МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ
КАЗАХСТАН
Казахский национальный технический университет
имени
Институт машиностроения
Кафедра «Станкостроение, материаловедение и технология
машиностроительного производства»
«Утверждаю»
директор Института машиностроения
_________________
«___»___________________ 2007г.
программа курса (Syllabus)
По дисциплине «Высокопрочные машиностроительные материалы и специальные методы их обработки» для специальности
050710-«Материаловедение и технология новых материалов»
Всего:
Кредита 3
Курс 4
Семестр 7
Лекций 30
Лабораторные занятия – 15
Рубежный контроль (количество) - 2
СРС – 45
СРСП (аудиторных) – 15
(офис) - 30
Всего аудиторных часов - 60
Всего внеаудиторных часов – 75
Трудоемкость – 135
Экзамен – 7 семестр
Алматы 2007
Программа курса составлена доцентом, канд. техн. наук
Государственный стандарт специальности от 04.08.03. приказ № 000 Министерства образования и науки РК
Рассмотрена на заседании кафедры «Станкостроение, материаловедение и технология машиностроительного производства»
«______» ______________ 2007 г. Протокол № ______
Зав. кафедрой
Одобрено методическим Советом института машиностроения«
«_______» _____________ 2007 г. Протокол № ____
Председатель
Сведения о преподавателях:
Доцент, кандидат технических наук закончила Московский институт стали и сплавов по специальности «Физико-химические исследования металлургических процессов», научно-педагогический стаж 31 год, является автором типовых программ для студентов специальности 130140 «Материаловедение и технология материалов», учебно-методических указаний, учебно-методических комплексов по дисциплинам на русском и казахском языках, автором учебного пособия «Жаңа материалдырдың материалтану».
Офис: кафедры ГМК – 61
Адрес: г. Алматы
Тел.:
1 Структура рабочей программы (SYLLABUS)
1.1 Цели и задачи дисциплины
Целью преподавания дисциплины «Высокопрочные машиностроительные материалы и специальные методы их обработки» для студентов является изучение свойств, состава и структуры высокопрочных машиностроительных материалов (ВММ), ознакомление с теорией высокопрочного легирования, рассмотрение научных основ создания различных групп ВММ, и освоение режимов технологической обработки ВММ.
1.2 Задачи изучения дисциплины
Задачей изучения дисциплины является получение знаний по различным видам современных машиностроительных высокопрочных материалов, по технологиям их специальной обработки с целью повышения основных технологических свойств, с основами теории высокопрочного легирования и научными методами создания новых высокопрочных машиностроительных материалов.
1.3 Пререквизиты: Химия, физика, физика прочности и пластичности конструкционных материалов, теория дислокаций, неметаллические материалы, перспективы развития материаловедения, атомное и космическое материаловедение.
1.4 Посреквизиты: Теория термической и химико-термической обработки материалов. Порошковые и композиционные материалы, новые материалы, научные основы выбора материалов, конструкционные материалы в нефтяной и газовой промышленности.
2 Система оценки знаний
Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
№ вариантов | Вид итогового контроля | Виды контроля | Баллы |
1 | Экзамен | Итоговый контроль | 40 |
Рубежный контроль | 20 | ||
Текущий контроль | 40 |
Календарный график сдачи всех видов контроля
по дисциплине «Теория и технология термической и химико-термической обработки материалов»
Недели | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Виды контроля | Л1 | Л1 | Л1 | Л2 | Л2 | Л2 | Л2 | РК | Л3 | Л3 | Л3 | Л4 | Л4 | Л4 | РК |
Балл | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 6 | 10 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 4 | 10 |
Виды контроля: Л – лабораторная работа; РК - рубежный контроль. | |||||||||||||||
Студент допускается к сдаче итогового контроля при наличии суммарного рейтингового балла ≥ 30. Итоговый контроль считается сданным в случае набора ≥ 20 баллов. Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (таблица 2).
Оценка занятий студентов
Оценка | Буквенный эквивалент | Рейтинговый балл ( в процентах % ) | В баллах |
Отлично | А | 95-100 | 4 |
А- | 90-94 | 3,67 | |
Хорошо | В+ | 85-89 | 3,33 |
В | 80-84 | 3,0 | |
В- | 75-79 | 2,67 | |
Удовлетворительно | С+ | 70-74 | 2,33 |
С | 65-69 | 2,0 | |
С- | 60-64 | 1,67 | |
D+ | 55-59 | 1,33 | |
D | 50-54 | 1,0 | |
Неудовлетворительно | F | 0-49 | 0 |
3 Содержание дисциплины
Распределение часов по видам занятий
Наименование темы разделов дисциплины | Лекции | Практические занятия | СРСП | СРС |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Высокопрочные машиностроительные материалы и специальные методы их обработки. Основные определения и понятия. Примеси в сталях. Классификация примесей в сталях. Металлургическое качество стали | 2 | 3 | 3 | 3 |
Влияние легирующих элементов на критические точки стали. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа. Распределение легирующего элемента в стали | 2 | 3 | 3 | |
Феррит, аустенит и карбидная фаза в легированных сталях. Влияние легирующих элементов на свойства феритта. Влияние легирующих элементов на порог хладноломкости. Образование игольчатого феррита. Влияние легирующего элемента на карбидную фазу | 2 | 3 | 3 | |
Классификация и маркировка легированных сталей. Классификация легированных сталей. Маркировка легированных сталей | 2 | 4 | 3 | 3 |
Твердые растворы на основе железа. Железо и его свойства. Структура и свойства легированного феррита и аустенита | 2 | 3 | 3 | |
Твердые фазы в сплавах. Основные твердые фазы в сплавах. Закономерности образования твердых растворов. Характеристика твердых растворов | 2 | 3 | 3 | |
Твердые растворы. Основные закономерности образования упорядоченных и неупорядочных твердых растворов | 2 | 3 | 3 | |
Металлические соединения. Характеристика металлических соединений. Электронные соединения. Фазы внедрения. Фазы Лавеса. Сигма-фазы | 2 | 3 | 3 | |
Превращения переохлажденного аустенита. Влияние легирующих элементов на устойчивость переохлажденного аустенита. Диаграмма распада переохлажденного аустенита. Перлитное превращение. Промежуточное превращение. Мартенситное превращение | 2 | 4 | 3 | 3 |
Отпуск закаленной стали. Распад мартенсита. Образование специальных карбидов и их коагуляция. Распад остаточного аустенита. Возврат и перекристаллизация матрицы. Дисперсионное упрочнение. Отпускная хрупкость стали | 2 | 3 | 3 | |
Высокопрочные легированные стали. Комплексно легированные низкоотпущенные высокопрочные стали. Их основные свойства, области применения и маркировка | 3 | 3 | ||
Высокопрочные средне углеродистые легированные стали, упрочненные термо механической обработкой. Криогенные стали. Метастабильные аустенитные стали. Немагнитные стали повышенной прочности стали повышенной обрабатываемости. Их свойства, области применения и маркировка | 4 | 3 | 3 | |
Мартенситно-стареющие стали. Высокопрочные метастабильные аустенитные стали. Стали специального назначения. Легированные низкоотпущенные стали. Дисперсионно твердеющие стали. Стали со сверхмелким зерном. ПНП - и ПНД - стали. Их основные свойства, области применения и маркировка. | 2 | 3 | 3 | |
Высокопрочные инструментальные стали и сплавы. Высокопрочные стали специального назначения. Их основные свойства, области применения и маркировка | 2 | 3 | 3 | |
Высокопрочные износостойкие стали. Высокопрочные твердые сплавы. Их основные свойства, области применения и маркировка | 2 | 3 | ||
Всего ( часов) | 30 | 15 | 45 | 45 |
Содержание практических работ
1. Макроскопический анализ. Ознакомление с основами метода. Изучение макроструктур образцов из железо-углеродистых сплавов. |
| Микроанализ конструкционных сталей. Изучение структуры легированных сталей методом микроскопического анализа. |
| Изучение структуры рессорно-пружинных сталей методом микроскопического анализа. Ознакомление с основами термического анализа конструкционных сталей. |
| Микроанализ инструментальных сталей. Изучение структуры инструментальных сталей методом микроскопического анализа |
| Изучение структуры сталей с особами свойствами методом микроскопического анализа |
| Микроанализ сплавов цветных металов. Изучение структуры алюминиевых сплавов методом микроскопического анализа |
| Изучение структуры магниевых сплавов методом микроскопического анализа. Ознакомление с основами термического анализа сплавов цветных металов. |
| Микроанализ меди, латуни и бронзы. Ознакомление с основами термического анализа меди, латуни и бронзы. |
Содержание самостоятельной работы студентов ( СРС)
1. Характеристика металлического состояния веществ. Понятия компонент, фаза и сплав.
2. Методы изучения атомно-кристаллического строения твердых тел. Рентгеноструктурный анализ.
3. Явление полиморфизма. Полиморфные модификации железа, титана, вольфрама и циркония.
4. Металлографические превращения в твердом состоянии в сталях при охлаждении.
5. Текстура деформации. Деформационное упрочнение поликристаллического металла.
6. Линейные и винтовые дислокации. Их роль в процессе упрочнения материала.
7. Твердость как характеристика свойств материала. Методы ее измерения.
8. Определение условного и истинного пределов прочности при кручении.
9. Способ динамический испытаний на маятниковых копрах по Шарпи.
10. Трещиностойкость материала и ее наиболее важные характеристики.
11. Основные типы сталей по склонности к росту зерна.
12. Механические свойства стали со структурами перлита, сорбита и троостита.
13. Структура и свойства мартенсита в легированных сталях
14. Коагуляция карбидов при отпуске. Зернистый перлит.
15. Фазовый состав стали после первого, второго и третьего превращений при отпуске.
СРС выполняется в виде реферата, семестрового задания, используется имеющаяся литература в библиотеке, система «Интернет»
Содержание самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СРСП)
1. Макро - и микроструктура металлических материалов. Понятия, система, и, структура,. Современные методы изучения микроструктуры материалов. Способы визуального исследования изломов.
2. Структурные превращения в материалах в твердом состоянии при нагреве или охлаждении. Самодиффузия и диффузия, основные закономерности протекания этих процессов. Диффузионный и мартенситный механизмы аллотропического превращения. Магнитные превращения.
3. Двойные диаграммы фазового равновесия. Правило фаз Гиббса. Основы графического метода термодинамики. Равновесие и структурные изменения в сплавах в жидком и твердом состояниях. Принципы непрерывности и соответствия .
4. Упругая и пластическая деформация материалов. Диаграммы деформации. Виды несовершеств кристаллического строения металлов. Механизмы скольжения и двойникования пластической деформации. Теоретическая прочность материалов.
5. Хрупкость материалов. Количественные соотношения изменений прочностных и пластичных характеристик материалов. Явление сверхпластичности. Процессы хрупкого и вязкого разрушения. Понятие, порога хладноломкости,.
6. Механические характеристики материалов при статических и усталостных испытаниях. Предел упругости, условный предел текучести, физический предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение и относительное сужение при разрушении путем отрыва. Испытание металлов на ползучесть.
7. Механические характеристики материалов при динамических испытаниях. Динамические свойства при растяжении. Параметры динамической вязкости разрушения. Ударная вязкость при изгибе.
8. Механическое, коррозионно-механическое и электроэрозионное изнашивание металла. Медоты испытания на износ. Предел контактной выносливости.
9. Перспективные способы повышения прочности материалов. Структурные методы упрочнения. Твердорастворные способы увеличения прочности материалов. Дисперсное упрочнение.
10.Термокинетические диаграммы превращения переохлажденного аустенита. Понятие, квазиэвтектоида,. Структурное вырождение перлита. Образование видманштеттовых пластин.
11. Термическое и деформационное старение сплавов. Cпинодальный распад неустойчивых твердых растворов. Изотермический распад по механизму образования и роста зародышей. Полностью когерентные, частично когерентные и некогерентные выделения из твердых растворов.
12. Термомеханическая обработка сталей, закаливаемых на мартенсит. Низкотемпературная и высокотемпературная термомеханическая обработки. Термомеханическая обработка с деформацией во время перлитного превращения.
13. Новые машиностроительные металлические материалы. Композиционные металлические армированные волокнистые и дисперсноупрочненные материалы. Наноструктурные материалы. Способы получения, свойства, структура, маркировка и области применения.
14. Сплавы на основе интерметаллидов. Упорядоченные интерметаллидные материалы. Легированные интерметаллидные сплавы. Способы получения, свойства, структура, маркировка и области применения.
15. Аморфные и микрокристаллические сплавы. Амофные материалы на основе железа, никеля, титана и меди. Рентгеноаморфные сплавы. Способы получения, свойства, структура, маркировка и области применения.
СРСП - проводятся в аудитории и в офисе в виде консультации и дискуссий, выступлений с докладами.
График проведения занятий
№ | Дата | Время | Наименование тем |
Лекции | |||
1 | Высокопрочные машиностроительные материалы и специальные методы их обработки. Основные определения и понятия. Примеси в сталях. Классификация примесей в сталях. Металлургическое качество стали | ||
2. | Влияние легирующих элементов на критические точки стали. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа. Распределение легирующего элемента в стали | ||
3 | Феррит, аустенит и карбидная фаза в легированных сталях. Влияние легирующих элементов на свойства феритта. Влияние легирующих элементов на порог хладноломкости. Образование игольчатого феррита. Влияние легирующего элемента на карбидную фазу | ||
4 | Классификация и маркировка легированных сталей. Классификация легированных сталей. Маркировка легированных сталей | ||
5 | Твердые растворы на основе железа. Железо и его свойства. Структура и свойства легированного феррита и аустенита | ||
6 | Твердые фазы в сплавах. Основные твердые фазы в сплавах. Закономерности образования твердых растворов. Характеристика твердых растворов | ||
7 | Твердые растворы. Основные закономерности образования упорядоченных и неупорядочных твердых растворов | ||
8 | Металлические соединения. Характеристика металлических соединений. Электронные соединения. Фазы внедрения. Фазы Лавеса. Сигма-фазы | ||
9 | Превращения переохлажденного аустенита. Влияние легирующих элементов на устойчивость переохлажденного аустенита. Диаграмма распада переохлажденного аустенита. Перлитное превращение. Промежуточное превращение. Мартенситное превращение | ||
10 | Отпуск закаленной стали. Распад мартенсита. Образование специальных карбидов и их коагуляция. Распад остаточного аустенита. Возврат и перекристаллизация матрицы. Дисперсионное упрочнение. Отпускная хрупкость стали | ||
11 | Высокопрочные легированные стали. Комплексно легированные низкоотпущенные высокопрочные стали. Их основные свойства, области применения и маркировка | ||
12 | Высокопрочные средне углеродистые легированные стали, упрочненные термо механической обработкой. Криогенные стали. Метастабильные аустенитные стали. Немагнитные стали повышенной прочности стали повышенной обрабатываемости. Их свойства, области применения и маркировка | ||
13 | Мартенситно-стареющие стали. Высокопрочные метастабильные аустенитные стали. Стали специального назначения. Легированные низкоотпущенные стали. Дисперсионно твердеющие стали. Стали со сверхмелким зерном. ПНП - и ПНД - стали. Их основные свойства, области применения и маркировка. | ||
14 | Высокопрочные инструментальные стали и сплавы. Высокопрочные стали специального назначения. Их основные свойства, области применения и маркировка | ||
15 | Высокопрочные износостойкие стали. Высокопрочные твердые сплавы. Их основные свойства, области применения и маркировка | ||
Практических занятий | |||
1 | Макроскопический анализ. Ознакомление с основами метода. Изучение макроструктур образцов из железо-углеродистых сплавов. | ||
2 | Микроанализ конструкционных сталей. Изучение структуры легированных сталей методом микроскопического анализа. | ||
3 | Изучение структуры рессорно-пружинных сталей методом микроскопического анализа. Ознакомление с основами термического анализа конструкционных сталей. | ||
4 | Микроанализ инструментальных сталей. Изучение структуры инструментальных сталей методом микроскопического анализа | ||
5 | Изучение структуры сталей с особами свойствами методом микроскопического анализа | ||
6 | Микроанализ сплавов цветных металов. Изучение структуры алюминиевых сплавов методом микроскопического анализа | ||
7 | Изучение структуры магниевых сплавов методом микроскопического анализа. Ознакомление с основами термического анализа сплавов цветных металов. | ||
8 | Микроанализ меди, латуни и бронзы. Ознакомление с основами термического анализа меди, латуни и бронзы. |
4 Учебно-методические материалы по дисциплине
Список литературы:
Основная литература
Травин .-М.: Металлургия, 1989, 384с. , Леонтьева . - М.: Машиностроение, 1980,483 с. Гуляев .-М.:Металлургия, 1986,542с. Новиков термической обработки металлов. – М. : Металлургия, 1986. – 480 с. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1980, 483 с.Дополнительная литература:
Прогрессивные направления развития технологии машиностроения. – СГТУ, Саратов, 1993. Термическая обработка в машиностроении. (Справочник под ред. и ), М.: Машиностроение, 1981, с.275-368. Машиностроительные материалы Металловедение и термическая обработка стали.
Содержание
1. | Структура рабочей программы (SYLLABUS) | 3 |
2 | Система оценки знаний | 3 |
3 | Содержание дисциплины | 4 |
4 | Учебно-методические материалы по дисциплине | 9 |
