КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине ОП. 05 Материаловедение
учебно-методический материал на тему

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖИ

РЕСПУБЛИКИ КРЫМ

 ГБПОУ РК «КЕРЧЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 

по дисциплине

 ОП. 05 Материаловедение

Для студентов специальности

18.02.05  «Производство тугоплавких неметаллических и силикатных

                   материалов и изделий».

Пояснительная записка

Содержание заданий в контрольной работе соответствует рабочей программе учебной дисциплины принадлежащей к профессиональному циклу дисциплин ППССЗ базовой подготовки и направлена на обеспечение у обучающихся знаний, умений, навыков, необходимых для удовлетворения потребностей рынка труда и с учётом запросов работодателей, особенностей развития региона, науки, технологий и социальной сферы в рамках, установленных Федеральным Государственным образовательным стандартом. 

Одной из мер по предупреждению неуспеваемости  студентов является зачетная работа  по пройденному  материалу. Такой вид контроля систематизирует полученные знания, требует от студентов серьезного отношения к учебе.

В результате изучения учебной дисциплины студент должен  уметь:

определять режимы отжига, закалки и отпуска стали;

определять свойства и классифицировать конструкционные и сырьевые материалы, применяемые в производстве, по маркировке, внешнему виду, происхождению, свойствам, составу, назначению и способу приготовления;

определять твердость материалов;

подбирать конструкционные материалы по их назначению и условиям эксплуатации;

подбирать способы и режимы обработки металлов (литьем, давлением, сваркой, резанием и др.) для изготовления различных деталей.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

виды механической, химической и термической обработки металлов и сплавов;

виды прокладочных и уплотнительных материалов;

закономерности процессов кристаллизации и структурообразования металлов и сплавов, основы их термической и химической обработки, и защиты от коррозии;

классификацию, основные виды, маркировку, область применения и виды обработки конструкционных материалов, основные сведения об их назначении и свойствах, принципы их выбора для применения в производстве;

методы измерения параметров и определения свойств материалов;

основные сведения о кристаллизации и структуре расплавов;

основные сведения о назначении и свойствах металлов и сплавов, о технологии их производства;

основные свойства полимеров и их использование;

особенности строения металлов и сплавов;

свойства смазочных и абразивных материалов;

способы получения композиционных материалов;

сущность технологических процессов литья, сварки, обработки металлов давлением, и резанием.

Варианты вопросов и заданий прилагаются.

Критерии оценки выполнения  контрольной работы :

Оценка « 5 » отлично:

- работа выполнена в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности;

- студент работал полностью самостоятельно, проявил теоретические знания.

Оценка « 4 » хорошо:

- работа выполнена студентом в полном объеме и самостоятельно. Допускаются     отклонения от необходимой последовательности выполнения, которые не влияют на    правильность конечного результата (перестановка пунктов типичного плана);

- робота    показывает знание основного теоретического материала и овладение умениями,    необходимыми для самостоятельного выполнения работы.

Оценка « 3» удовлетворительно:

- работа выполняется и оформляется студентом с помощью ключей к     методическим указаниям к самостоятельным работам. На выполнение работы     тратится много времени. Студент показывает знание теоретического материала,     но чувствует затруднение при его изложении.

Оценка « 2» неудовлетворительно:

- выставляется в том случае, когда студент не подготовлен к выполнению этой     работы. Показывает плохое знание теоретического материала и отсутствие     необходимых знаний при изложении материала. Руководство и помощь со стороны преподавателя неэффективны  из-за плохой подготовки.

     Каждое задание оценивается по схеме распределения баллов, за неправильный ответ студент получает - 0 баллов.

     Наибольшее количество баллов, которое может набрать студент 5 баллов, соответственно количеству заданий.

     Сумма баллов, начисленных за правильное выполнение студентом заданий, переводится в оценку по 5-ти бальной системе оценивания учебных достижений студентов по специальной шкале.                                                            

                                                                                                                  Таблица 1

Распределение баллов за решение заданий студентами

Примеры заполнения ответов приведены в приложении 1

После выполнения работы студенты проверяют и анализируют выполненную работу.

        Приложение 1

Вопросы, рассматриваемые в контрольной работе

по дисциплине ОП. 05 Материаловедение.

Материаловедение — наука о связях между составом, строением и свойствами материалов и закономерностях их изменений при внешних физико-химических воздействиях. 

Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться действию внешних сил. К основным механическим свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, хрупкость и др.

Прочность — это способность материала сопротивляться разрушающему

воздействию внешних сил.

Твердость — это способность материала сопротивляться внедрению в него

другого, более твердого тела под действием нагрузки.

Вязкостью называется свойство материала сопротивляться разрушению под

действием динамических нагрузок.

Упругость — это свойство материалов восстанавливать свои размеры и форму после прекращения действия нагрузки.

Пластичностью называется способность материалов изменять свои размеры и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом.

Хрупкость — это свойство материалов разрушаться под действием внешних сил без остаточных деформаций.

Метод Бринелля основан на вдавливании в поверхность металла стального

закаленного шарика под действием определенной нагрузки. После снятия нагрузки в образце остается отпечаток. Число твердости по Бринеллю НВ определяется отношением нагрузки, действующей на шарик, к площади поверхности полученного отпечатка.

Технологические свойства определяют способность материалов подвергаться различным видом обработки.

Литейные свойства характеризуются способностью металлов и сплавов в расплавленном состоянии хорошо заполнять полость литейной формы и точно воспроизводить ее очертания (жидкотекучестью),

величиной уменьшения объема при затвердевании (усадкой), склонностью к

образованию трещин и пор, склонностью к поглощению газов в расплавленном состоянии.

Ковкость — это способность металлов и сплавов подвергаться различным

видам обработки давлением без разрушения.

Свариваемость определяется способностью материалов образовывать

прочные сварные соединения.

Обрабатываемость резанием определяется способностью материалов

поддаваться обработке режущим инструментом.

К физическим свойствам материалов относится плотность, температура

плавления, электропроводность, теплопроводность, магнитные свойства,

коэффициент температурного расширения и др.

Плотностью называется отношение массы однородного материала к

единице его объема. Это свойство важно при использовании материалов в

авиационной и ракетной технике, где создаваемые конструкции должны быть

легкими и прочными.

Температура плавления — это такая температура, при которой металл

переходит из твердого состояния в жидкое. Чем ниже температура плавления

металла, тем легче протекают процессы его плавления, сварки и тем они дешевле.

Электропроводностью называется способность материала хорошо и без

потерь на выделение тепла проводить электрический ток. Хорошей

электропроводностью обладают металлы и их сплавы, особенно медь и алюминий.

Большинство неметаллических материалов не способны проводить электрический ток, что также является важным свойством, используемом в электроизоляционных материалах.

Теплопроводность — это способность материала переносить теплоту от

более нагретых частей тел к менее нагретым. Хорошей теплопроводностью

характеризуются металлические материалы.

Магнитными свойствами т.е. способностью хорошо намагничиваться

обладают только железо, никель, кобальт и их сплавы.

Коэффициенты линейного и объемного расширения характеризуют

способность материала расширяться при нагревании. Это свойство важно

учитывать при строительстве мостов, прокладке железнодорожных и трамвайных путей и т.д.

К эксплуатационным (служебным) свойствам относятся жаростойкость,

жаропрочность, износостойкость, радиационная стойкость, коррозионная и

химическая стойкость и др.

Жаростойкость характеризует способность металлического материала

сопротивляться окислению в газовой среде при высокой температуре.

Жаропрочность характеризует способность материала сохранять

механические свойства при высокой температуре.

Износостойкость — это способность материала сопротивляться разрушению его поверхностных слоев при трении.

Радиационная стойкость характеризует способность материала сопротивляться действию ядерного облучения.

Кристаллическая решетка — это воображаемая

пространственная сетка, в узлах которой расположены атомы. Наименьшая часть кристаллической решетки, определяющая структуру металла, называется элементарной кристаллической ячейкой.

В кубической объемно-центрированной решетке  атомы расположены в узлах ячейки и один атом в центре куба. Такую решетку имеют хром, вольфрам, молибден и др.

 В кубической гранецентрированной решетке атомы расположены в вершинах куба и в центре каждой грани. Эту решетку имеют алюминий, медь, никель и другие металлы.

В гексагональной плотноупакованной решетке атомы расположены в вершинах и центрах оснований шестигранной призмы и три атома в середине призмы. Такой тип решетки имеют магний, цинк и некоторые другие металлы.

Виды сплавов но структуре. По характеру взаимодействия компонентов все

сплавы подразделяются на три основных типа: механические смеси, химические соединения и твердые растворы.

Механическая смесь двух компонентов А и В образуется, если они не

способны к взаимодействию или взаимному растворению. Каждый компонент при этом кристаллизуется в свою кристаллическую решетку. Химическое соединение образуется когда компоненты сплава А и В

вступают в химическое взаимодействие. Химическое соединение имеет свою кристаллическую решетку, которая отличается от кристаллических решеток компонентов.

При образовании твердого раствора атомы одного компонента входят в

кристаллическую решетку другого. Твердые растворы замещения образуются в результате частичного замещения атомов кристаллической решетки одного

компонента атомами второго. Твердые растворы внедрения образуются когда атомы растворенного компонента внедряются в кристаллическую решетку компонента - растворителя.

Линия диаграммы состояния на которой при охлаждении начинается кристаллизация сплава называется линией ликвидус, а линия на которой кристаллизация завершается — линией солидус.

Ферритом называется твердый раствор углерода в а- железе. Содержание

углерода в феррите очень невелико — максимальное 0,02% при температуре 727°С

Аустенит — это твердый раствор углерода в γ- железе. Максимальное

содержание углерода в аустените составляет 2,14% (при температуре 1147°С). Имеет твердость НВ 220

Цементит — это химическое соединение железа с углеродом (карбид

железа) Fe3C. В нем содержится 6,67 % углерода (по массе). Имеет сложную

ромбическую кристаллическую решетку. Характеризуется очень высокой

твердостью (НВ 800), крайне низкой пластичностью и хрупкостью.

Перлит — это механическая смесь феррита с цементитом. Содержит 0,8%

углерода, образуется из аустенита при температуре 727°С. Имеет пластинчатое строение, т.е. его зерна состоят из чередующихся пластинок феррита и цементита. Перлит является эвтектоидом.

Ледебурит представляет собой эвтектическую смесь аустенита с цементитом. Содержит 4,3% углерода, образуется из жидкого сплава при

температуре 1147°С.

Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором углерода

содержится не более 2,14%.

Присутствие каких элементов в стали приводит к красноломкости, хладноломкости и к образованию флокенов?

Коррозией называется разрушение металла под действием внешней агрессивной среды в результате ее химического или электрохимического воздействия.

Самый надежный способ защиты от коррозии — применение коррозионностойких сталей. Коррозионная стойкость достигается при введении в сталь элементов, образующих на ее поверхности тонкие и прочные оксидные пленки.

методы защиты от коррозии 

При погружении в расплавленный металл поверхность изделия покрывается тонким и плотным слоем, затвердевающим после извлечения изделия. Этот способ применяется для нанесения покрытий цинком, оловом, свинцом и алюминием, температура плавления, которых ниже, чем у защищаемого металла.

При диффузионной металлизации изделие засыпают порошками алюминия, хрома, цинка и выдерживают при высокой температуре.

При напылении поверхность изделия покрывают слоем расплавленного металла (цинка, алюминия, кадмия и др.) с помощью воздушной струи.

При плакировании защищаемый металл подвергают совместной прокатке с защищающим (алюминием, титаном, нержавеющей сталью).

Гальванический способ нанесения покрытий основан на осаждении под действием электрического тока тонкого слоя защитного металла (хрома, никеля, меди, кадмия) при погружении защищаемого изделия в раствор электролита.

Неметаллические покрытия подразделяются на лакокрасочные и эмалевые,

смоляные, покрытия пленочными полимерными материалами, резиной,

смазочными материалами, керамические покрытия и др. Покрытия, получаемые химической и электрохимической обработкой, превращают поверхностный слой изделия в химическое соединение, образующее сплошную защитную пленку. Наибольшее распространение имеют оксидные и фосфатные защитные пленки.

Протекторная защита основана на подсоединении к защищаемому

изделию протектора с более отрицательным электрохимическим потенциалом. В агрессивной среде протектор будет являться анодом и разрушаться, а защищаемое изделие — катодом и разрушаться не будет.

Для уменьшения агрессивности окружающей среды в нее вводят добавки,

называемые ингибиторами коррозии. Они значительно снижают скорость

коррозии. Условием использования ингибиторов является эксплуатация изделия в замкнутой среде постоянного состава.

Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержащий от 2,14 до 6,67%

углерода.

Классификация чугунов.

Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и очень плохо

обрабатывается.

Серый чугун имеет пластинчатые графитные включения.

Высокопрочный чугун имеет шаровидные графитные включения.

Ковкий чугун имеет хлопьевидные графитные включения

Дюралюминий (дуралюмин) представляет собой сплав алюминия с медью (до 5%), марганцем (до 1,8%) и магнием (до 0,9%). Маркируется буквой Д и цифрой, показывающей порядковый номер (Д1, Д16 и др.).

Сплавы алюминия с кремнием, образующие эвтектику при содержании 11,6% кремния. Эти сплавы называются силуминами.

Латунями называют сплавы меди с цинком. Цинк повышает прочность и

пластичность сплава, но до определенных пределов.

Бронзами называются сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом и

другими элементами, среди которых цинк не является основным. Бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатываются давлением и резанием.

Отжигом стали называется вид термической обработки, заключающийся в

ее нагреве до определенной температуры, выдержке при этой температуре и

медленном охлаждении.

Цели отжига — снижение твердости и улучшение обрабатываемости стали,

изменение формы и величины зерна, выравнивание химического состава, снятие внутренних напряжений. Существуют различные виды отжига: полный, неполный, диффузионный, рекристаллизационный, низкий, отжиг на зернистый перлит, нормализация.

Нормализация состоит из нагрева стали, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения на воздухе.

Закалка — это вид термической обработки, состоящий в нагреве стали до

определенной температуры, выдержке и последующем быстром охлаждении. В результате закалки повышается твердость и прочность, но снижается вязкость и пластичность.

Отпуск стали — это вид термической обработки, следующий за закалкой и

заключающийся в нагреве стали до определенной температуры, выдержке и охлаждении. Цель отпуска — получение более равновесной структуры, снятие внутренних напряжений, повышение вязкости и пластичности.

Абсорбция — захват поверхностью металла свободных атомов насыщающего элемента.

Диффузия — проникновение насыщающего элемента вглубь металла.

Химико-термическая обработка — это процесс изменения химического

состава, структуры и свойств поверхности стальных деталей за счет насыщения ее различными химическими элементами. При этом достигается значительное повышение твердости и износостойкости поверхности деталей при сохранении вязкой сердцевины.

Цементация — это процесс насыщения поверхностного слоя стальных

деталей углеродом.

Азотированием называется процесс насыщения поверхности стали азотом.

Цианирование (нитроцементация) — это процесс одновременного насыщения поверхности стали углеродом и азотом.

Диффузионной металлизацией называется процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Детали, поверхность которых насыщена алюминием, хромом, кремнием, бором, приобретают ряд ценных свойств, например жаростойкость, коррозионную стойкость, повышенную износостойкость и твердость.

Механические методы. Механические испытания обычно проводят для выяснения поведения материала в определенном напряженном состоянии. Такие испытания дают важную информацию о прочности и пластичности металла. В дополнение к стандартным видам испытаний может применяться специально разработанное оборудование, воспроизводящее те или иные специфические условия эксплуатации изделия. Механические испытания могут проводиться в условиях либо постепенного приложения напряжений (статической нагрузки), либо ударного нагружения (динамической нагрузки).

Химические методы. Химические испытания обычно состоят в том, что стандартными методами качественного и количественного химического анализа определяется состав материала и устанавливается наличие или отсутствие нежелательных и легирующих примесей.

Оптические и физические методы. Микроскопическое исследование. Металлургический и (в меньшей степени) поляризационный микроскопы часто позволяют надежно судить о качестве материала и его пригодности для рассматриваемого вида применения. При этом удается определить структурные характеристики, в частности размеры и форму зерен, фазовые соотношения, наличие и распределение диспергированных инородных материалов.

Варианты  на контрольную работу

по дисциплине  ОП. 05 Материаловедение.

ВАРИАНТ 1

1. Какая наука называется материаловедением? На чём основан метод Бринелля?
2. Охарактеризовать механические свойства и описать все эти свойства.
3. Что называется сталью? Присутствие, каких элементов в стали приводит к красноломкости, хладноломкости и к образованию флокенов?
4. Что называется термической обработкой стали? Перечислить виды термической обработки, описать их протекание и определить цель каждого вида обработки.
5. Расшифровать марку стали  15ХМ7Р9Ю4А

ВАРИАНТ 2

1.  Что называется кристаллической решёткой? Перечислить и обосновать виды кристаллических решёток.

2. Охарактеризовать технологические свойства и описать все входящие в данную группу свойства.

3. Что называется чугуном. Классифицировать и охарактеризовать виды чугунов.

4. Что называется химико-термической обработкой стали? Перечислить виды химико-термической обработки, в чем заключается цель каждого вида обработки.

5. Расшифровать марку стали  10ХЦ5А9Т4П

ВАРИАНТ 3

1. Что называется сплавом? Обосновать типы сплавов.

2. Перечислить и охарактеризовать физические свойства материалов.

3. Какие алюминиевые сплавы вам известны, написать их состав.

4. Что называется коррозией? Перечислить и описать методы защиты от коррозии.

5. Расшифровать марку стали  9ХН7Д9Ф4А

ВАРИАНТ 4

1. Какие химические соединения железа с углеродом находятся на диаграмме Fe –Fe3C. Что называется линией ликвидуса и солидуса?

2. Перечислить эксплуатационные свойства и охарактеризовать их.

3. Какие медные сплавы вам известны, написать их состав.

4. Сущность проведения механических, химических, оптических и физических испытаний материалов.

5. Расшифровать марку стали  5ХБ7В9К4

ВАРИАНТ 5

1. Охарактеризовать механические свойства и описать все эти свойства.
2. Что называется химико-термической обработкой стали? Перечислить виды химико-термической обработки, в чем заключается цель каждого вида обработки.
3. Что называется кристаллической решёткой? Перечислить и обосновать виды кристаллических решёток.
4. Что называется сталью? Присутствие, каких элементов в стали приводит к красноломкости, хладноломкости и к образованию флокенов?
5. Расшифровать марку стали  11ХР7Н9Ю5А

ВАРИАНТ 6

1.  Что называется сплавом? Обосновать типы сплавов.

2. Охарактеризовать технологические свойства и описать все входящие в данную группу свойства.

3. Что называется чугуном. Классифицировать и охарактеризовать виды чугунов.

4. Что называется коррозией? Перечислить и описать методы защиты от коррозии.

5. Расшифровать марку стали  ХЦА4Н2ПА

ВАРИАНТ 1

1. Какая наука называется материаловедением? На чём основан метод Бринелля?

2. Охарактеризовать механические свойства и описать все эти свойства.
3. Что называется сталью? Присутствие, каких элементов в стали приводит к красноломкости, хладноломкости и к образованию флокенов?
4. Что называется термической обработкой стали? Перечислить виды термической обработки, описать их протекание и определить цель каждого вида обработки.
5. Расшифровать марку стали  15ХМ7Р9Ю4А

ВАРИАНТ 2

1.  Что называется кристаллической решёткой? Перечислить и обосновать виды кристаллических решёток.

2. Охарактеризовать технологические свойства и описать все входящие в данную группу свойства.

3. Что называется чугуном. Классифицировать и охарактеризовать виды чугунов.

4. Что называется химико-термической обработкой стали? Перечислить виды химико-термической обработки, в чем заключается цель каждого вида обработки.

5. Расшифровать марку стали  10ХЦ5А9Т4П

ВАРИАНТ 3

1. Что называется сплавом? Обосновать типы сплавов.

2. Перечислить и охарактеризовать физические свойства материалов.

3. Какие алюминиевые сплавы вам известны, написать их состав.

4. Что называется коррозией? Перечислить и описать методы защиты от коррозии.

5. Расшифровать марку стали  9ХН7Д9Ф4А

ВАРИАНТ 4

1. Какие химические соединения железа с углеродом находятся на диаграмме Fe –Fe3C. Что называется линией ликвидуса и солидуса?

2. Перечислить эксплуатационные свойства и охарактеризовать их.

3. Какие медные сплавы вам известны, написать их состав.

4. Сущность проведения механических, химических, оптических и физических испытаний материалов.

5. Расшифровать марку стали  5ХБ7В9К4

ВАРИАНТ 5

6. Охарактеризовать механические свойства и описать все эти свойства.
7. Что называется химико-термической обработкой стали? Перечислить виды химико-термической обработки, в чем заключается цель каждого вида обработки.
8. Что называется кристаллической решёткой? Перечислить и обосновать виды кристаллических решёток.
9. Что называется сталью? Присутствие, каких элементов в стали приводит к красноломкости, хладноломкости и к образованию флокенов?
10. Расшифровать марку стали  11ХР7Н9Ю5А

ВАРИАНТ 6

1.  Что называется сплавом? Обосновать типы сплавов.

2. Охарактеризовать технологические свойства и описать все входящие в данную группу свойства.

3. Что называется чугуном. Классифицировать и охарактеризовать виды чугунов.

4. Что называется коррозией? Перечислить и описать методы защиты от коррозии.

5. Расшифровать марку стали  ХЦА4Н2ПА

Перечень вопросов на контрольную работу по дисциплине

ОП. 05 Материаловедение  для студентов специальности 18.02.05

1. Какая наука называется материаловедением? На чём основан метод Бринелля?
2. Охарактеризовать механические свойства и описать все эти свойства.
3. Что называется сталью? Присутствие, каких элементов в стали приводит к красноломкости, хладноломкости и к образованию флокенов?
4. Что называется термической обработкой стали? Перечислить виды термической обработки, описать их протекание и определить цель каждого вида обработки.
5. Что называется кристаллической решёткой? Перечислить и обосновать  

виды кристаллических решёток.

6. Охарактеризовать технологические свойства и описать все входящие в

данную группу свойства.

7. Что называется чугуном. Классифицировать и охарактеризовать виды

чугунов.

8. Что называется химико-термической обработкой стали? Перечислить виды химико-термической обработки, в чем заключается цель каждого вида обработки.

9. Что называется сплавом? Обосновать типы сплавов.

10. Перечислить и охарактеризовать физические свойства материалов.

11. Какие алюминиевые сплавы вам известны, написать их состав.

12. Что называется коррозией? Перечислить и описать методы защиты от

      коррозии.

13. Какие химические соединения железа с углеродом находятся на диаграмме Fe –Fe3C. Что называется линией ликвидуса и солидуса?

14. Перечислить эксплуатационные свойства и охарактеризовать их.

15. Какие медные сплавы вам известны, написать их состав.

16. Сущность проведения механических, химических, оптических и

      физических испытаний материалов.

17. Расшифровать марку стали.