МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента

образовательных программ и стандартов

профессионального образования

_______________________

"__06_" ___марта___ 2002 г.

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки

дипломированных специалистов 651800 Физическое материаловедение

Специальность 070900 Физика металлов

Москва 2002 г.

1. Цель дисциплины

Научить пониманию связи между составом и структурой сплавов с одной стороны и их механическими свойствами с другой. Научить анализировать фазовые и структурные превращения при термической, химико-термической, термомеханической обработке металлических материалов и ориентироваться в уровнях механических свойств материалов в различных структурных состояниях.

Научить выбирать сплавы и режимы термической, химико-термической и термомеханической обработки, обеспечивающие необходимый комплекс механических свойств для различных условий эксплуатации с учетом экономических факторов.

Научить методам анализа изображений и приемам их обработки с помощью пакетов программ компьютерной графики в сочетании с методами количественной металлографии и стереологии, многомерных графических отображений и нелинейных преобразований.

2. Практические умения и навыки

Выполнять операции термической обработки в условиях лаборатории. Распознавать структуры основных промышленных сплавов и аномалии структуры и излома. Выбирать сплав и разрабатывать режимы термической обработки для заданных уровней свойств и условий эксплуатации. Анализировать причины дефектов, брака и разрушения металлических сплавов.

Считывание, очистка, бинаризация, оконтуривание, фильтрация и количественные оценки изображения структур. Анализ металлографических изображений по ГОСТ.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)

Табл.1

4. Содержание учебной дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Табл. 2

4.2. Содержание лекционного курса

Раздел 1.Физико-химические основы управления структурой

1.1 Классификация видов термической обработки. Термическая обработка, не связанная с фазовыми превращениями. Влияние структуры и текстуры кристаллизации на свойства литого металла и проката. Гомогенизирующий отжиг. Назначение, режимы. Изменение структуры и свойств. Отжиг для снятия напряжений. Релаксация напряжений при нагреве, режимы отжига.

1.2. Дорекристаллизационный и рекристаллизационный отжиг, назначение. Изменение структуры и свойств.

1.3. Закалка без полиморфного превращения. Структура и свойства пересыщенных твердых растворов. Старение. Изменение структуры и свойств при старении.

1.4. Образование аустенита при нагреве стали. Влияние скорости нагрева на процесс образования аустенита. Рост зерна аустенита. Структурная наследственность. Влияние величины зерна аус­тенита на свойства стали. Перегрев, пережог. Контролируемые атмосферы.

1.5. Перлитное превращение в стали. Диаграммы изотермического распада аустенита. Термокинетические диаграммы. Виды отжига стали, структура и свойства. Нормализация. Сорбитизация. Патентирование. Сфероидизирующий отжиг. стали после различных видов отжига.

1.6. Мартенситное превращение стали. Морфологические типы мар­тенсита. Прочность и вязкость разрушения мартенсита Обратимость мартенситного превращения, термоупругое равновесие, мартенсит деформации и напряжения. Пластичность, наведенная превращением. Остаточный аустенит закаленной стали. Виды закалки. Прокаливаемость. Бездеформационная закалка. Закалочные среды. Обработка холодом. Поверхностная закалка.

1.7. Отпуск стали. Превращения при отпуске. Структура и механические свойства отпущенной стали. Отпускная хрупкость. Бейнитное превращение. Верхний и нижний бейнит. Структура и свойства.

1.8. Неметаллические включения: происхождение, влияние на свойства, управление. Макро - и микродефекты проката и поковок: происхождение, признаки, предотвращение. Камневидный, шиферный излом. Структурная полосчатость.

1.9. Термомеханическая обработка. Схемы ТМО. Особенности структурообразования при ТМО

1.10. Химикo-термическая обработка. Общие закономерности процессов ХТО. Цементация стали. Термическая обработка после цементации. Структура и свойства цементованной стали. Азотирование стали. Структура и свойства азотированной стали. Нитроцементация и цианирование стали. Алитирование, хромирование, силицирование. Структура и свойства диффузионных слоев.

1.11. Моделирование и прогнозирование превращений и структур

Раздел 2. Принципы легирования

2.1. Влияние легирующих элементов на фазовый состав и превращения в стали. Структура потребления легирующих элементов и тенденции ее изменения3.2. Классификация легированной стали. Строительные и трубные низколегированные стали. Свариваемость. Структура и свойства шва и околошовной зоны. Углеродный эквивалент. Машиностроительные стали для холодной деформации. Автоматные стали. Цементуемые стали, роль легирующих элементов.

2.2. Улучшаемые стали. Роль легирующих элементов. Низкоотпущенные высокопрочные стали; принципы легирования, структура, свойства. Дисперсионно-твердеющие высокопрочные стали. Леги­рование, структура, свойства.

2.3. Высокопрочные мартенситностареющие стали. Принципы легирования Термическая обработка, структура, свойства. Пружинные стали. Классификация. Термическая обработка, структура и свойства. Пружинные сплавы. Подшипниковые стали.

2.4. Износостойкая сталь. Графитизированная сталь, сталь Гадфильда. Легированный чугун. Состав и термическая обработка. Рельсовые стали.

2.5. Нержавеющие стали. Хромистые нержавеющие стали: ферритные, ферритно-мартенситные, мартенситные. Хромоникелевые нержавеющие стали: аустенитные, аустенитно-мартенситные стали. Нержавеющие стали с интерметаллидными упрочнением.

2.6. Инструментальные стали. Классификация. Стали для режущего инструмента. Условия работы. Требования к структуре и свойствам. Состав и термическая обработка стали для режущего инструмента.

2.7. Быстрорежущие стали. Роль легирующих элементов, превращения при термической обработке, структура и свойства.

2.8. Штамповые стали. Стали для штампов холодной штамповки. Состав, структура, термическая обработка. Стали для штампов горячей штамповки; состав, структура, термическая обработка. Стали для мерительного инструмента.

2.9. Жаропрочные стали и сплавы. Окалиностойкость. Критерии выбора сплавов для различных условий эксплуатации. Классификация жаропрочных сплавов. Теплостойкие стали перлитного класса, ферритные, ферритно-мартенситные, мартенситные. Жаропрочные стали аустенитного класса с карбидным и интерметаллидным упрочнением.

2.10. Жаропрочные сплавы на основе никеля. Легирование, термическая обработка, свойства.

2.11. Сплавы на основе кобальта. Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, тантал и сплавы на их основе.

2.12. Титан и его сплавы. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титановых сплавов. Термическая обработка сплавов титана. Стареющие бронзы, их легирование, термическая обработка, свойства.

2.13. Сплавы алюминия. Деформируемые и литейные сплавы. Высокопрочные сплавы алюминия, их легирование и термообработка. Магниевые сплавы, составы, термообработка, свойства.

Раздел 3. Материалы на основе соединений

3.1. Материалы на основе интерметаллидов и соединений с металлоидами. Нанокристаллические. Квазикристаллические и аморфные материалы.

3.2. Композиционные материалы. Классификация по типу фаз, морфологии, способу получения. САП, САС; сплавы с внутренним окислением. Твердые сплавы. Волокнистые композиции с армированием металлом, бором, углеродом. Свойства и назначение.

3.3. Экономические принципы применения материалов..

Раздел 4.Компьютерный анализ структур

4.1. Первичная обработка изображений структур. Фильтрация.

4.2. Сортировка линейных и точечных объектов изображений.

4.3. Анализ полиэдрических сеток.

4.4. Точечные и линейные объекты.

4.5. Анализ металлографических структур по ГОСТ.

5. Примерный перечень лабораторных работ

Табл. 3

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература (основная и дополнительная)

а) основная литература

1. Новиков термической обработки металлов. М. Металлургия. 1986, 480 с.

2. , , Векслер стали. М. МИСиС. 1999, 408 с.

3. и др. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М. Металлургия. 1972, с.469.

4. Чернявский в металловедении. М.: 1977, 280 с.

5. Корриган Дж. Компьютерная графика. Секреты и решения. М.: Энтроп, 1995, 350 с.

б) дополнительная литература

1. и др. Структура термически обработанной стали. М. Металлургия. 1994,288 с.

2. Масленков стали. Справочник. М. Металлургия, 1983, 191 с.

3. , Николаева стали. Справочник. М. Машиностроение, 1981, 391 с.

4. Ульянин стали и сплавы. Справочник. М. Металлургия, 1991, 255 с.

5. , Скрынченко стали. Справочник. М. Металлургия, 1977, 168 с.

6. , Захаров сплавы. М. Металлургия, 1972, 384 с.

7. , , Тишаев стали. М. Металлургия, 1980, 244 с.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины)

Коллекции шлифов и микроструктур

Пакеты программ: Photoshop, Image Export Pro, Image Pro

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Лаборатории: Микроскопии, Термической обработки, Механических свойств

Компьютерный класс Pentium

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО по направлению подготовки дипломированных специалистов 651800 Физическое материаловедение

Программа составлена на основе рабочей программы МИСиС (ТУ) по данной дисциплине

Программа одобрена на заседании Совета УМО по образованию в области металлургии от 28 января 2002 г., протокол №40

Зам. председателя Совета УМО