Материаловедение. Технология конструкционных материалов (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Рабочая программа дисциплины

Материаловедение. Технология конструкционных материалов.

Направление подготовки 240700.62 Биотехнология

Квалификация (степень) бакалавр

Форма обучения очная

Орел 2013 год

Составитель _к. т.н., доцент____________________________

«__» __________20__г.

Рецензент _к. т.н., доцент_______________________________

«__» __________20__г.

Программа разработана в соответствии с ФГОС ВПО по направлению_______240700.62 Биотехнология____ и примерной учебной программы ___по дисциплине «Материаловедение и ТКМ»_____

Программа обсуждена на заседании кафедры «ТКМ и ОТС»

Зав. кафедрой __д. т.н., профессор_______________________

протокол № _____ «__» __________20__г.

Лист согласования рабочей программы

Декан факультета агротехники и энергообеспечения

к. т.н, доцент_________________________________________

«__» __________20__г.

Программа принята учебно-методической комиссией по направлению подготовки 240700.62 Биотехнология протокол №_________

Председатель методического совета

__ д. т.н., профессор______________________________ ______

«__» __________20__г.

Заведующий выпускающей кафедрой «ТКМ и ОТС»

__д. т.н., профессор___________________________________

«__» __________20__г.

Отдел комплектования ЦНБ_____________________________________

«__» __________20__г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Цель и задачи дисциплины

2. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

3. Место дисциплины в структуре ООП

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

5. Содержание дисциплины

5.1 Содержание модулей и разделов дисциплины

5.2 Разделы дисциплины и виды занятий

5.3 Лабораторный практикум

6. Контрольные вопросы

6.1. Шкала интервальных баллов, соответствующая итоговой оценке

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

7.1 Рекомендуемая литература

7.2 Периодические издания

7.3 Средства обеспечения освоения дисциплины (кинофильмы, видеофильмы)

8. Примерный перечень необходимого лабораторного оборудования и инструментов

Введение

Рабочая программа по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов» разработана для студентов очной формы обучения обучающихся по направлению 240700.62 «Биотехнология».

Рабочая программа по дисциплине разработана на основании следующих документов:

1. Федеральный государственный образовательный стандарт ВПО по направлению 240700.62 «Биотехнология» (№ 000 от 01.01.01г.)

2. Примерный учебный план подготовки бакалавров по направлению 240700.62 «Биотехнология».

3. Рабочий учебный план факультета биотехнологии и ветеринарной медицины подготовки бакалавров по направлению 240700.62 «Биотехнология», 2011г.

4. Примерная программа дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» подготовки бакалавров по направлению 280700 «Техносферная безопасность».

Рабочая программа отражает все виды учебных занятий и формы самостоятельной работы, а также формы контрольных мероприятий и виды итоговой аттестации. Рабочая программа состоит из одного раздела, который разделен на два модуля.

Сдача модулей разрешается только в порядке их расположения в рабочей программе.

Итоговый рейтинг по разделу дисциплины может выставляться в экзаменационную ведомость только при обязательном условии, что сданы все два модуля и по каждому из них набрано не менее 10 баллов.

Оценки, соответствующие рейтингу: «отлично» - 100-85 баллов, «хорошо» - 84-70 баллов, «удовлетворительно» - 69-55 баллов.

Вопрос о поощрительных баллах преподаватель решает индивидуально по каждому студенту только после сдачи всех модулей в семестре.

Решение о выставлении оценки и рейтинга в экзаменационную ведомость без экзамена или направление студента на экзамен преподаватель принимает индивидуально по каждому студенту только после сдачи всех модулей.

Студент, направленный преподавателем на экзамен, полностью лишается всех баллов и сдает экзамен в соответствии с положением об экзаменах. При выставлении оценки в ведомость по результатам экзамена, одновременно выставляется и рейтинг. Значение рейтинга преподаватель устанавливает по ответу студента.

1. Цель и задачи дисциплины

Цель - формирование совокупности знаний о свойствах и строении материалов, способах их получения и упрочнения, современных методах получения деталей с заданными эксплуатационными характеристиками, необходимых для обоснованного выбора материала детали и технологии обработки, приобретение студентами теоретических и практических навыков в области сварочных работ, выбора технологических процессов и их режимов, способов получения основ­ных конструкционных материалов и изделий, обеспечивающих высокое качество, экономию материалов.

Задачами дисциплины является изучение:

- изучение кристаллического строения металлов и сплавов;

- основ термической и химико-термической обработки;

- технологических процессов получения различных материалов;

- способов обеспечения свойств материалов различными методами;

- методов получения заготовок с заранее заданными свойствами;

- основных марок металлических материалов;

- физической сущности способов сварки, их технико-экономические характеристики, область применения, ознакомление с возможностями совре­менного сварочного производства и перспективами развития;

- технико-экономических и экологических характеристик технологических процессов, инструментов и оборудования;

- влияния производственных и эксплуатационных факторов на свойства материалов.

2. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.

В результате изучения данной учебной дисциплины у обучающихся формируются компетенции:

1) Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями:

- способность обоснованно выбирать сварочное оборудование и материалы для проведения сварочных работ, обеспечивающих высокую надежность конструкций;

- способность разрабатывать и использовать графическую техническую документацию;

- способность решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, электротехники, гидравлики, гидравлики, термодинамики и тепломассообмена;

- способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования;

- способность проводить и оценивать результаты измерений;

- способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения;

- способность осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования;

- готовность к обработке результатов экспериментальных исследований;

- готовность к участию в проектировании новой техники и технологии;

- готовность изучать и использовать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований;

- стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, владение навыками самостоятельной работы.

2) Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями:

- владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

- готовностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе;

- способностью к принятию организационно-управленческих решений и готовность нести за них ответственность;

- умением использовать нормативные правовые документы в своей деятельности;

- стремлением к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, владение навыками самостоятельной работы;

- пониманием социальной значимости своей будущей профессии;

- использованием основных положений и методов социальных, гуманитарных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач;

- способностью анализировать социально значимые проблемы и процессы в области материаловедения.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать: атомно-кристаллическое строение металлов; свойства железа и сплавов на его основе; методы обработки металлов (термическая обработка металлических материалов, сварочное производство, литейное производство); новые металлические материалы;

уметь: использовать оборудование лаборатории для качественного (по микроструктуре) и количественного определения свойств материалов (твердость, жаропрочность, пластичность и т. д.); пользоваться справочными данными по характеристикам материалов и способам их обработки.

владеть: методами структурного анализа качества материалов, методиками лабораторного определения свойств материалов, технологиями обработки материала.

3. Место дисциплины в структуре ООП

Курс входит в вариативную (профильную) часть профессионального цикла дисциплин, включенных в учебный план согласно ФГОС ВПО и учебного плана направления 240700.62 «Биотехнология». Предшествующими курсами, на которых непосредственно базируется дисциплина «Материаловедение и технология конструкционных материалов»», являются:

1. Математика: основные понятия и методы математического анализа, линейной алгебры и аналитической геометрии, теории вероятности и теории математической статистики, статистических методов обработки экспериментальных данных.

2. Физика: физические основы механики, молекулярная физика и термодинамика; электричество и магнетизм; оптика; атомная и ядерная физика.

3. Химия: химический состав конструкционных материалов, полимеров, резины; процессы коррозии и методы борьбы с ними.

4. Информатика: основы и методы решения математических моделей, составление и применение электронных баз данных.

5. Начертательная геометрия и инженерная графика: методы выполнения эскизов и технических чертежей деталей и сборочных единиц.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоёмкость

Виды учебной нагрузки	Всего часов/зач. ед	Семестр
8
Аудиторные занятия	34/0,94	34/0,94
В том числе
Лекции	14/0,38	14/0,38
Лабораторные работы (ЛР)	20/0,55	20/0,55
Самостоятельная работа (всего)	34/0,94	34/0,94
В том числе
Подготовка к лабораторным работам	14/0,38	14/0,38
Самостоятельное изучение теоретического материала	14/0,38	14/0,38
Подготовка к модулю	6/0,16	6/0,16
Другие виды самостоятельных работ
Активные формы обучения
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)		зачет
Общая трудоёмкость час./зач. ед	68/1,9	68/1,9

5. Содержание дисциплины

Введение

Роль материаловедения и технологии конструкционных материалов в обеспечении качества продукции и повышении экономической эффективно­сти производства в машиностроении. Исторический обзор развития свароч­ного, литейного производства. Вклад отечественных ученых и новаторов.

5.1 Содержание модулей и разделов дисциплины

Семестр 8. Количество модулей 2.
Модуль 1. Способы получения металлов. Цель: - изучить общие сведения о металлах и сплавах. - изучить способы получения металлов применяемых в машиностроении, а также технологию получения заготовок деталей машин; - изучить основные виды ТО и ХТО; Материал данного модуля формирует профессиональную компетенцию. В результате изучения студент должен: Знать: 1. Основные типы кристаллических решеток металлов; 2. Основные примеси в металлах и влияния их на свойства металлов; 3. Основные свойства металлов 4. Технологию производства сталей, чугуна, алюминия и меди; 5. Физико-химические процессы в доменных печах; 6. Способы получения отливок; 7. Литейно-технологическую оснастку и оборудование; 8. Виды составов и свойства формовочных смесей; 9. Технологию изготовления литейных форм. 10. Цель проведения ТО; 11. Превращения протекающие в металлах при нагреве; 12. Основные виды ТО; 13. Какие бывают виды отжига и его назначение; 14. В чем сущность нормализации и ее преимущества перед отжигом; 15. Способы закалки; 16. Виды отпуска и их назначение; 17. Основные закалочные среды; 18. Назначение ХТО и этапы ее проведения; 19. Основные операции ХТО; Уметь: 1. Пояснить параметры кристаллических решеток; 2. Пользоваться микроскопом и анализировать микроструктуру сталей; 3. Изготавливать песочно-глинистую форму для литья деталей; 4. Пользоваться инструментом, при отливке деталей; 5. Подготовить формовочную смесь. 6. Пояснить сущность и назначения ТО и ХТО; 7. Настраивать и пользоваться твердомером и микроскопом;
№ п/п	Наименование раздела дисциплины входящего в модуль	Содержание раздела
Аудиторная работа	СРС
1	2	3	4
1.1	Общие сведения о металлах	Типы кристаллических решеток. Строение кристалла, дислокации аллотропия. Дефекты кристаллического строения. Плавление, кристаллизация, примеси и влияние их на свойства металлов. Основные свойства металла: механические, физические, химические, технологические, эксплуатационные.	Параметры кристаллических решеток. Плавление. Кристаллизация. Дефекты кристаллического строения.
1.2	Металлические сплавы	Общая терминология: сплав, компонент, фаза, твердый раствор, химическое соединение, механическая смесь.	Понятия сплав, компонент, фазы, твердый раствор, химическое соединение, механическая смесь.
1.3	Способы получения металлов	Производство сталей, чугуна, алюминия и меди. Способ получения отливок. Виды формовочных смесей.	Физико-химические процессы в доменных печах. Сущность процессов плавки и очистки металла.
1.4	Литейное производство	Способы получения отливок. Формовочные материалы, их свойства виды, назначение. Формовка при помощи моделей. Разновидности формовки. Способы литья: кокильное, под давлением, центробежное, оболочковое, по выплавляемым моделям, их преимущества и недостатки.	Виды формовки и оборудование. Назначение модельного комплекта. Технология литейных форм. Дефекты отливок и контроль их качества.
1.5	Термическая обработка стали	Основные виды ТО. Виды назначения и технология отжига. Виды, назначения и технология закалки. Виды, назначения и технология отпуска.	Закаливаемость и прокаливаемость. Обработка холодом. Термическая обработка. Методы поверхностной закалки.
1.6	Химико-термическая обработка	Основы ХТО цементация, назначения, виды, технология. Азотирование, назначение, виды, технология проведения и область применения. Цианирование, назначение, виды, технология проведения. Нитроцементация.	Сущность ХТО, цель проведения, основных операций ХТО.
Модуль 2. Конструкционные стали, цветные металлы, сплавы и сварка. Цель: - изучить конструкционные стали, цветные металлы; - изучить основные способы сварки металлов, а также технологии и применяемое оборудование; Материал данного модуля формирует профессиональную компетенцию. В результате изучения этого модуля студент должен: Знать: 1. Влияние углерода и постоянных примесей на качество стали; 2. Легирующие компоненты в сплавах «железо-углерод»; 3. Классификацию и маркировку углеродистых и легированных сталей; 4. Требования, предъявляемые к конструкционным сталям; 5. Строительные стали (обыкновенного качества и низколегированные); 6. Машиностроительные стали, углеродистые, легированные, цементируемые и рессорно-пружинные стали; 7. Специальные стали: шарикоподшипниковые, жаростойкие, жаропрочные, нержавеющие стали и сплавы; 8. Классификацию чугунов; 9. Маркировку чугунов, структуру и область применения чугунов. 10. Алюминий, и его сплавы, классификация, маркировка, область применения; 11. Медь, и ее сплавы, классификация, маркировка, область применения; 12. Титан, магний и их сплавы; 13. Теоретические основы сварки плавлением; 14. Виды тока при сварке; 15. Способы зажигания дуги; 16. Классификация видов сварки; 17. Виды сварных соединений и швов; 18. Сущность различных видов сварки, схемы, применяемое оборудование; 19. Разновидности электродов для сварки; 20. Устройство маркировки и принцип работы сварного оборудования; 21. Факторы влияющие на свариваемость металлов, особенности сварки чугунов, легированных сплавов и цветных металлов; 22. Основные характеристики источников питания и требования предъявляемые к ним; Уметь: 1. Расшифровать маркировку сталей, чугунов и объяснить входящие компоненты и их количественные величины; 2. Пояснить отличие между сталями обыкновенного качества, качественными и высококачественными; 3. Объяснить форму графита в различных чугунах и влияние ее на свойства чугуна; 4. Пояснить деление легированных сталей на группы в зависимости от содержания их компонентов; 5. Определить вид материала; 6. Определить вид стали; 7. Определить вид цветного металла; 8. Объяснить преимущество и недостатки цветных металлов; 9. Определить вид сварки, сварочного шва; 10. Выбрать режим сварки и вид тока; 11. Уметь пояснить маркировку сварочного оборудования и электродов.
№ п/п	Наименование раздела дисциплины входящего в модуль	Содержание раздела
Аудиторная работа	СРС
1	2	3	4
2.1	Железоуглеродистые сплавы	Классификация и маркировка углеродистых и легированных сталей, маркировка и область применения. Чугуны: серый высокопрочный, ковкий, специальный. Влияние примесей на свойства чугуна. Структура, свойства, маркировка и область применения.	Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали.
2.2	Конструкционные стали	Классификация сталей по способу получения, назначению, качеству, химическому составу и структуре. Маркировка и область применения. Строительные и машиностроительные стали и область применения.	Стали обыкновенного качества и низколегированные. Специальные стали и цементируемые, рессорно-пружинные, шарикоподшипниковые, нержавеющие. Жаропрочные стали, жаростойкие, жаропрочные и нержавеющие стали.
2.3	Цветные металлы и сплавы	Алюминий и его сплавы, упрочняемые и не упрочняемые ТО, литейные. Маркировка, область применения. Медь и ее сплавы, латунь и бронза маркировка область применения.	Литейные и деформированные магниевые сплавы. Титан и его сплавы, классификация.
2.4	Сварка металлов	Теоретические основы сварки плавлением. Классификация видов сварки и сварных соединений. Термическая сварка: дуговая, ручная, автоматическая под слоем флюса в защитных газах, электоро-шлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная, газовая и их сущность, схемы, применяемое оборудование. Электроды для ручной сварки, режимы. Термомеханическая и механическая сварка: контактная, холодная, трением, ультразвуковая, взрывом диффузионная. Сущность, схемы процессов.	Сварка под флюсом, электрошлаковая, электроннолучевая, плазменная, лазерная, газовая сварка, контактная холодная, сварка взрывом. Пайка и склеивание материалов, клеем.

5.2 Разделы дисциплины и виды занятий