Материаловедение и технология материалов (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«НОВОПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

УТВЕРЖДАЮ

Директор НГПТ

______________

«____»______________ 2009 г.

Материаловедение и технология

материалов

методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения

для специальности 2 – 36 07 01

«Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов»

Новополоцк

2009

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программой дисциплины «Материаловедение и технология материалов» предусматривается изучение, и усвоение учащимися способов производства стали и чугуна; основ металловедения и термической обработки; промышлен­ного использования основных конструкционных и инструментальных материа­лов; основных строительных материалов и их производства.

Изучение дисциплины «Материаловедение и технология материалов» основывается на знаниях полученных учащимися по дисциплинам «Физика», «Химия», «Инженерная графика», «Стандартизация и качество продукции».

В результате изучения дисциплины учащиеся должны знать на уровне представления:

-  достижения науки в области производства конструкторских и инструментальных материалов;

-  область рационального использования различных материалов с учетом
экономических требований;

-  роль материалов в решении технических проблем, в снижении массы
машин, в повышении точности, надежности и работоспособности механизмов и
приборов;

- виды конструкционных и инструментальных материалов;

должны знать на уровне понимания:

-  состав, структуру, свойства и применение конструкционных и инструментальных материалов;

-  методы испытания металлов;

-  способы получения конструкционных и инструментальных материал­ов;

-  процессы, происходящие при кристаллизации и охлаждении железоуглеродистых сплавов;

-  сущность и назначение термической и химико-термической обработки
сталей;

-  классификацию, маркировку и область применения металлов и сплавов;

-  методы защиты металлов от коррозии;

-  область применения и способы получения строительных материалов и
изделий;

должны уметь:

-  определять основные характеристики материалов;

-  по диаграмме состояния сплава строить кривые охлаждения;

-  выбирать марку материала для различных деталей, в зависимости от
условий их работы;

-  расшифровать марки материалов, определять их состав;

-  назначать вид режим термообработки для конкретных деталей;

-  приводить схемы получения изделий из строительных материалов.

Тематический план

Раздел	Количество учебных часов	Время на самостоятельную работу учащегося
В том числе
Для дневной формы	Для заочной формы	На установочные занятия	На обзорные занятия	На лабораторно-практические занятия
Введение.	2	1		1		1
Раздел 1. Производство черных металлов.	8	2	1	1		6
Раздел 2. Основы металловедения.	76	21	1	12	8	55
Раздел 3. Прогрессивные материалы в машиностроении.	6	2	1	1		4
Раздел 4 . Неметаллические материалы.	6	2		2		4
Раздел 5. Строительные материалы.	38	10	1	7	2	28
Итого	136	38	4	24	10	98

Содержание программы и

Методические указания по изучению разделов и тем программы

Введение

Задачи предмета и его связь с другими предметами. Черные и цветные металлы, их роль в народном хозяйстве. Неметаллические материалы и применение. Краткая историческая справка. Вклад отечественных ученых в развитие «Материаловедения».

Методические указания

Изучение дисциплины начните с определения понятия «Материаловедение». Уясните, что изучение взаимосвязи состава, строения и свойств материалов позволяет определить области рационального использования различных материалов, создавать сплавы с заранее рассчитанными свойствами, получать сверхчистые металлы, создавать новые искусственно созданные материалы. Особое внимание обратите на перспективы развития металлургической промышленности, на внедрение новых прогрессивных материалов. Ознакомьтесь с историей развития материаловедения и запомните фамилии выдающихся ученых, внесших вклад в развитие этой науки.

Вопросы для самопроверки

1. Каково значение материаловедения как науки?

2. Значение материалов для современной промышленности.

3. Чем вызвано широкое применение в промышленности искусственных материалов.

4. Назовите основные этапы развития «материаловедения» как науки.

5. Назовите выдающихся ученых внесших вклад в развитие «материаловедения».

Раздел 1. Производство черных металлов.

Тема 1.1. Производство чугуна.

Исходные материалы для получе­ния чугуна. Железные руды. Подготовка руд к плавке. Топливо и флюсы в доменном производстве. Огнеупоры, понятие о шиите. Схема доменной пе­чи, ее устройство и работа. Основные процессы, протекающие в доменной печи.

Продукты доменного производст­ва. Основные технико-экономические показатели доменной печи.

Требования безопасности труда в доменном производстве и меры по ох­ране окружающей среды.

Методические указания

Изучение производства чугуна начните с исходных материалов. Разберите требования, которые к ним предъявляются. Нужно знать, какие выгоды дает обогащение руд и подготовка исходных материалов к плавке. Разберитесь в схеме доменной печи и в сущности получения чугуна. Запомните, что доменный процесс — это процесс восстановительный. В доменной печи происходит восстановле­ние железа из руды, а затем его науглероживание. Выпишите основные химиче­ские реакции получения чугуна и основные технико-экономические показатели работы доменной печи После изучения доменных процессов переходите к изучению продукции домен­ного производства — чугунов, шлака и газа. Особое внимание уделите чугунам как основному продукту. Выпишите в конспект, в каком количестве находится углерод и основные примеси в чугунах, и влияние основных примесей на свойства чугунов. Применение шлака и газа в промышленности.

Изучив тему, нужно уметь: 1) объяснять необходимость подготовки руды к плавке и интенсификации доменного процесса

Вопросы для самопроверки

1. Какие требования предъявляются к исходным материалам для про­изводства чугуна в доменной печи?

2. Укажите роль флюса и шлака в доменной печи.

3. Напишите основные химические реакции, протекающие в доменной печи.

4. Укажите основные технико-экономические показатели работы доменной печи. Где применяются шлаки и доменный газ?

Тема 1.2. Производство стали

Суть предела чугуна в сталь. Про­изводство стали в конвертерах. Мар­теновский способ получения стали. Сравнение кислородно-конвертерного способа с мартеновским. Выплавка стали в электропечах. Сравнение каче­ства стали, полученной в различных плавильных агрегатах.

Способы разливки стали. Достоин­ства непрерывной разливки. Стальной слиток. Прогрессивные методы полу­чения стали: вакуумный, электрошла­ковый, обработка жидкой стали. Ох­рана труда в металлургии.

Методические указания

В настоящее время сталь получают преимущественно путем передела чугуна. Основные способы получения стали: конвертерный, мартеновский, электроплавка. Процесс получения стали — это окислительный процесс. При любом способе получения стали происходит окисление примесей, содержащихся в чугуне. Окисли­телем является оксид железа (FeO), который растворяется в металле и в шлаке.

Изучая конвертерный способ получения стали, обратите внимание на конструк­тивные особенности конвертера при воздушном и кислородном дутье (воздух подается снизу, а кислород — через трубку сверху). При кислородном дутье почти все недостатки конвертерного способа практически устраняются. В кислородном конвертере можно получать качественные углеродистые и низколегированные стали.

В мартеновской печи высокая температура получается за счет сгорания топли­ва, теплота химических реакций имеет второстепенное значение. Выпишите основ­ные реакции, протекающие в мартеновской печи, уясните процессы раскисления и удаления фосфора и серы в основной печи. Нужно знать способы интенсифика­ции мартеновского процесса.

Процесс плавки высококачественной стали в электрических печах приобретает все большее значение в связи с тем, что постоянно расширяется ассортимент, увеличивается выпуск новых, наиболее экономичных и прогрессивных видов конструкционных материалов для машиностроения, приборостроения, строитель­ства и других областей промышленности.

Плавку в электрических печах можно производить как в воздушной среде, так и в вакууме. В вакуумных печах переплавляют стальные заготовки, выплавленные в конвертерах и мартеновских печах Заготовка (расходуемый электрод) является катодом, а слиток очищенною металла — анодом.

При вакуумной плавке и вакуумных переплавах жидкий металл наиболее полно очищается от газов. Этим способом получают жаропрочные стали и сплавы, стали с особыми физи­ко-химическими свойствами. Недостаток вакуумной плавки — сложность оборудо­вания и высокая стоимость выплавляемого металла. Значительно более дешевый способ повышения качества стали — электрошлаковый переплав, который можно производить в воздушной среде. Этим способом получают шарикоподшипниковые, инструментальные и другие стали.