Министерство общего образования РФwindow.edu.ru › resource › 082...

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮМОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ(образован в 1953 году)

_________________________________________________________

Кафедра пищевых машин

Науменко А.М., Зуева Ю.В.

МатериаловедениеРабочая программа, методические указания и задания на

контрольные работы для студентов 1 курса сокращенной и3 курса полной форм обучения специальностей 260601 (1706),

260602 (2713); для студентов 4 курса сокращенной иполной форм обучения специальности 220301 (2102)

факультета «Управления и информатизации»

www.mgta.ru

Москва – 2009 г.

2

УДК 620.22 Н 34

© Науменко А.М., Зуева Ю.В. Материаловедение. Рабочая программа,методические указания и задания на контрольные работы. – М., МГУТУ, 2009г.

В данной рабочей программе указаны цели и задачи дисциплины«Материаловедение» по специальностям 260601 (1706), 260602 (2713), 220301(2102). Приведена рабочая программа, которая в кратком и систематическомвиде отражает содержание курса. После каждой темы приведены вопросы,позволяющие контролировать степень усвоения учебного материала. В пособииданы методические указания по изучению курса, выполнению контрольнойработы. Приведены задания на контрольную работу.

Рабочая программа предназначена для студентов-заочников 1 курсасокращенной и 3 курса полной форм обучения специальностей 260601 (1706),260602 (2713); для студентов 4 курса полной и сокращенной форм обучения220301 (2102).

Автор: к.т.н., доц. Науменко Александр Мильевич к.т.н., доц. Зуева Юлия Викторовна

Рецензент: зав. кафедрой «Физики», к.т.н., проф. Дмитриева В.Ф.

Редактор: Свешникова Н.И.

© Московская государственная технологическая академия, 2009109004, Москва, Земляной вал, 73

3

Содержание

Введение ………………………………………………………………………. 4

1. Цели и задачи дисциплины ……………………………………………….. 4

2. Рабочая программа ………………………………………………………… 4

2.1. Тема 1. Строение и основные свойства металлов и сплавов ………. 4

2.2. Тема 2. Железоуглеродистые ………………………………………… 4

2.3. Тема 3. Основы термической обработки стали ……………………... 5

2.4. Тема 4. Легированные стали и сплавы …………………….………… 5

2.5. Тема 5. Цветные металлы …………………………………………….. 5

2.6. Тема 6. Неметаллические материалы ………………………………... 5

3. Методические указания по самостоятельному изучению

дисциплины …………………………………………………………………… 6

3.1. Методические указания по теме 1 …………………………………… 6



3.4. Методические указания по теме 4 ………………………………….. 11



4. Лабораторные работы ……………………………………………………. 15

5. Тематические планы ……………………………………………………… 15

6. Задания на контрольную работу ………………………………………… 19

7. Методические указания по выполнению контрольной работы ……….. 21

8. Список рекомендуемой литературы …………………………………….. 22

4

ВведениеКурс «Материаловедение» развивает представления о строении и

свойствах металлических и неметаллических материалов.В результате изучения курса студент должен получить знания не только о

физической сущности явлений, связанных с изменением свойств материалов,при их службе, но также уметь предвидеть возможные виды поврежденийизделий в процессе их изготовления и эксплуатации, правильно использоватьрежимы обработки материалов, обеспечивающие их высокуюэксплуатационную надежность.

Кроме того, следует получить информацию о перспективных направленияхсовершенствования свойств конструкционных материалов.

1. Цели и задачи дисциплиныЦелью дисциплины является: обучение студентов: строению и свойствам

металлических и неметаллических материалов; методам подбора материалов,используемых в различных технологических процессах; ознакомлению соспособами их обработки.

Задачи дисциплины: освоение студентами строения и свойствметаллических и неметаллических материалов, основных понятий,позволяющих оценивать достоинства и недостатки применения различныхматериалов с учетом условий их службы, как при производстве, так и прихранении пищевой продукции.

2. Рабочая программа

2.1. Тема 1. Строение и основные свойства металлов и сплавов Металлы и их свойства. Типы кристаллических решеток. Анизотропия

кристаллов. Дефекты строения реальных металлов и сплавов. Кристаллизация иполиморфные превращения металлов, строение твердых растворов и типы фаз,присутствующих в сплавах. Основные виды диаграмм состояниядвухкомпонентных систем. Связь диаграмм состояния со свойствами сплавов(закон Курнакова). Аморфизация материалов.

2.2. Тема 2. Железоуглеродистые сплавыЖелезо и его соединения с углеродом. Диаграммы состояния железо-

цементит и железо-графит. Структурные составляющие железоуглеродистыхсплавов. Классификация и маркировка железо-углеродистых сплавов.

Механические свойства сталей и чугунов. Методы их определения.Влияние методов получения стали и чугуна на их свойства.

5

2.3. Тема 3. Основы термической обработки сталиВиды термической обработки. Превращения при нагреве и охлаждении.

Виды отжига и нормализации стали. Технология закалки и отпуска стали и ихвиды. Закаливаемость и прокаливаемость стали. Дефекты возникающие притермической обработке стали. Типовые контролируемые атмосферы, химико-термическая обработка стали (цементация, цианирование, азотирование),термомеханическая обработка стали. Диффузионная металлизация стали. Видыповерхностной закалки стали (газоплазменная, с нагревом ТВЧ, электронно-лучевая, лазерная). Остаточные напряжения при термической обработке и ихвлияние на статическую и усталостную прочность стали. Техника безопасностипри термической обработке стали.

2.4. Тема 4. Легированные стали и сплавыВлияние легирующих элементов на строение и свойства стали.

Маркировка легированных сталей и их классификация по структуре. Областиприменения конструкционных и инструментальных легированных сталей.Стали и сплавы с особыми свойствами – нержавеющие, жаропрочные,магнитные, сплавы с особыми физическими свойствами. Мартенситно-стареющие стали. Порошковые сплавы в том числе антифрикционные иметаллокерамические сплавы, САПЫ, их составы свойства и областиприменения. Композиционные материалы, их свойства и области применения.Перспективные пути повышения технических характеристик сплавов.

2.5. Тема 5. Цветные металлыМаркировка цветных сплавов. Ограничения их использования в пищевой

промышленности. Старение цветных сплавов. Термическая обработка цветныхсплавов. Коррозионная устойчивость бронз и латуней.

2.6. Тема 6. Неметаллические материалыКлассификация неметаллических материалов. Технические свойства

неметаллических материалов. Основы строения полимерных материалов.Типичные термопластичные и термореактивные полимеры и пластмассы.Газонаполненные пластики: пластифицированные пластики с твердымнаполнителем, порошковым, волокнистым, листовым. Свойства и областиприменения пластиков в технике. Органическое стекло. Способы переработкипластмасс в изделия. Резина, ее строение, свойства и области применения.Термомеханическая кривая.

Экономическая эффективность применения в технике различныхнеметаллических материалов, в том числе абразивных.

6

3. Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины3.1. Методические указания по теме 1

Для правильного выбора марок металлов и сплавов при проектированиимашин необходимо знать их основные технологические и эксплуатационныесвойства, которые обусловлены межатомными связями. Свободная энергияметалла в условиях равновесия минимальна при упорядоченном расположениичастиц, то есть в кристаллическом состоянии. Следует изучить основные типыкристаллических решеток, а также влияние дефектов на свойства металлов.

Необходимо обратить особое внимание на линейные дефекты строениякристаллов - дислокации. Важно усвоить различия в кристаллизации чистыхметаллов и сплавов, обратив внимание на такие понятия как фаза, компонент,система. Равновесие компонентов в различных фазах сплава достигается приминимальной свободной энергии системы. Свободная энергия растворовтвердых кристаллов меньше суммы свободных энергий исходных компонентови устойчивыми являются сплавы, а ее чистые компоненты.

Следует обратить особое внимание на зависимость свойствкристаллических тел от направлений их измерения, т.е. на анизотропию. Неследует путать это понятие с аллотропией. Явления аллотропии связано совзаимными превращениями различных кристаллических форм вещества,устойчивых в различных интервалах температур. В результате фазовыхпревращений формируется структура сплава, под которой понимают и фазовоеи зеренное строение. Поэтому необходимо разобраться в различии понятийструктуры металлов и кристаллографических форм кристаллов.

Атомы компонентов взаимодействуют с поглощением или выделениемэнергии. Температурная и концентрационная устойчивость растворов зависитот этого взаимодействия. Необходимо уяснить понятия о растворах замещения,внедрения и вычитания, уметь отличать механические смеси и химическиесоединения от твердых растворов. Твердый раствор представляет собой смесьатомов, а не кристаллов. Химические соединения в металлических сплавахсложны и могут растворять в себе все компоненты сплава, в том числе и те, изкоторых состоит соединение, и поэтому они часто не имеют постоянногосостава. Главной отличительной чертой химического соединения являетсяобразование нового типа или размеров кристаллической решетки. Еслисодержание какого-либо компонента в сплаве более предела его растворимости,то сплав может распадаться на смесь фаз. Такие механические смесиобразуются как практически чистыми металлами, так и твердыми растворами ихимическими соединениями. Смеси фаз в сплавах отличаются большой силойвзаимного сцепления. Студенты должны хорошо уяснить основные типыдиаграмм состояния двухкомпонентных систем, понять методы их построения,смысл линий на диаграммах, уметь определять критические точки на них иуяснить зависимость свойств сплавов от их состава (процентного содержания).Следует также уяснить, что при полном беспорядке в расположении атомов вматериале формируются аморфное состояние.

7

Вопросы для самопроверки по теме 1:1. Опишите особенности внутреннего строения металлов.2. Назовите типы элементарных кристаллических ячеек (решеток), в которых

кристаллизуется большая часть металлов.3. Что такое параметры кристаллической решетки, базис, координационное

число, коэффициент компактности?4. Что такое переохлаждение и как протекает кристаллизация чистых

металлов во времени?5. Что такое критические точки, наблюдаемые при охлаждении

(кристаллизации) чистых металлов и сплавов? Найдите их на кривойохлаждения и объясните их физический смысл.

6. Как влияет степень переохлаждения на структуру металла прикристаллизации?

7. В чем состоит сущность вторичной кристаллизации? Рассмотритеаллотропические превращения железа и других металлов.

8. Чем объясняется анизотропия поликристаллических материалов?9. В чем заключается основное отличие кристаллизации сплавов от

кристаллизации чистых металлов?10. Что определяют линии ликвидуса на диаграмме состояния и как они

строятся?11. По диаграмме состояния Fе-С постройте и проанализируйте кривые

охлаждения и нагрева сплавов (для трех составов), с применением правилафаз.

12. Как зависят свойства сплавов от их состава?

3.2. Методические указания по теме 2.Железоуглеродистые сплавы (стали и чугуны) являются основными

металлическими материалами, используемыми в промышленности. Углеродоказывает решающее влияние на все свойства сплавов. Изучение разделаследует начать с рассмотрения аллотропических превращений железа, затемосвоить и выучить диаграмму состояния Fе-С наизусть. Переходя к изучениюдругих диаграмм необходимо учесть, что линии, расположенные ниже линиисолидус, отражают превращения в твердом состоянии, т.е. указывают напротекание процессов вторичной кристаллизации (перекристаллизации). Подиаграмме состояния Fе-С нужно уметь количественно определять изменениярастворимости углерода в различных фазах, а также знать областисуществования и границы сосуществования отдельных фаз и фазовых смесей.По диаграмме состояния нужно научиться определять соотношение количествотдельных фазовых и структурных составляющих, используя правило рычага.Применение этого правила позволяет не только уяснить структурные различиясплавов, но и оценивать их свойства. Далее следует усвоить влияние углерода ипостоянных примесей на прочность и пластические характеристики сталей ичугунов, а также принципы классификации углеродистых сталей и чугунов (поструктуре, фазовому составу, качеству и назначению), обозначение их марок.

8

Необходимо также научиться определять по структуре сталей их примерныйсостав и по составу их структуру.

Следует иметь в виду, что свойства стали в значительной степени зависитот методов ее выплавки и разливки, которые определяют не только химическийсостав, и содержание неметаллических включений, но так же и ее структуру.

Студенту необходимо изучить свойства железо-углеродистых сплавов ивиды испытаний, используемых для их определения. Необходимо запомнитьобозначения прочности, пластичности и других свойств металлов и сплавов, атак же знать методы их определения и размерности.

Литература: [2,с. 118-140]

Вопросы для самопроверки по теме 2:13. Объясните, какие превращения происходят при нагревании и охлаждении

чистого железа. Назовите критические точки железа.14. Начертите диаграмму железо-графит и железо-цементит. Покажите на этих

диаграммах линии ликвидуса и солидуса. Поясните процессы,происходящие при кристаллизации и перекристаллизации сплавов(первичной и вторичной кристаллизации).

15. Охарактеризуйте основные свойства фазовых составляющих железо-углеродистых сплавов.

16. Пользуясь диаграммой состояния железо-графит, определите температуруначала и окончания процессов первичной кристаллизации сталей марок 30,50, У10 и чугунов с содержанием углерода 3 и 4%.

17. Какую структуру будут иметь стали марок 20, 30, 60, У8, У12 после ихмедленного охлаждения?

18. Объясните влияние углерода и постоянных примесей стали на ее структуруи свойства.

19. Приведите виды классификации углеродистых сталей. Каковы принципыих маркировки?

20. От каких факторов зависит графитизация чугунов? Приведите маркировкусерых, ковких и высокопрочных чугунов.

21. Для чего вводятся в стали легирующие элементы? Приведитемаркировочные обозначения наиболее употребительных сталей.

22. Приведите классификацию чугунов по структуре металлической основы.Охарактеризуйте чугуны марок СЧ18, КЧ33-6, КЧ60-3,ВЧ 40-10, АСЧ-2.

23. Приведите примеры длительных испытаний механических свойствметаллов и сплавов.

24. Опишите основные виды испытаний механических свойств металлов.25. Какие Вы знаете методы неразрушающего контроля качества изделий из

металлов и сплавов?26. Опишите основные характеристики механических свойств металлов и их

влияние на назначение сталей.27. Опишите способы определения длительной прочности и циклической

выносливости материалов.

9

28. Как влияют примеси на эксплуатационные и технологические свойствасталей?

29. Изложите методы определения твердости металла по Бринеллю, Роквеллуи Виккерсу и области применений этих методов.

3.3. Методические указания по теме 3.Термическая обработка материалов производится с целью изменения их

структуры и свойств. Она складывается из регламентированных режимовнагрева до заданной температуры, выдержки и последующего охлаждения. Принагреве сталей происходит изменение их фазового состава и структуры.Изменения свойств возникают в связи с различием в видах превращений,успевающих протекать при нагреве и охлаждении. Особое внимание следуетобратить на изотермический распад аустенита в перлитоподобные структуры ина закономерности превращения перлитных структур в аустенит.Изотермические диаграммы позволяют установить связь междутемпературными условиями превращения и формирующейся структурой.

Для практических целей следует изучить основные способы термическойобработки: отжиг, нормализацию, закалку и отпуск стали. При этом следуетознакомиться и с оборудованием, применяемым в термических цехах. Знаниедиаграммы состояний и диаграмм изотермического превращения позволитустановить структуру, получаемую в результате каждого из видов термическойобработки сплавов, а по ней, с помощью закона Курнакова, оценивать исвойства стали, приобретаемые ею после термообработки.

Свойства стали не одинаковы в различных сечениях образца или детали.Поэтому следует усвоить различия между закаливаемостью ипрокаливаемостью стали. При термической обработке стали могут возникатьразличные дефекты: перегрев и пережог стали, селективное окислениекомпонентов, деформации и трещины. Эти явления обусловленынесоблюдением рекомендуемых и регламентированных режимов обработки.

Химико-термическую обработку металлов (ХТО) используют в техслучаях, когда необходимо обеспечить заданные различия свойств изделия наего поверхности и в объеме. В результате ХТО сталей повышается прочность итвердость поверхностных слоев, износоустойчивость, усталостная прочность,окалиностойкость, кислотоупорность.

При рассмотрении технологии ХТО следует иметь в виду, что насыщениеможет происходить и в твердой, и в жидкой, и в газовой средах. Следуетобратить внимание на наиболее удачные варианты для различных марок стали.

Изменения свойств поверхностных слоев изделий можно достичь такжеповерхностной закалкой и наклепом. Необходимо рассмотреть и такие видытермической обработки стали как ВТМО и НТМО, а также основные видытермической обработки изделий после ХТО.

Техника безопасности при осуществлении различных видов термическойобработки металлических изделий и полуфабрикатов состоит в строгомвыполнении соответствующих производственно-технических и

10

технологических инструкций, определяющих порядок выполнения различныхопераций (особенно жесткие требования предъявляются к приемам работы призагрузке и выгрузке изделий).

Литература: [2,с. 145-203]

Вопросы для самопроверки по теме 3:30. Какие превращения имеют место при термической обработке стали, и из

каких этапов состоят основные виды термической обработки?31. Как нагревается сталь в процессе термической обработки, и какие

превращения происходят в сплавах с различным содержанием углерода?32. Охарактеризуйте кинетику превращений перлита при нагреве и опишите

стадии этих превращений.33. В чем состоит сущность изотермического превращения аустенита, и

каковы возможности управления структурой стали?34. Каковы различия свойств структурных составляющих перлита, сорбита,

троостита и мартенсита?35. В чем заключается сущность мартенситного превращения и почему

превращение аустенита в мартенсит называется бездиффузионным?36. Опишите процессы отжига, их назначение, сопутствующие им

структурные превращения и изменения размеров деталей.37. Опишите цели и технологию нормализации стали.38. Определите температуру нагрева под закалку для следующих марок стали:

30, 50, У9, У13 и отметьте превращения, происходящие при их нагреве иохлаждении.

39. Опишите виды закалки и области их применения. Какое значение имеетпрокаливаемость стали, и от чего она зависит?

40. Опишите виды отпускной хрупкости и способы устранения.41. Какие дефекты возникают при термической обработке? Как предупредить

эти дефекты? Каковы возможности их устранения?42. Как производятся цементация? Какие свойства приобретает

поверхностный слой стали после цементации, закалки, отпуска?43. В чем заключается сущность процесса азотирования? Опишите связь

структуры диффузионного слоя с диаграммой железо-азот.44. Рассмотрите процессы цианирования и их особенности. Как влияет

температура обработки на состав цианированного слоя?45. Опишите процессы диффузионной металлизации и их назначения.46. Какие существуют способы поверхностного упрочнения стали? Опишите

преимущества поверхностной закалки перед объемной.47. Охарактеризуйте методы термомеханической обработки (ТМО) стали и

назовите области их применения.48. Назначьте термическую обработку зубил. Опишите превращения,

структуру и твердость стали У7 после термообработки.49. Шестерни из стали 45 закалены: первая от температуры 730оС и вторая –

от температуры 830оС. Сравните их эксплуатационные свойства послеотпуска.

11

3.4. Методические указания по теме 4.Для расширения диапазона механических и физико-химических свойств в

сталь вводят специальные добавки – легирующие элементы. При освоенииэтого раздела следует учитывать, что действие легирующих элементов насвойства стали связано с изменением диффузионных характеристик, видов искоростей фазовых превращений. По этим причинам изменяется критическаяскорость закалки и прокаливаемость. Изменяются и свойства фазовыхсоставляющих легированных сталей. Поэтому мартенситные превращения,процессы отпуска протекают в них, по сравнению с простыми сталями, в иныхтемпературных интервалах. Чем выше концентрация легирующих элементов встали, тем сложнее их влияние.

Для каждой группы легированных конструкционных сталей следует знатьтребования, предъявляемые к их свойствам, области их применения, режимытермической обработки. Свойства сталей зависят и от температуры. В этойсвязи следует освоить понятие «теплостойкость» легированныхинструментальных сталей, особенно быстрорежущих, и разобраться в режимахих термической обработки.

При изучении сталей и сплавов с особыми химическими свойствамиследует иметь в виду, что они подразделены на три группы:коррозионностойкие или нержавеющие, жаростойкие (окалиностойкие) ижаропрочные. Следует обратить внимание на особую роль хрома в этой группесталей.

Большой интерес представляют, стали и сплавы с особыми физическимисвойствами, так как они находят широкое применение в электротехнике. К этойгруппе относятся немагнитные сплавы и сплавы с особыми магнитнымисвойствами, в частности, магнитожесткие и магнитомягкие, сплавы с высокимомическим сопротивлением, с заданным коэффициентом теплового расширенияи др. Здесь следует отметить, что сплавы, хорошо «работающие» прикомнатных температурах, во многих случаях не обладаютудовлетворительными свойствами как при низких, так и при повышенныхтемпературах. Следует познакомиться также с керметами и композиционнымиматериалами, их отличительными особенностями, свойствами и областямиприменения.

Литература: [2.с. 203-274]

Вопросы для самопроверки по теме 4:50. Какими факторами обусловлено упрочнение стали при легировании?51. Как влияют различные легирующие элементы на свойства стали?52. Как изменяется положение критических точек и области фазовых

превращений при легировании стали? Какие легирующие компонентырасширяют γ – область, а какие сужают ее и почему?

53. Как классифицируются легированные стали по назначению? Приведите ихмарки.

54. Опишите технические преимущества применения легированныхинструментальных сталей.

12

55. Приведите классификацию легированных сталей по содержаниюлегирующих компонентов. Укажите марки стали, отличающиеся поданному признаку. Расшифруйте химический состав сталей, укажите ихназначение: 40ХС, 18Х2Н4А, 30ХГ2, У8А, ХВГ, Р18.

56. Назовите основные марки быстрорежущих инструментальных сталей.Укажите режимы их термической обработки.

57. Назовите группы сталей и сплавов с особыми физическими свойствами. Ихотличительные особенности и применение.

58. Какие стали и сплавы относятся к коррозионностойким, жаростойким ижаропрочным? Какие химические элементы придают им эти свойства?Назовите области их применения.

59. Опишите свойства и укажите области применения металлокерамическихматериалов. Охарактеризуйте их значение для современнойметаллообработки. Сравните металлокерамические твердые сплавы сбыстрорежущими сталями.

60. Выберите режим термической обработки шпинделей из стали 38ХМЮА,которые должны иметь после термической обработки минимальнуюдеформацию и повышенную износостойкость поверхностного слоя(твердость НV – 750-1000 ед.). Расшифруйте состав стали, опишитевлияние легирующих элементов на структуру стали до и послетермообработки.

61. Для изготовления измерительного инструмента выбрана сталь Х12.Назначьте режим термической обработки, дайте обоснование этомурежиму и опишите структуру стали после термообработки.

62. Детали должны иметь после термической обработки поверхностный слой ствердостью, равной 62НRС при вязкой сердцевине. Для их изготовлениявыбрана сталь 18ХГТР. Назначьте режим термической обработки иопишите структуру стали поле термообработки.

Методические указания по теме 5.При изучении сплавов на основе цветных металлов обратите внимание на

различия в маркировке латуней и бронз от маркировки железо-углеродистыхсталей и сплавов.

Обратите внимание на различия маркировки и свойств деформируемых илитейных сплавов. Особое внимание обратить на процессы старения этихсплавов.

Все более широкое применение находят сплавы титана. Отличительнойособенностью этих сплавов являются зависимость типа фазовых превращенийот их состава и скорости охлаждения.

Обратите внимание на группы подшипниковых сплавов, их свойства,особенности термообработки и назначение.

Сравните состав и свойства изучаемых сплавов с имеющимися на Вашемпредприятии.

Литература: [2.с. 292-323]

13

Вопросы для самопроверки по теме 5:63. Свойства и маркировка медных сплавов. Приведите анализ диаграммы Сu-

Zn.64. Охарактеризуйте свойства, составы, принципы маркировки и назначение

оловянных бронз.65. Назовите виды специальных бронз. Для каждого вида укажите

характерные свойства, наиболее употребительные марки и их применение.Проведите анализ диаграммы Сu-Be.

66. Приведите виды термообработки алюминиевых сплавов и укажитевлияние примесей на их свойства. Проведите анализ диаграммы Аl-Cu.

67. Укажите области применения силуминов и объясните влияниемодифицирования на их структуру и механические свойства. Гдеприменяются силумины? Проанализируйте диаграмму Al-Si.

68. Свойства магния и его сплавов. Укажите составы, принципы маркировки иназначение сплавов на основе магния.

69. Дайте характеристику титана и его сплавов.70. На какие группы подразделяются подшипниковые сплавы? Каким

требованиям должны удовлетворять подшипниковые сплавы? Рассмотритекривые охлаждения для 3-х сплавов системы Pb-Sn.

3.6. Методические указания по теме 6.При изучении этого раздела необходимо сначала ознакомиться с

основными методами получения полимерных материалов, затем с ихклассификацией.

Пластмассами называют полимерные материалы с наполнителями. Вбольшинстве случаев полимеры используются как связующий материалпластмасс.

В зависимости от структуры связующих и различий в поведении принагреве полимерные материалы разделяют на две основные группы:термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).Термореактивные полимерные материалы, как правило, содержат значительноеколичество наполнителей, которые в основном, и определяют их свойства. Взависимости от вида наполнителя реактопласты делятся на пресспорошки,волокниты и слоистые пластики. Большую роль в технике приобретаютстеклянные волокна и изделия из них.

При изучении резин необходимо рассмотреть виды каучука и составырезиновых смесей (каучук, вулканизирующие добавки, специальные добавки), атакже свойства резиновых изделий (эластичность, воздухо- иводонепроницаемость, масло- и кислотостойкость, диэлектрическую прочностьи т.д.), которые обусловили их широкое применение в различных отрасляхпромышленности.

Особое внимание следует обратить на экономическую эффективностьсовместного применения в технике совокупности различных материалов, как

14

металлических, так и неметаллических. Здесь важное значение имеетдолговечность изделий и надежность их службы.

Литература: [2.с. 276-290, 330-369]

Вопросы для самопроверки по теме 6:71. Что представляют собой пластмассы, какими характерными свойствами

они обладают и каково их назначение?72. Каково значение полимерных смол в производстве пластмасс, их

классификация и методы получения?73. Каково назначение имеют различные компоненты пластмасс?74. Приведите технические характеристики полимеров.75. Назовите наиболее распространенные термопластичные материалы.

Опишите методы их переработки в изделия.76. Охарактеризуйте термореактивные пластмассы с порошковым и

волокнистым наполнителями.77. Приведите составы, свойства и области применения слоистых пластмасс.78. Назовите виды каучуков и опишите методы изготовления резины и

резиновых изделий.79. Что представляют собой абразивные материалы, и в каком виде они

применяются для обработки металлов?80. Чем обусловлена экономическая эффективность применения различных

неметаллических материалов?81. Каковы основные различия в составе и свойствах стали и чугуна? В чем

сущность процесса переработки чугуна и скрапа в сталь?82. Опишите преимущества применения сталей, выплавленных в вакуумных

индукционных печах.83. В чем заключается преимущество обработки металлов давлением по

сравнению с обработкой резанием?84. Как влияет обработка давлением на структуру и свойства металла?85. Как изменяется микроструктура металла после обработки давлением?86. В результате каких явлений образуются трещины в отливках? Как

бороться с этим видом брака?87. Перечислите основные свойства серого чугуна как литейного и

конструкционного материала. Укажите, для каких целей применяются вмашиностроении чугунные отливки?

88. Изложите способы получения ковкого чугуна: виды ковкого чугуна, в чемособенности изготовления литейных форм для получения ковкого чугуна?

89. Обоснуйте выбор технологии сварки трамвайных рельсов в стык.Выберите соответствующий метод контроля.

90. Расскажите о структурных превращениях стали в зоне термическоговлияния при сварке.

15

4. Лабораторные занятияНаучить студентов навыкам практического применения полученных

теоретических знаний в вопросах дисциплины. В результате изучения курсастудент должен получить знания о закономерностях, связывающих состав иструктуру материалов с их свойствами, а также изменением свойств материаловв условиях эксплуатации.

ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

спец

иаль

ност

ь

курс

фор

ма

обуч

ения

объем вчасах поплану

Количество часов поплану

сам

осто

ятел

ьны

ера

боты

контроль

Все

гоВ том числе

всег

о

ауди

т

лек.

пр.р

.

лаб.

экз.

зач.

конт

р. р

.

курс

. р.

260601 3 заочн. 100 50 24 12 - 12 76 1 - 1 -260601 1с -//- 100 50 10 4 - 6 90 1 - 1 -260602 3 заочн. 100 50 24 12 - 12 76 1 - 1 -260602 1с -//- 100 50 10 4 - 6 90 1 - 1 -220301 4 заоч. 70 50 24 16 - 8 46 1 - 1 -220301 4с -//- 70 50 14 8 - 6 56 1 - 1 -

5. Тематические планы

Тематический план аудиторных занятий по дисциплине «Материаловедение»для студентов 4 курса полной формы обучения спец. 220301

№п/п

Наименование тем Кол-вочасов

Лекции1 Строение и основные свойства металлов. Типы кристаллических решеток.

Кристаллизация металлов и полиморфные превращения. Основные типыдиаграмм состояния двухкомпонентных систем

2

2 Диаграмма состояния железо-углерод. Структурные составляющиежелезоуглеродистых сплавов. Классификация, свойства, маркировка и областьприменения углеродистых сталей и чугунов

2

3 Виды термической обработки стали, химико-термическая обработка, видыповерхностной закалки сталей и сплавов

2

16

4 Коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные стали и сплавы. Стали исплавы с особыми физическими свойствами. Композиционные сплавы, ихсвойства и области применения

2

5 Цветные металлы маркировка, использование в пищевой промышленности.Коррозионная устойчивость бронз и латуней, алюминиевых, титановых идругих сплавов

2

6 Неметаллические конструкционные материалы. Строение полимерныхматериалов, их свойства и область применения. Органическое стекло, резина,металлокерамика

2

7 Электропроводящие и изоляционные материалы. Удельнаяэлектропроводность. Магнитомягкие и магнитожесткие сплавы.Магнитострикция, магнитная индукция, коэрцитивная сила

2

8 Материалы для неподвижных, коммутирующих и скользящих контактов.Полупроводниковые материалы. Материалы для преобразования солнечнойэнергии в электрическую

2

Итого: 16

№п/п


Лабораторные работы1 Изучение конструкционных материалов макро и микроструктурными

методами2

2 Исследование влияние содержания углерода на прочность и твердость стали 23 Методы измерения твердости различных марок стали 24 Изучение магнитных свойств конструкционных материалов 2

Итого: 8

Тематический план аудиторных занятий по дисциплине «Материаловедение»для студентов 4 курса сокращенной формы обучения спец. 220301

№п/п


Лекции1 Строение и свойства металлов. Типы кристаллических решеток.

Кристаллизация металлов. Диаграмма состояния железо-углерод.Классификация структура и область применения чугунов.

2

2 Конструкционные стали общего назначения. Легированные стали. Основныесвойства цветных металлов (алюминий медь, титан) и их сплавов. Областиприменения в пищевой промышленности

2

3 Состав, строение и основные свойства полимеров Термопластичные итермореактивные пластмассы органическое стекло, резина, металлокерамика

2

4 Электропроводящие и изоляционные материалы. Магнитомягкие имагнитожесткие сплавы. Контактные материалы. Полупроводниковыематериалы

2

Итого: 8

17

№п/п


Лабораторные работы1 Изучение конструкционных материалов макро- и микроструктурными

методами2

2 Исследование влияния содержания углерода на прочность и твердость стали 23 Методы измерения твердости различных марок сталей 2

Итого: 6

Тематический план аудиторных занятий по дисциплине «Материаловедение»для студентов 1 курса сокращенной заочной формы обучения спец.260601, 260602

№п/п


Лекции1 Строение и свойства металлов. Типы кристаллических решеток. Диаграмма

состояния Fe-C. Классификация, маркировка и свойства углеродистых сталей ичугунов

2

2 Виды термической обработки сталей и сплавов. Виды термомеханическойобработки сталей. Поверхностная закалка сталей Классификация, маркировка исвойства углеродистых сталей свойства легированных сталей, стали и сплавы сособыми свойствами. Порошковые

1

3 Сплавы на основе цветных металлов (медь, алюминий, титан). Коррозионнаяустойчивость. Области их применения. Неметаллические конструкционныематериалы. Пластмассы резина, органические и неорганические стекла. Ихсвойство и области применения

1

Итого: 4

№п/п



методами2

2 Определение прочностных и пластических характеристик конструкционныхматериалов

2

3 Исследование влияние содержания углерода на прочность и твердость стали 2Итого: 6

18

Тематический план аудиторных занятий по дисциплине «Материаловедение»для студентов 3 курса полной заочной формы обучения спец. 260601, 260602

№п/п


Лекции1 Строение металлов. Типы кристаллических решеток. Дефекты сторения

реальных металлов. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем2

2 Железо и его соединение с углеродом. Диаграмма состояние железо-углерод.Классификация, маркировка и механические свойства углеродистых сталей ичугунов

2

3 Виды термической обработки сталей и сплавов. Закаливаемость ипрокаливаемость. Виды термомеханической обработки сталей. Поверхностнаязакалка сталей

2

4 Маркировка и классификация легированных сталей по структуре. Стали исплавы с особыми свойствами. Порошктвые металлокерамические сплавы

2

5 Сплавы на основе цветных металлов (медные, алюминиевые, магниевые,типовые). Коррозионная устойчивость. Области их применения

2

6 Неметаллические конструкционные материалы. Типичные термопластичные итермореактивные пластмассы. Резина, органические и неорганические стекла.Их свойство и области применения

2

Итого: 8

№п/п



методами2

2 Определение прочностных и пластических характеристик конструкционныхматериалов

2

3 Построение диаграмм изотермических превращений стали при нагреве иохлаждении

2

4 Исследование влияние содержания углерода на прочность и твердость стали 25 Изучение различных способов определения твердости различных марок стали 26 Изучение магнитных характеристик конструкционных материалов 2

Итого: 12

19

6. Задания на контрольную работу

(для студентов полной заочной формы обучения)

Цифры в разряде десятков параметра зачетной книжки студента (шифра)

Циф

ры в

раз

ряде

еди

ниц

пара

мет

ра з

ачет

ной

книж

ки с

туде

нта

(шиф

ра)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0

46;68;69;81

48;66;70;82

49;64;71;83

50;63;72;84

51;62;73;85

56;61;74;86

59;65;75;87

61;66;76;88

63;67;77;89

64;68;78;90

1

52;57;79;90

47;58;80;82

55;68;69;83

54;59;70;90

50;65;71;84

54;60;72;85

56;61;73;81

59;67;74;86

61;68;75;87

63;62;76;88

2

57;63;77;89

52;64;78;90

46;57;79;90

48;58;80;89

49;59;69;88

50;60;70;87

54;61;71;86

57;62;72;85

59;63;73;84

61;67;74;83

3

59;66;75;82

57;65;76;81

52;64;77;82

47;57;78;83

55;68;79;84

56;66;80;85

50;59;69;86

55;60;70;87

57;61;71;88

55;62;72;89

4

61;68;73;40

60;67;74;89

58;66;75;88

52;65;76;87

46;64;77;86

48;69;78;85

49;63;79;84

50;62;80;83

55;61;89;82

57;68;70;81

5

52;62;71;82

53;63;72;83

50;60;73;84

48;61;74;85

53;62;75;86

47;63;76;87

56;69;77;88

48;67;78;89

51;66;79;90

55;65;80;90

6

54;64;69;82

52;62;70;83

53;63;71;84

50;60;72;85

58;68;73;86

53;63;74;87

46;57;75;88

48;69;76;89

49;58;77;90

51;59;78;89

7

46;66;79;88

54;64;80;87

52;62;69;86

53;63;70;85

50;60;71;84

58;68;72;83

53;63;73;82

47;57;74;81

46;69;75;82

49;59;76;83

8

46;56;77;83

46;57;78;84

48;58;79;85

52;62;80;86

54;64;69;87

55;65;70;88

47;67;71;89

53;63;72;90

46;66;73;89

48;67;74;88

9

49;59;75;84

48;58;76;87

47;67;77;86

55;65;78;85

56;66;79;84

54;64;80;83

55;65;69;82

46;66;70;81

54;64;71;82

47;57;72;83

20

(для студентов сокращенной заочной формы обучения)

Цифры в разряде десятков параметра зачетной книжки студента (шифра)

Циф

ры в

раз

ряде

еди

ниц

пара

мет

ра з

ачет

ной

книж

ки с

туде

нта

(шиф

ра)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0

1;24;46;70

2;25;47;77

3;26;48;80

4;24;49;85

7;25;50;70

9;26;51;77

10;27;52;80

12;28;53;85

13;29;54;70

14;30;55;77

1

2;27;52;80

1;28;53;85

2;29;54;70

3;27;58;77

4;25;59;80

7;29;50;86

9;30;51;77

10;27;52;86

12;25;53;81

13;27;54;80

2

11;28;56;87

12;25;57;78

1;26;46;81

3;28;47;87

4;29;48;71

10;30;58;78

13;26;50;81

10;28;51;87

17;29;52;88

12;30;53;71

3

14;26;59;78

11;31;56;81

2;32;57;87

1;35;53;71

3;36;54;88

4;31;49;78

7;32;58;82

9;36;50;71

13;31;51;88

11;32;52;79

4

15;35;60;89

14;31;59;72

11;32;56;82

2;35;57;79

1;37;46;89

3;40;47;72

1;35;48;82

10;33;58;79

8;38;60;89

13;36;61;72

5

16;36;61;83

15;34;60;79

14;33;59;73

11;40;62;89

8;41;57;83

5;34;62;90

8;41;63;73

7;33;49;90

9;40;50;83

12;34;51;90

6 18;41;63;73

17;40;61;90

15;36;60;83

14;41;59;85

11;42;63;86

8;45;57;74

5;22;46;84

9;37;47;87

7;42;58;88

11;24;62;74

7

21;43;62;84

19;42;63;89

18;37;61;90

15;43;64;74

14;43;62;84

16;42;64;75

8;38;65;76

5;24;66;74

4;43;48;84

10;27;50;77

8

22;38;64;78

21;43;66;79

23;40;65;75

19;27;61;84

15;44;66;80

20;38;33;75

17;27;65;81

9;44;66;85

5;44;46;82

7;38;47;88

9

23;39;66;75

24;41;65;83

22;41;67;85

24;44;65;84

23;39;69;85

22;37;68;76

21;41;67;86

22;45;69;85

9;39;68;87

8;45;49;76

7. Методические указания по выполнению контрольной работыСтудент, обучающийся по полной заочной программе, обязан выполнить

контрольную работу, задания на которую приведены в таблице 1. Студенты,обучающиеся по сокращенной форме, выполняют контрольную работу, заданияна которую приведены в таблице 2.

Выбор варианта определяется в соответствии с таблицами 1 или 2.Например, студент, обучающийся по полной заочной форме и имеющий шифр521 при выполнении первой контрольной работы должен ответить на вопросы№ 6; 20 и 39. Кроме ответов на приведенные вопросы студент должен такжевыучить и проанализировать диаграмму Fе-С, а также описать превращения всплаве, содержащем 0,08% углерода при нагреве и охлаждении. При этомнеобходимо количественно охарактеризовать структуру сплава в твердомсостоянии при трех температурах и определить относительные количества какфазовых, так и структурных составляющих. После проведения анализапревращений в сплаве с применением правила фаз Гиббса построить кривыенагрева и охлаждения сплава, привести условную маркировку «заданного»сплава и оценить его механические свойства после различных режимовобработки (ориентировочно).

Перед выполнением заданий студент должен записать и подчеркнуть тексткаждого вопроса. Ответы на вопросы должны содержать теоретическиеположения, изложенные в рекомендуемых учебниках, обязательноиллюстрироваться схемами, эскизами, а также примерами из учебнойлитературы или из практики предприятия, на котором работает студент. Нельзяпереписывать без переработки соответствующий текст из учебника илиучебного пособия. Общий объем ответа на каждый вопрос не долженпревышать 4 страниц. На страницах работы должны быть оставлены поляшириной 5 см для замечаний рецензента. Страницы контрольной работыдолжны быть пронумерованы. После изложения ответа на каждый вопросдолжна быть указана использованная литература с указанием страниц, накоторые произведена ссылка.

В конце выполненной работы студент должен поставить дату выполнениязадания и свою подпись.

Ответы на вопросы контрольной работы должны составляться послеизучения всей темы, а не отдельных ее частей. В работе должны бытьприведены схемы устройств и описания принципов их действия, основныехимические реакции и температурные режимы их осуществления, маркировкиполучаемого металла и области его применения.

22

8. Список рекомендуемой литературы

Основная1. Солнцев Ю.П., Жавнер В.Л., Воложаникова С.А., Торлач Р.В.

Оборудование пищевых производств. Материаловедение. Санкт-Петербург,2003 г., 510 с.

Дополнительная2. Травин О.В., Травина Н.Т. Материаловедение. – М.: Металлургия,

1989 г., с. 3843. Материаловедение. Под редакцией Б.Н. Арзамасова. – М.:

Машиностроение, 1986 г., с. 384.4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.:

Машиностроение 1980 г., с. 493.5. Архипов В.В. Технология металлов и других конструкционных

материалов. - М.: Высшая школа, 1968, с. 513.6. Технология металлов и материаловедение. / под ред. Л.Ф. Усовой /. - М.:

Металлургия, 1987, с. 800.7. Гуляев А.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение 1987 г., с. 647.8. А.Н. Малов, В.П. Законников и др. Общетехнический справочник. – М.:

Машиностроение 1982 г., с. 415.9. А.В. Шлямнев, Т.В. Свистунова и др. – Коррозионностойкие,

жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы. Справочник. – М.: 2000 г.

23

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

производит прием студентов на факультетУ П Р А В Л Е Н И Я и И Н Ф О Р М А Т И З А Ц И И

кафедра “Пищевые машины”

по специальностям:260601 – «МАШИНЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»

выпускает инженеров по оборудованию: - предприятий различных отраслей пищевой промышленности;

- предприятий по хранению и переработке зерна

260602 – «ПИЩЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ»По данной специальности выпускаются инженеры для работы в качестве

руководителей малых предприятий по всем отраслям пищевойпромышленности. За время обучения Вы приобретете углубленныезнания по экономике, технологии, эксплуатации и ремонту пищевогооборудования, которые позволяют выпускникам эффективноуправлять производственными процессами на малых предприятиях.

Поступающие на специальности 260601 и 260602, принимаются насокращенную форму обучения, окончившие колледж или техникумпо данной или родственной специальности

Сроки обучения: по полной форме - 5 лет 6 месяцев по сокращенной форме - 3 года 8 месяцев

ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ ЭКЗАМЕНЫпроводятся в три потока: в мае, августе и сентябре.МАТЕМАТИКА - письменно,РУССКИЙ ЯЗЫК - изложение. Заявления принимаются до 31 августа.

АДРЕС УНИВЕРСИТЕТАМОСКВА, ЗЕМЛЯНОЙ ВАЛ 73. (ст. метро ТАГАНСКАЯ)с условиями приема можно ознакомиться по телефонам:ПРИЕМНОЙ КОМИССИИ - (495) 915 - 52 - 10КАФЕДРА ПИЩЕВЫЕ МАШИНЫ - (495) 915 - 37 – 84

24

Науменко Александр МильевичЗуева Юлия Викторовна

Материаловедение

Рабочая программа, методические указания и задания на контрольные работы

Подписано к печати:

Тираж:

Заказ №

Министерство общего образования РФwindow.edu.ru › resource › 082...

Documents