ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра автоматизированного оборудования

машиностроительного производства

Методические указания

к выполнению контрольной работы

по дисциплине «Материаловедение»

для студентов направления подготовки бакалавров

150700.62 «Машиностроение» (профиль

«Технологии, оборудование и автоматизация

машиностроительных производств»)

заочной формы обучения

В оронеж 2015

Составители: д-р. техн. наук Ю.С. Ткаченко,

ст. преп. Ю.Э. Симонова

УДК 658 012

Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Материаловедение» для студентов направления подготовки бакалавров 150700.62 «Машиностроение» (профиль «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств») заочной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Ю.С. Ткаченко, Ю.Э. Симонова. Воронеж, 2015. 9 с.

Предназначены для закрепления теоретических знаний и приобретения навыков самостоятельной работы по дисциплине «Материаловедение». Приведены вопросы индивидуальных заданий, изложены требования по выполнению, содержанию и оформлению контрольной работы.

Предназначены для студентов 2 - 3 курсов.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD 97 и содержатся в файле крмат.doc.

Табл. 3.

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.И. Корнеев

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. С.В. Сафонов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

 ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный технический

университет», 2015

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина «Материаловедение» относится к курсу общепрофессиональных дисциплин и является одной из, первых, вводящих в круг общих и специальных машиностроительных дисциплин.

Цель изучения дисциплины - подготовка студентов, к производственно-технической и проектно-конструкторской деятельности.

Задачи дисциплины: изучение закономерностей, действующих в переработке материалов, с целью использования их для обеспечения требуемого качества машин и механизмов в машиностроении и обеспечения их наименьшей себестоимости.

Изучение отдельных разделов курса основано на материале, излагаемом в высшей математике, теоретической механике, физике. химии, инженерной графике.

Навыки и знания, приобретенные студентами при изучении дисциплины, способствуют усвоению материала при изучении последующих дисциплин.

ПРОГРАММА

1. Закономерности формирования структуры материалов. Строение материалов. Свойства материалов.

Значение и задачи курса. Роль материаловедения в современной технике. Закономерности формирования структуры материалов. Роль материала и его характеристик в обеспечении нормальной эксплуатации изделий. Атомно-кристаллическое строение металлов. Строение реальных кристаллов. Точечные дефекты. Типы дислокации.

Г раницы зерен. Кристаллизация металлов. Строение металлического слитка. Полиморфные превращения. Напряжения и деформация. Хрупкое и вязкое разрушение. Влияние холодной пластической деформации на структуру и свойства металлов. Наклеп, возврат, первичная рекристаллизация, собирательная рекристаллизация. Изменения свойств металла при рекристаллизации.

Характеристика прочности и пластичности при статических испытаниях. Твердость. Динамические испытания. Износостойкость материала. Конструкционная прочность стали, обеспечивающая жесткость. Термины, основные определения.

2. Конструкционные металлы и сплавы.

Типы материалов, их состояний. Методы построения диаграмм состояния сплавов экспериментальным путем. Диаграмма состояния железо - цементит. Углеродистые стали. Классификация. Влияние углерода и примесей на структуру и свойства стали. Чугун. Свойства и назначение. Белый и отбеленный чугун. Структура серого, ковкого и высокопрочного чугунов. Получение. Маркировка. Область применения. Легированные стали. Классификация. Влияние легирующих элементов на механические свойства. Конструкционная прочность стали, обеспечивающая высокую упругость, жесткость. статическую и циклическую прочность. Дефекты легированных сталей. Жаропрочные стали. Материалы с особыми физическими свойствами.

3. Термическая и химико-термическая обработка (ТО и ХТО)

Виды термической обработки стали. Диаграмма изотермического распада аустенита. Мартенсит, его строение, свойства. Превращения при нагреве закаленной стали. Отжиг и его виды. Нормализация стали. Закалка стали, закалочные среды, методы закалки. Закаливаемость и прокаливаемость стали. Обработка холодом. Отпуск стали. Улучшение стали. Механизация и автоматизация ТО. Меры по охране труда в термических цехах. Физические основы ХТО. Цементация, азотирование, цианирование, борирование. Область применения. Меры по охране труда.

4. Инструментальные и износостойкие материалы. Защита от коррозии.

Виды износа материала. Классификация. Требования к инструментальным сталям. Стали высокой твердости, не обладающие теплостойкостью. Теплостойкие стали повышенной вязкости. Стали для режущего инструмента, для штампов холодного и горячего деформирования. Твердые сплавы. Получение инструментов методом порошковой металлургии. Коррозия. Классификация коррозионных процессов. Методы защиты от коррозии.

5. Электротехнические и неметаллические материалы

Цветные металлы. Алюминий и его сплавы. Деформируемые и литейные сплавы. Механические и технологические свойства ТО. Защита сплавов от коррозии. Гранулированные сплавы. Медь, латунь, бронза. Свойства, применение, маркировка. Титан и его конструкционные свойства. Применение. Жаропрочные сплавы титана.

Состав и классификация пластмасс. Достоинства и недос-татки по сравнению с другими конструкционными материалами. Износостойкие пластмассы. Резины, свойства, область применения. Клеи, свойства, применение.

Композиционные материалы. Целлюлозные пленки. Пергамент. Бумага. Картон. Целлофан. Полимерные пленки: полиэтилен, полистирол, полиамид, поливинилацетат. Стеклянная тара. Упаковочные материалы для консервов. Лакокрасочные покрытия для тары. Экологические аспекты утилизации тары.

Методические указания по выполнению контрольной работы

Контрольная работа является одним из средств определения степени самостоятельного усвоения студентами теоретической части дисциплины и подготовки к производственно-технической и проектно-конструкторской деятельности. связанной с технологией и назначению сталей для изготовления конкретных деталей машин и различного вида инструментов.

Контрольная работа дана в десяти вариантах, номер варианта соответствует последней цифре шифра зачетной книжки студента. Если номер шифра оканчивается нулем, то выполняется 10 вариант. Контрольная работа должна содержать письменные ответы па вопросы и выполненное практическое задание. Контрольные работы следует выполнять в тетради чернилами, четким почерком, оставляя поля для заметок преподавателя. В тексте следует привести список источников, использованных при выполнении работ.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Задание 1

Ответьте па вопросы согласно вашего варианта.

Таблица 1

Вариант	Номер вопроса
1	1	11	21	31
2	2	12	22	32
3	3	13	23	33
4	4	14	24	34
5	5	15	25	35
6	6	16	26	36
7	7	17	27	37
8	8	18	28	38
9	9	19	29	39
10	10	20	30	40

Вопросы к заданию 1

1. Опиши те условие для протекания процессов при кристаллизации сплава.

2. Опишите механизм и физическую сущность процесса кристаллизации.

3. Опишите линейные несовершенства (дислокации) и их влияние на механические свойства металлов.

4. Что понимают под твердыми растворами

5. Опишите диаграммы фазового равновесия в сплавах.

6. Опишите основные несовершенства кристаллического строения металлов.

7. Опишите особенности фазовых превращений в сплавах в твердом состоянии.

8. Опишите диаграмму состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы.

9. Опишите диаграмму состояния сплавов, образующих химические соединения.

10. Опишите диаграмму состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения.

11. Опишите связь между диаграммой состояния, строением и свойствами сплавов.

12. Понятие о сверхпластичности металлов и сплавов.

13. Поясните каковы признаки вязкого и хрупкою разрушения. Объясните механизм образования и рост трещин.

14. Охарактеризуйте методику определения механических свойств при переменных (циклических) нагрузках.

15. Охарактеризуйте методику определения механических свопов при статических испытаниях.

16. Охарактеризуйте методику определения механических свойств при динамических испытаниях.

17. Опишите методы определения конструктивной прочности металлов.

18. Опишите как и почему изменяются механические свойства металлов при холодной пластической деформации.

19. Опишите критерии определяющие надежность материала.

20. Опишите сущность процесса вторичной и собирательной рекристаллизации.

21. Поясните чем отличается дендридная ликвация от лик-вации по плотности. Как устранить эти ликвации.

22. Каковы особенности структуры вязкого и хрупкого изломов. При каких условиях чаше наблюдается хрупкое разрушение.

23. Опишите влияние легирующих элементов на полиморфное превращение.

24. Опишите влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали.

25. Классификация. Маркировка. Строение и свойства чугунов.

26. Определите для каких деталей рекомендуется серый чугун.

27. Определите какой чугун рекомендуется применять, для изготовления поршневых колец.

28. Опишите мартенситное превращение в стали.

29. Опишите изотермические превращения аустенита в легированных сталях.

30. Опишите, как происходит отжиг 1 рода.

31. Опишите. как происходит отжиг II рода.

32. Опишите охлаждающие среды для закалки. Каким требованиям они должны отвечать?

33. Опишите, дефекты возникающие при термической обработке стали.

34. Опишите чем отличается химико-термическая обрабтка от термической обработке стали.

35. Перечислите преимущества газовой цементации перед цементацией в твердом карбюризаторе.

36. Опишите свойства и область применения порошковых материалов.

37. Опишите свойства и область применения керамико-полимерных материалов.

38. Опишите строение и свойства полимеров.

39. Опишите свойства, маркировку и применение: деформируемых, алюминиевых сплавов.

40. Опишите свойства, маркировку и применение- литейных алюминиевых сплавов.

Задание 2

По диаграмме состояний железо-цементит опишите, какие структурные и фазовые превращения буду происходить, при медленном охлаждении из жидкого состояния сплава с заданным содержанием углерода. Охарактеризуйте этот сплав и определите для него при заданной температуре количество, состав фаз и их процентное соотношение, используя данные табл. 2. Опишите возможную область применения данного сплава.

Таблица 2

Номер вопроса	Количество углерода, %мас.	Температура 0С
1	3,8	800
2	1,1	750
3	0,9	500
4	0,7	600
5	0,4	760
6	0,3	780
7	0,2	750
8	3,2	950
9	3,6	1190
10	3,1	920

Задание 3

Расшифруйте марки сплавов согласно варианту по табл. 3.

Таблица 3

Вариант	Марки сплавов
1	45; 12ХН3А; БрО10Ц3; СЧ15
2	АК6; КЧ35-6; У10А; 18ХГТ;
3	10ХСНД; СЧ20; Ст5; Д16
4	Д20; Б83; 65; ЛЦ40МцЗЖ
5	12Х18Н10Т; 40; ВЧ40-2; Л63
6	АЛ2; 10; БрАМц9-2; СЧ18
7	АЛ9; КЧ35-10; БрОФ8-2; Ст3
8	Амц; 70; 08Х18Н9; ВЧ60-2
9	У8; 08Г2С; Б88; АМг6;
10	40ХФА; СЧ18; Ст6; АМг3

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цель и задачи дисциплины	1
2. Программа	1
3. Контрольная работа	4

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы

по дисциплине «Материаловедение»

для студентов направления подготовки бакалавров