Процесс изучения дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» направлен на формированиеследующих компетенций:
- о современных способах производства металлов и сплавов;
- о процессах кристаллизации металлов и сплавов;
- о диаграммах состояния двухкомпонентных металлических систем;
- о дефектах строения кристаллов и их влиянии на свойства сталей и сплавов;
- о закаливаемости, прокаливаемости, жидкотекучести и других технологических свойствах;
- о теории легирования и принципиальных направлениях создания металлических материалов с особыми физико-механическими свойствами;
- об основах технологии изготовления металлических изделий литьем, обработкой давлением, резанием;
- об основных способах производства неразъемных соединений: сварка, пайка, склеивание;
- о физико-технологических основах изготовления композиционных материалов
Студент должен знать:
- cтроение твердого тела, дефекты кристаллической структуры и их роль в формировании свойств материалов;
- строение, структуру, зависимость свойств металлических и неметаллических конструкционных материалов от структуры; способы регулирования свойств и осуществление рационального выбора наиболее подходящего материала для конкретного изделия;
- элементы химической термодинамики как аппарат прогнозирования и управления процессами получения материалов;
- основы теории фазовых равновесий, позволяющей определять и изменять фазовое состояние системы в зависимости от внешних параметров;
- основы теории процессов возникновения новой фазы, описывающей механизмы образования нового вещества и рычаги управления данным процессом;
|
- основы электронной структуры твердых тел, позволяющей объяснить комплекс электрических свойств металлов, полупроводников и диэлектриков и разрабатывать методы управления ими;
- магнитные явления, позволяющие понять механизмы формирования магнитных свойств в материалах;
- получения нанокристаллических, аморфных и композиционных структур – наиболее перспективных современных материалов;
- термической обработки, позволяющей добиваться нужных свойств у металлической детали;
- основные закономерности гетерогенного равновесия;
- коррозионные процессы разрушения металлов;
- основы получения монокристаллов – основы современной микро- и оптоэлектроники, лазерной техники;
- основы получения нанокристаллических, аморфных и композиционных структур – наиболее перспективных современных материалов;
- процессы термической обработки, позволяющие добиваться нужных свойств у металлических деталей;
- процессы обработки металлов давлением, при помощи которой получают изделия различной формы и с различными механическими свойствами;
- процессы высокоэнергетической поверхностной обработки материалов, делающей возможным получение деталей с уникальными характеристиками при высокой технологической и экономической эффективности;
- основные характеристики механических свойств металлов, характеризующие работоспособность деталей машин при различных условиях их эксплуатации и способы их определения;
- основы технологических процессов литья, сварки, обработки металлов резанием, порошковую металлургию, технологию производства изделий из резины и пластмасс.
|
б) Студент должен уметь:
- оценивать взаимосвязь между составом, строением и свойствами материалов; пользоваться специальной литературой и др. информацией; -
-использовать методы качественного структурного анализа, методы контроля и испытаний свойств металлов, а также аппаратуру и приборы контроля; выбирать наиболее экономичные материалы для изготовления изделий;
- по техническим условиям на изготовление изделий обоснованно выбирать рациональные материалы и режимы упрочняющих технологий;
- по результатам микроскопического и макроскопического анализа определять химический, фазовый, структурный состав сталей и чугунов и тенденции изменения их свойств при изменении структуры;
- определять основные свойства металлических и неметаллических конструкционных материалов;
- назначать материал для различных деталей и заготовок в зависимости от условий эксплуатации;
- выбирать методы изготовления и обработки деталей и заготовок.
Владеть: навыками правильного выбора материалов для изготовления деталей с учетом их физико-механических свойств, организационными навыками обеспечения рационального и качественного технологического процесса изготовления деталей.
4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ (ЧАС) ПО ТЕМАМ И ВИДАМ ЗАНЯТИЙ
№ модуля | № недели | № темы | Наименование темы | ||||||
Всего | Лекции | Практич. | Лаб. раб. | С Р С | |||||
1-2 | Введение. Строение и свойства металлов и сплавов. Типы кристаллических решеток | ||||||||
3-5 | Теория сплавов. Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем. Правило фаз Гиббса | - | |||||||
Железо и его сплавы. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов | |||||||||
6-7 | Теория термической обработки сталей. Химико-термическая обработка и поверхностное упрочнение | - | |||||||
8-9 | Углеродистые и легированные стали и сплавы | ||||||||
10-11 | Цветные металлы и сплавы | - | |||||||
12-13 | Литье. Основы технологии изготовления литых деталей. | ||||||||
14-15 | Обработка давлением. Обработка резанием. | ||||||||
Технология сварки. Физико-химические основы получения сварного соединения. | |||||||||
Композиционные материалы. Изготовление полуфабрикатов и деталей из композиционных материалов. | - | - | - | ||||||
Всего: |
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА
|
№ Темы | Всего часов | № Лекции | Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции |
Введение. Содержание курса, задачи и значение. Взаимосвязь со смежными дисциплинами. Атомно-кристаллическое строение металлов. Основные типы кристаллических решеток металла и их характеристики. Виды дефектов кристаллического строения металлов (точечные, линейные, поверхностные). Кристаллизация и структура металлов и сплавов. Строение реальных кристаллов. Механизм и кинетика кристаллизации металлов. Диффузионные и бездиффузионные превращения Полиморфизм. Аморфные металлы. Классификация сплавов. | |||
Теория сплавов.Диаграммы состояния сплавов. Твердые растворы, химические соединения, гетерогенные структуры. Сплав, система, компонент, фаза, правило фаз. Методика построения диаграмм состояния. Виды диаграмм состояния: c неограниченной растворимостью компонентов; с ограниченной растворимостью; с образованием химического соединения. Связь между структурой и свойствами сплавов (Правила Курнакова: принцип непрерывности и соответствия). Деформация и разрушение. Механические свойства металлов. Способы упрочнения металлов и сплавов. Процессы плавления и кристаллизации металлов. Термодинамические условия процессов кристаллизации. Образование и рост кристаллических зародышей. Кинетика кристаллизации. Термический анализ и методы построения диаграмм плавкости. Ликвидус и солидус. Фазы и структуры в металлических сплавах. Вариантность систем. | |||
Железо и его сплавы. Диаграмма состояния сплавов железо-углерод(цементит). Компоненты фазы, структурные составляющие сталей и чугунов. Углеродистые стали. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства сталей. Влияние легирующих компонентов на превращения, структуру, свойства сталей. Классификация и маркировка углеродистых сталей. Чугуны: белые, серые, ковкие, высокопрочные. Структура и свойства чугунов, область применения. | |||
Теория термической обработки стали. Виды термической обработки стали. Аустенизация стали (превращение при нагреве). Рост зерна. Перегрев и пережог. Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита. Перлитное, мартенситное и промежуточное превращения. Превращения аустенита при непрерывном охлаждении. Влияние величины зерна на технологические и механические свойства. Пластинчатый и пакетный мартенсит. Критическая скорость охлаждения и факторы, влияющие на нее. Влияние температуры отпуска и продолжительности нагрева на структуру и свойства закаленной стали. Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске: обратная и необратимая отпускная хрупкость стали | |||
Углеродистые и легированные стали и сплавы. Классификация железоуглеродистых сплавов по структуре (стали, чугуны). Конструкционные металлы и сплавы. Влияние легирующих элементов. Классификация. Маркировка легированных сталей. Конструкционные стали общего назначения: цементуемые, улучшаемые, высокопрочные, износостойкие, нержавеющие. Инструментальные материалы: инструментальные и быстрорежущие стали, твердые сплавы и режущая керамика. Стали, устойчивые против коррозии, жаропрочные стали и сплавы, материалы абразивных инструментов. Электрохимическая коррозия. | |||
Цветные металлы и сплавы. Сплавы на основе меди. Общая характерис-тика медных сплавов. Латуни. Бронзы. Сплавы на основе алюминия. Общая характеристика алюминиевых сплавов. Сплавы на основе магния и их общая характеристика. Общая характеристика титановых сплавов. | |||
Литье. Основы технологии изготовления литых деталей. Литейные свойства сплавов. Особенность изготовления земляной формы для получения отливок из стали, чугуна, цветных металлов. Специальные методы литья. Основы технологии изготовления деталей и механизм пластической деформации. | |||
Обработка давлением. Обработка резанием. Текстура деформации. Влияние пластической деформации на свойства металлов. Влияние температуры нагрева на структуру и свойства деформированного металла. Классификация видов обработки давлением, объем их применения и эффект полезного использования по сравнению с другими способами получения заготовок. Технология обработки конструкционных материалов резанием. Роль обработки резанием при изготовлении машин и приборов. Понятие о схеме резания. Физические явления, сопровождающие процесс резания. Тепловые процессы при резании и их влияние на точность обработки. Понятие об электроискровой, электрохимической и ультразвуковой обработке. | |||
Технология сварки. Физико-химические основы получения сварного соединения. Сварочное производство. Физическая и технологическая сущность процесса сварки. Напряжения и деформации при сварке. Виды сварки. Теоретические основы дуговой сварки. Материалы и оборудование для сварки. Дефекты сварных соединений. Технология сварки цветных металлов и сплавов. Контроль качества сварных соединений. |