birmaga.ru
добавить свой файл

1 2 ... 6 7


МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ




  1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА “МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ”

Раздел Металловедение


Введение

Значение и задачи курса материаловедение. Роль материалов в современной технике. Приоритет русских ученых П.П.Аносова и Д.К.Чернова в создании основ науки о металлах. Классификация металлических и неметаллических материалов. Критерии оценки и выбора материалов.

1. Строение металлов

Металловедение как наука о свойствах металлов и сплавов и связи с их составом и структурой. Методы исследования металлов и сплавов. Типы связей в твердых телах.

Металлический тип связи. Атомно-кристаллическое строение металлов. Типы кристаллических решеток. Кристаллографические обозначения атомных плоскостей и направлений. Анизотропия металлов. Строение реальных кристаллов. Виды дефектов и их влияние на свойства металлов. Типы дислокаций. Границы зерен. Дислокационные модели границ зерен и субзерен. Диффузия (самодиффузия) в кристаллическом теле.


  1. Кристаллизация металлов


Термодинамические основы фазовых превращений. Особенности жидкого состояния. Образование и рост кристаллических зародышей. Кинетика кристаллизации. Термические кривые охлаждения при кристаллизации чистых металлов.

Факторы, влияющие на процесс кристаллизации. Модифицирование жидкого металла. Строение металлического слитка- Полиморфные превращения в металлах.


  1. Пластическая деформация.


Напряжения и деформации. Упругая деформация. Пластическая деформация моно- и поликристаллов. Механизмы пластической деформации. Влияние пластической деформации на структуру металлов. Текстура деформации. Влияние пластической деформации на свойства металла (наклеп).


  1. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла


Возврат и полигонизация. Первичная рекристаллизация. Собирательная и вторичная рекристаллизация. Факторы, влияющие на размер зерна после рекристаллизации. Холодная и горячая деформация. Влияние нагрева на свойства деформированного материала.

5. Механические свойства и конструктивная прочность металлов

и сплавов

Стандартные механические свойства: твердость; свойства, определяемые при статическом растяжении; ударная вязкость; сопротивление усталости. Явление хладноломкости, Теоретическая и реальная прочность металлов. Конструктивная прочность металлов. Свойства, обуславливающие сопротивление металла хрупкому внезапному разрушению (работа зарождения и распространения трещин, вязкость разрушения, живучесть). Свойства металла, определяющие долговечность изделий (износостойкость, сопротивление усталости, контактная выносливость). Влияние остаточных напряжений на свойства металлов и сплавов. Пути повышения прочности металлов.

6. Теория сплавов

Сплав, система, компонент, фаза. Правило фаз. Твердые растворы. Химические соединения. Промежуточные фазы. Механические смеси. Особенности кристаллизации сплавов. Диаграммы состояния двойных сплавов. Метопы построения диаграмм состояния экспериментальным путем. Диаграммы состояния системы с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Эвтектическая кристаллизация. Превращения в твердом состоянии. Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии. Возможность применения термической обработки к сплавам с ограниченной растворимостью в твердом состоянии, Диаграммы состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения. Эвтектоидное превращение в сплавах. Применение правила фаз и правила отрезков. Определение химического состава фаз, находящихся в равновесии. Неравновесная кристаллизация. Внутрикристаллитная (дендритная) ликвация. Связь между структурой и свойствами. Понятие о диаграммах состояния тройных систем.

Диаграммы состояния как пример перехода количественных изменений в качественные.

7. Железо и его сплавы

Диаграмма состояния системы железо - цементит. Компоненты, фазы и структурные составляющие сталей и белых чугунов, их характеристики, условия образования и свойства. Применение правила фаз и определение химического состава фаз в соответствии с правилом концентраций на диаграмме железо - цементит. Диаграмма состояния системы железо - графит.

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Классификация и маркировка углеродистых сталей. Государственные стандарты на металлы и сплавы (ГОСТ).

Фазы, образуемые легирующими элементами в сплавах железа (твердые растворы, карбиды, интерметаллиды). Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа. Диаграммы состояния железо - легирующий элемент и железо - углерод -легирующий элемент. Влияние легирующих элементов на свойства феррита и аустенита. Структурные классы легированных сталей в условиях равновесия и охлаждения на воздухе.

Свойства и назначение чугунов. Диаграмма состояния железо - углерод - кремний. Белый и отбеленный чугун. Влияние углерода, кремния и скорости охлаждения на структуру серого чугуна. Влияние постоянных примесей на свойства чугуна. Маркировка чугунов. Серый чугун. Модифицированный серый чугун. Ковкий чугун. Высокопрочный чугун. Легированный чугун.

8. Теория термической обработки стали

Превращение стали при нагреве. Рост зерна аустенита. Влияние размера зерна на механические и технологические свойства стали. Влияние легирующих элементов на рост зерна аустенита. Перегрев и пережог. Методы определения размера зерна аустенита.

Превращения переохлажденного аустенита. Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита. Перлитное превращение. Продукты перлитного распада аустенита и их свойства. Влияние легирующих элементов на изотермический распад переохлажденного аустенита.

Мартенсит, его строение и свойства. Пластинчатый и реечный (массивный) мартенсит. Мартенситное превращение и его особенности. Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение.


Промежуточное превращение. Строение и свойства продуктов промежуточного превращения аустенита. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении. Критическая скорость охлаждения и факторы, влияющие на нее. Термокинетические диаграммы превращения переохлажденного аустенита.

Превращения при нагреве закаленной стали (отпуск стали). Влияние температуры и продолжительности нагрева на строение и свойства закаленной стали. Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске. Обратимая и необратимая отпускная хрупкость. Старение стали.

9. Технология термической обработки стали

Общая характеристика процесса термической обработки стали. Отжиг первого рода. Отжиг второго рода (с фазовой перекристаллизацией). Назначение отжига. Полный и неполный отжиг. Изотермический отжиг.

Нормализация стали. Влияние нормализации на структуру и механические свойства стали.

Закалка стали. Выбор температуры закалки, Нагрев углеродистых и легированных сталей под закалку. Контролируемые атмосферы. Состав ванн для нагрева под закалку. Закалочные среды и требования, предъявляемые к ним. Закалочные напряжения. Методы закалки. Закаливаемость стали и факторы, влияющие на нее. Прокаливаемость стали. Методы определения прокаливаемости. Влияние легирующих элементов, размера зерна и других факторов на устойчивость переохлажденного аустенита и прокаливаемость стали. Обработка стали холодом.

Отпуск стали. Виды и назначения отпуска. Технология проведения отпуска.

Влияние закалки и отпуска на механические свойства стали. Улучшение стали. Термо-механическая обработка стали.

Поверхностная закалка, ее виды и области применения. Стали пониженной и регламентированной прокаливаемости. Закалка при индукционном нагреве: Закалка при газопламенном нагреве. Поверхностная закалка при нагреве лазером.

Основное оборудование термических цехов. Механизация и автоматизация термической обработки. Пути экономии электроэнергии и топлива.


Значение автоматизации управления процессами термообработки для повышения свойств стальных изделий.

10.Химико-термическая обработка стали

Физические основы химико-термической обработки. Связь между диаграммой состояния и структурой диффузионного слоя.

Назначение и виды цементации. Механизм образования цементованного слоя его свойства. Цементация в твердом карбюризаторе. Газовая цементация. Печи для цементации. Термическая обработка после цементации и свойства цементованных деталей. Области применения цементации. Нитроцементация стали.

Азотирование стали. Механизм образования азотированного слоя. Стали для азотирования. Технология газового азотирования стали. Газовое азотирование с добавкой углеродосодержащих газов. Азотирование в жидких средах. Свойства азотированного слоя. Области применения азотирования. Печи для азотирования.

Цианирование стали. Виды цанирования. Сульфоцианирование стали.

Диффузионная металлизация. Режимы и области применения. Методы получения твердых, износостойких и коррозионностойких карбидных и нитридных покрытий.

Охрана труда и техника безопасности в термических цехах. Защита окружающей среды. Нейтрализация цианистых солей, масел и других отходов.

Поверхностное упрочнение наклепом

Методы поверхностного упрочнения (дробеструйная обработка, обработка роликами и др.). Влияние поверхностного наклепа на предел выносливости. Применение поверхностного наклепа в машиностроении.

11. Металлические сплавы

Стали

Конструкционные стали общего назначения. Требования, предъявляемые к конструкционным сталям. Маркировка легированных конструкционных сталей. Основы рационального легирования сталей и роль отдельных легирующих элементов- Современные тенденции в области легирования машиностроительных сталей. Листовая сталь для холодной штамповки. Стали повышенной и высокой обрабатываемости резанием. Низколегированные стали. Цементуемые, углеродистые и легированные стали, их термическая обработка. Примеры применения цементуемых сталей для типовых деталей машин. Улучшаемые стали, типовые виды термической обработки и области применения. Пружинные стали общего назначения. Их термическая обработка и свойства, области применения. Шарикоподшипниковые стали и их термическая обработка. Графитизированная сталь. Высокомарганцовистые износостойкие стали и их термическая обработка.


Пороки легированных машиностроительных сталей.

Использование легирования для экономии металлов и повышения качества продукции.

Высокопрочные мартенситностареющие конструкционные стали. Высокопрочные стали. Состав и строение мартенситностареющих сталей. Термическая и химико-термическая обработка мартенситностареющих сталей.

Конструкционные коррозионностойкие и жаростойкие стали и сплавы. Виды коррозии. Основные принципы создания коррозионностойких сталей. Общая характеристика коррозионностойких сталей.

Хромистые нержавеющие стали (мартенситного, мартенситно-ферритного и ферритного класса). Хромоникелевые, аустенитные и аустенитно-ферритные нержавеющие стали. Высокопрочные нержавеющие стали аустенитно-мартенситного и аустенитного класса. Жаростойкие (окалиностойкие) стали. Коррозионностойкие сплавы на никелевой основе.

Конструкционные жаропрочные стали и сплавы. Жаропрочность. Определение механических свойств при высоких температурах. Характеристики жаропрочности. Пути повышения жаропрочности. Стали перлитного, мартенситного и мартенситно-ферритного классов. Жаропрочные стали аустенитного класса с карбидным и интерметаллидным упрочнением. Области применения жаропрочных сталей. Жаропрочные сплавы на железоникелевой и никелевой основах.

Инструментальные стали и сплавы, классификация и маркировка инструментальных сталей. Требования к инструментальным сталям. Стали высокой твердости, не обладающие теплостойкостью. Теплостойкие стали высокой твердости и их термическая обработка. Теплостойкие стали повышенной вязкости, Твердые порошковые сплавы для инструмента. Стали для режущего инструмента. Стали для измерительного инструмента. Стали для инструмента холодного деформирования. Стали для штампов горячего деформирования. Стали для форм литья под давлением и прессованием. Выбор инструментальной стали.

Стали и сплавы с особыми физическими свойствами

Магнитомягкие сплавы. Магнитотвердые сплавы- Сплавы с заданными упругими свойствами. Сплавы с аномальным тепловым расширением. Сплавы с высоким электрическим сопротивлением.


Цветные металлы

Титан и его сплавы

Титан и его свойства. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титана. Конструкционные сплавы титана, их свойства и области применения. Термическая обработка титана и его сплавов.

Алюминий, магний и их сплавы

Алюминий и его сплавы. Применение алюминия. Алюминиевые сплавы. Деформируемые алюминиевые сплавы. Термическая обработка алюминиевых сплавов. Механические и технологические свойства деформируемых алюминиевых сплавов. Защита алюминиевых сплавов от коррозии. Дюралюмины. Литейные алюминиевые сплавы. Алюминиевые подшипниковые сплавы. Алюминиевые припои.

Магний и его сплавы. Литейные сплавы магния. Деформируемые сплавы магния. Термическая обработка магниевых сплавов. Защита магниевых сплавов от коррозии.

Медь и ее сплавы

Медь и ее свойства. Применение меди. Латуни, их свойства, маркировка и применение. Влияние содержания цинка на свойства латуней. Коррозийная стойкость латуней. Медные припои.

Бронзы. Деформируемые и литейные бронзы Бронзы оловянистые, алюминиевые, кремнистые, марганцовистые, свинцовистые и бериллиевые. Состав и свойства бронз их марки и область применения.

Цинк, свинец, олово и их сплавы

Цинк и его сплавы. Олово и его сплавы. Припои на оловянистой и свинцовистой основе. Антифрикционные сплавы на оловянистой, свинцовистой и цинковой основе. Многослойные подшипники.

Тугоплавкие металлы и их сплавы

Общая характеристика тугоплавких металлов. Молибден и его сплавы. Вольфрам и его сплавы. Хром и его сплавы. Тантал и его сплавы. Ниобий и его сплавы. Цирконий и его сплавы.

Новые металлические материалы

Композиционные материалы. Распределение напряжений в композиционных материалах при различных условиях нагружения. Виды композиционных материалов. Волокнистые композиционные материалы. Дисперсионно-упрочненные композиционные материалы на основе алюминия, никеля и других металлов. Композиты с направленной кристаллизацией эвтектик Слоистые композиционные материалы,


Сплавы с “эффектом памяти формы”. Сплавы на основе интерметаллидов. Металлические стекла.

Конструкционные порошковые материалы. Пористые и компактные порошковые материалы. Антифрикционные сплавы на основе порошков железо - графит и бронза - графит. Фрикционные сплавы на железной и медной основе. Фильтры. Конструкционные сплавы на основе алюминия (САС, гранулированные сплавы). Порошковые сплавы на железной основе для деталей машин. Экономическая целесообразность применения порошковых сплавов.

Основы рационального выбора металлических материалов и методой упрочнения основных деталей машин.

Рекомендуемые средства и методы упрочнения типовых изделий для повышения их долговечности. Методика рационального выбора материалов и способа упрочнения изделий в зависимости от условий и видов нагружений в эксплуатации.

Основные виды повреждения деталей машин. Виды разрушения: хрупкое, вязкое, усталостное. Деформация деталей машин. Изнашивание трущихся поверхностей. Механизм процессов изнашивания. Виды износа.

Коррозионные разрушения деталей. Способы предотвращения коррозионного разрушения.



следующая страница >>