Методические указания и контрольные задания для студентов специальностей 140601 «Электромеханика» и140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» (стр. 1 из 8)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
__________________________________________________________________
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИДО
_____________ А.Ф. Федоров
«____»_____________ 2007 г.
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
И
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Методические указания и контрольные задания
для студентов специальностей
140601 «Электромеханика» и 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»
Института дистанционного образования
Семестр 5 6
Лекции, часов 2 8
Практические занятия, часов 10
Контрольная работа 1
Самостоятельная работа, часов 88
Форма контроля экзамен
Томск 2007
УДК 620.22; 669.018.29
Материаловедение и технология конструкционных материалов: Раб. программа, метод. указания и контр. задания для студентов спец. 140601 «Электромеханика» и 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» ИДО / Безбородов В. П. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 42 с.
Методические указания и контрольные задания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры «Материаловедение и технология металлов»
« 1 » декабря 2006 года, протокол № 253
Зав. кафедрой, к. т. н., доцент ________________ Ю. П. Егоров
Аннотация
Методические указания и контрольные задания по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов» предназначены для студентов специальностей 140601 «Электромеханика» и 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов». Данная дисциплина изучается один семестр.
Приведен перечень основных тем дисциплины, указаны перечень лабораторных и темы практических занятий. Приведены варианты заданий для контрольной работы. Даны методические указания по выполнению и оформлению контрольной работы.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫУчебная дисциплина «Материаловедение и технология конструкционных материалов» является основной в цикле общетехнических дисциплин при подготовке инженера. Она состоит из двух взаимосвязанных технических дисциплин: «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов».
Материаловедение – наука о строении, структуре и свойствах материалов, применяемых в технике.
Цель дисциплины – дать знания о строении, физических, механических и технологических свойствах металлов и неметаллических материалов, а также о возможности управления свойствами материалов применением термической обработки.
В результате изучения дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» студент должен:
1. Знать физическую сущность явлений, происходящих в материалах в условиях производства и эксплуатации; их связь со свойствами; основные свойства современных металлических и неметаллических материалов.
2. Уметь правильно выбрать в соответствии с эксплуатационными, технологическими и экономическими требованиями материал для изготовления деталей конструкций и назначить вид упрочняющей обработки.
3. Иметь представление о перспективных направлениях по созданию новых конструкционных материалов.
Технология конструкционных материалов изучает методы создания изделий из металлических и неметаллических материалов в условиях современного производства.
Цель преподавания дисциплины «Технология конструкционных материалов» – дать знания о современных прогрессивных методах получения и обработки конструкционных материалов пластическим деформированием, литьем, сваркой, резанием и другими способами при изготовлении заготовок и деталей машин заданной конфигурации и размеров, а также о рациональном применении этих методов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
1. Иметь представление о связи конструкции изделия с технологией его изготовления; о перспективах развития основных технологических процессов машиностроительного производства.
2. Знать технологические методы получения и обработки заготовок и деталей машин, области их рационального применения; принципиальные схемы типового технологического оборудования, оснастку, инструмент и приспособления.
3. Уметь выбрать метод изготовления заготовок и деталей машин в зависимости от условий эксплуатации; выполнить сравнительный анализ различных вариантов технологического процесса.
Для успешного изучения дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» необходимы знания таких дисциплин, как «Физика», «Химия», «Начертательная геометрия», «Инженерная графика», «Теоретическая механика» и «Сопротивление материалов». Основным видом учебных занятий является самостоятельная работа студентов с обязательной и дополнительной литературой, а также с другими учебно-методическими материалами по изучению основных разделов и тем дисциплины. Самостоятельное выполнение контрольной работы и выполнение лабораторных работ в течение лабораторно-экзаменационной сессии позволяет закрепить полученные знания, а работа с преподавателями на лекциях и консультациях помогает систематизировать усвоенные знания и подготовиться к итоговому контролю. Для понимания многих технологических процессов необходимо непосредственное ознакомление с ними на предприятиях по месту работы студентов.
2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛины
Введение
Значение и задачи дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для инженерной подготовки специалистов.
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Материалы, их строение, структура и свойства. Классификация материалов по степени кристалличности. Кристаллы, керамика, полимеры, аморфные материалы – металлы и стекла. Типы химической связи в твердых телах.
Контрольные вопросы
1. В чем сущность металлического, ионного и ковалентного типов связи?
Раздел I. Металловедение
1.1. Строение металлов
Металлический тип связи. Металлические материалы. Атомно-кристаллическое строение металлов. Строение реальных кристаллов. Дефекты кристаллического строения: точечные, линейные и поверхностные. Влияние дефектов на физико-механические свойства.
Контрольные вопросы
1. Каковы характерные свойства металлов, и чем они определяются?
2. Что такое элементарная кристаллическая ячейка?
3. Типы кристаллических решеток металлов.
4. Что такое полиморфизм?
5. Виды дислокаций и их влияние на свойства металлов.
1.2. Деформация металлов и их механические свойства
Напряжения и деформации. Упругая и пластическая деформация. Механические свойства: прочность, пластичность, твердость, ударная вязкость и усталость. Теоретическая и реальная прочность металлов. Пути повышения прочности металлов. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла. Рекристаллизация. Холодная и горячая деформация.
Контрольные вопросы
1. В чем различие между упругой и пластической деформацией?
2. Как изменяется строение металла в процессе пластического деформирования?
3. Как изменяется плотность дислокаций при пластической деформации?
4. Как влияют дислокации на прочность металла?
5. Почему наблюдается большое различие между теоретической и реальной прочностью?
6. Как изменяются свойства металла в результате пластической деформации?
7. В чем сущность наклепа, и какое он имеет практическое использование?
8. Механических свойств, определяемые при испытании на растяжение.
9. Что такое твердость?
10. Методы определения твердости.
11. Что такое ударная вязкость?
12. Что такое усталость?
13. Почему мелкозернистый металл прочнее крупнозернистого?
14. Как изменяются свойства деформированного металла при нагреве?
15. Что такое рекристаллизация?
16. В чем различие между холодной и горячей пластической деформацией?
17. Назначение рекристаллизационного отжига, и как он осуществляется?
1.3. Формирование структуры металлов и сплавов при кристаллизации
Сущность процесса кристаллизации металлов. Термодинамические основы фазовых превращений. Образование и рост кристаллических зародышей. Факторы, влияющие на процесс кристаллизации. Строение металлического слитка.
Понятие о сплавах, системах, компонентах, фазах. Типы взаимодействия компонентов сплавов. Механические смеси. Твердые растворы. Химические соединения.
Диаграммы состояния двойных сплавов: а) с полной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии; б) с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии; в) с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии; г) с химическим соединением.
Контрольные вопросы
1. Каковы термодинамические условия фазовых превращений?
2. Что такое переохлаждение?
3. Какова связь между величиной зерна и скоростью зарождения кристаллов, скоростью роста кристаллов и степенью переохлаждения?
4. В чем сущность модифицирования?
5. Что такое компонент и фаза?
6. Напишите определения твердого раствора, механической смеси и химического соединения.
7. Как строятся диаграммы состояния сплавов?
8. Начертите и проанализируйте диаграммы состояния: а) при образовании непрерывного ряда твердых растворов; б) при полной нерастворимости компонентов в твердом состоянии; в) при образовании эвтектики, состоящей из ограниченных твердых растворов.
1.4. Железо и его сплавы
Железо и его взаимодействие с углеродом. Диаграмма состояния «железо-цементит». Компоненты, фазы и структурные составляющие сталей и белых чугунов, их характеристики, условия образования и свойства. Фазовые превращения в сталях и белых чугунах. Классификация сталей и белых чугунов по структуре.