Материаловедение

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ

(ТТИ Южного федерального университета)

Факультет автоматики и вычислительной техники

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФАВТ ______________

"_____"__________________2011 г.

Рабочая программа дисциплины

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Направление подготовки:

220700.62 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

Профиль подготовки:

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

Очная

(очная, очно-заочная и др.)

г. Таганрог

2011

1. Цели освоения дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Материаловедение» является формирование у студентов знаний о природе и свойствах материалов, методов их обработки для наиболее эффективного применения в технике.

Изучение данной дисциплины будет способствовать достижению целей 2 и 3 основной образовательной программы по направлению подготовки 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»:

2 цель направления. Организация базовой бакалаврской подготовки, позволяющей всем выпускникам продолжить свое образование как с целью получения диплома магистра в области автоматизации технологических процессов и производств, так и с целью дальнейшего самосовершенствования.

3 цель направления. Удовлетворение потребностей общества в квалифицированных кадрах путем подготовки специалистов по проектированию, разработке и эксплуатации систем автоматизации производственных и технологических процессов изготовления продукции различного служебного назначения, управления ее жизненным циклом и качеством, контроля, диагностики и испытаний.

Цели ООП бакалавриата 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств» согласованы с миссией ЮФУ и ТТИ ЮФУ.

Изучение данной дисциплины также будет способствовать достижению локальных целей профиля «Автоматизация технологических процессов и производств»:

1 цель профиля. Развитие у студентов теоретических знаний и практических навыков, позволяющих выпускникам понимать и применять фундаментальные и передовые знания и научные принципы, лежащие в основе современных средств и систем автоматизации, управления, контроля технологическими процессами и производствами при формулировании и решении инженерных задач;

2 цель профиля. Подготовка высококвалифицированных специалистов, способных решать задачи проектирования, изготовления, отладки, производственных испытаний, эксплуатации и научного исследования средств технологического оснащения автоматизации, управления, контроля и диагностирования основного и вспомогательного производств в области энергетики, их математического, программного, информационного и технического обеспечения

3 цель профиля. Формирование у выпускников навыков практической реализации и внедрения инженерных решений, при разработке проектов автоматизации технологических процессов и производств, управления жизненным циклом продукции и ее качеством, включающих вопросы планирования и организации работ, формирования технической документации, защиты интеллектуальной собственности, оценки экономической эффективности, безопасности и экологичности разработок.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

В соответствии с учебным планом по направлению подготовки 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств» профиль подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств в энергетике» дисциплина «Материаловедение» (Б3.Б.12) относится к базовому циклу части блока Б3 «Профессиональный цикл» и реализуется в четвертом семестре.

Для успешного обучения студенту понадобятся знания в области таких дисциплин, как «Физика», «Химия», «Теоретическая механика».

Результаты изучения курса «Материаловедение» используются в дальнейшем при изучении дисциплин «Диагностика и надежность автоматизированных систем», «Основы электромеханики и мехатроники», «Моделирование процессов и систем управления, 2», «Технические измерения и приборы».

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля)

При изучении дисциплины «Материаловедение» реализуются следующие образовательные компетенции:

(ОК–10): способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

(ПК–3): способностью выбирать основные и вспомогательные материалы для изготовления изделий, способы реализации основных технологических процессов, аналитические и численные методы при разработке их математических моделей;

(ПК–4): способностью использовать прикладные программные средства при решении практических задач профессиональной деятельности, методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей материалов и готовых изделий, стандартные методы их проектирования, прогрессивные методы эксплуатации изделий.

В результате изучения дисциплины «Материаловедение» студенты должны:

- иметь представление перспективах развития материаловедения;

- знать: современные технические материалы и области их применения; строение и свойства материалов; сущность явлений, происходящих в материалах в условиях производства и эксплуатации изделий; - способы получения необходимых свойств материалов;

- уметь: установить зависимость между составом, строением и свойствами материалов; оценить поведение материалов деталей и инструментов под воздействием различных эксплуатационных факторов; выбрать материал изделия и обосновать выбор; назначить и обосновать способы обработки материалов с целью получения структуры и свойств, обеспечивающих высокую надежность и работоспособность изделий;

- иметь практические навыки исследования строения и свойств различных материалов для изделий, назначения и выполнения обработки материалов с целью получения структуры и свойств, обеспечивающих работоспособность и надежность изделий.

4. Структура и содержание дисциплины (модуля)

Общая трудоемкость дисциплины составляет __3__ зачетных единицы, __108__ часов.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
4
Общая трудоемкость дисциплины	108	108
Аудиторные занятия	54	54
- лекции	36	36
- практические занятия	18	18
- лабораторные работы	-	-
- другие виды аудиторных занятий	-	-
- контроль самостоятельной работы	4	4
Самостоятельная работа	50	50
Аттестация		Зачет 4-ый семестр

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Раздел Дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
Лек	Пр	СРС	КСР
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Раздел 1	4	-	2	-	3		Собеседование
2	Раздел 2	4	2	2	2	3		Собеседование
3	Раздел 3	4	3	2	-	3		Обучающие тесты
4	Раздел 3	4	4	2	2	3		Обучающие тесты
5	Раздел 5	4	5	2	-	3	1	Собеседование
6	Раздел 6	4	6	2	2	3		Собеседование
7	Раздел 7	4	7	2	-	3		Собеседование
8	Раздел 8	4	8	2	2	3		Собеседование
9	Раздел 8	4	9	2	-	3	1	Обучающие тесты
10	Раздел 9	4	10	2	2	3		Собеседование
11	Раздел 10	4	11	2	-	3		Собеседование
12	Раздел 11	4	12	2	2	3		Обучающие тесты
13	Раздел 12	4	13	2	-	3	1	Собеседование
14	Раздел 13	4	14	2	2	3		Собеседование
15	Раздел 14	4	15	2	-	2		Обучающие тесты
16	Раздел 15	4	16	2	2	2		Собеседование
17	Раздел 16	4	17	2	-	2		Устный опрос по тематике предыдущих занятий
18	Раздел 17	4	18	2	2	2	1	Письменный опрос по тематике предыдущих занятий
ИТОГО	36	18	50	4	Зачет 4 семестр

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Введение: значение и задачи курса; основные технические материалы; классификация сталей по химическому составу, по качеству, по назначению; принципы маркировки углеродистых и легированных сталей.

Раздел 2. Механические свойства и конструкционная прочность: механические свойства, определяемые при статическом растяжении; твердость; механические свойства, определяемые при динамических нагрузках; механические свойства, определяемые при циклических нагрузках; механические свойства, определяемые при повышенных температурах. Конструкционная прочность и свойства её определяющие; долговечность, как одно из свойств надежности; свойства, определяющие долговечность изделий. Технологические и эксплуатационные свойства материалов.

Раздел 3. Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов: основные типы кристаллических решеток; анизотропия свойств кристаллов; полиморфизм; дефекты кристаллического строения; теоретическая и реальная прочность.

Процессы плавления и кристаллизации.

Раздел 4. Деформация и разрушение материалов: упругая и пластическая деформация; механизм пластической деформации; влияние пластической деформации на структуру и свойства металла; наклеп. Механизм зарождения трещины; вязкое и хрупкое разрушения; хладноломкость.

Раздел 5. Влияние нагрева на структуру деформированного металла: рекристаллизация; возврат; влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла; холодная и горячая деформация.

Раздел 6. Теория сплавов: понятие сплава, системы, компонента, фазы; твердые растворы, химические соединения, механические смеси; диаграммы состояния двойных сплавов (с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии, образующих механические смеси из чистых компонентов, с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии, образующих химические соединения, компоненты которых испытывают полиморфные превращения); классификация видов термической обработки по , связь между диаграммами состояния и возможностью термической обработки.

Раздел 7. Железо и железоуглеродистые сплавы: соединение железа с углеродом; диаграмма состояния железо-цементит; чугуны.

Раздел 8. Теория термической обработки стали: сущность и назначение термической обработки; связь между диаграммой состояния железо-цемен­тит и режимами термической обработки сталей; основные превращения при термической обработке сталей (превращение перлита в аустенит, превращение аустенита в перлит, диаграмма изотермического превращения аустенита, мартенситное превращение, бейнитное превращение, превращения при отпуске).

Раздел 9. Технология термической обработки стали: основные составляющие технологического процесса термической обработки (температура и время нагрева, воздействие среды нагрева на металл, условия охлаждения); предварительная термическая обработка (отжиг 1 и 2 рода, нормализация); окончательная термическая обработка (закалка и отпуск, прокаливаемость, способы закалки); термомеханическая обработка.

Раздел 10. Химико-термическая обработка и другие способы поверхностного упрочнения деталей: цементация, азотирование, борирование, силицирование, диффузионная металлизация, поверхностная закалка, методы поверхностного пластического деформирования.

Раздел 11. Легированные стали и сплавы: легирование и его роль; влияние легирующих элементов на полиморфные превращения; фазы, образуемые легирующими элементами (твердые растворы, карбиды, интерметаллиды); влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей, на прокаливаемость; классификация легированных сталей по структуре в равновесном состоянии; дефекты легированных сталей.

Раздел 12. Конструкционные стали общего назначения: строительные, арматурные, цементуемые, улучшаемые, рессорно-пружинные, высокопрочные, подшипниковые, автоматные.

Раздел 13. Инструментальные сплавы: классификация инструментальных сплавов по назначению, по теплостойкости; сплавы для режущего, измерительного и штампового инструмента.

Раздел 14. Специальные сплавы: коррозия и коррозионная стойкость; коррозионностойкие сплавы (хромистые нержавеющие, хромоникелевые нержавеющие); износостойкие стали; влияние повышенной температуры на свойства сплавов; жаропрочность, длительная прочность, релаксация, ползучесть; жаропрочные и жаростойкие сплавы; хладостойкие и криогенные сплавы; сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами; магнитные сплавы; электротехнические материалы.

Раздел 15. Цветные металлы и сплавы: сплавы алюминия, меди, титана, магния, цинка; тугоплавкие металлы; припои.

Раздел 16. Неметаллические материалы: полимеры; пластические массы; резиновые материалы; силикатные материалы; древесные материалы; клеящие материалы и герметики; лакокрасочные материалы; бумага, картон, текстиль и др.

Раздел 17. Порошковые материалы. Композиционные материалы. Антифрикционные и фрикционные материалы. Материалы атомной энергетики.

Основы рационального выбора материалов и методов обеспечения работоспособности и надежности деталей машин и инструментов.

5. Образовательные технологии

В ходе изучения дисциплины «Материаловедение» используются следующие образовательные технологии:

- технология разноуровневого обучения;

- технология учебного проектирования;

- технология проблемно-модульного обучения;

- технология контролируемой самостоятельной работы.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Для оценки уровня знаний обучающихся используются:

- дискуссионные форумы по тематике занятий;

- письменные опросы по тематике занятий;

- устные опросы по тематике занятий.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Материаловедение»

а) основная литература:

1. , , Фоменко . Инфра-М, 2005.

2. Чумаченко . Феникс, 2008

3. Чумаченко и слесарное дело. Учебное пособие. Феникс, 2005

б) дополнительная литература:

1. , «Ремонт машин». - М.: «Колос», 2001

2. http://www. *****/

3. http://*****/

4. http://www. tspu. *****/moodle/course/category. php? id=117

5. http://www. *****/

6. http://scholar. urc. *****/ped_journal/numero5/article2.htm

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

Учебные лаборатории кафедры систем автоматического управления (САУ) таганрогского технологического института южного федерального университета (ТТИ ЮФУ): К-323, К-324, Г-341, Г-341а, Г-434, Г-437, Г-432.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки ФАВТ 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Автор: ____________________________ , ассистент каф. САУ

Рецензент ____________________________, д. т.н., проф., зав. каф. САУ

Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 01.01.2001 года, протокол