Краткое содержание теоретической части дисциплины «материаловедение» для инженерных специальностей
Введение
1. Основные направления развития науки о металлосберегающих технологиях.
2. Краткий экскурс в историю.
3. Русские и зарубежные металловеды.
4. Примеры возможностей повышения надежности и долговечности путем разработки, как новых материалов, так и новых видов их обработки.
5. Деление на металлы и неметаллы.
6. Механические свойства твердых тел.
7. Физические свойства твердых тел.
Строение металлов и сплавов
8. Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов. Понятие дальнего порядка.
9. Типы кристаллических решеток. Элементарная ячейка.
10. Параметры кристаллических решеток. Упаковка решетки и координационное число.
11. Плотность заполнения кристаллической решетки. Октаэдрические и тетраэдрические поры.
12. Кристаллографические плоскости и направления. Понятие анизотропии свойств кристаллов.
Структура реальных металлов и сплавов. Дефекты кристаллической решетки.
13. Моно- и поликристаллы, их характеристика и структура. Типы дефектов (точечные, линейные, поверхностные).
14. Точечные дефекты, их характеристика и свойства. Способы образования и влияние на механические свойства.
15. Линейные дефекты (дислокации). Виды дислокаций и их конфигурация.
16. Понятия контура и вектора Бюргерса.
17. Виды движения дислокаций (скольжение, переползание). Системы скольжения.
18. Зарождение и размножение дислокаций.
19. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами и с другими дислокациями, как в собственной системе скольжения, так и в других системах скольжения. Силы Пайерса.
Пластическая деформация и разрушение
20. Упругая и пластическая деформация. Дробление блоков.
21. Дислокационный механизм пластической деформации. Одиночное и множественное скольжение.
22. Упрочнение в результате пластической деформации (наклеп). Схема Одинга-Бочвара. Роль границы зерна.
23. Структура деформированного металла (дислокационные сетки, текстура).
24. Разрушение в результате пластической деформации и хрупкое разрушение.
25. Зарождение и распространение трещины. Интеркристаллитный и транскристаллитный изломы. Порог хладноломкости.
Процессы, происходящие при нагреве деформированного
металла
26. Понятие напряжений 3-го, 2-го и 1-го рода в деформированном металле.
27. Возврат (отдых и полигонизация). Схема образования полигонов. Структура границы полигона.
28. Рекристаллизация. Механизм и движущие силы рекристаллизации. Влияние температуры, времени и степени предварительной деформации на рекристаллизацию.
29. Первичная рекристаллизация или рекристаллизация обработки.
30. Вторичная и собирательная рекристаллизация.
31. Диаграммы рекристаллизации.
32. Влияние пластической деформации и процессов возврата на механические свойства.
Кристаллизация
33. Понятие кристаллизации и ее движущие силы. Термодинамический потенциал F.
34. Изменение F с температурой.
Теоретическая и реальная температура
кристаллизации. Понятие степени
переохлаждения
Т.
35. Кривые охлаждения. Площадка и «зуб» на кривой охлаждения.
36. Критическая кривая кристаллизации и ее объяснение с точки зрения зарождения и роста зерен.
37. Условие фазового превращения при кристаллизации. Понятие критического зародыша для сферического центра кристалллизации.
38. Два процесса роста центров. Понятие двухмерного зародыша. Скорость кристаллизации (схема Таммана) и ее исследование. Пригодность схемы Таммана для металлов.
39. Средний размер зерна. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация. Изоморфные, неизоморфные и поверхностно-активные примеси. Понятие модифицирования.
40. Строение слитка по Чернову.
41. Явление полиморфизма (аллотропии).
42. Магнитные превращения и его свойства.
Теория сплавов
43. Понятие сплава. Компоненты и фазы в сплавах.
44. Твердые растворы замещения и условия их образования. Примеры полной растворимости и полной нерастворимости компонентов в твердом состоянии.
45. Твердые растворы внедрения и их влияние на свойства мАтериалов.
46. Упорядоченные твердые растворы (сверхструктуры). Точка Курнакова. Пример твердого раствора вычитания.
47. Химические металлические соединения в сплавах и их свойства.
48. Фазы внедрения.
49. Электронные соединения (соединения Юм-Розери), имеющие ОЦК, сложную кубическую и гексагональную кристаллические решетки.
50. Фазы Лавеса.
51. Понятие диаграммы состояния. Примеры фаз (жидкая, твердая одно- и многокомпонентная), устойчивое химическое соединение, как пример компоненты.
52. Вариантность системы. Закон Гиббса и его исследование.
53. Способы построения диаграммы состояния. Точки и линии на диаграмме состояния. Кривые охлаждения.
54. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых полностью растворимы в жидком и твердом состояниях.
55. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику. Кристаллизация эвтектики по А.А. Бочвару.
56. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют перитектику.
57. Диаграмма состояния сплавов с полиморфным превращением одного из компонентов.
58. Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями компонентов и эвтектоидным превращением.
59. Кристаллизация чистых компонентов, фаз и механических смесей.
60. Определение концентрации и количества фаз с помощью правила отрезков. Область применения этого правила.
Железо и его сплавы
61. Диаграмма Fe-C.
62. Структура и состав фаз системы Fe-C.
63. Структура углеродистых сталей.
64. Способы получения сталей и влияние примесей.
65. Стали углеродистые обыкновенного качества.
66. Стали углеродистые качественные.
67. Чугуны, их классификация, маркировка, свойства и структура. Роль легирующих элементов – модификаторов.
Термическая обработка сплавов
68. Цель и виды термической обработки (ТО). Параметры ТО.
69. Связь диаграммы состояния с видом ТО.
70. Виды ТО на примере диаграммы Fe-Fe3C.
71. Превращения в сталях при ТО: П
А,
А
П,
А
М,
М
П.
72. Теория ТО. Образование аустенита. Понятие начального, наследственного и действительного зерна.
73. Распад переохлажденного аустенита. С-образные диаграммы.
74. Особенность распада доэвтектоидной и заэвтектоидной сталей.
75. Распад аустенита при непрерывном охлаждении. Понятие критической скорости закалки.
76. Теория мартенситного превращения. Структура мартенсита.
77. Особенности мартенситного превращения. Стабилизация аустенита.
78. Влияние углерода и легирующих элементов на Мн и Мк, и вид С-образной диаграммы.
79. Превращения при отпуске сталей.
80. Технология ТО (температура нагрева, время выдержки, скорость нагрева и охлаждения). Закаливаемость, прокаливаемость.
81. Виды закалки и дефекты закалки. Поверхностная закалка. Виды отжига.
82. Виды термомеханической обработки.
83. Химико-термическая обработка сплавов.
Конструкционные и инструментальные стали и сплавы
84. Легированные конструкционные стали и сплавы.
85. Цементуемые конструкционные стали.
86. Улучшаемые конструкционные стали.
87. Нержавеющие стали.
88. Жаростойкие стали.
89. Жаропрочные стали и сплавы.
90. Углеродистая инструментальная сталь. Быстрорежущая сталь. Твердые сплавы для инструмента.
91. Кислотостойкие стали. Криогенные сплавы. Магнитомягкие и магнитотвердые сплавы.
92. Титан и его сплавы.
93. Алюминиевые сплавы. Теория ТО алюминиевых сплавов. Дуралюмины и силумины.
94. Алюминиевые сплавы неупрочняемые ТО.
95. Алюминиевые сплавы упрочняемые ТО.
96. Магниевые сплавы.
97. Медь и ее сплавы.
98. Латунь.
99. Бронза.
100. Баббиты.
Неметаллические материалы
101. Термопластичные полимеры и пластмассы. Полиэтилен. Полиамиды. Полистирол. Поливинилхлорид. Фторопласты. Органическое стекло. Поликарбонат. Полиимиды.
102. Термореактивные полимеры и пластмассы. Фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные, кремнийорганические полимеры. Пресс-порошки. Пресс-волокниты. Текстолиты. Гетинаксы. Асботекстолиты. Стеклотекстолиты.
103. Неполярные термопласты. Полимерные органические материалы. Фторопласт –4. Полиэтилен. Полипропилен.
104. Полярные термопласты. Фторопласт-3. Винипласт. Органическое стекло. Капрон. Нейлон. Лавсан.
105. Газонаполненные пластики. Пенопласт. Поролон.
106. Полимерные неорганические материалы. Графит. Неорганическое стекло. Ситаллы.
107. Керамические материалы. Установочная керамика. Конденсаторная керамика. Окислы, карбиды, бориды, нитриды.
108. Резиновые материалы. Клеящие и лакокрасочные материалы.
109. Аморфные металлы (металлические стекла).
110. Композиционные материалы. Особенности механических параметров и свойств композитов.
Литье
111. Изготовление заготовок и деталей методом литья. 112. Литниковая система. Модели, стержни. Формовочные материалы и смеси.
113. Основные способы получения отливок. Специальные методы литья.
114. Литейные свойства металлов и сплавов. Дефекты литья.
Сварка
115. Получение неразъемных соединений методом сварки..
116. Классификация и характеристика основных способов сварки.
117. Оборудование. Качество сварных соединений.
Обработка резанием
118. Основные сведения о процессе резания.
119. Основные способы обработки металлов резанием.
120. Геометрия токарного резца.
121. Виды резцов и фрез.
Обработка давлением
122. Сущность обработки металлов давлением.
123. Основные способы обработки металлов давлением.
124. Оборудование и инструменты.
125. Изменение структуры и прочностных свойств металлов после обработки давлением.