Рабочая программа дисциплины материаловедение направление ооп: 150700 машиностроение
| скачать Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» УТВЕРЖДАЮ Директор ИФВТ ___________ В.В. Лопатин «___» ____________201__ г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 150700 машиностроение ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: «Технологические машины и оборудование», «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ):бакалавр БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2010 г. ^ КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 4 ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Физика», «Химия», «Технология конструкционных материалов» КОРЕКВИЗИТЫ: «Техническая механика». ^
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: Экзамен в 5 семестре ^ ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: ____________ к.т.н., доцент А.Г. Мельников РУКОВОДИТЕЛЬ ООП:____________ к.т.н., зав. каф. ТАМП ИК А.Ю. Арляпов ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: _____________ к.т.н., доцент Ю.П. Егоров 2010г. ^ В результате освоения данной дисциплины бакалавр приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2 и Ц4 основной образовательной программы по направлению 150700 «Машиностроение». Дисциплина нацелена на подготовку бакалавров к: - производственно-технологической деятельности в области современного машиностроительного производства на основе знаний физической сущности явлений, происходящих в материалах в условиях их обработки и эксплуатации, их взаимосвязь со свойствами, основные свойства современных металлических и неметаллических материалов; - проектно-конструкторской деятельности с использованием средств автоматизированного проектирования изделий машиностроения на основе анализа условий эксплуатации изделия умения выбирать материал, назначать его обработку с целью получения заданной структуры свойств, обеспечивающих высокую надежность и долговечность деталей машин; - научно-исследовательской и производственно-технологической работе в области высокоэффективных процессов обработки и получения новых машиностроительных материалов и изделий из них, связанной с выбором необходимых методов оценки, анализа и исследования структурных характеристик и физико-механических свойств машиностроительной продукции; - научно-исследовательской деятельности в области создания инновационных технологий производства изделий машиностроения и средств их технологического оснащения ^ Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла (Б3.3). Она непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного и математического цикла (физика, химия) и профессионального цикла («Технология конструкционных материалов ») и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами для дисциплины «Материаловедение» являются дисциплины профессионального цикла, в частности, техническая механика. ^ При изучении дисциплины студенты должны научиться в результате анализа условий эксплуатации выбирать материал и способы получения требуемых свойств материала, выбирать оптимальные методы исследований свойств и структуры материалов, определять механические свойства материалов, выполнять анализ структуры материалов, проводить обработку полученных экспериментальных результатов, анализировать техническую информацию в области материаловедения и технологии конструкционных материалов. После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р8, Р9, Р10, . Соответствие результатов освоения дисциплины «Материаловедение» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице 1. Табл. 1
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки бакалавров по направлению 150700 «Машиностроение».
^ Раздел 1. Классификация и структура материалов Лекция. Введение. Задачи и значение курса «Материаловедение» для подготовки специалистов. Разновидности и классификация технических материалов. Взаимосвязь между совершенствованием материалов и развитием технологии. Классификация конструкционных материалов. Типы химической связи в твердых телах. Атомно-кристаллическое строение металлов. Дефекты кристаллического строения, их влияние на физико-механические свойства. ^ Методы исследования металлов. Металлографический анализ Раздел 2. Механические свойства металлов Лекция. Свойства металлов. Прочность; пластичность; твердость; ударная вязкость; сопротивление усталости и ползучести; хладноломкость. Лабораторная работа 2. Определение твердости металлов и сплавов. ^ Лекция. Напряжение и деформация. Стадии реагирования металлов на возрастающее напряжение. Упругая деформация. Пластическая деформация моно- и поликристаллов. Механизм пластической деформации. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металлов (наклеп). Разрушение металлов. Теоретическая и практическая прочность металлов. Пути повышения прочности металлов: деформационное упрочнение, упрочнение твердым раствором, упрочнение дисперсными частицами избыточной фазы, упрочнение границами зерен. ^ Пластическая деформация, наклеп и рекристаллизация. Раздел 4. Формирование структуры металлов при кристаллизации Лекция. Сущность и закономерности процесса кристаллизации металлов. Образование и рост кристаллических зародышей. Факторы, влияющие на процесс кристаллизации. Величина и форма зерна. Строение металлического слитка. Модифицирование. ^ Кристаллизация. Ее влияние на структуру и свойства металла. Раздел 5. Структура и свойства сплавов Лекция. Понятие о сплавах. Система, компонент, фаза. Виды взаимодействия компонентов в сплавах. Диаграммы состояния двойных сплавов: построение и анализ. Диаграммы состояния сплавов с полной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии, с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии, с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии, с образованием химического соединения между компонентами. Связь между типом диаграммы и свойствами сплава. ^ Диаграммы состояния и термическая обработка сплавов. Раздел 6. Железо и его сплавы Лекция. Диаграмма состояния «железо-углерод». Компоненты, фазы и структурные составляющие сплавов, их характеристики, условия образования и свойства. Фазовые превращения в сплавах железа с углеродом. Классификация сталей и белых чугунов по структуре. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Классификация и маркировка углеродистых сталей. Понятие о легированных сталях. Виды, свойства и назначение чугунов. Маркировка чугунов. Лабораторная работа 6. Микроструктура углеродистых сталей. Лабораторная работа 7. Структура, свойства и применение чугунов. Раздел 7. Термическая обработка стали Лекция. Превращения в стали при нагреве и охлаждении. Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита. Перлитное превращение. Мартенситное превращение. Промежуточное (бейнитное) превращение Строение и свойства продуктов превращений. Термическая обработка стали. Закалка, отпуск, отжиг. Их разновидности, изменения структуры и свойств. Выбор режимов обработки. Поверхностная закалка стали. Основы химико-термической обработки (ХТО) стали. Виды ХТО стали Лабораторная работа 8. Закалка углеродистых сталей. Лабораторная работа 9. Отпуск закаленной углеродистой стали. Лабораторная работа 10. Микроструктура сварного соединения Раздел 8. Металлические конструкционные и инструментальные материалы Лекция. Углеродистые и легированные конструкционные стали. Классификация по назначению, маркировка, особенности свойств, термическая обработка и применение. Углеродистые и легированные инструментальные стали. Классификация по теплостойкости. Быстрорежущие стали. Твердые сплавы. Сверхтвердые инструментальные материалы. ^ Термическая обработка и применение легированных инструментальных сталей Раздел 9. Цветные металлы и сплавы Лекция. Медь и сплавы меди. Алюминий и его сплавы. Титан и сплавы титана. Антифрикционные металлические сплавы. Лабораторная работа 12. Термическая обработка дуралюмина ^ Лекция. Пластические массы. Термореактивные и термопластические пластмассы. Их разновидности и особенности свойств. Керамические материалы. Особенности свойств и применение в технике. Композиционные материалы. Понятие о наноматериалах. ^ Таблица 2
При защите отчетов проводится устное собеседование. ^ Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3. приведены в табл.3 Таблица 3 ^
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности бакалавров для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций. ^ Таблица 4
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия: – изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий; – самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, методических разработок, специальной учебной литературы; – закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ с использованием учебного и научного оборудования и приборов, выполнения проблемно-ориентированных заданий и решения исследовательских задач. ^ 6.1. Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в: – работе студентов с лекционным материалом, поиске литературы и электронных источников информации по заданной теме, – выполнении домашних заданий, – изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку, – подготовке к лабораторным работам, что включает изучение теоретического материала и написание отчёта, – подготовке к рубежному контролю и к экзамену. ^ ориентированная на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов заключается в: – поиске, анализе, структурировании и презентации информации по определенной теме, – исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах. ^ 1. Получение монокристаллов и аморфных металлов. 2. Конструкционные стали с особыми технологическими свойствами. 3. Химико-термическая обработка стали. 4. Области применения полимеров в технике. 5. Нанокристаллические материалы. ^ 1. Модификация поверхности материалов с использованием различных видов обработки (пучковых, плазменных, электрохимических и др.). 2. Современная керамика в технике. 3. Композиты: соединение несоединимого. 4. Электропроводные полимеры. 5. Углеродные наноструктуры. 6. Современные ремонтно-восстановительные технологии. ^ Вопросы по темам, выносимым на самостоятельную проработку, обязательно включаются в материалы рубежного и итогового контроля. Индивидуальные задания оцениваются студентами и преподавателем в часы обязательных консультаций. ^ 1. Электронное учебное пособие «Материаловедение» в среде “ToolBook”, объем 250 Мб. Авторы Егоров Ю.П., Хворова И.А. Пособие содержит теоретический материал по 6 основным разделам курса, иллюстрированный фотографиями, рисунками, анимационными и видеофрагментами. В каждом разделе приводится 20 тестов для самопроверки усвоения; имеется словарь терминов. 2. Материаловедение. -Учебное пособие. Авторы Егоров Ю.П., Лозинский Ю.М., Роот Р.В., Хворова И.А Томск, Изд-во тип. И.Федорова, 2010 г. -188с. 3. Сборники методических указаний к лабораторным работам по материаловедению, размещенные на сайте кафедры МТМ. ^ Оценка успеваемости студентов осуществляется по результатам: 1. Входного контроля подготовки к лабораторным работам в форме тестов. 2. Выполнения и защиты лабораторных работ (путём устного собеседования со студентом по теме работы). 3. Экспресс-контроля усвоения нового материала в ходе чтения лекций (обычно в форме тестов). 4. Рубежного контроля, выполняемого в форме компьютерного тестирования или письменной работы. 5. Презентации индивидуального задания или участия в НИРС, в олимпиадах и т.п. 6. Итогового контроля – экзамен в форме письменного ответа на вопросы билета по всем изученным разделам дисциплины. В процессе итогового контроля обязательно присутствует коммуникативная составляющая. На кафедре имеются все необходимые по дисциплине контрольные задания, тесты, тренажеры, программы компьютерного тестирования. Оценка уровня знаний и умений студента проводится в соответствии с рейтинг-планом по дисциплине и «Памяткой студента» (Приложение 1). 7.1. Примеры контролирующих материалов По входному контролю перед лабораторной работой ^ Какую кристаллическую решетку имеет мартенсит закаленной стали ? а) объемно-центрированную кубическую. б) гранецентрированную кубическую в) тетрагональную. г) гексагональную. ^ Какая структура железоуглеродистых сплавов соответствует максимальной твердости. а) феррит б) цементит в) аустенит г) перлит Примеры экзаменационных билетов: ^
^
^
Программное обеспечение и интернет-ресурсы:
Научно-техническая и учебная литература по дисциплине выложена на следующих сайтах:
^ При изучении основных разделов дисциплины и выполнении лабораторных работ студенты используют оборудование для механических испытаний, оптические микроскопы, в том числе с системой визуализации, термические печи с приборами для регулирования температуры, металлорежущие станки, литейное и сварочное оборудование, пневматический молот. Компьютеры используются для проведения рубежного контроля и подготовки методических материалов. Сложное и дорогостоящее оборудование используется для демонстрации возможностей различных видов анализа в материаловедении и современных технологических процессов. Стенды и витрины с экспонатами в специализированных лекционных аудиториях и лабораториях кафедры Стенды: № 1 Диаграмма состояния системы железо-углерод (2 шт.) № 2 Диаграмма изотермического распада аустенита эвтектоидной стали (2 шт.) № 3-5 Основные виды диаграмм состояния двойных сплавов (по 2 шт.) № 6 Микроструктуры белых, серых, ковких и высокопрочных чугунов (по 2шт.) № 7 Микроструктуры углеродистых сталей (по 2 шт.) № 8 Деформация металлов № 9 Механизм зарождения трещины в металле № 10 Внешний вид образцов, испытанных на растяжение № 11 Термическая обработка стали 45 № 12 Наклеп и рекристаллизация железа № 13 Дислокационная схема пластического деформирования металлов № 14 Микроструктуры сплавов системы свинец-сурьма № 15 Графитные включения в чугунах № 16 Продукты изотермического превращения аустенита эвтектоидной стали № 17 Процессы черной металлургии № 18 Процессы порошковой металлургии № 19 Процессы литейного производства № 20 Обработка металлов давлением № 21 Процессы сварочного производства № 22 Обработка металлов резанием № 23-34 Металлорежущие станки Витрины (снабжены краткими описаниями экспонатов): № 1 Металлические материалы № 2 Неметаллические материалы № 3 Литейное производство № 4 Обработка металлов давлением № 5 Сварочное производство № 6 Металлорежущий инструмент Перечень учебно-лабораторного оборудования 1. Твердомеры Бринелля ТШ-2, Роквелла ТК-2 и Виккерса 11 шт. 2. Микротвердомер ПМТ-3 2 шт. 3. Испытательная машина МИРИ-100К 1 шт. 4. Маятниковый копер 2 шт. 5. Микроскопы биологические 5 шт. 6. Микроскопы металлографические Obzerver A1m 1 шт Axiovert 40 MAT 1 шт. МИМ-7, МИМ-8 9 шт. 7. Металлографический инвертированный микроскоп ЛабоМет-И 5 шт. 8. Микроскопный комплекс на базе ЛабоМет-И с системой визуализации 1 шт. 9. Электропечи камерные лабораторные 14 шт. 10. Станок токарно-винторезный 11 шт. 11. Станок ленточнопильный Pegas 140 2 шт. 12. Станок заточной Oregon 2 шт. 13. Шлифовально-полировальный станок «Нерис» 3 шт. 14. Трансформатор сварочный 2 шт. 15. Машина для точечной электроконтактной сварки 1 шт. 16. Машина для стыковой электроконтактной сварки 1 шт. 17. Молот пневматический ковочный МА4129 1 шт. 18. Закалочно-плавильная высокочастотная установка ВЧГ 2-100 1 шт. 19. Дифрактометры рентгеновские ДРОН-2 и ДРОН-3М 2 шт. 20. Растровый электронный микроскоп РЭМ-200 1 шт. 21. Инфракрасный пирометр TPT-90 (Швеция) 1 шт. 22. Оптико-эмиссионный спектрометр PMI-Master 1 шт. 23. Цифровой фотоаппарат 3 шт. 24. Компьютеры IBM 14 шт. __________________________________________________________________ Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС-2010 по направлению подготовки «Машиностроение», профилям подготовки «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», «Технологические машины и оборудование» Программа одобрена на заседании кафедры МТМ (протокол № ____ от «___» декабря 2010 г.). Автор: Ю.П. Егоров Рецензент: к.т.н., доцент Е.П. Чинков * приложение – Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: Разместите кнопку на своём сайте или блоге: