РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ. КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ”

Стр 1 из 6Следующая ⇒

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

“МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ”

Направление подготовки

Химическая технология»

Профиль подготовки

Химическая технология переработки древесины

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения - очная

Срок обучения - 4 года

Курс - 2

Семестр - 4

Трудоёмкость дисциплины: ─ 2 зачётные единицы

Всего часов ─ 72 час.

Из них:

аудиторных ─ 36 час.

Из них:

лекций ─ 18 час.

практических занятий ─ 18 час.

Самостоятельная работа ─ 36 час.

Виды промежуточного контроля:

зачёт ─ 4 семестр

Мытищи 2017 г.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Тематический план

№

П/п

Раздел дисциплины

Аудиторные

занятия

Самостоятельная

работа студентов

Л, часов

№

Пз(С)

№ Лр

№ РГР

№ Кр

№ Р

Строение металлов, их кристаллическое строение. Дефекты кристаллической решётки металлов. Полиморфные превращения Диффузионные процессы в металлах

Формирование структуры металлов и сплавов при кристаллизации. Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов. Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом. Диаграмма состояния железо – цементит, кристаллизация сталей, кристаллизация чугунов. Диаграмма состояния железо – углерод

Пластическая деформация, влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла. Механические свойства металлов и сплавов

Чугуны. Конструкционные и инструментальные стали. Твёрдые сплавы. Цветные металлы.

3, 4

Теория и технология термической обработки стали

Химико-термическая обработка

Основы литейного и сварочного производства

6, 7

Формообразование заготовок. Формирование поверхностей деталей резанием, электрофизическими и электрохимическими методами

8, 9

Практические занятия (Пз) – 18 часов

№ Лр	Тема практического занятия	Объём часов	Раздел дисцип- лины	Методы контроля	Рекоменд. литература
1	Изучение основных механических свойств конструкционных материалов и критериев (характеристик) их оценки	2	1, 2, 3, 4		1, 5, 6
2	Изучение сущности и назначения понятий: структура, диаграмма состояния, кривая охлаждения, критическая точка и др. Научиться пользоваться диаграммами для определения структуры, состояния и вида сплава	2	2, 4	Кр №1	1, 5, 6
3	Изучение классификации, маркировки, структуры и назначения углеродистых сталей	2	3, 4	Кр №1	1, 5, 6
4	Изучение классификации, маркировки, свойств и назначения чугунов	2	3, 4		1, 5, 6
5	Изучение технологии выполнения закалки, отпуска и нормализации углеродистой стали	2	6	Кр №2	1, 5, 6
6	Изучение технологии выполнения электродуговой сварки	2	7		4, 6, 7
7	Изучение технологии изготовления отливок в разовые песчано-глинистые литейные формы	2	7		6, 7
8	Измерение основными универсальными инструментами	2	8		7, 8
9	Обработка заготовок на токарно-винторезных станках	2	8		2, 7, 8

Контрольные работы (Кр)

Выполняются следующие контрольные работы:

№ Кр	Тема контрольной работы	Объём часов	Раздел дисциплины	Рекомендуемая литература
1	Изучение и анализ железоуглеродистых сплавов с использованием диаграммы состояния железо-цементит	4,5	2, 4	1, 5, 7
2	Выбор марок сталей для детали, назначение режима термической обработки, обеспечивающего работу детали в заданных условиях	4,5	4,5	1, 5

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Рекомендуемая литература

Основная и дополнительная литература

Основная литература:

1. Материаловедение и технология металлов. Под ред. Г.П. Фетисова.-5-е изд., стереотип. – М.: Высшая школа, 2007. 861 с.

2. Тарасов В.Л. Материаловедение и технология конструкционных материалов. МГУЛ. – 2- изд., - М.: МГУЛ, 2005. - 271 с.

3. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Под ред. В.Б. Арзамасова, А.А. Черепахина. - М.: Академия, 2007. – 446 с.

Дополнительная литература:

4. Материаловедение и технология металлов. Под ред. Г.П. Фетисова. 4-е изд., исп. – М.: Высшая школа, 2006. – 851 с.

Учебные и учебно-методические пособия для подготовки к аудиторным

занятиям и для самостоятельной работы студентов

5. Основы теории материаловедения: учебное пособие / В.В. Абразумов, Р.И. Ильина – 1-е изд. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. – 105 с.

6. Материаловедение. Практикум по лабораторным работам: учебное пособие / Р.И. Ильина, А.И. Климычев, В.Л. Тарасов – 1-е изд. – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2005. –

72 с.

7. Технология конструкционных материалов. Учеб. Пособие / МГУЛ; В.В. Абразумов, А.И. Климычев, В.Д. Котенко, В.Л. Тарасов, Е.И. Филатов; Под ред. Е.И. Филатова. М.: МГУЛ, 2010. – 287 с.

8. Технология конструкционных материалов. Лабораторный практикум. / В.Д. Котенко, В.Л. Тарасов, А.И. Климычев, В.В. Абразумов; МГУЛ, 2011. – 116с.

9. Технология конструкционных материалов. Лабораторный практикум: учебное пособие / А.А. Абразумов, В.Л. Тарасов, Е.И. Филатов, Д.И. Голиков – 1-е изд. – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2005. – 70 с.

Нормативные документы

10. Комплект государственных стандартов на маркировку, состав, свойства и применение углеродистых сталей, чугунов, легированных сталей и сплавов на основе цветных металлов.

Примерный перечень вопросов к промежуточному контролю по всему курсу

При проведении итогового контроля для оценки результатов изучения дисциплины вынесены следующие вопросы:

1. Характерные общие свойства металлов.

2. Основные типы кристаллических решёток металлов.

3. Дефекты кристаллического строения реальных кристаллов, их виды и влияние

на свойства.

4. Полиморфизм.

5. Анизотропия свойств.

6. Диффузия в металлах.

7. Термодинамические основы, механизм и кинетика процесса кристаллизации

металла.

8. Кристаллизация первичная и вторичная.

9. Степень переохлаждения, её зависимость от скорости охлаждения и влияние

на температуру кристаллизации металлов.

10. Самопроизвольное и гетерогенное образование центров кристаллизации

металлов.

11. Влияние зерна на свойства металла.

12. Модифицирование.

13. Строение сплавов. Типы фаз в сплавах.

14. Диаграммы фазового равновесия. Правило фаз.

15. Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов.

16. Ликвация дендритная и зональная.

17. Компоненты, фазы и структурные составляющие в сплавах железа с

углеродом.

18. Диаграмма состояния железо - цементит. Кристаллизация сталей.

19. Кристаллизация чугунов. Диаграмма состояния железо – углерод.

20. Упругая и пластическая деформация. Текстура деформации.

21. Вязкое и хрупкое разрушение.

22. Деформационное упрочнение (наклёп).

23. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.

Рекристаллизация первичная, собирательная, вторичная.

24. Механические свойства металлов и сплавов.

25. Углеродистые стали, их классификация и маркировка.

26. Легированные стали, их классификация и маркировка.

27. Чугуны, их классификация и маркировка.

28. Жаропрочные, износостойкие стали.

29. Основные виды термической обработки.

30.Фазовые превращения при нагреве. Рост зерна при нагреве, перегрев и

пережог стали.

31. Влияние легирующих элементов на рост зерна аустенита.

32. Диаграмма изотермического превращения переохлаждённого аустенита.

33. Перлитное превращение, его механизм, влияние степени переохлаждения

аустенита на строение и свойства перлитных структур.

34. Промежуточное превращение.

35. Мартенситное превращение.

36. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении.

37. Влияние легирующих элементов на диаграмму изотермического

превращения аустенита.

38. Превращение мартенсита и остаточного аустенита при нагреве (отпуск).

39. Влияние легирующих элементов на температуру, фазовые и структурные

превращения мартенсита при отпуске. Красностойкость.

40. Отжиг стали, его разновидности и назначение.

41. Нормализация стали, её назначение. Структура стали после нормализации.

42. Закалка стали. Температура под закалку и продолжительность выдержки в

условиях нагрева. Закалочные среды.

43. Закаливаемость и прокаливаемость стали.

44. Виды закалки и их особенности.

45. Обработка стали холодом.

46. Отпуск стали, виды отпуска и их назначение.

47. Поверхностная закалка стальных деталей.

48. Инструментальные стали. Твёрдые сплавы.

49. Физические основы химико-термической обработки.

50. Цементация, основные виды, термическая обработка после цементации и

свойства цементованных деталей. Область применения.

51. Азотирование, стали для азотирования, механизм образования и строение

азотированного слоя, его свойства.

52. Цветные металлы и сплавы на их основе.

53. Изготовление отливок в песчаных формах.

54. Изготовление отливок специальными методами литья.

55. Физические основы получения сварных соединений.

56. Сварка плавлением.

57. Сварка давлением.

58. Обработка металлов давлением.

59. Физико-механические основы обработки материалов резанием.

60. Физическая сущность процессов резания.

61. Классификация металлорежущих станков.

62. Электрофизические методы обработки заготовок.

63. Электрохимические методы обработки заготовок.

Форма представления комплекта контрольных работ (домашних заданий)

Контрольные работы (Домашние задания)

по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов»

Контрольная работа должна содержать титульный лист, форма которого приводится ниже.

Титульный лист

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

Мытищинский филиал

Факультет «Космический»

Кафедра МТ-13 «Технологии обработки материалов»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № ___

по дисциплине: «Материаловедение и технология конструкционных

материалов»

Вариант № _______

Выполнил студент:

_________________

Ф.И.О.

группа ___________

Проверил:

Преподаватель: ____________

(Ф.И.О.)

__________________

(подпись)

Мытищи 201__

Контрольная работа (домашнее задание) № 1.

Пример выполнения контрольной работы №1.

Сталь У12А

Инструментальные углеродистые стали в соответствии с ГОСТ 1435–90 маркируют буквой «У» и числом, указывающим среднее содержание углерода в десятых долях процента. Для изготовления инструмента применяют качественные стали марок У12 и высококачественные стали марок У12А, химический состав которых приведен в табл. 1.

Сталь У12А применяется для инструментов с пониженной износостойкостью при умеренных и незначительных удельных давлениях (без разогрева режущей кромки): напильников, бритвенных лезвий и ножей, острых хирургических инструментов, шаберов, гравированных инструментов.

Химический состав инструментальных
углеродистых сталей (ГОСТ 1435–90)

Марка стали	Массовая доля элемента, %
	Углерода	Кремния	Марганца	Серы	Фосфора
				не более
У12А	1,15–1,25	0,17–0,33	0,17–0,33	0,025	0,025

При комнатной температуре структура стали У12 – Перлит+ Цементит

Углеродистые заэвтектоидные стали после горячей пластической обработки {ковки или прокатки) и последующего охлаждения на воздухе имеют структуру, состоящую из пластинчатого перлита и избыточного цементита, который обычно образует сплошную или прерывистую сетку по границам бывших зерен аустенита.

Углеродистые стали наиболее целесообразно применять для инструментов небольшого сечения (до 5 мм), которые можно закаливать в масле и достигать при этом сквозной прокаливаемости, а также для инструментов диаметром или наименьшей толщиной 18—25 мм, в которых режущая часть приходится только на поверхностный слой, например напильники, зенкера, метчики.

Углеродистые инструментальные стали отпускают при температурах не более 200 °С во избежание снижения твердости. Твердость окончательно термически обработанного инструмента из углеродистых сталей обычно лежит в интервале 57–63 HRC, а прочность при изгибе составляет» 1800–2700 МПа.

Достоинствами углеродистых инструментальных сталей является низкая стоимость, хорошая обрабатываемость давлением и резанием в отожженном состоянии.

Их недостатками являются невысокие скорости резания, ограниченные размеры инструмента из-за низкой прокаливаемости и его значительные деформации после закалки в воде.

Высокопрочный чугун ВЧ80

В зависимости от формы графита и условий его образования различают следующие группы чугунов: серый – с пластинчатым графитом; высокопрочный – с шаровидным графитом; ковкий – с хлопьевидным графитом. Схемы микроструктур чугуна в зависимости от металлической основы и формы графитовых включений представлены на рис.3.

Наиболее широкое распространение получили чугуны с содержанием углерода 2,4…3,8%. Чем выше содержание углерода, тем больше образуется графита и тем ниже его механические свойства, следовательно, количество углерода не должно превышать 3,8 %. В то же время для обеспечения высоких литейных свойств (хорошей жидкотекучести) углерода должно быть не менее 2,4 %.

Углерод и кремний способствуют графитизации, марганец затрудняет графитизацию и способствует отбеливанию чугуна. Сера способствует отбеливанию чугуна и ухудшает литейные свойства, ее содержание ограничено – 0,08…0,12 %. Фосфор на процесс графитизации не влияет, но улучшает жидкотекучесть, Фосфор является в чугунах полезной примесью, его содержание – 0,3…0,8 %.

Графитовые включения можно рассматривать как соответствующей формы пустоты в структуре чугуна. Около таких дефектов при нагружении концентрируются напряжения, значение которых тем больше, чем острее дефект. Отсюда следует, что графитовые включения пластинчатой формы в максимальной мере разупрочняют металл. Более благоприятна хлопьевидная форма, а оптимальной является шаровидная форма графита. Пластичность зависит от формы таким же образом. Относительное удлинение

( ) для серых чугунов составляет 0,5 %, для ковких – до 10 %, для высокопрочных – до 15%.

Рисунок 3 - Схемы микроструктур чугуна в зависимости от металлической основы и формы графитовых включений

Наличие графита наиболее резко снижает сопротивление при жестких способах нагружения: удар; разрыв. Сопротивление сжатию снижается мало.

Положительные стороны наличия графита:

графит улучшает обрабатываемость резанием, так как образуется ломкая стружка;
чугун имеет лучшие антифрикционные свойства, по сравнению со сталью, так как наличие графита обеспечивает дополнительную смазку поверхностей трения;
из-за микропустот, заполненных графитом, чугун хорошо гасит вибрации и имеет повышенную циклическую вязкость;
детали из чугуна не чувствительны к внешним концентраторам напряжений (выточки, отверстия, переходы в сечениях);
чугун значительно дешевле стали;
производство изделий из чугуна литьем дешевле изготовления изделий из стальных заготовок обработкой резанием, а также литьем и обработкой давлением с последующей механической обработкой.

Высокопрочные чугуны (ГОСТ 7293) могут иметь ферритную (ВЧ 35), феррито-перлитную (ВЧ45) и перлитную (ВЧ 80) металлическую основу. Получают эти чугуны из серых, в результате модифицирования магнием или церием (добавляется 0,03…0,07% от массы отливки). По сравнению с серыми чугунами, механические свойства повышаются, это вызвано отсутствием неравномерности в распределении напряжений из-за шаровидной формы графита.

Чугуны с перлитной металлической основой имеют высокие показатели прочности при меньшем значении пластичности. Соотношение пластичности и прочности ферритных чугунов - обратное.

Высокопрочные чугуны обладают высоким пределом текучести, σ_В = 300…420 МПа, что выше предела текучести стальных отливок. Также характерна достаточно высокая ударная вязкость и усталостная прочность,σв = 230…250 МПа, при перлитной основе.

Высокопрочные чугуны содержат: углерода – 3,2…3,8 %, кремния – 1,9…2,6 %, марганца – 0,6…0,8 %, фосфора – до 0,12 %, серы – до 0,3 %.

Обозначаются индексом ВЧ (высокопрочный чугун) и числом, которое показывает значение предела прочности, умноженное на ВЧ 100.

Сталь Ст.5пс – сталь углеродистая, конструкционная, обыкновенного качества.

Ст. – сталь, 5 – номер по ГОСТу, пс – полуспокойная (по степени раскисления – раскисляются добавлением в плавку марганца и кремния). Назначение: ответственные детали (валы, оси, шестерни)

Контрольная работа (домашнее задание) № 2.

Оценка в баллах

Минимальная Максимальная 9 § рубежный контроль (тестирование) § защита первого домашнего (контрольного) задания § работа на лекциях § работа на семинарах (Пз) 12 5 2 2 14 10 4 4 ИТОГО 21 32

Оценка в баллах

Минимальная Максимальная 12 § рубежный контроль (тестирование) § защита второго домашнего (контрольного) задания § работа на лекциях § работа на семинарах (Пз) 11 4 2 2 14 10 4 4 ИТОГО 19 32

Оценка в баллах

Минимальная Максимальная 18 § рубежный контроль (тестирование) § Тестирование § работа на лекциях § работа на семинарах (Пз) 9 7 2 2 14 14 4 4 ИТОГО 20 36

Рейтинг по дисциплине

Рейтинг студента по дисциплине за семестр определяется как сумма баллов, полученных им за все модули учебной дисциплины, и баллов за промежуточную аттестацию. Максимальное количество баллов за дисциплину в семестре устанавливается равным 100.

Рейтинг	Итоговая оценка по дисциплине за семестр
85 – 100	Отлично
71 - 84	Хорошо
60 – 70	Удовлетворительно
0 – 59	Неудовлетворительно

Подготовка к зачёту

К зачету допускаются студенты, которые систематически, в течение всего семестра работали на занятиях и показали уверенные знания по вопросам, выносившимся на групповые занятия.

Непосредственная подготовка к зачету осуществляется по вопросам, представленным в данной рабочей программе. Тщательно изучите формулировку каждого вопроса, вникните в его суть, составьте план ответа. Обычно план включает в себя:

¾ показ теоретической и практической значимости рассматриваемого вопроса;

¾ обзор освещения вопроса;

¾ определение сущности рассматриваемого предмета;

¾ основные элементы содержания и структуры предмета рассмотрения;

¾ факторы, логика и перспективы эволюции предмета;

¾ показ роли и значения рассматриваемого материала для практической деятельности.

План ответа желательно развернуть, приложив к нему ссылки на первоисточники с характерными цитатами.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

“МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ”

Направление подготовки

Химическая технология»

Профиль подготовки

12 3 4 5 6 Следующая ⇒