| № темы | Всего часов | № работы | Наименование лабораторной работы. Вопросы, отрабатываемые на занятии. |
| Металлографический анализ металлов и сплавов. Устройство микроскопа, изготовление шлифов, изучение макро- и микроструктуры. Исследование твердости материалов. Устройство твердомеров, принципиальные схемы определения твердости, определение твердости сырых и закаленных материалов. Исследование влияния углерода на структуру и свойства стали. Определение количества углерода, структуры стали, твердости. Выявление причины изменения твердости. Исследование зависимости свойств чугуна от структуры. Определение структуры чугунов, примерной марки (используя экспериментальные данные по твердости). Построение кривых охлаждения сталей и чугунов с использованием диаграммы железо – углерод. Изучение диаграммы железо – углерод, построение кривых охлаждения, использование правила фаз, правило концентрации, определение количества фаз. Определение температуры закалки сталей 45 и У8. Изучение полной и неполной закалки, определение критических точек, структур. Цветные металлы Получение заготовок при литье в оболочковые формы Холодная сварка |
7. ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
| № темы | Всего часов | № работы | Наименование лабораторной работы. Вопросы, отрабатываемые на занятии. |
| Строение и свойства металлов. Кристаллизация металлов. Изменение структуры и свойств металлов при пластической деформации и рекристаллизации Основы физико-химического анализа. Термический анализ. Построение кривых охлаждения. Построение диаграмм плавкости металлических и неметаллических двухкомпонентных систем с различными типами растворимости компонентов в жидком и твердом состояниях и образованием химических соединений Железоуглеродистые сплавы. Анализ диаграмм состояния в системе железо – углерод. Построение кривых охлаждения сталей и чугунов с использованием диаграммы железо – углерод. Изучение диаграммы железо – углерод, построение кривых охлаждения, использование правила фаз, правило концентрации, определение количества фаз. Теория и технология термической обработки стали Построение и анализ диаграмм плавкости цветных металлов Формовка в опоках и заливка форм расплавленным металлом Конструкция и геометрия фрез |
|
|
8. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫСТУДЕНТОВ
| № темы | Всего часов | Вопросы для самостоятельного изучения | Литература |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Основные виды фазовых диаграмм двухкомпонентных систем. Фазовые превращения металлических структур. Полиморфные превращения. Условия образования и виды твердых растворов. Влияние на фазовые переходы внешних полей и размеров компонентов композита. | [1-10] | ||
| Пластическое деформирование моно- и поликристаллов. Механизм пластического деформирования. Особенности деформирования монокристаллов. Деформирование поликристаллов. Деформирование двухфазных сплавов. Свойства холоднодеформируемых металлов и сплавов | [1], [4], [6], [8] | ||
| Методы построения диаграмм состояния. Определение терминов: сплав, система, компонент, фаза. Применение правила фаз Гиббса для анализа диаграмм состояния диаграмм плавкости. Равновесие жидкость - жидкость. Характеристика систем из двух жидких компонентов (межмолекулярные взаимодействия для системы, состоящей из двух компонентов: смешивающихся во всех отношениях; с ограниченной растворимостью; несмешивающихся между собой. | [1,2, 3-10] | ||
| Диаграмма состояния железо-цементит. Компоненты, фазы, структурные составляющие сталей и белых чугунов, их характеристика, условия образования и свойства. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства стали. Структурные классы легированных сталей в условиях равновесия и нагрева. | [12-14, 16, 18, 21, 25] | ||
| Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение. Особенности термообработки высокопрочных мартенситно-стареющих сталей. Особенности химико-термической обработки легированных сталей. Влияние легирующих элементов на превращение при отпуске. Графитизированная сталь. Криогенные стали. | [3,5,7,8, 12, 16] | ||
| Титан и его сплавы. Свойства титана и его сплавов. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титановых сплавов. Свойства бериллия. Бериллиевые сплавы. Общая характеристика латуней и бронз. Литейные алюминиевые сплавы. | [3-5, 7, 24, 28] | ||
| Непрерывное литье заготовок. Основные процессы, протекающие при непрерывном литье. Дефекты непрерывно-литого слитка. | [3-5, 7, 24, 28, 31,35] | ||
| Элементы технологии обработки металлов давлением. Классификация способов обработки давлением. Нагрев металла. Прокатка. Прессование. Волочение. Ковка. Объемная штамповка. | [6], [8], [11] | ||
| Дуговая сварка. Электроды и механизм сварки. Контактная сварка. Газовая сварка и огневая резка. | [1-7] | ||
| Классификация композиционных материалов на основе межфазного взаимодействия. Общие закономерности формирования композиционных материалов. Армированные и упрочненные композиционные материалы. Основные структурные параметры наночастиц, их форма и размер. Природа упрочняющего эффекта. Примеры использования волокнистых наполнителей. Физико-химические свойства основных компонентов композитов. Металлы. Полупроводники. Полимеры. Жидкие кристаллы. Стекла. Керамики. Основные группы композиционных материалов. Наноматериалы. | [7], [23], [45-53] |
|
|
|
|
ВОПРОСЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЧЕТ
1. Предмет материаловедения. Сведения по истории материаловедения. Проблемы и достижения современного материаловедения.
2. Общие сведения о металлах. Свойства и классификация. Дефекты в кристаллах. Атомно-кристаллическое строение металлов. Кристаллизация из расплавов. Полиморфные превращения.
3. Основные типы кристаллических решеток и их характеристики. Анизотропия и полиморфизм металлов.
4. Методы изучения структуры металлов.
5. Плавление и кристаллизация металлов.
6. Строение кристаллического слитка.
7. Полиморфизм металлов.
8. Дефекты кристаллического строения.
9. Понятие о дислокациях.
10. Упругая и пластическая деформация металлов.
11. Наклеп и упрочнение металлов.
12. Гомогенная и гетерогенная система; физическая и химическая составные части, фаза, фазовая диаграмма, фазовый переход, фазовое равновесие; составляющие вещества и компоненты системы, число независимых компонентов; число степеней свободы (вариантность системы). Классификация системы по числу степеней свободы (ноно-, моно-, дивариантные и т.д. системы).
13. Условия термодинамического межфазового равновесия. Правило фаз Гиббса (математическая зависимость между числом фаз, независимых компонентов и степеней свободы), условия его соблюдения.
14. Равновесие жидкость - жидкость. Характеристика систем из двух жидких компонентов (межмолекулярные взаимодействия для системы, состоящей из двух компонентов: смешивающихся во всех отношениях; с ограниченной растворимостью; несмешивающихся между собой.
15. Фазовая диаграмма растворимости: бинодали, конноды. Критические точки растворимости: ВКТР, НКТР. Правило рычага: нахождение состава и массы фаз. Влияние температуры на взаимную растворимость двух жидкостей. Типы диаграмм взаимной растворимости жидкостей. Правило прямолинейного диаметра Алексеева.
16. Равновесие кристаллы - жидкость. Термический анализ, кривые охлаждения. Диаграммы растворимости двухкомпонентных систем (диаграммы плавкости): с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (твердые растворы внедрения); с полной взаимной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии (с простой эвтектикой); с частичной растворимостью компонентов в твердом состоянии (растворы замещения); с образованием химических соединений, плавящихся конгруэнтно и инконгруэнтно. Понятие о сингулярной точке.
17. Теория сплавов. Фазы металлических сплавов. Сплавы с полной растворимостью компонентов. Сплавы с ограниченной растворимостью компонентов. Сплавы, образующие химические соединения.
18. Связь между структурой и свойствами сплавов.
19. Уравнение Клаузиуса - Клапейрона в дифференциальной форме: связь между теплотой фазового перехода, температурой и давлением. Анализ уравнения Клаузиуса - Клапейрона.
20. Характеристика диаграмм состояния с одной твердой фазой (воды) и несколькими (серы): применение правила фаз к разбору диаграмм; количество переменных параметров, определяющих состояние однокомпонентной системы; характеристика всех фазовых полей системы и фигуративных точек; характеристика кривых кипения или испарения (конденсации), плавления (охлаждения), сублимации (возгонки); метастабильное состояние систем; об аномалии кривых плавления; понятие монотропных и энантио-тропных превращений. Уравнение Клаузиуса - Клапейрона в интегральной форме для процессов возгонки и испарения.
21. Основные свойства материалов. Механические свойства. Сопротивление материалов коррозии.
22. Электрохимическая коррозия металлов и методы ее устранения.
23. Температурные характеристики. Теплоемкость и ее зависимость от температуры. Закон Кирхгоффа. Теплопроводность.
24. Электрические и магнитные свойства. Электрическое сопротивление. Электропроводность. Поляризация диэлектриков.
25. Технологические свойства материалов. Обрабатываемость резанием, давлением. Свариваемость.
26. Технические материалы. Классификация. Конструкционные материалы.
27. Прочность металлов и сплавов. Напряжения и деформации. Деформационное упрочнение и разрушение. Механические испытания. Конструкционная прочность.
28. Рекристаллизация в металлах и сплавах. Возврат и кристаллизация. Структура рекристаллизованного металла. Холодное и горячее деформирование.
29. Железо и его сплавы. Сплавы железа с углеродом. Диаграмма состояния системы железо – углерод.
30. Применение правила фаз, отрезков и концентраций на диаграмме железо-цементит. Построение кривых охлаждения сталей и чугунов с использованием диаграммы Fe-Fe3C.
31. Влияние углерода и примесей на свойства стали. Легированные стали.
32. Материалы высокой электрической проводимости. Электрические свойства проводников. Контактные материалы. Строение и свойства полупроводниковых материалов. Сверхчистые материалы. Химические методы получения. Диэлектрики. Структура и свойства (керамика, пластмассы).
33. Классификация композиционных материалов на основе межфазного взаимодействия. Общие закономерности формирования композиционных материалов.
34. Армированные и упрочненные композиционные материалы.
35. Основные структурные параметры наночастиц, их форма и размер. Природа упрочняющего эффекта. Примеры использования волокнистых наполнителей.
36. Общая характеристика полимеров (ВМВ), строение и основные свойства. Молекулярная масса, степень полимеризации. Растворение ВМВ. Набухание, степень набухания. Образование истинных растворов. Растворы ВМВ. Сравнение свойств истинных, коллоидных растворов и растворов ВМВ.
37. Термическая обработка стали. Виды термической обработки.
38. Превращение перлита в аустенит.
39. Превращения переохлажденного аустенита.
40. Перлитное превращение.
41. Мартенситное превращение.
42. Отпуск и старение стали.
43. Влияние термической обработки на механические свойства стали.
44. Технология термической обработки стали. Отжиг и нормализация. Закалка.
45. Термомеханическая и механотермическая обработка.
46. 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.
47. Общая характеристика титановых сплавов.
48. Химико-термическая обработка стали. Механизм модифицирования поверхностных слоев. Цементация.
49. Чугуны. Структура чугуна. Серый и белый чугуны. Высокопрочный чугун. Ковкий чугун. Легированные чугуны.
50. Порошковая металлургия. Методы получения порошков.
51. Литейные свойства сплавов. Особенность изготовления земляной формы для получения отливок из стали, чугуна, цветных металлов.
52. Специальные методы литья. Основы технологии изготовления деталей и механизм пластической деформации.
53. Текстура деформации. Влияние пластической деформации на свойства металлов. Влияние температуры нагрева на структуру и свойства деформированного металла.
54. Классификация видов обработки давлением, объем их применения и эффект полезного использования по сравнению с другими способами получения заготовок.
55. Технология обработки конструкционных материалов резанием. Роль обработки резанием при изготовлении машин и приборов.
56. Понятие о схеме резания. Физические явления, сопровождающие процесс резания. Тепловые процессы при резании и их влияние на точность обработки.
57. Понятие об электроискровой, электрохимической и ультразвуковой обработке.
58. Сварочное производство. Физическая и технологическая сущность процесса сварки. Напряжения и деформации при сварке. Виды сварки.
59. Теоретические основы дуговой сварки. Материалы и оборудование для сварки. Дефекты сварных соединений. Технология сварки цветных металлов и сплавов. Контроль качества сварных соединений.
60. Наноматериалы и особенности их получения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
10.1.Основная литература
1. Дмитриенко Т.Г. Физико-химические основы материаловедения: учебник/Т.Г. Дмитриенко. – Саратов: ИЦ «Наука», 2012. – Часть I. – 363 c.
2. Дмитриенко Т.Г. Физико-химические основы материаловедения: учебник/Т.Г. Дмитриенко. – Саратов: ИЦ «Наука», 2012. – Часть II. – 465 c.
3. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»/ под ред. В.С. Чередниченко. – 6-е изд., стер. – М.: Издательство «Омега-Л», 2010. – 752 с.
4. Арзамасов, В.Б. Материаловедение: учебник для студентов высших учебных заведений/ В.Б. Арзамасов, А.А. Черепахин. – М.: Издательство «Экзамен», 2009. – 350 с.
5. В.А. Струк, Л.С. Пинчук, Н.К. Мышкин, В.А. Гольдаде, П.А. Витязь. Материаловедение в машиностроении и промышленных технологиях: Учебно-справочное руководство/ В.А. Струк, Л.С. Пинчук, Н.К. Мышкин, В.А. Гольдаде, П.А. Витязь. – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2010. – 536 с.
6. 5. Перинский В.В. Материаловедение специальных материалов машиностроения: учеб. пособие/ В.В. Перинский, В.Н. Лясников, Г.П. Фетисов. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2011. – 504 с.
7. Гороховский А.В. Композитные наноматериалы: учеб. пособие/А.В. Гороховский, Н.В. Архипова, В.В. Симаков. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010. – 68 с.
8. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учеб. / В. Б. Арзамасов [и др.]; под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина. - М.: ИЦ "Академия", 2007. - 448 с.; 22 см.
9. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учеб. пособие / Н. В. Акулич. - Минск: Новое знание, 2008. - 272 с.: ил.; 20 см
10. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для вузов / С. Н. Колесов, И. С. Колесов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2007. - 535 с.: ил.; 22 см.
11. Материаловедение и технология металлов: учебник / под ред. Г. П. Фетисова. - 5-е изд., стереотип. - М.: Высшая школа, 2007. - 862 с.: ил.; 22 см..
12. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учеб. пособие / Н. В. Акулич. - Минск: Новое знание, 2008. - 272 с.: ил.; 20 см.
13. Материаловедение: учеб. / Ю. П. Солнцев, С. А. Вологжанина. - 2-е изд., стер. - М.: ИЦ "Академия", 2008. - 496 с.: ил.; 22 см
14. Материаловедение: учеб. / О. С. Моряков. - М.: ИЦ "Академия", 2008. - 240 с.: ил.; 22 см.
15. Материаловедение для технических колледжей: учебник / Ю. Т. Вишневецкий. - 2-е изд. - М.: ИТК "Дашков и К", 2007. - 332 с.: ил.; 21 см. 4-е изд. - М.: ИТК "Дашков и К", 2009. - 332 с.; 21 см.
16. Материаловедение: учебник / Г. Г. Бондаренко, Т. А. Кабанова, В. В. Рыбалко; под ред. Г. Г. Бондаренко. - М.: Высшая школа, 2007. - 360 с.: ил.; 21 см.
17. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение и технология материалов/ А.М. Адаскин, В.М. Зуев. – М.: ФОРУМ, 2010. – 336 c.
18. Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для вузов/ С.Н. Колесов, И.С. Колесов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2007. – 535 с.
10.2. Дополнительная литература
19. Материалы приборостроения. Учебное пособие/ К.Г. Бутовский, А.В. Лясникова, Н.В. Протасова, В.Н. Лясников. – Саратов: Изд-во Сарат. техн. ун-та, 2005. – 236 с.
20. Материаловедение. Технология конструктивных материалов: учеб. пособие / под ред. В. С. Чередниченко. - 2-е изд., перераб. - М.: Омега-Л, 2006. - 752 с.: ил.; 22 см.
21. Материаловедение в строительстве: учеб. пособие / под ред. И. А. Рыбьева. - М.: ИЦ "Академия", 2006. - 528 с.: ил.; 22 см.
22. Дмитриенко Т.Г. Электрохимия в вопросах и задачах. – Саратов, изд-во СГТУ. – 2010. – 188 с.
23. Андреева А.В. Основы физикохимии и технологии композитов. Учеб. пособие для вузов. – М.: ИПРЖР, 2001. – 192 с.
24. Дамаскин Б.Б. и др. Электрохимия/ Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цырлина. – 2-е изд., испр. и перераб. – М.: Химия, КолосС, 2008. – 672 c.
25. Сидорин В.Н. и др. Основы материаловедения. Учебник для ВУЗов, М.,:Машиностроение, 1996, 436 с.
26. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1996, 257 с.
27. Арзамасов В.Н., Сидорин В.Н., Косолапов Г.Ф.(под ред. Арзамасова В.Н.) 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1986, 384 с.
28. Мозберг Р.К. Материаловедение. Учебное пособие. 2-е изд. М.: Высшая школа. 1991, 448 с.
29. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. М.: Машиностроение. 1989
30. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение. 1990, 260 с.
31. Колесник П.А. Материаловедение. М.: Транспорт. 1980, 260 с.
32. Бутовский К.Г. Исследование прочности материалов при растяжении. Метод. указ. Саратов, СГТУ, 1996, 17 с.
33. Советова Л.В., Гусев В.И. Определение твердости материалов. Метод. указ. Саратов, СГТУ, 1994, 19 с.
34. Бондарев Г.Е. Исследование вязкости материалов при ударном нагружении. Метод. указ. Саратов, СГТУ, 1993, 12с.
35. Федоров Ю.С. Материаловедение. Метод. пособие, Саратов СГТУ, 1997, 55 с.
36. Васин Г.П. Влияние углерода на структуру и свойства сталей. Метод. указ., Саратов, СГТУ, 1993, 14 с.
37. Бутовский К.Г. Металлографический анализ металлов и сплавов. Метод. указ., Саратов, СГТУ, 1996, 14 с.
38. Федоров Ю.С. Цветные металлы и сплавы. Метод. указ.,Саратов, СГТУ, 1998, 34 с.
39. Фетисов Г.П. и др. Материаловедение и технология металлов. М.: Высшая школа, 2000, 638 с.
40. Дальский А.М. и др. Технология конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1994.
41. Золоторевский В.С. Механические испытания и свойства материалов. М.: Металлургия, 1984, 302 с.
42. Самохоцкий А.И., Кунявский М.Н. Лабораторные работы по материаловедению. М.: Машиностроение, 1991, 183 с.
43. Степанов В.В. Справочник сварщика. М., 1982.
44. Электрохимическая обработка металлов. Учеб. пособие/ Ю.В. Серянов, Л.А. Фоменко, Т.Н. Соколова, Ю.В. Чеботаревский. Сарат. гос. техн. ун-т. – Саратов, 1998. – 124 с.
45. Лясникова А.В. Биосовместимые материалы и покрытия нового поколения: особенности получения, наноструктурирование, исследование свойств, перспективы клинического применения/ А.В. Лясникова, Т.Г. Дмитриенко. – Саратов: ООО «Издательство Научная книга», 2011. – 220 с.
46. Лясников В.Н. Материалы и покрытия в медицинской практике/ В.Н. Лясников, А.В. Лясникова, Т.Г. Дмитриенко. – Саратов: ООО «Изд-во Научная книга», 2011. – 300 с.
47. Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. – М.: Машиностроение, 2007. – 496 c.
48. Нанотехнологии. Наноматериалы. Наносистемная техника. Мировые достижения. – 2008 год. Сборник под редакцией д.т.н., профессора П.П. Мальцева. – Москва: Техносфера, 2008. – 432 с.
49. Ч. Пул – мл., Ф. Оуэнс. Нанотехнологии. Изд –е 5-е, исп. и доп. – Москва: Техносфера, 2010. – 336 с.
50. Наноструктурные материалы. Под ред. Р. Ханнинка, А. Хилл. – Москва: Техносфера, 2009. – 488 с.
51. Нанотехнологии, метрология, стандартизация и сертификация в терминах и определениях. Под ред. М.В. Ковальчука, П.А. Тодуа. – Техносфера, 2009. – 136 с.
52. Фостер Л. Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности. – Москва: Техносфера, 2008. – 352 с.
53. Головин Ю.И. Наноиндентирование и его возможности. М.: Машиностроение, 2009. – 312 с.