Тема 12. Стандартизация и сертификация материалов

Закономерности формирования структуры материалов. Метрологические основы стандартизации материалов. Государственная система стандартизации и аттестации. Категории и виды стандартов. Международная система стандартизации материалов. Стандарты материалов и их испытаний. Государственная система сертификации. Требования к оборудованию, методикам и персоналу по сертификации материалов. Сертификация материалов в системе управления качеством продукции. Отечественная и международная система обозначения материалов, их совместимость и взаимозаменяемость.

Тема 13. Методы контроля качества материалов

Методы контроля структуры и свойств материалов. Влияние температур на механические свойства материалов. Технологические пробы. Контроль свойств исходных материалов, технический контроль в процессе производства и контроль свойств материалов в готовом изделии. Требования к материалам.

Тема 14. Экспертиза качества материалов

Экспертиза качества материалов с позиций потребителя. Потребительские качества. Технический анализ качества. Определение основных характеристик функционального назначения. Методы и критерии оценки качества материалов.

Тема 15. Управление качеством материалов

Факторы, влияющие на качество. Связь качества с химическим составом и свойствами исходных материалов. Факторы, влияющие на сохранение и изменение потребительских свойств материалов. Влияние упаковки, транспортировки и условий хранения на качество материалов. Методы определения значений показателей качества. Единая система государственного управления качеством продукции. Объекты, субъекты и нормативы управления качеством. Способы управления качеством материалов: химическим составом, технологией обработки, формированием структуры и потребительских свойств.

ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТА

Самостоятельная работа студента по дисциплине включает:

• изучение теоретического материала по конспекту лекций, а также по основной и дополнительной литературе;

• подготовку к лабораторным занятиям;

• изучение тем (12-15) с использованием рекомендуемой основной и дополнительной литературы с дальнейшим написанием конспекта или реферата;

• выполнение контрольной работы;

• выполнение курсовой работы;

• подготовку к зачету и экзамену.

ТЕМАТИКА РЕФЕРАТОВ

1. Сертификация материалов в системе управления качеством продукции.

2. Требования к оборудованию, методикам и персоналу по сертификации материалов.

3. Влияние высоких и низких температур на характеристики механических свойств материалов.

4. Способы управления качеством материалов: химическим составом, технологией обработки, формированием структуры и потребительских свойств.

4. Дефицит и взаимозаменяемость материалов в производстве и при ремонте изделия.

5. Наукоемкость создания новых материалов.

6. Экологические показатели использования материалов.

7. Методы и критерии оценки качества материалов.

8. Влияние упаковки, транспортировки и условий хранения на качество материалов.

ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

(для студентов заочного обучения)

1. Классификаторы свойств веществ и материалов.

2. Информационно-поисковые системы баз данных по материалам.

3. Цены и ценники на металлургическую продукцию (черные и цветные металлы и полуфабрикаты).

4. Металлургические сортаменты продукции.

5. Принципы обозначения (маркировки) сталей, чугунов, цветных сплавов.

6. Принципы обозначения (маркировки) неметаллических материалов.

ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ РАБОТ

1. Потребительские характеристики и товарная классификация промышленных материалов.

2. Дефицит и взаимозаменяемость материалов при производстве и ремонте техники.

3. Роль материалов в создании прогрессивных и высокоэффективных технологий в отраслях экономики.

4. Экономические и экологические показатели использования материалов.

5. Оценка экономической эффективности рационального выбора материалов и применения новых материалов в отраслях экономики.

6. Управление качеством материалов.

ФОРМЫ И ВИДЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

1. Текущий контроль:

• опрос на лабораторных занятиях и при защите каждой лабораторной работы;

• выполнение контрольной работы;

• выполнение реферативных работ по темам (12-15);

• защита курсовой работы;

• рубежный контроль.

2. Промежуточная аттестация – зачетно-экзаменационная сессия:

• зачет – по результатам проведения всех форм текущего контроля и в соответствии с учебным планом;

• экзамен проводится в устной форме при условии выполнения всех форм текущего контроля и в соответствии с учебным планом.

3. Контроль остаточных знаний студентов осуществляется с использованием тестовых заданий, разработанных на кафедре.

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ

1. Кристаллическое строение металлов. Типы кристаллических решеток и их характеристики. Полиморфные (аллотропические) превращения. Явление анизотропии. Строение реальных кристаллов металлов и влияние дефектов кристаллического строения на прочность металлов.

2. Процесс кристаллизации. Кривые охлаждения аморфных и кристаллических тел. Схема образования кристалла. Зависимость размеров кристаллов от степени переохлаждения и других факторов.

3. Компоненты и фазы в сплавах. Типы взаимодействия компонентов в твердом состоянии - образование эвтектик, твёрдых растворов и химических соединений.

4. Связь между диаграммами состояния и свойствами сплавов. Законы Н.С. Курнакова и их практическое использование.

5. Полиморфные (аллотропические) превращения железа. Кривая его охлаждения. Характеристика модификаций железа. Свойства и строение структурных составляющих железоуглеродистых сплавов.

6. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Структуры сталей и чугунов при различных температурах.

7. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства стали. Красноломкость и хладноломкость стали.

8. Серые чугуны, их структура, свойства, обозначение марок, термическая обработка и области применения,

9. Высокопрочные и ковкие чугуны. Условия получения, структура, свойства, обозначения марок, термическая обработка и области применения.

10. Связь прочности металлов с наличием дефектов кристаллического строения и способы упрочнения металлов и сплавов.

11. Изменение структуры и свойств металла при холодной пластической деформации. Влияние нагрева на структуру и свойства холодно-деформированного металла.

12. Упрочнение сплавов путем термической, термомеханической, механико-термической обработок, путем легирования, создания порошковых и композиционных материалов.

13. Процессы превращения в стали при нагревании.

14. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении. Влияние скорости охлаждения на структуру (диаграмма Френча) и свойства стали.

15. Изотермическое превращение переохлажденного аустенита. Практическое значение диаграмм изотермического превращения аустенита.

16. Процессы, происходящие при закалке стали (мартенситное превращение аустенита), их особенности и влияние на свойства.

17. Отжиг и нормализация стали (виды отжига, их назначение и режимы; назначение нормализации для сталей с различным содержанием углерода).

18. Закалка стали (сущность процесса, выбор температуры и охлаждающей среды). Дефекты, возникающие при закалке.

19. Прокаливаемость и закаливаемость стали, их определение и практическое значение. Зависимость между механическими свойствами и прокаливаемостью стали.

20. Способы закалки (закалка в одной и двух средах, ступенчатая, изотермическая и др.). Структура и свойства стали после закалки различными способами.

21. Превращения, протекающие при отпуске закаленной стали. Виды отпуска и их практическое применение.

22. Поверхностное упрочнение стали путем поверхностной закалки, химико-термической обработки, холодной пластической деформации. Сущность и характеристики способов.

23. Цементация стали (твердая и газовая). Термическая обработка цементированных изделий.

24. Процесс азотирования стали, его назначение, разновидности и режимы. Стали для азотирования, принципы легирования, предшествующая термическая обработка.

25. Процесс цианирования стали, его разновидности и области применения.

26. Классификация легированных сталей по применению и структуре, принципы обозначения марок легированных сталей.

27. Поведение металла под нагрузкой и его механические свойства (прочность, пластичность, вязкость, усталостная и конструкционная прочность). Технологические свойства: свариваемость, обрабатываемость давлением, резанием и пp., их зависимость от различных факторов. Общие принципы выбора материала для изделий.

28. Конструкционные стали, их классификация по составу, качеству, термической обработке, категориям прочности, назначению. Принципы обозначения марок.

29. Конструкционные углеродистые стали, их классификация, принципы обозначения марок углеродистых сталей обыкновенного качества и качественных сталей, применение. Рациональный выбор марок углеродистых сталей.

30. Конструкционные цементируемые стали, их термическая обработка. Рациональный выбор марок цементируемых сталей.

31. Конструкционные улучшаемые стали, влияние легирующих элементов, обозначение марок. Применение. Принципы рационального выбора марок улучшаемых сталей.

32. Стали для изготовления шестерен. Рациональный выбор марок сталей и способа термической и химико-термической обработки.

33. Стали для пружин и рессор. Классификация сталей по назначению. Группы сталей в зависимости от способов обеспечения высоких упругих свойств, их составы, марки, обработка, применение.

34. Основы рационального выбора марок конструкционных сталей.

35. Требования, предъявляемые к сталям для режущего инструмента и их термическая обработка.

36. Быстрорежущая сталь, ее состав, структура. Термическая обработка инструмента из быстрорежущей стали и способы повышения его стойкости.

37. Требования, предъявляемые к штамповым сталям. Стали для штампов, деформирующих металл в холодном и горячем состояниях. Термическая обработка и области применения штамповых сталей.

38. Твердые сплавы, их разновидности, структура, свойства и применение.

39. Коррозионностойкие стали (нержавеющие, кислотостойкие). Принципы легирования и выбора структурного класса сталей. Хромистые и хромоникелевые коррозионностойкие стали, их структура, термическая обработка и применение.

40. Жаростойкие (окалиностойкие) стали. Факторы, определяющие жаростойкость, принципы легирования, марки сталей и их применение.

41. Классификация жаропрочных материалов в зависимости от рабочей температуры и условий эксплуатации.

42. Жаропрочные стали и сплавы, их структура, термическая обработка, рекомендуемые температуры эксплуатации и области применения.

43. Алюминий, его строение, свойства, области применения. Классификация алюминиевых сплавов. Принципы их легирования и основы термической обработки.

44. Деформируемые алюминиевые сплавы, неупрочняемые и упрочняемые термической обработкой, принципы легирования; влияние температуры на процессы старения, обозначение и области применения.

45. Литейные алюминиевые сплавы, способы улучшения структуры и свойств. Жаропрочные алюминиевые сплавы (деформируемые, литейные и др.), принципы легирования, температуры и области применения.

46. Медь, ее строение, свойства, области применения. Сплавы на медной основе. Латуни и бронзы, их структура, свойства, маркировка и области применения.

47. Магний, особенности строения и свойств, классификация, общая характеристика свойств магниевых сплавов, принципы легирования, особенности обработки, обозначения марок и области применения.

48. Титан, его строение, свойства. Классификация титановых сплавов (по структуре, прочности, технологии изготовления), принципы легирования, термическая обработка, обозначение марок и области применения.

49. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы, требования к ним и особенности структуры. Группы сплавов (баббиты, чугуны, бронзы), их составы, свойства, условия использования.

50. Конструкционные материалы, применяемые в новой технике. Влияние условий эксплуатации на механические свойства металлов.

51. Электротехнические материалы. Классификация. Области применения.

52. Пластмассы, их составные части, классификация, достоинства и недостатки.

53. Виды пластмасс и их основные характеристики (термопласты, пено- и поропласты, слоистые пластики, древесные пластики, стекло- и углепластики).

54. Термопластичные и термореактивные пластмассы. Способы изготовления изделий из пластмасс.

55. Состав резин и эластотермопластов, назначение компонентов, свойства и области применения.

56. Герметики, клеи, пленочные материалы, принципы их получения, свойства, области применения.

57. Композиционные материалы, принципы их создания, свойства, области применения.

58. Сравнительная стоимость углеродистых сталей в зависимости от их качества, легированных сталей в зависимости от степени легирования и цветных металлов.

59. Области рационального применения углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и неметаллических материалов.

60. Общие принципы построения компьютерных баз данных по конструкционным материалам.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:

1. Елизаров, Ю. Д. Материаловедение для экономистов : учебник / Ю. Д. Елизаров. – Ростов н/Д : Феникс, 2002.

2. Материаловедение и технология металлов : учебник / под ред. Г. П. Фетисова. – М. : Высшая школа, 2002.

3. Материаловедение : учебник / под ред. Б. Н. Арзамасова. – М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.

Дополнительная:

1. Лепеш, Г. В. Материаловедение : метод. указ. по изучению курса / Г. В. Лепеш. – СПб. : СПбГИСЭ, 2001.

2. Лепеш, Г. В. Конструкционные материалы : практикум по лаб. работам / Г. В. Лепеш. – СПб. : СПбГАСЭ, 2004.

3. Петренко, Ю. А. Материаловедение : метод. указ. по выполнению контрольной и курсовой работы / Ю. А. Петренко, С. И. Каратушин, К. О. Глазунов - СПб. : СПбГАСЭ, 2004.

4. Солнцев, Ю. П. Материаловедение : учебник / Ю. П. Солнцев. – СПб. : Химиздат, 2002.

5. Черепахин, А. А. Материаловедение : учебник / А. А. Черепахин. – М. : Академия, 2004.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Лекции проводятся с использованием диафильмов и плакатов по основным темам дисциплины.

Лабораторные занятия проводятся в специализированном классе «Теоретическая и прикладная механика» с использованием следующего оборудования и технических средств:

• металлографический микроскоп;

• прибор Роквелла;

• оптический микрометр;

• наборы микрошлифов: отхоженные стали; чугуны; термически обработанные стали; легированных сталей;

• альбомы микрофотографий различных материалов: термически обработанные и не обработанные углеродистые стали, легированные стали, чугуны, алюминиевые сплавы, медные сплавы, титановые сплавы.

• образцы: сталь 40Х различной термической обработки; алюминиевый сплав АМГ-3 разной степени деформации; алюминиевые сплавы Д1 1110, Д16 1160, Д18 1180; образцы полимерных материалов;

• проектор «Лектор – 600».

Составитель: к.т.н., доцент кафедры «Техническая механика» Д.А. Иванов.

Рецензент: к.т.н., доцент кафедры «Техническая механика» Ю.А. Петренко.