ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
«Согласовано» | «Утверждаю» |
___________________ Руководитель ООП по направлению 151000 профессор | _______________________ Заведующий кафедрой Машиностроения профессор |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»
Направление подготовки:151000 Технологические машины и оборудование
Профиль подготовки: «Металлургические машины и оборудование»;
«Оборудование нефтегазопереработки»;
«Технологические машины и оборудование для
разработки торфяных месторождений»
«Технологические процессы в машиностроении»
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Составители: профессор , доцент
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины: Целью преподавания дисциплины - дать студентам знания о составе, строении и свойствах основных металлических и неметаллических материалов, методах упрочнения металлов и сплавов, рациональных областях применения тех или иных конструкционных и инструментальных материалов.
Задачи дисциплины: дать представление о строение металлов и сплавов, превращениях, происходящих при нагреве и охлаждении материалов, научить студента правильно выбирать марку материалов, исходя из функционального назначения изделия, а так же разрабатывать процессы упрочняющей технологии
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Материаловедение» относится к базовой части профессионального цикла основной образовательной программы. Для изучения дисциплины студент должен обладать базовыми знаниями в области математики, физики, химии, информационных технологий.
Материаловедение является предшествующим для следующих дисциплин: Метрология, стандартизация и сертификация, Основы технологии машиностроения, Технология ремонта металлургических машин и оборудования, Технология монтажа и ремонта оборудования нефтепереработки, Технология ремонта машин и оборудования по добыче и переработке торфа, Техническая механика, Основы проектирования, Надежность технологических машин и оборудования, Конструирование технологических машин и оборудования, Основы теории трения и изнашивания.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способности обеспечивать технологичность изделий и процессов их изготовления, умения контролировать соблюдение технологической дисциплины при изготовлении изделий (ПК-1); способности обеспечивать техническое оснащение рабочих мест с размещением технологического оборудования, уметь осваивать вводимое оборудование (ПК-2); способности участвовать в работах по доводке и освоению технологических процессов в ходе подготовки производства новой продукции, проверять качество монтажа и наладки при испытаниях и сдаче в эксплуатацию новых образцов изделий, узлов и деталей выпускаемой продукции (ПК-3); умения выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ПК-6); умения применять методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей используемых материалов и готовых изделий (ПК-7); умения применять современные методы для разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий, умеет применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении (ПК-8); способности принимать участие в работах по расчету и проектированию деталей и узлов машиностроительных конструкций в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования (ПК-22); способности разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-23); умения применять методы контроля качества изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности, проводить анализ причин нарушений технологических процессов в машиностроении и разрабатывать мероприятия по их предупреждению (ПК-26).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: строение и свойства основных металлов и сплавов, наиболее важные превращения при нагреве и охлаждении материалов, условия фазовых и структурных превращений, классификацию черных и цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов, их маркировку и область применения.
Уметь: грамотно проектировать технологические процессы термической, химико-термической и других видов упрочняющей обработки.
Владеть: навыками проведения металлографических исследований структуры материалов и определения основных их механических свойств.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет ____4_______ зачетные единицы.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
3 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 72 | 72 |
В том числе: | - | - |
Лекции | 28 | 28 |
Практические занятия (ПЗ) | - | - |
Семинары (С) | - | - |
Лабораторные работы (ЛР) | 44 | 44 |
Самостоятельная работа (всего) | 72 | 72 |
В том числе: | ||
Курсовой проект | 34 | 34 |
Реферат | 8 | 8 |
Другие виды самостоятельной работы | ||
Подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов | 18 | 18 |
Домашние задания 6 х 2 = 12 | 12 | 12 |
Вид итоговой аттестации | Зачет/ защита | |
Общая трудоемкость час зач. ед. | 144 | 144 |
4 | 4 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Введение. Кристаллическое строение металлов и сплавов. Диаграммы состояния систем. | Содержание курса. Общая характеристика и структурные методы исследования металлов. Атомно-кристаллическая структура металлов. Кристаллизация металлов. Полиморфные превращения. Фазы и структура в металлических сплавах: твердые растворы, химические соединения, механические смеси. Формирование структуры сплавов при кристаллизации. Компоненты и фазы в системе "железо-углерод". Диаграмма состояния "железо-цемент". |
2. | Механические свойства материалов | Механические свойства, определяемые при статических испытаниях, методы определения твердости металлов. Механические свойства, определяемые при динамических испытаниях. Механические свойства при переменных (циклических) нагрузках. |
3. | Теоретические основы и технология упрочняющих операций | Фазовые превращения в железоуглеродистых сплавах при нагреве. Диаграмма изотермического превращения аустенита. Перлитное, мартенситное и промежуточное превращения в стали. Виды термической обработки: отжиг, нормализация, закалка, отпуск. Характеристика способов закалки. Остаточные напряжения при термической обработке и их влияние на механические свойства стали. Поверхностная закалка: особенности, способы выполнения. Химико-термическая обработка стали: цементация, нитроцементация, азотирование, цианирование. Особенности химико-термической обработки, режимы обработки, практические рекомендации по применению. Диффузионная металлизация: сущность, режимы обработки, область применения. Поверхностная пластическая деформация как способ повышения износостойкости деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок. |
4. | Конструкционные стали. Чугуны | Классификация, общая характеристика и назначение. Влияние примесей на качество и механические свойства. Углеродистые стали обыкновенного качества: классификация, маркировка, строение, применение. Чугуны: белые, серые, высокопрочные, ковкие. Цементуемые и улучшаемые углеродистые конструкционные качественные стали. Цементуемые и улучшаемые легированные стали. Рессорно-пружинные стали общего назначения. Шарикоподшипниковые стали. |
5 | Стали и сплавы со специальными свойствами | Коррозионностойкие стали: общая характеристика, свойства, назначение. Жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы. Износостойкие материалы. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами: магнитные стали и сплавы, их свойства, строение и назначение. Электротехнические стали и сплавы. Сплавы с малым температурным коэффициентом линейного расширения, сплавы с упругими свойствами. |
6 | Цветные металлы. Неметаллические материалы. Защитные покрытия | Медь, латуни и бронзы – свойства и применение. Алюминиевые сплавы. Резины. Композиционные материалы. Полимеры. Пластические массы. Силикатные материалы. Древесные материалы. Защитные покрытия |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
1. | Метрология, стандартизация и сертификация | + | + | + | + | + | + |
2. | Основы технологии машиностроения | + | + | + | + | + | + |
3 | Технология ремонта металлургических машин и оборудования | + | + | + | + | + | + |
4 | Технология монтажа и ремонта оборудования нефтепереработки. | + | + | + | + | + | + |
5 | Технология ремонта машин и оборудования по добыче и переработке торфа | + | + | + | + | + | + |
6 | Техническая механика | + | + | + | + | + | + |
7 | Основы проектирования | + | + | + | + | + | + |
8 | Надежность технологических машин и оборудования | + | + | + | + | + | + |
9 | Конструирование технологических машин и оборудования | + | + | + | + | + | + |
10 | Основы теории трения и изнашивания | + | + | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Введение. Кристаллическое строение металлов и сплавов. Диаграммы состояния систем. | 6 | - | 6 | - | 12 | 24 |
2. | Механические свойства материалов | 4 | - | 12 | - | 12 | 28 |
3. | Теоретические основы и технология упрочняющих операций | 6 | - | 12 | - | 12 | 30 |
4. | Конструкционные материалы | 4 | - | 6 | - | 12 | 22 |
5 | Стали и сплавы со специальными свойствами | 4 | - | 4 | - | 12 | 20 |
6. | Цветные металлы. Неметаллические материалы. Защитные покрытия | 4 | - | 4 | - | 12 | 20 |
Итого | 28 | - | 44 | - | 72 | 144 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1. | 1,4 | Микроструктурный анализ углеродистых сталей | 6 |
2. | 1, 4 | Микроструктурный анализ белых и серых чугунов | 6 |
3. | 2 | Определение механических свойств углеродистых сталей | 8 |
4. | 3, 2 | Исследование влияния поверхностного упрочнения (наклепа) на механические свойства стали | 8 |
5. | 3, 2 | Исследование влияния термической обработки на механические свойства стали | 8 |
6. | 5, 6 | Исследование структуры и механических свойств сталей со специальными свойствами (сталь Гадфильда, нержавеющая сталь) и медных сплавов (латуней и бронз) | 8 |
Итого | 44 |
7. Практические занятия (семинары) – не предусмотрены
8. Примерная тематика курсовых проектов, рефератов и домашних заданий
– «Выбор материала и разработка технологии изготовления детали технологических машин (Курсовой проект по 3,4 разделам дисциплин»,
- «Влияние легирующих элементов на вид кривых С – диаграммы изотермического превращения аустенита в углеродистых сталях» (Реферат по 3,4 разделам дисциплин),
- «Установление фазового состава и соотношения фаз для различных точек диаграммы состояния системы железо-цементит» (Домашнее задание по 1 разделу дисциплин)
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. , , Материаловедение СПГГИ. 2009
2. , Материаловедение. Учебник для вузов. СПб. Химия. 2007.
3. , , . Под ред. Солнцева специальных отраслей машиностроения. СПб. Химия. 2007.
б) дополнительная литература
1. , Материаловедение. Методические указания к лабораторным работам. СПГГИ. 2007
2. , , и др. Под ред. Материаловедение: Практикум. М.: МГГУ. 1996.
3. . Л, Материаловедение. Методические указания к курсовому проекту СПГГИ. 2000.
Microsoft Windows XP, Microsoft Office, Универсальная система автоматизированного проектирования КОМПАС-График.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
- Библиотека стандартов ГОСТ Р [сайт] URL http://www. *****. (дата обращения: 29.12.2010)
- Библиотека изобретений, патентов, товарных знаков РФ[сайт] URL: http://www. *****. (дата обращения: 29.12.2010)
- Полнотекстовые базы данных, библиотека СПГГИ, URL:http://kodeks. spmi. *****:3000. (дата обращения: 29.12.2010)
- НИТУ "МИСиС" [сайт] : URL: htt , Материаловедение. Методические указания к лабораторным работам. СПГГИ. 2007
p://*****/. (дата обращения: 29.12.2010)
- Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана [сайт] . URL: http://www. *****/. (дата обращения: 29.12.2010)
- Черная металлургия [сайт].URL: http://*****. (дата обращения: 29.12.2010)
- Металлургический классификатор [сайт] : URL: http://www. *****. (дата обращения: 29.12.2010)
- ***** (ФАКультет. РУ) [сайт] : базы данных ВУЗов России по специальности 150404 «Металлургические машины и оборудование». – URL: http://www. *****/baza/students. php. spec=150404. (дата обращения: 29.12.2010)
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины: Лабораторные работы будут проводиться в специально оборудованной лаборатории «Материаловедение» в аудиториях 5507 и 5508. В лабораториях установлены твердомеры и маятниковые копры для изучения механических свойств материалов, металлографические микроскопы для проведения микроструктурного анализа и муфельные печи для проведения термической обработки. Самостоятельная работа студентов проводится в компьютерном классе кафедры КГМ и ТМ.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Преподавание материаловедения заключается в чтении лекций, на основании которых студенты получают базовые знания, дающие им возможность ориентироваться в изучаемых вопросах и продолжать их изучение самостоятельно, а также в проведении лабораторных работ, составлению и защите студентами отчетов по этим работам. Кроме этого, каждый студент получает индивидуальные задания, на основании которых пишет реферат и готовит курсовой проект. Материал реферата либо докладывается студентом в аудитории, либо защищается преподавателю индивидуально. Курсовой проект защищается студентом в конце семестра. Результаты защиты реферата и курсового проекта учитываются при сдаче студентом дифференцированного зачета по всему курсу.
Промежуточные аттестации осуществляются на основании контроля преподавателем своевременного выполнения студентом всех видов работ за отчетный период, а также контроля посещаемости всех видов аудиторных занятий.
Разработчики:
Кафедра Машиностроения профессор
Кафедра Машиностроения доцент
