926

1

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Методические указания для самостоятельной работы студентов заочной формы обучения по направлениям подготовки

190600 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, 190700 – Технология транспортных процессов,

250400 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств

Воронеж 2013

2

УДК 620.22+621.7

Аксенов, А. А. Материаловедение. Технология конструкционных материалов [Текст] : методические указания для самостоятельной работы студентов заочной формы обучения по направлениям подготовки 190600 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, 190700 – Технология транспортных процессов, 250400 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / А. А. Аксенов ; М-во образования и науки РФ, ФБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 27 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 4 от 22 марта 2013 г.)

Рецензент заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ д-р техн. наук, проф. Д.Н. Афоничев

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение …………………………………………………………………….... 4

1.Форма и содержание самостоятельной работы ……………………......... 5

2.Методические указания к самостоятельной работе студентов …..…….. 6 2.1. Материаловедение ………………………………..………………... 6

2.1.1.Строение и свойств металлов ……………..……………….. 6

2.1.2.Теория сплавов ………………..…………………………..... 7

2.1.3.Железоуглеродистые сплавы …..…………………………... 8

2.1.4. Методы упрочнения металлов …..……………………...…. 11 2.1.5. Цветные металлы и их сплавы ………………..…………… 12

2.1.6.Инструментальные материалы …..………………………… 14

2.1.7.Неметаллические и композиционные материалы …..……. 15

2.2.Технология конструкционных материалов ..……………………... 16

4

ВВЕДЕНИЕ

Учебным планом по направлению подготовки бакалавров 190600 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов и 250400 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств предусмотрена дисциплина «Материаловедение. Технология конструкционных материалов», а по направлению подготовки 190700 – Технология транспортных процессов – дисциплина «Материаловедение».

Изучение дисциплины должно дать студентам знания об основных материалах, применяемых в машиностроении, их свойствах и методах упрочнения, технологических процессах формообразования заготовок и производства материалов, а также о технологических операциях, которые наиболее широко применяются в технике для изготовления заготовок и деталей.

В соответствии с рабочими программами для студентов заочной формы обучения предусмотрено самостоятельное изучение по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для направлений «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», а для направления «Технология транспортных процессов» – по дисциплине «Материаловедение».

5

1.ФОРМА И СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Врабочих программах по дисциплинам «Материаловедение» и «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для различных направлений подготовки студентов заочного обучения на аудиторные занятия отводится несколько лекций и лабораторных работ, поэтому большинство основных вопросов 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.

Для направления подготовки 190700 в учебном плане предусмотрена дисциплина «Материаловедение», поэтому студенты, обучающиеся по данному направлению, самостоятельно изучают раздел «Материаловедение».

Для направлений подготовки 190600 и 250400 в учебном плане предусмотрена дисциплина «Материаловедение. Технология конструкционных материалов», поэтому студенты, обучающиеся по данным направлениям, самостоятельно изучают разделы «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов».

Раздел «Материаловедение» предусматривает следующие основные

темы:

1.Строение и свойства металлов;

2.Теория сплавов;

3.Железоуглеродистые сплавы;

4.Методы упрочнения металлов;

5.Цветные металлы и их сплавы;

6.Инструментальные материалы;

7.Неметаллические и композиционные материалы.

Раздел «Технология конструкционных материалов» предусматривает следующие основных темы:

1.Производство черных и цветных металлов;

2.Литейное производство;

3.Сварочное производство;

4.Обработка металлов давлением;

5.Обработка металлов резанием;

7. Металлорежущие станки.

6

2.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

КСАМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ

2.1.МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

2.1.1.СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Темы для самостоятельного изучения

1.Металлы и их свойства;

2.Атомно-кристаллическая структура металлов;

3.Дефекты кристаллического строения металлов;

4.Методы изучения строения металлов;

5.Механизм процесса кристаллизации;

6.Полиморфные превращения в металлах;

7.Магнитные превращения в металлах;

8.Механические 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?

11.Как называется число атомов, принадлежащих одной элементарной

ячейке?

12.Как называется доля объема элементарной ячейки, занимаемая

атомами?

13.Как называется расстояние между ближайшими атомами?

7

Основная и дополнительная литература

1.Арзамасов, В. Б. Материаловедение [Текст] : учеб. / В. Б. Арзамасов, А. А. Черепахин. – М. : Экзамен, 2009. – С. 7-44.

2.Лахтин, Ю. М. Материаловедение [Текст] : учеб. – 6-е изд., стер. / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. – М. : Альянс, 2011. – С. 7-36.

3. Аксенов, А. А. Материаловедение [Текст] : тексты лекций / А. А. Аксенов. – Воронеж, 2012. – С. 16-24.

2.1.2. ТЕОРИЯ СПЛАВОВ Темы для самостоятельного изучения

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

2.Фазы в металлических сплавах.

3.Особенности кристаллизации сплавов.

4.Методы построения диаграмм состояния сплавов экспериментальным

путем.

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

6.Применение правила фаз и правила отрезков.

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

8.Понятие 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?

9.Дайте понятия доэвтектоидных, эвтектоидных и заэвтектоидных

сплавов?

10.Что представляют собой механические смеси компонентов?

8

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?

Основная и дополнительная литература

1.Арзамасов, В. Б. Материаловедение [Текст] : учеб. / В. Б. Арзамасов, А. А. Черепахин. – М. : Экзамен, 2009. – С. 45-71.

2.Лахтин, Ю. М. Материаловедение [Текст] : учеб. – 6-е изд., стер. / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. – М. : Альянс, 2011. – С. 37-67.

3. Аксенов, А. А. Материаловедение [Текст] : тексты лекций / А. А. Аксенов. – Воронеж, 2012. – С. 25-37.

2.1.3. ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ Темы для самостоятельного изучения

1. Метастабильная диаграмма состояния железо-углерод.

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

3.Фазовые превращения в сплавах при охлаждении и нагревании.

4.Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали.

5.Классификация сталей.

6.Маркировка сталей и их применение.

7.Стабильная диаграмма состояния железо-углерод.

9

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

9.Белый и отбеленный чугун.

10.Чугун с пластинчатым графитом.

11.Чугун с вермикулярным графитом.

12.Чугун с шаровидным графитом.

13.Чугун антифрикционный.

14.Легированный чугун.

15.Маркировка 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?

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.

10

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 находиться в чугунах?

25.Что представляет собой белый чугун?

26.Что представляет собой серый чугун?

27.Что представляет собой половинчатый чугун?

28.Как называется серый чугун с пластинчатым или вермикулярным графитом?

29.Как называется серый чугун с хлопьевидным графитом?

30.Как 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?

33.Расшифруйте марочное обозначение следующих антифрикционных чугунов: АСЧ-1, АЧК-2, АЧВ-1, АСЧ-4.

34.Чем отличаются легированные чугуны от легированных сталей?

35.Расшифруйте марочное обозначение следующих легированных чугунов: ЧХ2, ЧС5Ш, ЧГ6С3Ш, ЧХ28, ЧЮ22Ш, ЧХ9Н5.

Основная и дополнительная литература

1.Арзамасов, В. Б. Материаловедение [Текст] : учеб. / В. Б. Арзамасов, А. А. Черепахин. – М. : Экзамен, 2009. – С. 133-157, 222-256.

2.Лахтин, Ю. М. Материаловедение [Текст] : учеб. – 6-е изд., стер. / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. – М. : Альянс, 2011. – С. 118-155, 252-312.