«Материаловедение и 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 и технология конструкционных материалов» (наименование дисциплины (модуля))

на основе модульной технологии обучения

Направление подготовки 280700.62 «Техносферная безопасность»_______

Квалификация (степень) бакалавр_____________________________

Форма обучения очная__________________________________

Орел 2013 год

Составитель _____________, к. т.н., доцент____________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание)

«__» __________20__г.

Рецензент ,к. т.н., доцент ______________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание)

«__» ___________20 г.

Программа разработана в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки (квалификация (степень)) 280700.62 «Техносферная безопасность»_бакалавр

Программа обсуждена на заседании кафедры «Технология конструкционных материалов и организация технического сервиса»___

протокол № 9 от «17» апреля 2012 г.

Зав. кафедрой д. т.н., профессор ___________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание)

«____» ___________20__г.

Программа рассмотрена и одобрена методической комиссией факультета

протокол №____ от «____» 2013 г.

Председатель методической комиссии факультета к. т.н., доцент Н.

«___» __________20__г.

Лист согласования рабочей программы

Декан к. т.н., доцент _____________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание)

«____» ____________20__г.

Программа обсуждена на заседании Ученого совета

протокол №_____ от «____» ___________20___г.

Секретарь Ученого совета факультета: _____________________

«____» ___________20__г.

Программа принята учебно-методической комиссией по направлению подготовки протокол №___ от «___» _________20__г.

Председатель учебно-методической комиссии по направлению

подготовки к. т.н., доцент _______________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание)

«____» ____________20__г.

Заведующий выпускающей кафедрой д. т.н., профессор ___

(ФИО, ученая степень, ученое звание)

«____» ____________20__г.

Директор научной библиотеки __________________

(Ф. И.О.)

«____» __________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 280700.62 «Техносферная безопасность».

Рабочая программа по дисциплине разработана на основании следующих документов:

1. Федеральный государственный образовательный стандарт ВПО по направлению 280700.62 «Техносферная безопасность» (№ 000 от 01.01.01г.)

2. Примерный учебный план подготовки бакалавров по направлению 280700.62 «Техносферная безопасность».

3. Рабочий учебный план факультета агротехники и энергообеспечения подготовки бакалавров по направлению 280700.62 «Техносферная безопасность», 2011г.

4. Примерная программа дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» подготовки бакалавров по направлению 280700.62 «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 280700.62 «Техносферная безопасность». 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.

6. Сопротивление материалов: понятия напряжённого состояния, напряжений и деформаций.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоёмкость

Виды учебной нагрузки	Всего часов/зач. ед	Семестр
3
Аудиторные занятия	44/1,22	44/1,22
В том числе
Лекции	20/0,55	20/0,55
Лабораторные работы (ЛР)	24/0,66	24/0,66
Самостоятельная работа (всего)	73/2,02	73/2,02
В том числе
Подготовка к лабораторным работам	14/0,38	14/0,38
Самостоятельное изучение теоретического материала	41/1,14	41/1,14
Подготовка к модулю	18/0,5	18/0,5
Другие виды самостоятельных работ
Активные формы обучения
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)	27/0,75	Экз.
Общая трудоёмкость час./зач. ед	144/4	144/4

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 3. 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