скачать ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ТГПУ)
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе (декан) ________________________ « » 2008 г.  
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДПП.Ф.03.1 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МАТЕРИАЛОВ
1. Цели и задачи дисциплины Цели дисциплины: дать студентам знания о методах исследования, природе и свойствах конструкционных материалов, способах их упрочнения, технологических методах получения и обработки заготовок с целью получения изделий сформировать у будущего учителя технологии совокупность знаний и умений, необходимых для организации учебно-воспитательной работы и создания учебно-материальной базы по обработке материалов, ее эксплуатации и обслуживания. Задачи дисциплины: сформировать у студентов целостное представление о строении, свойствах областях применения конструкционных материалов, а также о технологиях производства и обработки материалов. подготовить студентов к изучению технических дисциплин: «Детали машин», «Резание металлов, станки и инструменты», «Автомобиль» и др., а также к прохождению производственной практики по металло- и деревообработке.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен а) знать: основы строения металлических и неметаллических конструкционных материалов физические основы получения сплавов и способы улучшения их свойств классификацию и маркировку, области применения наиболее распространенных в настоящее время в технике конструкционных материалов основные технологические процессы получения и обработки материалов б) уметь: выбирать конструкционные материалы для изделий, употребляемых в учебных мастерских, определять свойства материалов выполнять операции основных видов термической обработки металлических изделий. ^ Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | 1 | 2 | Общая трудоемкость дисциплины | 310 | 155 | 155 | Аудиторные занятия | 144 | 72 | 72 | Лекции | 72 | 36 | 36 | Практические занятия | - | | | Семинары | - | | | Лабораторные работы | 72 | 36 | 36 | И/или другие виды аудиторных занятий | - | | | Самостоятельная работа | 166 | 83 | 83 | Курсовой проект | - | | | Расчетно-графическая работа | - | | | Реферат | - | | | И/или другие виды самостоятельной работы | | К/р | К/р | Вид итогового контроля | | экзамен | экзамен |
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п |
Раздел дисциплины | Лекции | Лабора- торные работы |
| Семестр 1 |
|
| 1 | Введение | 1 | - | 2 | Строение металлов | 11 | 8 | 3 | Механические свойства материалов. Влияние наклепа и последующего нагрева на структуру и механические свойства металлов | 6 | 12 | 4 | Фазы в сплавах. Диаграммы состояния сплавов. | 8 | 8 | 5 | Диаграмма состояния железо-углерод; стали, чугуны | 8 | 8 | 6 | Виды и параметры термической и химико-термической обработки сталей | 2 | - | | Всего часов | 36 | 36 | |
Семестр 2 | | | 6 | Виды и параметры термической и химико-термической обработки сталей (окончание) | 8 | 12 | 7 | Классификация, маркировка, примене-ния сталей. Твердые сплавы. | 6 | 4 | 8 | Цветные металлы и сплавы: свойства и области применения. Коррозия и защита от коррозии | 10 | 6 | 9 | Технология производства черных и цветных металлов | 4 | - | 10 | Обработка металлов давлением | 2 | 2 | 11 | Литейное производство | 2 | 4 | 12 | Способы соединения металлических деталей | 2 | 4 | 13 | Неметаллические материалы | 2 | 4 | | Всего часов | 36 | 36 | | Итого | 72 | 72 |
4.2. Содержание разделов дисциплины
Семестр 1
Раздел 1. Введение. Лекция 1. Основные понятия о материалах, их строении, свойствах, областях применения. Исторический обзор применения материалов. Вклад отечественных ученых.
Раздел 2. Строение металлов. Лекции 2, 3, 4, 5, 6. Типы межатомных связей и классификация материалов. Металлические и неметаллические материалы. Черные и цветные металлы и их сплавы. Аморфные и кристаллические материалы. Кристаллическое строение металлов. Типы кристаллических решеток и их характеристики. Монокристаллы и поликристаллы. Анизотропия кристаллов. Дефекты кристаллического строения (точечные дефекты, дислокации и др.) и их влияние на свойства металлов Кристаллизация металлов. Механизм кристаллизации. Дендриты, строение металлического слитка. Полиморфные превращения.
Раздел 3. Механические свойства материалов. Влияние наклепа и последующего нагрева на структуру и механические свойства металлов. Лекции 7, 8, 9. Упругая и пластическая деформация. Вязкое и хрупкое разрушение. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металлов. Наклеп. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла. Возврат, рекристаллизация. Холодная и горячая деформация. Механические свойства металлов и способы их определения (общая характеристика) Механические свойства металлов, определяемые при статическом нагружении (модуль упругости, предел текучести, предел прочности, относительное растяжение, относительное сужение) Ударная вязкость и явление хладноломкости Механические свойства металлов, определяемые при циклическом нагружении (предел выносливости, усталостная прочность).
Раздел 4. Фазы в сплавах. Диаграммы состояния сплавов. Лекции 10, 11, 12, 13. Металлические сплавы. Фазы в металлических сплавах: твердые растворы (замещения, внедрения, ограниченные, неограниченные), химические соединения. их виды и строение. Диаграммы состояния двойных сплавов. Построение диаграммы состояния. Правило фаз (закон Гиббса). Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов, образующих: механические смеси, неограниченные и ограниченные твердые растворы, химические соединения. Правило отрезков и правило рычага. Связь межу свойствами сплавов и типом диаграммы состояний (закономерности Курнакова).
Раздел 5. Диаграмма состояния железо-углерод; стали, чугуны. Лекции 14, 15,16,17. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов Fe-Fe3C. Компоненты и фазы. Общая характеристика. Классификация Fe-C сплавов по содержанию углерода. Превращения в Fe-C сплавах, содержащих до 2.14 % С. Микроструктура сталей. Превращения в Fe-C сплавах, содержащих более 2.14 %С. Микроструктура белых чугунов. Диаграмма состояния сплавов железо-графит. Чугуны с графитом: структура, способы получения, классификация, маркировка, механические свойства, применения в зависимости от формы графита и структуры металлической основы.
Раздел 6. Параметры и виды термической и химико-термической обработки сталей. Лекция 18. Виды и назначение термообработки стали (отжиг, закалка, отпуск).
Семестр 2.
Раздел 6. Виды и параметры термической и химико-термической обработки сталей (окончание) Лекции 1, 2, 3, 4. Превращения в сталях при нагреве (превращение перлита в аустенит). Рост зерна аустенита при нагреве. Структурная наследственность. Перегрев и пережог. Превращение в стали при охлаждении. Диаграмма изотермического распада аустенита (С – кривые). Характеристика диффузионного (перлитного), бездиффузионного (мартенситного) и промежуточного (бейнитного) превращений. Определение критической скорости закалки стали по С – кривым. Превращения в закаленной стали при нагреве. Структуры отпуска. Технология термообработки сталей. Классификация видов отжига и нормализация. Выбор температур отжига с использованием стального угла диаграммы состояния Fe-Fe3C. Структура и свойства отожженной и нормализованной стали. Закалка стали. Выбор закалочной среды с учетом критической скорости закалки. Закаливаемость и прокаливаемость. Способы закалки (в одном охладителе, в двух охладителях, изотермическая, ступенчатая и др.). Обработка холодом. Внутренние напряжения в закаленной стали (термические и структурные, временные и остаточные). Отпуск закаленной стали. Структура и свойства закаленной стали после отпуска. Поверхностная закалка ТВЧ. Новые методы поверхностной закалки (лазерная, электронно-лучевая). Дефекты при термообработке (обезуглероживание, окисление, коробление, трещинообразование и др.) и методы борьбы с ними. Химико-термическая обработка (ХТО) сталей. Общая характеристика и физические основы ХТО. Цементация, азотирование, нитроцементация, борирование, диффузионная металлизация. Термо-механическая обработка (ТМО) стали. Высокотемпературная и низкотемпературная ТМО.
Раздел 7. Классификация, маркировка, применения сталей. Твердые сплавы Лекции 5, 6,7. Конструкционные углеродистые стали. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства углеродистых сталей. Классификация (качественные, обыкновенного качества), маркировка, применения, термообработка этих сталей для придания требуемых свойств. Конструкционные легированные стали. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства. Классификация, маркировка, термообработка и применение легированных сталей. Преимущества и недостатки легированных сталей по сравнению с углеродистыми. Углеродистые инструментальные стали: маркировка, термообработка, структура, свойства, применение. Легированные стали для режущего инструмента: низкоколегированные (нетеплостойкие) и быстрорежущие стали. Термообработка, свойства, маркировка и применение. легированных сталей. Стали для измерительного и штампового инструмента: термообработка, свойства, маркировка и применение. Стали с особыми свойствами (нержавеющие, жаропрочные) Твердые сплавы: состав, классификация, структура, маркировка, свойства и применение. Сверхтвердые материалы: алмаз, кубический нитрид бора. Их свойства и применение.
Раздел 8. Цветные металлы и сплавы: свойства и области применения. Коррозия и защита от коррозии. Лекции 8, 9, 10, 11,12. Алюминий и его сплавы. Диаграмма состояния Al-Cu, термообработка дуралюмина (закалка и старение). Классификация алюминиевых сплавов, их химический состав, свойства и применение. Медь и ее сплавы. Диаграмма состояния Cu-Zn. Латуни: состав, структура, маркировка, свойства и применение. Бронзы, мельхиоры, нейзильберы и др. сплавы на основе меди, их химический состав, маркировка, применение. Титан и его сплавы. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титана. Основы термической обработки титановых сплавов (отжиг, закалка, старение). Классификация, химический состав, маркировка и применения титановых сплавов. Химическая и электрохимическая коррозия. Механизм электрохимической коррозии. Методы защиты от электрохимической коррозии (металлические покрытия, неметаллические покрытия, ингибиторная защита, химическая и электрохимическая защита).
Раздел 9. Технология производства черных и цветных металлов. Лекции 13,14. Общие сведения о металлургии: сырье и вспомогательные материалы (руды, флюсы топливо, огнеупорные материалы), металлургические процессы (пиро-, гидро-, электро-, химико-металлургические, порошковая металлургия). Производство чугуна. Исходные материалы. Подготовка руд к плавке. Основные физико-химические процессы получения чугуна в доменной печи. Производство стали. Физико-химические процессы получения стали. Конвертерный и мартеновский способы производства стали и их сравнительная характеристика. Производство стали в электропечах. Производство меди. Производство алюминия. Получение титана.
Раздел 10. Обработка металлов давлением. Лекция 15. Обработка металлов давлением (ОМД): общая характеристика. Виды прокатки (продольная, поперечная, косая). Волочение. Прессование (прямое и обратное). Ковка (ручная, машинная), штамповка (в открытых и закрытых штампах). Штамповка взрывом.
Раздел 11. Литейное производство. Лекция 16. Сущность и основные способы получения отливок. Литейные сплавы и их свойства (жидкотекучесть, усадка, ликвация). Приготовление жидкого металла. Модельный комплект. Литье в песчаные формы. Литье в кокиль. Специальные виды литья (под давлением, центробежное, по выплавляемым моделям).
Раздел 12. Способы соединения металлических деталей. Лекция 17. Основные виды и способы сварки. Электродуговая сварка, газовая сварка: сущность, схема процесса, применяемая аппаратура. Сварка трением. Структура сварного шва (на основе диаграммы состояния Fe-Fe3C). Пайка металлов. Твердые и мягкие припои, флюсы.
Раздел 13. Неметаллические материалы. Лекция 18. Материалы на основе полимеров. Понятие о полимерах, их классификация и свойства. Пластические массы. Термореактивные и термопластичные пластмассы, их состав, строение, свойства и области применения. Способы получения изделий пластмасс. Стекло. Строение, состав и свойства стекла. Сырье для получения стекла. Технология варки стекла и способы получения изделий. Классификация и применение стекла.
5. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | 1 | 2 | Микроскопический анализ металлов | | Семестр 1 | | 2 | 2 | Макроскопический анализ металлов | 3 | 3, 10 | Определение твердости металлов | 4 | 3 | Определение предела прочности при растяжении | 5 | 3 | Определение модуля упругости и предела прочности при изгибе | 6 | 4, 11 | Изучение процесса кристаллизации чистых металлов | 7 | 4, 11 | Построение и анализ диаграмм состояния двойных сплавов | 8 | 5, 7 | Диаграмма состояния Fe-Fe3C. Микроструктура сталей | 9 | 5, 7 | Диаграмма состояния железо-графит. Микроструктура чугунов | | Семестр 2 | | 1 | 5, 6 | Определение критических точек стали методом пробных закалок | 2 | 6, 7 | Влияние термической обработки на структуру и свойства углеродистых конструкционных и инструментальных сталей | 3 | 6, 7 | Химико-термическая обработка сталей: цементация и азотирование | 4 | 8 | Закалка и старение дуралюмина | 5 | 12 | Микроструктура сварного шва | 6 | 12 | Дефекты сварных соединений | 7 | 4, 13 | Изучение структуры и свойств древесины | 8 | 4, 13 | Определение ударной вязкости металлических и неметаллических материалов с помощью маятникового копра | 9 | 4, 13 | Определение твердости и прочности на изгиб древесины и пластмасс |
Добавить документ в свой блог или на сайт
|