация, перитектоидное превращение. Распад и упорядочение твердых растворов. Термодинамика, механизмы и кинетика превращений в твердых растворах. Спинодальный распад, модулированные структуры.

Раздел 5. Структурообразование в сталях и чугунах

Общая характеристика фаз и фазового равновесия системы железо-углерод. Формирование структуры сталей при отжиге. Структурообразование в белых и серых чугунах. Термодинамика, механизм и кинетика перлитного превращения. Перлитоподобные структуры. Термодинамика, механизм и кинетика мартенситного превращения. Мартенситные структуры. Бейнитное превращение. Процессы при отпуске закаленной стали. Старение технического железа.

Раздел 6. Особенности структурообразования легированных сталей

Классификация легирующих элементов. Классификация легированных сталей. Структурообразование в сталях ферритного, аустенитного, перлитного и ледебуритного классов. Структурообразование в сталях мартенситного класса.

Раздел 7. Особенности структурообразования цветных сплавов

Структуры сплавов на основе алюминия. Зонный распад. Структуры сплавов на основе меди. Структуры сплавов на основе титана. Термоупругий мартенсит.


5. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1.	1	Работа с металлографическим микроскопом.
2.	1	Специальные методы металлографии: темное поле, поляризованный свет.
3.	1	Приготовление микрошлифа для металлографического анализа.
4.	2	Количественный металлографический анализ: определение размеров зерна.
5.	4	Количественный металлографический анализ: определение объема структурных составляющих.
6.	1	Изучение тонкой структуры кристаллов.
7.	1	Моделирование дефектов решетки и их поведения.
8.	3	Изменения структуры и твердости металла при холодной пластической деформации и последующем отжиге.
9.	4	Построение диаграммы фазового равновесия.
10.	4	Структурообразование в эвтектических и перитектических системах.
11.	4	Определение состава сплава по его структуре.
12.	4	Структура сплавов с полиморфными превращениями.
13.	4	Экспертизная задача по двойным сплавам.
14.	4	Определение составов фаз и структурных составляющих в тройных системах.
15.	4	Структура тройных сплавов.
16.	5	Структурообразование в сталях при отжиге. Дефекты структуры.
17.	5	Структурообразование в белых чугунах.
18.	5	Структурообразование в серых чугунах.
19.	5	Структурообразование при ускоренном и быстром охлаждении стали. Структура закаленной стали.
20.	5	Изменение свойств стали при закалке.
21.	5	Построение С-образных диаграмм распада аустенита.
22.	5	Структура закаленной и отпущенной стали.
23.	5	Экспертизная задача по структуре термообработанной стали.
24.	6	Классификация легированных сталей по структуре.
25.	6	Экспертизная задача по легированным сталям.
26	7	Структура и термическая обработка цветных сплавов

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература

Основная:

1. Лившиц Б.Г. Металлография., М.: Металлургия, 1989, стр. 672.

2. Лабораторный практикум по металлографии, ч. 1 и 2., М.:

МИСиС, 1985.

Дополнительная:

1. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов., М.:

Металлургия, 1986, стр. 480.


6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

6.2.1. Наборы контрольных работ по разделам 4, 5, 6.

6.2.2. Компьютерные программы моделирования дефектов решетки.


7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

7.1. Металлографическая лаборатория


Программа составлена в соответствии с Государственными образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 651800 Физическое материаловедение.


Программу составил:

доцент Московского государственного института стали и сплавов (технологического университета) канд. физ.-мат. наук Столяров В.Л.


Программа одобрена на заседании Совета учебно-методического объединения по образованию в области металлургии «22» марта 2001г., протокол № 37.


Зам. председателя Совета УМО В. П. Соловьев