Введение
Студент должен:
иметь представление:
- о содержании дисциплины;
- о связи с другими дисциплинами;
- о новейших достижениях и перспективах развития в области материаловедения.
Значение и содержание дисциплины “Материаловедение” и связь её с другими дисциплинами общепрофессионального и специального циклов дисциплин. Значение материаловедения в решении важнейших технических проблем, снижении материалоёмкости изделия, повышении прочности, надёжности и долговечности механизмов и приборов. История развития материаловедения в России. Новейшие достижения и перспективы развития в области материаловедения и обработки материалов и сплавов.
Методические указания
Приступая к изучению темы, необходимо знать содержание и задачи дисциплины, связь с другими дисциплинами, значение в производстве.
Данная дисциплина относится к общеобразовательным, имеет важное значение в профессиональной подготовке студентов.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ
Тема 1.1 Строение и свойства материалов
Студент должен:
знать:
- кристаллическое строение металлов;
- типы кристаллических решёток;
- дефекты кристаллического строения;
- фазовый состав сталей и сплавов;
- структуру полимеров, стекла, керамики, древесины;
- методы исследования строения металлов;
- свойства материалов и методы их испытаний;
уметь:
- определять свойства материалов;
- готовить образцы для проведения металлографических исследований;
- работать на металлографическом микроскопе.
Элементы кристаллографии: кристаллическая решётка, анизотропия; влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов; фазовый состав сплавов; диффузия в металлах и сплавах; жидкие кристаллы; структура полимеров, стекла, керамики, древесины: строение и свойства.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо представлять процессы, протекающие при кристаллизации металлов и сплавов на их основе, механизм аллотропических превращений в металлах и сплавах. Студенту необходимо знать влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов, влияние на свойства ликвации компонентов сплава
Лабораторная работа 1
Микро- и макроанализ материалов.
Лабораторная работа 2
Определение твердости материалов.
Лабораторная работа 3
Испытания на ударную вязкость.
Тема 1.2 Формирование структуры литых материалов
Студент должен:
знать:
- процесс кристаллизации металлов и сплавов;
- особенности строения слитков;
- способы получения монокристаллов;
- свойства аморфных материалов.
Кристаллизация металлов и сплавов. Форма кристаллов и строение слитков. Получение монокристаллов. Аморфное состояние материалов.
Тема 1.3 Диаграммы состояния металлов и сплавов
Студент должен:
знать:
- классификацию сплавов и основные определения;
- диаграммы состояния сплавов;
- понятие о ликвации;
- диаграмму состояния Fe-Fe3C (железо-цементит);
- критические точки диаграммы железо-цементит
- классификацию железоуглеродистых сталей и сплавов;
уметь:
- исследовать структуру и свойства железоуглеродистых сталей и сплавов.
Понятие о сплавах. Классификация и структура металлов и сплавов. Основные равновесные диаграммы состояния двойных сплавов. Физические и механические свойства сплавов в равновесном состоянии.
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей.
Методические указания
Приступать к изучению диаграммы состояния железо-углерод можно только после того, как разработаны простые (двойные) диаграммы состояния. Повторите также аллотропические превращения железа. Эта диаграмма должна быть хорошо усвоена, так как иначе невозможно понять сущность и различные виды термообработки. Нужно как следует разобрать все превращения, протекающие в железоуглеродистых сплавах при медленном охлаждении и получающиеся при этом структуры, особое внимание обращая на превращения в твердом состоянии.
Нужно знать, что в простых железоуглеродистых сплавах в равновесном состоянии при температуре ниже 727 0 С аустенит существовать не может, он распадается на перлит, равновесные структуры железоуглеродистых сплавов: аустенит, феррит, перлит, цементит, ледебурит.
Тема 1.4 Формирование структуры деформированных металлов и сплавов
Студент должен:
знать:
- особенности пластической деформации моно- и поликристаллов;
- диаграмму растяжения металлов;
- явления возврата и рекристаллизации;
уметь:
- определять механические свойства материалов по диаграмме растяжения.
Пластическая деформация моно- и поликристаллов. Диаграмма растяжения металлов. Пластическая деформация поликристаллических металлов. Деформирование двухфазных сплавов. Свойства пластически деформированных металлов.
Возврат и рекристаллизация.
Тема 1.5 Термическая обработка металлов и сплавов
Студент должен:
знать:
- основные виды термической обработки материалов и сплавов;
- влияние термической обработки на структуру и свойства материалов и сплавов;
- основное оборудование для термической обработки;
- перспективы развития термической обработки материалов и сплавов;
- характерные структуры металлов и сплавов в зависимости от их термической обработки;
- возможные дефекты при термической обработке;
уметь:
- выбирать, обосновывать и назначать выбранный режим термической обработки;
- выбирать и обосновывать выбор оборудования для термической обработки;
- проводить термическую обработку сталей и сплавов.
Определение и классификация видов термической обработки. Превращения в металлах и сплавах при нагреве и охлаждении. Основное оборудование для термической обработки. Виды термической обработки стали: отжиг, нормализация, закалка, отпуск закалённых сталей. Поверхностная закалка сталей. Дефекты термической обработки и методы их предупреждения и устранения. Термомеханическая обработка: виды, сущность, область применения.
Методические указания
При изучении данной темы основное внимание необходимо обратить на превращения в металлах и сплавах, которые протекают при нагреве и охлаждении. Необходимо обратить внимание на отличие превращений, возникающих при проведении отжига первого и второго рода, нормализации при различных видах закалки, низком, среднем, высоком отпусках закаленных сталей. Необходимо понимать причины возникновения дефектов термообработки прогнозировать методы их предупреждения и устранения.
Лабораторная работа 4
Закалка и отпуск углеродистых сталей.
Тема 1.6 Химико-термическая обработка металлов и сплавов
Студент должен:
знать:
- основные процессы и стадии химико-термической обработки металлов и сплавов;
- основные фазовые и структурные изменения, происходящие при различных видах химико-термической обработки;
- назначение процессов химико-термической обработки;
- оборудование для проведения химико-термической обработки;
уметь:
- выбирать вид химико-термической обработки в зависимости от требуемого комплекса свойств;
- выбирать режимы химико-термической обработки металлов и сплавов;
- определять структуру и свойства металлов после химико-термической обработки.
Определение и классификация основных видов химико-термической обработки металлов и сплавов. Цементация стали. Азотирование стали. Ионное (плазменное) азотирование и цементация. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо обратить внимание на процессы, протекающие на поверхности обрабатываемой детали. При изучении процессов химико-термической обработки необходимо обращать внимание на температуру процесса и химический состав сталей (особенно процентное содержание содержание углерода). При изучении цементации, особое внимание необходимо уделить газовой цементации, как наиболее прогрессивному методу; при изучении азотирования необходимо обратить внимание на то, что после этого процесса твердость не снижается при повторных нагревах до 500 - 600° С; нужно иметь представление о диффузионной металлизации хромом, алюминием, кремнием и бором, понимать принципиальное отличие диффузионного насыщения поверхности металла от гальванических покрытий.