ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Кафедра педагогики технологий и ремесел
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета искусств
и технологий ___________
«___»____________2004г.
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Дисциплина для направления 540500
«Технологическое образование»
Рабочая программа
СОГЛАСОВАНО начальник учебного отдела ___________ «___» ____________ 2004 г. | Разработал доцент каф. ПТиР __________ «___» ______________ 2004 г. |
Принято на заседании кафедры
Заведующий кафедрой
_________
«__» ________ 2004 г.
1 ВВЕДЕНИЕ
1.1 Цели изучения дисциплины
«Технология конструкционных материалов» относится к дисциплинам технологического блока, входящего в цикл профильной подготовки бакалавров по направлению 540500 «Технологическое образование»
Цели преподавания дисциплины:
- сформировать у будущих специалистов знания основных положений материаловедения, принципов выбора конструкционных материалов, технологии их производства и обработки, представление о достижениях научно-технического прогресса в области создания и применения металлических и неметаллических материалов, совершенствования технологических процессов, а также умения и навыки практического определения физико-механических свойств материалов и направленного воздействия на них.
-
1.2 Требования к уровню освоения программ
Содержание курса «Технология конструкционных материалов» нацелено на выполнение государственного стандарта для направления 540500 «Технологическое образование»:
В результате изучения курса студент должен знать:
- основные теоретические положения материаловедения;
- основы металловедения: строение, свойства, превращения и методы исследования широко используемых на практике материалов;
- основные положения теории сплавов железа с углеродом; технологию термической обработки стали;
- классификацию, маркировку черных и цветных металлов, их использование по назначению;
- основные сведения о металлургических процессах производства чугуна и стали;
- свойства литейных сплавов, этапы изготовления отливок, основные способы литья их преимущества и недостатки;
- физические основы обработки давлением, сущность безотходных технологий (прокатки, прессования, волочения, ковки и штамповки), современные способы обработки металлов давлением;
- виды сварки и сварных соединений, пайка металлов, преимущества и недостатки, области применения;
- основные свойства, состав и строение неметаллических материалов (полимерных - пластмассы, каучуки, резина, керамика, селикатное стекло, древесина, технические жидкости), области их применения;
- композиционные материалы: состав, строение, классификация, области применения.
Студент должен уметь:
- применять в лабораторных условиях и на практике способы обработки материалов с учетом анализа их свойств;
- измерять основные параметры материалов и оценивать их механические свойства;
- выбирать оптимальные методы и способы обработки металлических и неметаллических материалов;
- владеть профессиональным языком предметной области знаний.
1.3 Взаимосвязь с другими дисциплинами ООП
Дисциплина «Технология конструкционных материалов» изучается во 3-ом семестре на очном отделении, используя знания курсов материаловедения, физики, химии. Она создает теоретическую базу для освоения студентами технологического практикума и других технологических дисциплин, а также проведения технологических практик. Эта дисциплина играет важную роль в формировании технологической культуры будущих учителей технологии и предпринимательства.
2 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ (в часах), ВИДЫ УЧЕБНЫХ РАБОТ И ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
Таблица 2.1
Направление: технологическое образование
Форма обучения: очная
Вид учебной работы | Всего | Часов по семестрам |
3 семестр | ||
Аудиторные занятия, в том числе: | 42 | 42 |
- лекции | 34 | 34 |
- практические занятия | ||
- лабораторные занятия | 8 | 8 |
Самостоятельная работа, в том числе: | 58 | 58 |
- подготовка к лаб. работам | 18 | 18 |
- изучение тем РП | 40 | 40 |
Всего: | 100 | 100 |
Вид итогового контроля | зачет | зачет |
3 Содержание дисциплины
3.1 Темы теоретических занятий и их объем в часах
Тема занятия | Форма обучения | Объём в часах | |
Лекции | Самост. работа | ||
1 Предмет и цели изучения дисциплины | Очная | 0,5 | - |
2 Строение и свойства металлов | |||
2.1 Строение металлов | Очная | 1,5 | 0,5 |
2.2 Механические свойства материалов. Способы их контроля и определение основных параметров | Очная | 2 | 2,5 |
3 Основные положения теории сплавов железа с углеродом | |||
3.1 Свойства железа и фаз в сплавах. Диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов | Очная | 3 | 2 |
3.2 Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Роль легированных сплавов | Очная | 2 | 2 |
4 Термическая обработка стали | |||
4.1 Основные понятия теории термической обработки. Технология термообработки | Очная | 4 | 4 |
5 Металлы и сплавы | |||
5.1 Классификация и маркировка черных и цветных металлов. Чугуны. Конструкционные и инструментальные стали и сплавы. | Очная | 5 | 4 |
5.2 Легкие и цветные металлы и сплавы | Очная | 1 | 2 |
6 Основы металлургического производства | |||
6.1 Общие положения о производстве металлов. Процессы производства чугуна и стали | Очная | 3 | 4 |
7 Литейное производство | |||
7.1 Свойства литейных сплавов. Классификация способов литья и технология изготовления литейных форм | Очная | 2 | 2 |
8 Обработка металлов давлением | |||
8.1 Физические основы обработки давлением | Очная | 1 | 1 |
8.2 Виды обработки металлов давлением (прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка) | Очная | 2,5 | 3 |
9. Сварка, огневая резка и пайка металлов | |||
9.1 Основные понятия и виды обработки металлов | Очная | 2 | 1 |
10. Строение, свойства и назначение неметаллических материалов | |||
10.1 Древесина | Очная | 1 | 1 |
10.2 Пластические массы | Очная | 1 | 2 |
10.3 Каучуки, резины и пленкообразующие материалы | Очная | 2 | 1 |
10.4 Керамика | Очная | 1 | 1,5 |
10.5 Силикатное стекло | Очная | 1 | 1,5 |
10.6 Технические жидкости (смазочные материалы) | Очная | 0,5 | 1 |
11. Композиционные материалы | Очная | 2 | 2 |
Итого | 38 | 40 |
3.2 Темы и содержание теоретических занятий
3.2.1 Введение
Содержание предмета, его место в блоке технологических дисциплин специального цикла, связь с другими дисциплинами. Место дисциплины в подготовке учителей технологии и предпринимательства. Роль отечественных и зарубежных ученых в развитии технологий производства черных и цветных металлов и создании способов их обработки.
3.2.2 Основы технологии производства черных и цветных металлов
Производство чугуна. Исходные и их подготовка. Физико-химические процессы в доменной печи. Продукты доменной плавки и их применение. Выплавка стали. Химические процессы при выплавке стали. Исходные продукты. Кислородно-конверторный и мартеновский способы выплавки стали. Получение стали в электропечах. Сравнение способов выплавки стали, пути совершенствования процессов выплавки стали. Бездоменный способ получения стали. Рафинирование стали в ковше и переплав. Разливка стали и строение слитка. Производство цветных металлов. Основные процессы производства и рафинирования меди и алюминия. Основы порошковой металлургии. Производство порошков и их свойства. Основные этапы получения изделий из порошков (смешивание, формование, спекание). Примеры использования изделий. Преимущества порошковой металлургии. Охрана труда и окружающей среды в металлургическом производстве.
3.2.3 Литейное производство
Классификация способов литья. Этапы процесса изготовления отливок. Классификация способов изготовления отливок. Литейные сплавы, предъявляемые к ним требования. Получение заготовок литьем в земляную форму. Модельный комплект. Формовочные и стержневые смеси. Технология изготовления литейной формы. Обрубка и зачистка отливок. Контроль дефектов литья. Литье в оболочковые формы и по выполняемым моделям. Особенности специальных методов литья. Понятие о сущности процессов. Области применения отливок. Изготовление отливок в многократно используемых формах. Литье в кокили, преимущество метода. Центробежное литье. Литье под давлением.
3.2.4 Обработка металлов давлением
Физические основы обработки давлением. Зависимость пластичности от структуры сплава, температуры и скорости деформации. Холодная и горячая обработка давлением. Температурный интервал обработки. Прокатка металлов. Прессование и волочение. Сущность процесса. Виды прокатки. Профили проката. Типы станов. Сущность процесса прессования и волочения, готовая продукция. Ковка и штамповка. Понятие и процессах ручной и машинной ковки, основные операции. Объемная штамповка. Листовая штамповка. Понятие и производство периодического проката, накатке зубчатых колес. Штамповка взрывом. Значение металлосберегающих технологий.
3.2.5. Сварка, огневая резка и пайка металлов
Виды сварки. Основные понятия. Сварка давлением и плавлением. Виды сварных соединений. Свариваемость металлов. Деформации и напряжения в сварных соединениях. Электродуговая сварка. Прогрессивные виды сварки. Ручная и автоматическая электродуговая сварка, сварка в среде защитного газа. Понятие о лазерной, электронно-лучевой, плазменной, электрошлаковой сварке. Сварка давлением. Электрическая контактная сварка. Понятие о холодной, ультразвуковой сварке, сварке трением, взрывом. Газовая сварка. Газовая и дуговая резка. Пайка металлов. Сущность газовой сварки, применяемое оборудование. Газовая, воздушно-дуговая резка металлов. Пайка металлов твердыми и мягкими припоями.
3.2.6 Строение и свойства неметаллических материалов
Технология их получения и обработки Пластмассы. Понятие о полимерах, их классификация и свойства. Пластические массы, их состав, свойства и применения. Способы получения из пластмасс. Клеящие, лакокрасочные и резиновые материалы. Состав клеящих материалов, их классификация и применение. Лаки и краски, их классификация, состав и применение. Виды резины, состав. Технология получения изделий из резины. Древесные материалы. Макро - и микростроение и физико-механические свойства древесины. Пороки древесины. Виды древесных материалов. Способы обработки древесины и отделки изделий.
3.2.7 Новые конструкционные материалы
Композиционные материалы и другие, их классификация по видам, особенности формирования их структуры в свете новейших научных направлений (синергетика), роль и значение в использовании по назначению, области применения.
3.4 Лабораторные работы, их темы и объём в часах
Тема занятия | Форма обучения | Объём в часах | |
Лаб. работа | Самостоятельная работа | ||
1 Изучение характера деформации металлов при прессовании | Очная | 2 | 5 |
2 Литье в кокиль | Очная | 2 | 4 |
3 Изучение строения и внешних признаков древесины. Исследование детерминированных характеристик древесины – влажность, усушка, плотность | Очная | 2 | 5 |
4 Физико-механические свойства пластических масс | Очная | 2 | 4 |
Всего: | Очная | 8 | 18 |
3.4 Самостоятельная работа
Самостоятельная работа студентов планируется по следующим основным направлениям:
- изучение всех вопросов программы по конспекту и рекомендованной литературе под контролем преподавателя;
- подготовка к лабораторным работам и к защите лабораторных отчетов;
- подготовка к контрольным опросам и коллоквиумам, проводимым на очном отделении.
4 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
4.1 Список рекомендуемой литературы
Основная литература:
1) , , Ростовцев конструкционных материалов. - М.: Просвещение, 1986. - 303с.
2) Технология металлов и конструкционные материалы/ Под ред. . - М.: Машиностроение, 1989. - 496с.
3) , Самохоцкий , металловедение и конструкционные материалы. - М.: Высшая школа, 1984.
4) Лахтин металловедения. - М.: Машиностроение, 1980.
5) , , Митющин и технология металлов. – М.: Высшая школа, 2001.
Дополнительная литература
1) , Леонтьева . М.: Машиностроение, 1980.
2) и др. Металловедение. - М.: Металлургия, 1990.
3) Технология конструкционных материалов/ Под ред. . - М.: Машиностроение, 1985. - 448с.
4) , Рахштадт . Методы анализа, лабораторные работы и задачи – М.: Металлургия, 1983.- 384 с.
4.2 Список методических разработок и методических указаний
Библиографическое описание издания автор, наименование, вид, место и год издания, кол. страниц) | Вид занятия, в котором используется | Число часов, обеспеч. изданием | Кол. экз. в библ. НовГУ (на кафедре) | Прим. |
1. Методические указания по курсу "Технология конструкционных материалов". Часть 1. , - Новгород: НГПИ, 1989. - 70с. | Лабораторные работы СРС | 30 | 30 | |
2. Методические указания по курсу "Технология конструкционных материалов". Часть 2. , , - Новгород: НГПИ,1990. - 52с. | Лабораторные работы СРС | 30 | 30 |
4.3 Ведомость используемых информационных технологий и пособий
Формат | Наименование материала | Наглядные пособия | Кол. листов, частей | Кол. экз. | Примечания |
А1 | Плакаты по материаловедению | НП | 24 | 1 | На лекциях и лаб. работах |
А1 | Плакаты по технологии конструкционных материалов | НП | 30 | 1 | На лекциях и лаб. работах |
Кинофильмы по технологии материалов | НП | 8 | 8 | На лекциях | |
Диафильмы, слайды | НП | 16 | 16 | На лекциях |
4.4 Перечень педагогических контрольных материалов
1. Вопросы для подготовки к зачету по курсу
2. Тестовые задания для текущего контроля
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)
ДИСЦИПЛИНА: технология обработки конструкционных материалов
Форма обучения: очная
Всего часов: 100, в т. ч.: лекций – 34, лабораторных работ - 8, СРС-41
Вид индивидуальной работы:
Для направления «540500» «Технологическое образование»
Обеспечивающая кафедра – кафедра педагогики технологий и ремёсел.
Факультет – ФИТ, семестр 3
Таблица А1 – Обеспечение дисциплины учебными изданиями
Библиографическое описание издания (автор, наименование, вид, место и год издания, кол. страниц) | Вид занятия, в котором используется | Число часов, обеспеч. изданием | Кол. экз. в библ. НовГУ (на кафедре) | Прим. |
1. , , Ростовцев конструкционных материалов. - М.: Просвещение, 1986. - 303с. | Лабораторные работы СРС | 48 | 10 | |
2.Технология металлов и конструкционные материалы/ Под ред. . - М.: Машиностроение, 1989. - 496с. | Лабораторные работы СРС | 30 | 19 | |
3., Самохоцкий , металловедение и конструкционные материалы. - М.: Высшая школа, 1984. | Лабораторные работы СРС | 30 | 18 | |
4.Лахтин металловедения. - М.: Машиностроение, 1980. | Лабораторные работы СРС | 30 | 12 | |
5 , , Митющин и технология металлов. – М.: Высшая школа, 2001. | Лабораторные работы СРС | 60 | 20 |
Таблица А2 – Обеспечение дисциплины учебно-методическими изданиями
Библиографическое описание издания (автор, наименование, вид, место и год издания, кол. страниц) | Вид занятия, в котором используется | Число часов, обеспеч. изданием | Кол. экз. в библ. НовГУ (на кафедре) | Прим. |
1. Методические указания по курсу "Технология конструкционных материалов". Часть 1. , - Новгород: НГПИ, 1989. - 70с. | Лабораторные работы СРС | 30 | 30 | |
2. Методические указания по курсу "Технология конструкционных материалов". Часть 2. , , - Новгород: НГПИ,1990. - 52с. | Лабораторные работы СРС | 30 | 30 |
Вопросы к зачету по технологии конструкционных материалов
1 гл. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
1. Кристаллические и амфорные материалы. Элементарная ячейка. Основные типы кристаллических решеток.
2. Макро и микродефекты. Дислокации.
3. Кристаллизация металлов. Кривые охлаждения. Этапы процесса кристаллизации. Моно и поликристаллы.
4. Полиморфизм. Кривая охлаждения железа.
5. Способы контроля структуры материалов. Разрушающие и неразрушающие методы контроля.
6. Механические свойства материалов. Понятие о деформации и напряжениях в материале.
7. Упругая деформация. Закон Гука.
8. Пластическая деформация. Роль дислокации.
9. Разрушение материала, этапы процесса. Вязкое, хрупкое и постепенное разрушение.
10. Статические, динамические и повторно-переменные механические испытания материалов.
11. Испытание материалов на растяжение. Диаграмма растяжения, получаемые характеристики прочности и пластичности.
12. Способы определения твердости материалов, их сравнение.
13. Определение ударной вязкости и предела выносливости материала.
14. Пути повышения технической прочности материалов.
2 гл. ТЕОРИЯ СПЛАВОВ
1. Фазы в металлических сплавах.
2. Твердые растворы замещения и внедрения.
3. Химические соединения и механические смеси.
4. Правило фаз Гиббса. Понятие о диаграмме состояния.
5. Диаграмма состояния сплавов, образующих неограниченные твердые растворы. Как определить по ней состав фаз и долю каждой фазы?
6. Диаграмма состояния сплавов, образующих механические смеси чистых компонентов.
7. Компоненты и фазы в сплавах железо-углерод. Механические смеси.
8. Диаграмма состояния железо-цементит.
9. Диаграмма состояния железо-графит.
10. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали.
11. Роль легирующих примесей. Основные примеси в конструкционных и инструментальных сталях.
Гл. 3 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
1. Критические температуры. Превращение структуры в стали при нагреве (на примере эвтектоидной).
2. Превращение в стали при охлаждении. Диаграмма изотермических превращений; основные области.
3. Перлитное превращение аустенита. Различия в структуре и свойствах перлита, сорбита и троостита.
4. Мартенситное превращение переохлажденного аустенита: изменение структуры и свойств стали.
5. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении стали. Критическая скорость закалки.
6. Отжиг стали I рода. Виды отжига, режимы, изменение структуры ис войств стали.
7. Отжиг II рода. Виды отжига, режимы, изменение структуры и свойств. Применение отжига.
8. Закалка стали. Виды закалки, режимы ее, характеристики, типы охладителей, изменение структуры стали и ее свойств. Применение закалки. Поверхностная закалка.
9. Отпуск стали. Виды отпуска, режимы, применение.
Гл. 4 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ СПЛАВОВ
1. Белый и литейный чугуны, отличие их структуры и свойств.
2. Процесс графитизации. Серые чугуны. Их структура, маркировка, свойства и применение.
3. Высокопрочные и ковкие чугуны. Их структура, свойства и применение.
4. Конструкционные стали. Требования к ним, классификация по химическому составу, содержание углерода и вредных примесей.
5. Конструкционные строительные стали. Их назначение, виды, маркировка.
6. Цементуемые и улучшаемые стали. Маркировка их, свойства, термообработка и применение.
7. Стали и сплавы для режущих инструментов, Их виды, маркировка, состав, свойства и применение.
8. Способы борьбы с коррозией. Коррозионно-стойкие стали.
9. Медь и ее сплавы. Свойства, состав, маркировка, виды обработки и применение.
10. Алюминий и его сплавы. Свойства, состав, маркировка, виды обработки, применение.
11. Магниевые и титановые сплавы.
Гл. 5. ПРОИЗВОДСТВО ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
1. Доменный процесс. Продукты доменного производства.
2. Конверторный способ получения стали.
3. Мартеновский производства стали.
4. Выплавка стали в электропечах.
5. Разливка стали и строение слитка.
6. Рафинирование стали: переплавка стали и очистка в ковше.
7. Производство меди и алюминия.
Гл. 6 ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
1. Основные этапы изготовления отливок. Классификация способов литья.
2. Литейные сплавы, требования к ним.
3. Технология получения заготовки методов литья в земляную форму.
4. Литье в оболочковые формы и по выплавляемым моделям.
5. Изготовление отливок в многократно используемых формах.
Гл.7 ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
1. Физические основы обработки давлением.
2. Холодная и горячая обработка.
3. Прокатка. Виды прокатки. Профили проката. Типы прокатных станков. Преимущества прокатки.
4. Волочение и прессование.
5. Ковка металлов.
6. Штамповка. Сравнение с ковкой.
Гл. 8 СВАРКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ
1. Виды сварки и сварных соединений.
2. Электродуговая сварка. Ручная, автоматическая и сварка в среде защитного газа.
3. Электрошлаковая сварка.
4. Электроконтактная сварка.
5. Пайка металлов.
Гл. 9 НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
1. Полимеры, их классификация и свойства. Линейные полимеры, их свойства, применение.
2. Пластмассы. Способы получения изделий из пластмасс.
3. Клеящие, лакокрасочные и резиновые материалы.
4. Стекло и керамика. Способы производства изделий.
5. Древесина и древесные материалы.
ГЛ. 10 КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
1. Классификация по видам КМ
2. Формирование структуры КМ в свете новейших научных направлений.
3. Роль и значение КМ в использовании и области применения.
