848

Министерство науки и образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Методические указания

для самостоятельной работы студентов

по направлению подготовки

15.03.06 – Мехатроника и робототехника

Воронеж 2018

1

Рецензент: доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I»

Д.Н. Афоничев

Аксенов, А.А. Материаловедение [Электронный ресурс]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки

15.03.06 – Мехатроника и робототехника / А.А. Аксенов ; М-во науки и высшего образования РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 17 с.

©Аксенов А.А., 2018

©ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет», 2018

2

2.1.Строение и свойств металлов ……………………………….. 6

2.2.Теория сплавов ……………………………………………….. 7

2.3.Железоуглеродистые сплавы ………………………………... 8

2.4.Методы упрочнения металлов ………………………………. 11

3

ВВЕДЕНИЕ

Учебным планом по направлению подготовки бакалавров 15.03.06 –

Мехатроника и робототехника предусмотрена дисциплина

«Материаловедение».

Изучение дисциплины должно дать студентам знания об основных материалах, применяемых в машиностроении, их свойствах и методах упрочнения

В соответствии с рабочими программами для студентов предусмотрено самостоятельное изучение по дисциплине «Материаловедение» для направлений 15.03.06 – Мехатроника и робототехника.

4

1 ФОРМА И СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

В рабочих программах по дисциплинам «Материаловедение» на аудиторные занятия отводится 18 часов лекций и 36 часов лабораторных работ,

поэтому некоторые вопросы студенты должны изучить самостоятельно.

Для контроля самостоятельного изучения в период экзаменационной сессии предусмотрена проверка знаний студентов в форме тестовых заданий,

включающих различные вопросы всех разделов дисциплины.

Дисциплина «Материаловедение» предусматривает следующие основные темы:

1 Строение и свойства металлов;

2 Теория сплавов;

3 Железоуглеродистые сплавы;

4 Методы упрочнения металлов;

5Цветные металлы и их сплавы;

6Инструментальные материалы;

7Неметаллические и композиционные материалы.

5

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

КСАМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ

2.1.СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Темы для самостоятельного изучения

1 Металлы и их свойства;

2Атомно-кристаллическая структура металлов;

3Дефекты кристаллического строения металлов;

4Методы изучения строения металлов;

5Механизм процесса кристаллизации;

6Полиморфные превращения в металлах;

7Магнитные превращения в металлах;

8Механические свойства металлов при стандартных статических и динамических испытаниях.

Вопросы для контроля

1 Кто сформулировал первое определение, что такое металл? 2 Сколько металлов в современной периодической системе?

3 Как называются вещества, электронная проводимость которых непрерывно уменьшается с повышением температуры?

4 Какие конструкционные материалы используются широко в народном хозяйстве?

5 Что характеризует кристаллическое строение металлов?

6 Что называется кристаллической решеткой ОЦК?

7 Что называется кристаллической решеткой ГЦК?

8 Что называется кристаллической решеткой ГПУ?

9 Что называется кристаллической решеткой ТПУ?

10 Как называется число ближайших равноудаленных соседей у каждого атома?

6

11 Как называется число атомов, принадлежащих одной элементарной ячейки?

12 Как называется доля объема элементарной ячейки, занимаемая атомами?

13 Как называется расстояние между ближайшими атомами?

2.2. ТЕОРИЯ СПЛАВОВ

Темы для самостоятельного изучения

1Понятия: сплав, компоненты, фазы, макро- и микроструктура.

2Фазы в металлических сплавах.

3Особенности кристаллизации сплавов.

4Методы построения диаграмм состояния сплавов экспериментальным

путем.

5Диаграммы состояния для бинарных сплавов I, II, III, и IV родов.

6Применение правила фаз и правила отрезков.

7Связь между типом диаграммы состояния, структурой и свойствами сплавов по Курнакову.

8Понятие о диаграммах состояния тройных сплавов.

Вопросы для контроля

1 Что называется фазой?

2 Что называется структурой?

3 В чем отличие макро- и микроструктуры?

4 Что такое металлический сплав?

5 Что представляют собой компоненты металлических сплавов?

6 Что такое металлический сплав?

7 В чем отличие кристаллизации чистых металлов и металлических сплавов?

8 Какие металлические сплавы кристаллизуются при постоянной температуре?

7

9 Дайте понятия доэвтектоидных, эвтектоидных и заэвтектоидных сплавов?

10 Что представляют собой механические смеси компонентов?

11 Какова растворимость компонентов в твердом состоянии бинарных сплавов I рода?

12 Что представляют собой твердые растворы замещения?

13 Какова растворимость компонентов в твердом состоянии бинарных сплавов II рода?

14 Что представляют собой твердые растворы внедрения?

15 Какова растворимость компонентов в твердом состоянии бинарных сплавов III рода?

16 Что представляют собой устойчивые и неустойчивые химические соединения?

17 Что такое перетектика?

18 Какие существуют диаграммы бинарных сплавов IV рода?

19 Как определить химический состав и количественное соотношение фаз сплава при заданной температуре?

20 Каким образом можно примерно определить механические свойства бинарных сплавов в зависимости от концентрации компонентов?

21 Как определить химический состав тройного сплава?

2.3. ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ

Темы для самостоятельного изучения

1Метастабильная диаграмма состояния железо-углерод.

2Компоненты, фазы и структурное составляющие сталей и чугунов, их характеристика.

3Фазовые превращения в сплавах при охлаждении и нагревании.

4Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали.

5Классификация сталей.

6Маркировка сталей и их применение.

8

7Стабильная диаграмма состояния железо-углерод.

8Влияние углерода, кремния и скорости охлаждения при кристаллизации на структуру серого чугуна.

9Белый и отбеленный чугун.

10Чугун с пластинчатым графитом.

11Чугун с вермикулярным графитом.

12Чугун с шаровидным графитом.

13Чугун антифрикционный.

14Легированный чугун.

15Маркировка чугунов и их применение в автостроении.

Вопросы для контроля

1 Какой металлический сплав называется сталью?

2 Какой металлический сплав называется чугуном?

3 Как называется сталь, состоящая из углерода и железа с примесями?

4 Как называется сталь, состоящая из углерода, специальных примесей и железа с примесями?

5 Сколько углерода содержится в низкоуглеродистой стали?

6 Сколько углерода содержится в среднеуглеродистой стали?

7 Сколько углерода содержится в высокоуглеродистой стали?

8 Что представляют собой стали обыкновенного качества?

9 Что представляют собой качественные стали?

10 Что представляют собой высококачественные стали?

11 Определите химический состав следующих углеродистых конструкционных сталей: 10, 35, 50, 25.

12 Определите химический состав следующих углеродистых инструментальных сталей: У7, У11, У12А, У9.

13 Сколько специальных примесей содержится в низколегированных сталях?

9

14 Сколько специальных примесей содержится в среднелегированных сталях?

15 Сколько специальных примесей содержится в высоколегированных сталях?

16 Определите химический состав следующих легированных конструкционных сталей: 18ХГТ, 30ХМА, 18Х2Н4МА, 38Х2МЮА.

17 Определите химический состав следующих легированных инструментальных сталей: Х5Н12М3Т, Н17К10М2В10Т, Н8К18М14,

Х14Н4К14М3Т.

18 Какое характерное отличие имеют автоматные стали?

19 Определите химический состав следующих автоматных сталей: А20,

АС40, АС20ХГНМ, АС38ХГМ.

20 Какое характерное отличие имеют быстрорежущие стали?

21 Определите химический состав следующих быстрорежущих сталей:

Р18Ф2К5, Р9М4К8, Р6М5К5, Р12Ф3.

22 Какое характерное отличие имеют подшипниковые стали?

23 Определите химический состав следующих подшипниковых сталей:

ШХ15СГ, ШХ20СГ, ШХ12, ШХ15.

24 В каком виде углерод может находится в чугунах?

25Что представляет собой белый чугун?

26Что представляет собой серый чугун?

27Что представляет собой половинчатый чугун?

28Как называется серый чугун с пластинчатым или вермикулярным графитом?

29Как называется серый чугун с хлопьевидным графитом?

30Как называется серый чугун с шаровидным (сфероидальным)

графитом?

31 Расшифруйте марочное обозначение следующих серых чугунов: СЧ10,

СЧ25, КЧ30-6, КЧ65-3, ВЧ40, ВЧ60.

32 В чем характерная особенность антифрикционных чугунов?

10