МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по внеаудиторному самостоятельному изучению тем дисциплины ОП. 05 Материаловедение для студентов специальности 18.02.05 «Производство тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий»
методическая разработка на тему
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по внеаудиторному самостоятельному изучению тем дисциплины ОП. 05 Материаловедение для студентов специальности 18.02.05 «Производство тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий»
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
sam_rab_materialoved.docx | 864.13 КБ |
Предварительный просмотр:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖИ
РЕСПУБЛИКИ КРЫМ
ГБПОУ РК «КЕРЧЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по УР
______________ Н.В. Чернышева
«___» ________________ 20___ г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по внеаудиторному самостоятельному изучению тем дисциплины
ОП. 05 Материаловедение
для студентов специальности
18.02.05 «Производство тугоплавких неметаллических и силикатных
материалов и изделий»
Рассмотрено и одобрено на заседании предметной цикловой комиссии химико-технологических дисциплин Протокол № ______ от «____» _____________ 20____ г. Председатель ПЦК ________________ Е.В.Гусакова | Разработал преподаватель ______ О.В.Михайличенко
|
ВВЕДЕНИЕ
Формирование умений самостоятельной работы студентов – важная задача всех преподавателей, в том числе и для преподавателя дисциплины «Материаловедение».
На каждом занятии преподавателю наряду с планированием учебного материала необходимо продумывать и вопрос о том, какие навыки самостоятельной работы получит на занятии студент.
Если обучающийся научится самостоятельно изучать новый материал, пользуясь учебником или какими-то специально подобранными заданиями, то будет успешно решена задача сознательного овладения знаниями. Знания, которые усвоил студент сам, значительно прочнее тех, которые он получил после объяснения преподавателя. И в дальнейшем студент сможет самостоятельно ликвидировать пробелы в знаниях, расширять знания, творчески применять их в решении поставленных задач.
Цель данных методических указаний – ознакомить с общими положениями о самостоятельной работе студентов по основам материаловедения, с методикой организации самостоятельной работы студентов при изучении нового материала и в процессе закрепления на уроке при выполнении заданий, при выполнении внеаудиторной работы.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
О САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ
Самостоятельная работа по материаловедению – это педагогически управляемый процесс самостоятельной деятельности студентов, обеспечивающий реализацию целей и задач по овладению необходимым объемом знаний, умений и навыков, опыта творческой работы и развитию профессиональных интеллектуально-волевых, нравственных качеств будущего специалиста.
Выделяют два вида самостоятельной работы:
- аудиторная, выполняется на занятиях под руководством преподавателя и по его заданию;
- внеаудиторная, выполняется студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия.
Основные виды аудиторной самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Материаловедение»:
- выступление с сообщением по новому материалу;
- конспектирование, работа с книгой.
Основные виды внеаудиторной самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Материаловедение»:
- работа с учебной литературой;
- конспектирование отдельной темы;
- работа со справочной литературой;
- подготовка рефератов по темам;
- использование Интернета.
Самостоятельная работа студентов проводится с целью:
- систематизации и закрепления полученных знаний и практических умений и навыков студентов;
- углубления и расширения теоретических и практических знаний;
- формирования умений использовать специальную, справочную литературу, Интернет;
- развития познавательных способностей и активности студентов, творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;
- формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;
- развития исследовательских знаний.
Лимит времени для проведения самостоятельной работы студентов отводится преподавателем непосредственно на уроке, для каждого вида работы определенный.
Время на внеаудиторную самостоятельную работу студентов берется в расчете 50% от всего учебного времени, отведенного на изучение дисциплины. Аудиторная самостоятельная работа студентов преобладает над внеаудиторной самостоятельной работой. Основной формой контроля самостоятельной работы студента являются, защита сообщений и рефератов на занятиях, проверка выполненной самостоятельно отдельной темы в конспекте.
Самостоятельные работы являются важным средством проверки уровня знаний, умений и навыков.
Массовой формой контроля является экзамен. Критериями оценки результатов внеаудиторной самостоятельной работы студента являются:
- уровень освоения студентом учебного материала;
- умение студента использовать теоретические знания при ответе и при выполнении практических заданий;
- обоснованность и четкость изложения ответа;
- оформление материала в соответствии с требованиями ФГОС.
Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся – планируемая учебная, учебно-исследовательская, проектная работа, выполняемая за рамками расписания учебных занятий по заданию и при методическом руководстве преподавателя, но без его непосредственного участия и является обязательной для каждого студента.
Целью самостоятельной работы студентов является:
- обеспечение профессиональной подготовки выпускника в соответствии с ФГОС СПО;
- формирование и развитие общих компетенций, определённых в ФГОС СПО;
- формирование и развитие профессиональных компетенций, соответствующих основным видам профессиональной деятельности.
Задачами, реализуемыми в ходе проведения внеаудиторной самостоятельной работы обучающихся, в образовательной среде колледжа являются:
- систематизация, закрепление, углубление и расширение полученных теоретических знаний и практических умений студентов;
- развитие познавательных способностей и активности студентов: творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;
- формирование самостоятельности мышления: способности к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;
- овладение практическими навыками применения информационно-коммуникационных технологий в профессиональной деятельности;
- развитие исследовательских умений.
Объем времени, отведенный на внеаудиторную самостоятельную работу, находит свое отражение:
- в рабочем учебном плане – в целом по циклам основной профессиональной образовательной программы, отдельно по каждому из учебных циклов, по каждой дисциплине, междисциплинарному курсу и профессиональному модулю;
- в рабочих программах учебных дисциплин и профессиональных модулей с ориентировочным распределением по разделам и темам.
Контроль результатов самостоятельной работы обучающихся может осуществляться в пределах времени, отведенного на обязательные учебные занятия и самостоятельную работу по дисциплине и может проходить в письменной, устной или смешанной форме с предоставлением продукта творческой деятельности.
Критериями оценки результатов внеаудиторной самостоятельной работы обучающегося являются:
- уровень освоения учебного материала;
- умение использовать теоретические знания и умения при выполнении практических заданий;
- уровень сформированности общих и профессиональных компетенций.
Указания к выполнению ВСР
- ВСР нужно выполнять в отдельной тетради, чернилами черного или синего цвета. Необходимо оставлять поля шириной 5 клеточек для замечаний преподавателя.
- Излагаемый материал следует выполнять по плану и аккуратно, раскрывая все пункты плана, не перескакивая через пункты.
- По необходимости составлять схемы, диаграммы и давать им пояснения.
- После получения проверенной преподавателем работы студент должен в этой же тетради исправить все отмеченные ошибки и недочеты. Вносить исправления в сам текст работы после ее проверки запрещается.
- При ответе можно воспользоваться дидактическим материалом.
- Оценивание индивидуальных образовательных достижений по результатам выполнения ВСР производится в соответствии с универсальной шкалой (таблица).
Процент результативности (правильных ответов) | Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений | |
балл (отметка) | вербальный аналог | |
90 – 100 | 5 | отлично |
80 – 89 | 4 | хорошо |
70 – 79 | 3 | удовлетворительно |
менее 70 | 2 | неудовлетворительно |
Методические рекомендации по составлению конспекта
Внимательно прочитайте текст литературного материала. Уточните в справочной литературе непонятные слова. В конце тетради дать пояснение терминам.
Выделите главное, составьте план.
Кратко сформулируйте основные положения текста, отметьте аргументацию автора.
Законспектируйте материал, четко следуя пунктам плана. При конспектировании старайтесь выразить мысль своими словами. Записи следует вести четко, ясно.
Грамотно записывайте цитаты. Цитируя, учитывайте лаконичность, значимость мысли.
Критерии оценивания конспекта по составлению:
- Полнота использования учебного материала.
- Объём конспекта 2 - 3 тетрадные страницы.
- Логика изложения (наличие схем, количество смысловых связей между понятиями).
- Наглядность (наличие рисунков, символов, и пр.; аккуратность выполнения, читаемость конспекта).
- Грамотность (терминологическая и орфографическая).
- Связанные предложения, опорные словосочетания – слова, символы.
Методические рекомендации по подготовке сообщения
Сообщение – это сокращенная запись информации, в которой должны быть отражены основные положения текста, сопровождающиеся аргументами, 1–2 самыми яркими и в то же время краткими примерами.
Сообщение составляется по нескольким источникам, связанным между собой одной темой. Вначале изучается тот источник, в котором данная тема изложена наиболее полно и на современном уровне научных и практических достижений. Записанное сообщение дополняется материалом других источников.
Этапы подготовки сообщения:
1. Прочитайте текст.
2. Составьте его развернутый план.
3. Подумайте, какие части можно сократить так, чтобы содержание было понято правильно и, главное, не исчезло.
4. Объедините близкие по смыслу части.
5. В каждой части выделите главное и второстепенное, которое может быть сокращено при конспектировании.
6. При записи старайтесь сложные предложения заменить простыми.
Тематическое и смысловое единство сообщения выражается в том, что все его компоненты связаны с темой первоисточника.
Сообщение должно содержать информацию на 3-5 мин. и сопровождаться презентацией, схемами, рисунками, таблицами и т.д.
Методические рекомендации по выполнению рефератов.
Самостоятельная работа (реферат) предусматривает углубленное изучение дисциплины, способствует развитию навыков самостоятельной работы с литературными источниками, нормативными актами, положениями, методиками.
Реферат – краткое изложение в письменном виде содержания научного труда по предоставленной теме. Это самостоятельная работа, где студент раскрывает суть исследуемой проблемы с элементами анализа по теме реферата, проводит сопоставления и описание экологических понятий. Приводит различные точки зрения, а также собственные взгляды на проблемы вашей темы реферата. Содержание реферата должно быть логичным, изложение материала носить проблемно-тематический характер.
Тематика рефератов предложена ниже, но в определении темы инициативу может проявить и студент.
Требования к оформлению реферата:
Объем реферата может колебаться в пределах 5-10 печатных страниц (10-15 страниц рукописи). Основные разделы: оглавление (план), введение, основное содержание, заключение, список литературы.
Текст реферата должен содержать следующие разделы:
- Титульный лист с указанием: названия учебного заведения, предметной комиссии, темы реферата, ФИО автора и ФИО преподавателя.
- Введение, актуальность темы.
- Основной раздел.
- Заключение (анализ результатов литературного поиска); выводы.
- Библиографическое описание, в том числе и интернет-источников, оформленное по ГОСТ 7.1 – 2003; 7.80 – 2000.
- Список литературных источников должен иметь сетевые ресурсы.
Текстовая часть реферата оформляется на листе следующего формата:
- отступ сверху – 2 см;
- отступ слева – 3 см;
- отступ справа – 1,1 см;
- отступ снизу – 2,5 см;
- шрифт текста: Times New Roman;
- высота шрифта – 14;
- пробел – 1,0;
- автоперенос слов;
- нумерация страниц – вверху листа. На первой странице номер не ставится.
Реферат должен быть выполнен грамотно с соблюдением культуры изложения. Обязательно должны иметься ссылки на используемую литературу (не менее 5 источников, включая периодическую литературу за последние 5 лет).
Критерии оценки реферата:
- Актуальность темы исследования
- Соответствие содержания теме
- Глубина проработки материала
- Правильность и полнота разработки поставленных вопросов
- Значимость выводов для дальнейшей практической деятельности
- Правильность и полнота использования литературы
- Соответствие оформления реферата стандарту
Качество сообщения и ответов на вопросы при защите реферата
Приложение 1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЁЖИ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ
ГБПОУ РК «КЕРЧЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
РЕФЕРАТ
по дисциплине: «Материаловедение»
на тему: «Область применения и видов обработки конструкционных материалов»
ВЫПОЛНИЛ: студент группы (указать группу) Фамилия, имя (в Род.п.) РУКОВОДИТЕЛЬ: преподаватель Михайличенко О.В. |
г. Керчь, 20___ г.
Приложение 2
Содержание
Введение ……………………………………………………………………..стр.
- Глава 1 ………………………………………………………...………….стр.
- Глава 2 ……………………………………………………………………стр.
Заключение…………………………………………………………………..стр.
Список используемой литературы…………………………...…………..стр.
Приложение 3
Список используемой литературы
- Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению (металлообработка): Учеб. Пособие для НПО. - М.: Академия, 2007.
- Основы материаловедения (металлообработка): Учеб. пособие для
НПО. / Заплатин В.Н. - М.:Академия, 2008
- Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. - М.:
Университетская книга Логос, 2006.
- Солнцев Ю.П. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия,
2007
- Профессиональные печатные издания
- Интернет-ресурсы
Перечень тем внеаудиторной самостоятельной работы
по дисциплине ОП. 05 Материаловедение
Название разделов, тем внеаудиторной самостоятельной работы | Количество часов | Вид деятельности | Формы контроля | |
Раздел 1. Основы материаловедения. Самостоятельная работа №1. «Качество материалов и его оценка». Самостоятельная работа № 2 «Виды диаграмм состояния». Самостоятельная работа №3 «Сплавы железа с углеродом». Самостоятельная работа № 4 «Конструкционные стали». Самостоятельная работа № 5 «Стали со специальными свойствами». Самостоятельная работа № 6 «Область применения и видов обработки конструкционных материалов». | 13 2 2 2 2 2 3 | Составление конспекта Составление конспекта Составление конспекта Составление конспекта Составление конспекта Выполнение реферата | Проверка конспекта, устный ответ Проверка конспекта, устный ответ Проверка конспекта, устный ответ Проверка конспекта, устный ответ Проверка конспекта, устный ответ
Проверка и защита рефератов | |
Раздел 2 Термическая обработка стали. Самостоятельная работа №7. «Закалка и отпуск стального лезвия». Самостоятельная работа №8. «Виды механических испытаний». Самостоятельная работа №9. «Исследование металлов на прочность». | 6 2 2 2 | Выполнение сообщения Выполнение сообщения Выполнение реферата | Проверка и защита сообщения Проверка и защита сообщения Проверка и защита рефератов | |
Раздел 3 Неметаллические материалы. Самостоятельная работа №10. «Виды прокладочных и уплотнительных материалов». Самостоятельная работа №11. «Свойства смазочных и абразивных материалов». Самостоятельная работа №12. «Способы получения композиционных материалов». | 6 2 2 2 | Выполнение реферата Выполнение реферата Выполнение реферата | Проверка и защита рефератов Проверка и защита рефератов Проверка и защита рефератов | |
итого | 25 | - | - | |
Раздел 1. Основы материаловедения. Самостоятельная работа №1. Качество материалов и его оценка. Цель: Изучить показатели, представляющие качественную характеристику материалов.
Изучив тему, составьте конспект по плану, письменно ответьте на контрольные вопросы. В конце тетради дайте пояснения предложенным терминам. При ответе можно воспользоваться дидактическим материалом. План конспекта
Терминологический минимум - количественная характеристика - качество материала - единичный показатель - комплексный показатель - предварительный контроль - спектральный анализ - дефектоскопия Контрольные вопросы
Список обязательной и дополнительной литературы
Самостоятельная работа № 2. Виды диаграмм состояния. Цель: Изучить и описать диаграмму состояния РЬ—SЬ. Изучив тему, составьте конспект по плану, письменно ответьте на контрольные вопросы. В конце тетради дайте пояснения предложенным терминам. При ответе можно воспользоваться дидактическим материалом. План конспекта
Терминологический минимум - солидус - ликвидус - точка эвтектики - кривая охлаждения - диаграмма состояния Контрольные вопросы 1.Что такое диаграмма состояния? 2. Как получают диаграммы состояния? 3. Что такое фаза и компонент? 4. Что такое критическая температура? 5. Что такое ликвидус и солидус? Список обязательной и дополнительной литературы
Самостоятельная работа №3. Сплавы железа с углеродом. Цель: Уметь описывать состояние диаграмм. Знать компоненты сплавов. Изучив тему, составьте конспект по плану, письменно ответьте на контрольные вопросы. В конце тетради дайте пояснения предложенным терминам. При ответе можно воспользоваться дидактическим материалом. План конспекта
Терминологический минимум - фаза - система - механическая смесь - химическое соединение Контрольные вопросы 1. Что такое сплав? 2. Что называется компонентом сплава? 3. Какие существуют? 4. Что такое твердые растворы замещения и внедрения? 5. Условия образования твердых растворов с ограниченной и неограниченной растворимостью. 6. Как выглядят твердые растворы под микроскопом? 7. Что такое механическая смесь кристаллов? При каких условиях она образуется? Как выглядит такой сплав под микроскопом? 8. При каких условиях в сплавах возникают химические соединения? Список обязательной и дополнительной литературы
Самостоятельная работа №4. Конструкционные стали. Цель: Изучив классификацию конструкционных сталей, уметь их применять по назначению. Изучив тему, составьте конспект по плану, письменно ответьте на контрольные вопросы. В конце тетради дайте пояснения предложенным терминам. При ответе можно воспользоваться дидактическим материалом. План конспекта
Терминологический минимум - сталь - легирующие элементы - условия эксплуатации Контрольные вопросы 1. Что входит в состав конструкционных сталей? 2. Влияние углерода на свойства стали. 3.Влияние полезных и вредных постоянных примесей на свойства стали. 4. Какие существуют виды классификации конструкционных сталей? Список обязательной и дополнительной литературы
2006
Феникс, 2009.
Самостоятельная работа №5. Стали со специальными свойствами. Цель: Изучив стали со специальными свойствами, научиться применять их . Изучив тему, составьте конспект по плану, письменно ответьте на контрольные вопросы. В конце тетради дайте пояснения предложенным терминам. При ответе можно воспользоваться дидактическим материалом. План конспекта
Терминологический минимум - Коррозия - Технологические свойства - Сталь легированная Контрольные вопросы 1. Что входит в состав коррозионностойкой стали? 2. Влияние легирующих элементов на свойства стали. 3. Как маркируются быстрорежущие стали? 4. Перечислить способы получения стали. Список обязательной и дополнительной литературы
2006
Феникс, 2009.
Самостоятельная работа № 6. Область применения и видов обработки конструкционных материалов. Цель: Развитие интереса к предмету. Форма самостоятельной деятельности: подготовить реферат по предложенной теме. Реферат должен быть оформлен с соблюдением методических рекомендаций по написанию реферата. Раздел 2. Термическая обработка стали. Самостоятельная работа №7. Закалка и отпуск стального лезвия. Цель: Развитие интереса к предмету. Форма самостоятельной деятельности: подготовить сообщение по предложенной теме. Сообщение должно соответствовать методическим рекомендациям по подготовке сообщений. Самостоятельная работа №8. Виды механических испытаний. Цель: Развитие интереса к предмету. Форма самостоятельной деятельности: подготовить сообщение по предложенной теме. Сообщение должно соответствовать методическим рекомендациям по подготовке сообщений. Самостоятельная работа №9. Исследование металлов на прочность. Цель: Развитие интереса к предмету. Форма самостоятельной деятельности: подготовить реферат по предложенной теме. Реферат должен быть оформлен с соблюдением методических рекомендаций по написанию реферата. Раздел 3. Неметаллические материалы. Самостоятельная работа №10. Виды прокладочных и уплотнительных материалов. Цель: Развитие интереса к предмету. Форма самостоятельной деятельности: подготовить реферат по предложенной теме. Реферат должен быть оформлен с соблюдением методических рекомендаций по написанию реферата. Самостоятельная работа №11. Свойства смазочных и абразивных материалов. Цель: Развитие интереса к предмету. Форма самостоятельной деятельности: подготовить реферат по предложенной теме. Реферат должен быть оформлен с соблюдением методических рекомендаций по написанию реферата. Самостоятельная работа №12. Способы получения композиционных материалов. Цель: Развитие интереса к предмету. Форма самостоятельной деятельности: подготовить реферат по предложенной теме. Реферат должен быть оформлен с соблюдением методических рекомендаций по написанию реферата. Методические рекомендации по выполнению рефератов. Самостоятельная работа (реферат) предусматривает углубленное изучение дисциплины, способствует развитию навыков самостоятельной работы с литературными источниками, нормативными актами, положениями, методиками. Реферат – краткое изложение в письменном виде содержания научного труда по предоставленной теме. Это самостоятельная работа, где студент раскрывает суть исследуемой проблемы с элементами анализа по теме реферата, проводит сопоставления и описание экологических понятий. Приводит различные точки зрения, а также собственные взгляды на проблемы вашей темы реферата. Содержание реферата должно быть логичным, изложение материала носить проблемно-тематический характер. Тематика рефератов предложена ниже, но в определении темы инициативу может проявить и студент. Требования к оформлению реферата: Объем реферата может колебаться в пределах 5-10 печатных страниц (10-15 страниц рукописи). Основные разделы: оглавление (план), введение, основное содержание, заключение, список литературы. Текст реферата должен содержать следующие разделы: - Титульный лист с указанием: названия учебного заведения, предметной комиссии, темы реферата, ФИО автора и ФИО преподавателя. - Введение, актуальность темы. - Основной раздел. - Заключение (анализ результатов литературного поиска); выводы. - Библиографическое описание, в том числе и интернет-источников, оформленное по ГОСТ 7.1 – 2003; 7.80 – 2000. Список литературных источников должен иметь сетевые ресурсы. Текстовая часть реферата оформляется на листе следующего формата:
Реферат должен быть выполнен грамотно с соблюдением культуры изложения. Обязательно должны иметься ссылки на используемую литературу (не менее 5 источников, включая периодическую литературу за последние 5 лет). Критерии оценки реферата:
Качество сообщения и ответов на вопросы при защите реферата |
Составление конспекта
Прочитать литературный материал.
Письменно в тетради раскрыть тему по предложенному плану.
В конце тетради дать пояснение терминам.
Письменно ответить на контрольные вопросы.
Перед студентом ставится задача научиться «сворачивать» конспекты до краткого изложения материала, отдельных слов (словосочетаний), делать схемы с максимальным числом логических связей между понятиями. Работа эта крайне сложная, индивидуальная. Помощь в создании краткого конспекта окажут критерии оценивания конспекта.
Критерии оценивания конспекта по составлению:
- Полнота использования учебного материала.
- Объём конспекта 2 - 3 тетрадные страницы.
- Логика изложения (наличие схем, количество смысловых связей между понятиями).
- Наглядность (наличие рисунков, символов, и пр.; аккуратность выполнения, читаемость конспекта).
- Грамотность (терминологическая и орфографическая).
- Связанные предложения, опорные словосочетания – слова, символы.
- Самостоятельность при составлении.
Раздел 1. Основы материаловедения.
Самостоятельная работа №1. «Качество материалов и его оценка».
План изучения темы
1. Прочитать литературный материал.
2. Письменно в тетради раскрыть тему по предложенному плану.
3. В конце тетради дать пояснение терминам.
4. Письменно ответить на контрольные вопросы.
5. Подготовить по желанию реферат.
План конспекта
- Показатели, представляющие качественную характеристику материалов.
- Методы изучения структуры материалов.
Предлагаемые темы рефератов
- Определение качества материалов.
- Оценка качества материалов.
Терминологический минимум
- количественная характеристика
- качество материала
- единичный показатель
- комплексный показатель
- предварительный контроль
- спектральный анализ
- дефектоскопия
Контрольные вопросы
- Почему величина зерна является основным контрольным показателем качества термообработки?
- Что относится к количественной характеристике материала?
- Описать показатели, по которым оценивается качество материала.
- Какими методами изучается и оценивается структура материала?
Список обязательной и дополнительной литературы
- Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению (металлообработка): Учеб. Пособие для НПО. - М.: Академия, 2007.
- Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. - М.: Университетская книга Логос, 2006.
- Солнцев Ю.П. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия, 2007.
- Черепахин А.А. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия, 2006
- Чумаченко Ю.Т. Материаловедение: Учебник для СПО. - Ростов н/Д.: Феникс, 2009.
Дидактический материал по темам ВСР
Самостоятельная работа № 1
Качество материалов и его оценка
Качеством материала называется совокупность его свойств, удовлетворяющих определенные потребности в соответствии с назначением. Уровень качества определяется соответствующими показателями, представляющими собой количественную характеристику одного или нескольких свойств материалов, которые определяют их качество применительно к конкретным условиям изготовления и использования. По количеству характеризуемых свойств показатели качества подразделяются на единичные и комплексные. Единичный показатель качества характеризуется только одним свойством (например, твердость стали). Комплексный показатель характеризуется несколькими свойствами продукции. При этом продукция считается качественной только в том случае, если весь комплекс оцениваемых свойств удовлетворяет установленным требованиям качества. Примером комплексного показателя качества стали могут служить оценка
химического состава, механических свойств, микро- и макроструктуры. Комплексные показатели качества устанавливаются государственными стандартами.
Методы контроля качества могут быть самые разнообразные: визуальный
осмотр, органолептический анализ и инструментальный контроль. По стадии
определения качества различают контроль предварительный, промежуточный и окончательный.
При предварительном контроле оценивается качество исходного сырья, при
промежуточном — соблюдение установленного технологического процесса.
Окончательный контроль определяет качество готовой продукции, ее годность и соответствие стандартам. Годной считается продукция, полностью отвечающая требованиям стандартов и технических условий. Продукция, имеющая дефекты и отклонения от стандартов, считается, браком. Качество материала определяется главным образом его свойствами,
химическим составом и структурой. Причем свойства материала зависят от
структуры, которая, в свою очередь, зависит от химического состава. Поэтому при оценке качества могут определяться свойства, состав и оцениваться структура материала. Свойства материалов и методы определения некоторых из них изложены в следующих разделах. Химический состав может определяться химическим анализом или спектральным анализом.
Существуют различные методы изучения структуры материалов.
С помощью макроанализа изучают структуру, видимую невооруженным глазом или при небольшом увеличении с помощью лупы. Макроанализ позволяет выявить различные особенности строения и дефекты (трещины, пористость, раковины и др.).
Микроанализом называется изучение структуры с помощью оптического микроскопа при увеличении до 3000 раз. Электронный микроскоп позволяет изучать структуру при увеличении до 25000 раз.
Рентгеновский анализ применяют для выявления внутренних дефектов.
Он основан на том, что рентгеновские лучи, проходящие через материал и через дефекты, ослабляются в разной степени. Глубина проникновения рентгеновских лучей в сталь составляет 80 мм. Эту же физическую основу имеет просвечивание гамма-лучами, но они способны проникать на большую глубину (для стали — до 300мм). Просвечивание радиолучами сантиметрового и миллиметрового диапазона позволяет обнаружить дефекты в поверхностном слое неметаллических материалов, так как проникающая способность радиоволн в металлических материалах невелика.
Магнитная дефектоскопия позволяет выявить дефекты в поверхностном
слое (до 2 мм) металлических материалов, обладающих магнитными свойствами и основана на искажении магнитного поля в местах дефектов.
Ультразвуковая дефектоскопия позволяет осуществлять эффективный
контроль качества на большой «дубине. Она основана на том, что при наличии дефекта интенсивность проходящего через материал ультразвука меняется.
Капиллярная дефектоскопия служит для выявления невидимых глазом
тонких трещин. Она использует эффект заполнения этих трещин легко
смачивающими материал жидкостями.
Раздел 1. Основы материаловедения.
Самостоятельная работа № 2 «Виды диаграмм состояния».
План изучения темы
1. Прочитать литературный материал.
2. Письменно в тетради раскрыть тему по предложенному плану.
3. В конце тетради дать пояснение терминам.
4. Письменно ответить на контрольные вопросы.
5. Подготовить по желанию реферат.
План конспекта
- Определение диаграмма состояния.
- На примере сплавов свинец - сурьма (РЬ—SЬ) описать построение диаграммы.
Предлагаемые темы рефератов
- Виды диаграмм состояния.
- Диаграмма состояния свинец-сурьма.
Терминологический минимум
- солидус
- ликвидус
- точка эвтектики
- кривая охлаждения
- диаграмма состояния
Контрольные вопросы
1.Что такое диаграмма состояния?
2. Как получают диаграммы состояния?
3. Что такое фаза и компонент?
4. Что такое критическая температура?
5. Что такое ликвидус и солидус?
Список обязательной и дополнительной литературы
- Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению (металлообработка): Учеб. Пособие для НПО. - М.: Академия, 2007.
- Основы материаловедения (металлообработка): Учеб. пособие для НПО. / Заплатин В.Н. - М.:Академия, 2008
- Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. - М.: Университетская книга Логос, 2006.
Самостоятельная работа № 2
Виды диаграмм состояния.
Диаграмма состояния – это графическое изображение фазового состояния сплавов в зависимости от температуры и концентрации компонентов в условиях равновесия.
Между тем, следует помнить, что абсолютное отсутствие взаимной растворимости в реальных сплавах не встречается. Компоненты в сплаве обозначают символами их элементов.
Диаграмма состояния позволяет:
- определить для каждого сплава, какие фазы, при каких температурах находятся в равновесии;
- установить состав и количественное соотношение находящихся в равновесии фаз;
- предсказать приблизительно структуру сплава, а иногда определить количественное соотношение структурных составляющих.
По характеру взаимодействия компонентов в сплавах различают следующие основные типы диаграмм состояния:
диаграмма состояния сплавов из компонентов, которые в жидком состоянии растворяются неограниченно, а при затвердевании образуют механическую смесь (1 рода);
диаграмма состояния сплавов из компонентов, которые растворяются полностью как в жидком, так и в твердом состояниях (II рода).
Существуют также диаграммы состояния для сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (III рода) и для сплавов, образующих химические соединения (IV рода).
Для сплавов, состоящих из двух компонентов К1 и К2, диаграмму состояния строят в координатах температура - концентрация (рис. 1.9). По оси ординат откладывают температуру, по оси абсцисс — концентрацию компонентов. Крайние точки на оси абсцисс определяют 100%-ное содержание, а каждая другая точка соответствует его определенному процентному содержанию. Например, точка А соответствует сплаву, состоящему из 20 % компонента К2 и 80 % К1; точка Б соответствует 60 % К2 и 40 % К1 и т. д.
Для построения диаграммы состояния изготовляют серию сплавов с различным содержанием компонентов и для каждого из них термическим методом определяют кривую охлаждения. Полученные точки наносят на координатную плоскость и строят диаграмму.
Диаграмму состояния I рода рассмотрим на примере сплавов свинец - сурьма (РЬ—SЬ). К ним относятся все сплавы между чистым свинцом (100 % РЬ) и чистой сурьмой (100 % SЪ). Ограничимся рассмотрением кривых охлаждения для чистых металлов и трех сплавов с содержанием сурьмы S, 13 и 40 % .
На кривых охлаждения (см. рис. кривые 2,3,4) можно отметить как характерную особенность наличие горизонтального участка критической температурной точки, которая определяет температуру затвердевания данного металла.
В этих случаях состав оставшегося жидкого металла совпадает с составом,
образующимся при кристаллизации сплава. Так, для чистых металлов свинца и сурьмы они составляют 327 и 631 °С (см. рис. кривые 1,5). Для сплава с 87 % РЬ и 13 % SЬ (см. рис. кривая 3) горизонтальный участок отмечается при температуре 246 °С. В этом случае образуется механическая смесь кристаллов свинца и сурьмы, называемая эвтектикой. Слово эвтектика греческое и в переводе означает «легкоплавящийся». Температура, при которой получается эвтектика, называется эвтектической, а сам сплав — эвтектическим сплавом. Этот сплав характеризуется определенным процентным составом компонентов и имеет всегда наиболее низкую температуру плавления по сравнению с другими сплавами (в данном случае 246 °С).
При рассмотрении этих кривых видно, что кристаллизация чистых металлов протекает при постоянной температуре (горизонтальные участки кривых), а сплав кристаллизуется при изменении температур от точки ликвидус (1340 С) до точки солидус (1210°С). При переносе критических точек с кривых охлаждения на диаграмму состояния и соединении их плавными кривыми получаем верхнюю линию — ликвидус и нижнюю — солидус. Эти линии показывают, что начало и конец затвердевания сплавов происходят при различных температурах для разных сплавов.
Проследим процесс кристаллизации сплава, содержащего 50 % Си. В точке а из жидкого раствора начинают выделяться кристаллы твердого раствора меди в никеле, причем раствор имеет повышенное содержание никеля, у которого более высокая температура плавления. Содержание никеля (83 %) можно определить, если из точки а провести горизонталь до пересечения с линией солидус.
При дальнейшем охлаждении кристаллы твердого раствора имеют большую неоднородность за счет более раннего образования кристаллов никеля. Однако при очень медленном снижении температуры состав кристаллов в твердом растворе выравнивается вследствие диффузии.
Если же охлаждение вести быстро, структура кристаллов не успевает выравняться и внутренние области каждого кристалла будут содержать тугоплавкого компонента (никеля) больше, чем внешние. Концентрация компонентов по объему кристаллов нарушится.
Внутрикристаллитную (дендтритную) ликвацию устраняют продолжительным нагревом сплава при высоких температурах, который носит название диффузионного отжига. При отжиге интенсивно протекает процесс диффузии, в результате чего устраняется неоднородность по химическому составу компонентов сплава.
Виды диаграмм состояния.
Диаграмма состояния сплавов, образующих механические смеси (рис. 1), характеризуется отсутствием растворения компонентов в твердом состоянии. Поэтому в этом сплаве возможно образование трех фаз: жидкого сплава Ж, кристаллов А и кристаллов В. Линия АСВ диаграммы является линией ликвидус: на участке АС при охлаждении начинается кристаллизация компонента А, а на участке CD — компонента В. Линия DC В является линией солидус, на ней завершается кристаллизация А или В и при постоянной температуре происходит кристаллизация эвтектики Э. Сплавы концентрация которых соответствует точке С диаграммы называются эвтектическими, их структура представляет собой чистую эвтектику. Сплавы, расположенные на диаграмме левее эвтектического, называются доэвтектическими, их структура состоит из зерен А и эвтектики. Те сплавы которые на диаграмме расположены правее эвтектического, называются заэвтектическими, их структура представляет собой зерна В, окруженные эвтектикой.
Рис. 1. Диаграмма состояния сплавов, образующих механические смеси
Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии изображена на рис. 2. Для этого сплава возможно образование двух фаз: жидкого сплава и твердого раствора а. На диаграмме имеется всего две линии, верхняя является линией ликвидус, а нижняя — линией солидус.
Рис. 2. Диаграмма с Рис. 3. Диаграмма состояния сплавов с состояния неограниченной сплавов с ограниченной растворимостью
компонентов в твердом
Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов
в твердом состоянии показана на рис. 3.
В этом сплаве могут существовать три фазы — жидкий сплав, твердый раствор α компонента В в компоненте А и твердый раствор β компонента А в компоненте В. Данная диаграмма содержит в себе элементы двух предыдущих.
Линия АСВ является линией ликвидус, линия ADCEB — линией солидус. Здесь также образуется эвтектика, имеются эвтектический, доэвтектический и заэвтектический сплавы. По линиям FD и EG происходит выделение вторичных кристаллов аII и βII (вследствие уменьшения растворимости с понижением температуры). Процесс выделения вторичных кристаллов из твердой фазы называется вторичной кристаллизацией.
Диаграмма состояния сплавов, образующих химическое соединение (рис.4)
характеризуется наличием вертикальной линии, соответствующей соотношением компонентов в химическом соединении AmBn. Эта линия делит диаграмму на две части, которые можно рассматривать как самостоятельные диаграммы сплавов, образуемых одним из компонентов с химическим соединением. На рис. 12 изображена диаграмма для случая, когда каждый из компонентов образует с химическим соединением механическую смесь.
Рис.4 Диаграмма состояния сплавов образующих химическое соединение
Раздел 1. Основы материаловедения.
Самостоятельная работа №3. «Сплавы железа с углеродом».
План изучения темы
1. Прочитать литературный материал.
2. Письменно в тетради раскрыть тему по предложенному плану.
3. В конце тетради дать пояснение терминам.
4. Письменно ответить на контрольные вопросы.
5. Подготовить по желанию реферат.
План конспекта
- Определение сплавов.
- Компоненты сплавов.
- Виды взаимодействия компонентов в сплавах.
- Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов.
Предлагаемые темы рефератов
- Виды взаимодействия компонентов в сплавах.
- Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов.
- Сплавы железа с углеродом.
Терминологический минимум
- фаза
- система
- механическая смесь
- химическое соединение
Контрольные вопросы
1. Что такое сплав?
2. Что называется компонентом сплава?
3. Какие существуют?
4. Что такое твердые растворы замещения и внедрения?
5. Условия образования твердых растворов с ограниченной и неограниченной растворимостью.
6. Как выглядят твердые растворы под микроскопом?
7. Что такое механическая смесь кристаллов? При каких условиях она образуется? Как выглядит такой сплав под микроскопом?
8. При каких условиях в сплавах возникают химические соединения?
Список обязательной и дополнительной литературы
- Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению (металлообработка): Учеб. Пособие для НПО. - М.: Академия, 2007.
- Основы материаловедения (металлообработка): Учеб. пособие для НПО. / Заплатин В.Н. - М.:Академия, 2008
- Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. - М.: Университетская книга Логос, 2006.
Самостоятельная работа № 3
Сплавы железа с углеродом.
Металлы в чистом виде не обеспечивают требуемых механических и технологических свойств. Поэтому в большинстве случаев в технике используют металлические сплавы, получаемые в основном оглавлением, при высоких температурах, т.е. соединением компонентов сплава в жидком состоянии, а также спеканием, электролизом и другими способами.
В жидком состоянии сплавы представляют собой жидкий раствор.
В твердом виде сплавы образуют механические смеси, химические соединения и твердые растворы.
Вещества, или элементы, составляющие сплав, называются компонентами сплава. Свойства сплава определяются тем, в каком взаимодействии находятся его компоненты и какими свойствами они обладают.
В сплавах компоненты могут различно взаимодействовать друг с другом, образуя те или иные фазы.
Фазой называется однородная по химическому составу, кристаллической структуре, физическим свойствам часть гетерогенной термодинамической системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура изменяются скачком.
Система – это совокупность фаз, находящихся в равновесии и разграниченных поверхностями раздела.
Механическая смесь представляет такую разновидность взаимодействия, когда компоненты в жидком состоянии полностью взаимно растворимы, а в твердом состоянии образуют механическую смесь кристаллов обоих компонентов. При этих условиях структура сплава состоит из отдельных кристаллов компонентов со своей кристаллической решеткой, а свойства сплава получаются средними между свойствами компонентов, которые его образуют.
Химическое соединение характеризуется образованием новой кристаллической решетки с упорядоченным расположением в ней атомов компонентов. При этом новая решетка значительно отличается от решеток компонентов, и свойства сплава также существенно изменяются. Химическое соединение образуется при строгом массовом соотношении компонентов.
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов дает представление о строении основных конструкционных сплавов — сталей и чугунов.
Компоненты, фазы и структурные составляющие сплавов железа с углеродом.
Железо — пластичный металл серебристо-белого цвета с невысокой
твердостью (НВ 80). Температура плавления — 1539°С, плотность 7,83 г/см3.
Имеет полиморфные модификации. С углеродом железо образует химическое соединение и твердые растворы.
Ферритом называется твердый раствор углерода в а- железе. Содержание
углерода в феррите очень невелико — максимальное 0,02% при температуре 727°С. Благодаря столь малому содержанию углерода свойства феррита совпадают со свойствами железа (низкая твердость и высокая пластичность). Твердый раствор углерода в высокотемпературной модификации Feα (т.е. в Feδ) часто называют δ- ферритом или высокотемпературным ферритом.
Рис. 1 Феррит
Аустенит — это твердый раствор углерода в γ- железе. Максимальное
содержание углерода в аустените составляет 2,14% (при температуре 1147°С). Имеет твердость НВ 220
Рис. 2 Аустенит
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.
Рис. 3 Пластинчатый перлит
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.
Рис. 4 Зернистый перлит
Эвтектоид — это механическая смесь двух фаз, образующаяся из твердого
раствора (а не из жидкого сплава, как эвтектика).
Ледебурит представляет собой эвтектическую смесь аустенита с цементитом. Содержит 4,3% углерода, образуется из жидкого сплава при
температуре 1147°С. При температуре 727°С аустенит, входящий в состав
ледебурита превращается в перлит и ниже этой температуры ледебурит
представляет собой механическую смесь перлита с цементитом. Фаза цементита имеет пять структурных форм: цементит первичный, образующийся из жидкого сплава; цементит вторичный, образующийся из
аустенита; цементит третичный, образующийся из феррита; цементит ледебурита; цементит перлита.
Раздел 1. Основы материаловедения.
Самостоятельная работа №4. «Конструкционные стали».
План изучения темы
1. Прочитать литературный материал.
2. Письменно в тетради раскрыть тему по предложенному плану.
3. В конце тетради дать пояснение терминам.
4. Письменно ответить на контрольные вопросы.
5. Подготовить по желанию реферат.
План конспекта
- Предназначение конструкционных сталей.
- Требования, предъявляемые к качеству конструкционных сталей.
- Классификация конструкционных сталей.
Предлагаемые темы рефератов
- Конструкционные материалы и стали.
- Классификация конструкционных сталей.
- Предназначение конструкционных сталей.
Терминологический минимум
- сталь
- легирующие элементы
- условия эксплуатации
Контрольные вопросы
1. Что входит в состав конструкционных сталей?
2. Влияние углерода на свойства стали.
3.Влияние полезных и вредных постоянных примесей на свойства стали.
4. Какие существуют виды классификации конструкционных сталей?
Список обязательной и дополнительной литературы
- Черепахин А.А. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия,
2006
- Чумаченко Ю.Т. Материаловедение: Учебник для СПО. - Ростов н/Д.:
Феникс, 2009.
- Материаловедение / Под. общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.
Самостоятельная работа № 4
Конструкционные стали
Конструкционные стали идут на изготовление деталей машин, конструкций
и сооружений. Они должны обеспечивать длительную и надежную работу деталей и конструкций в условиях эксплуатации. Поэтому основное требование к конструкционным сталям — комплекс высоких механических свойств.
Конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.
Конструкционные стали являются наиболее распространенными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.
Достоинством является возможность, получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид обработки. Стали, подразделяют на углеродистые и легированные. Углеродистые стали являются основными. Их свойства определяются количеством углерода и содержанием примесей, которые взаимодействуют с железом и углеродом.
Углерод влияет на вязкие свойства. Увеличение содержания углерода повышает порог хладоломкости и снижает ударную вязкость.
Углерод оказывает влияние и на технологические свойства. Повышение содержания углерода ухудшает литейные свойства стали (используются стали с содержанием углерода до 0,4 %), обрабатываемость давлением и резанием, свариваемость. Следует учитывать, что стали с низким содержанием углерода также плохо обрабатываются резанием.
К конструкционным сталям, применяемым для изготовления разнообразных деталей машин, предъявляют следующие требования: сочетание высокой прочности и достаточной вязкости хорошие технологические свойства экономичность и недефицитность. Высокая конструкционная прочность стали, достигается путем рационального выбора химического состава, режимов термической обработки, методов поверхностного упрочнения, улучшением металлургического качества. Решающая роль в составе конструкционных сталей отводится углероду. Он увеличивает прочность стали, но снижает пластичность и вязкость, повышает порог хладоломкости. Поэтому его содержание регламентировано и редко превышает 0,6 %. Влияние на конструкционную прочность оказывают легирующие элементы. Повышение конструкционной прочности при легировании связано с обеспечением высокой прокаливаемости, уменьшением критической скорости закалки, измельчением зерна. Применение упрочняющей термической обработки улучшает комплекс механических свойств.
Классификация конструкционных сталей
Машиностроительные стали предназначены для изготовления различных деталей машин и механизмов. Они классифицируются:
по химическому составу (углеродистые и легированные); по обработке (цементуемые, улучшаемые); по назначению (пружинные,
шарикоподшипниковые).
Раздел 1. Основы материаловедения.
Самостоятельная работа №5. «Стали со специальными свойствами».
План изучения темы
1. Прочитать литературный материал.
2. Письменно в тетради раскрыть тему по предложенному плану.
3. В конце тетради дать пояснение терминам.
4. Письменно ответить на контрольные вопросы.
5. Подготовить по желанию реферат.
План конспекта
- Перечислить стали со специальными назначениями.
- Описать свойства, маркировку и способ получения коррозионностойкой (нержавеющей) стали.
- Описать свойства, маркировку и способ получения жаростойких и жаропрочных сталей.
- Перечислить виды и описать свойства инструментальных сталей.
- Описать свойства, маркировку и способ получения быстрорежущих сталей.
Предлагаемые темы рефератов
- Назначение стали со специальными свойствами.
Терминологический минимум
- Коррозия
- Технологические свойства
- Сталь легированная
Контрольные вопросы
1. Что входит в состав коррозионностойкой стали?
2. Влияние легирующих элементов на свойства стали.
3. Как маркируются быстрорежущие стали?
4. Перечислить способы получения стали.
Список обязательной и дополнительной литературы
- Черепахин А.А. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия,
2006
- Чумаченко Ю.Т. Материаловедение: Учебник для СПО. - Ростов н/Д.:
Феникс, 2009.
- Материаловедение / Под. общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.
Самостоятельная работа №5.
Стали со специальными свойствами
Коррозионностойкие (нержавеющие) стали.
Коррозионная стойкость достигается при введении в сталь элементов, образующих на ее поверхности тонкие и прочные оксидные пленки. Наилучший из этих элементов — хром. При введении в стапь 12-14% хрома она становится устойчивой против коррозии в атмосфере, воде, ряде кислот, щелочей и солей. Стали, содержащие меньшее количество хрома, подвержены коррозии точно так же, как и углеродистые стали. В технике применяют хромистые и хромоникелевые коррозиониостойкие стали.
Хромистые коррозиониостойкие стали могут содержать 13, 17 или 25-27%
хрома. Стали марок 08X13, 12X13, 20X13 подвергаются закалке от 1000°С и
отпуску при 600-700°С. Их применяют для изготовления деталей с повышенной пластичностью, работающих в слабоагрессивных средах. Стали 30X13, 40X13 подвергаются закалке и отпуску при 200-300°С. Из них изготавливают режущий, мерительный и хирургический инструмент.
Стати 12X17, 15X28 имеют более высокую коррозионную стойкость.
Хромоникелевые стали обычно содержат 18% хрома и 9-12% никеля
(04Х18Н10, 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т и др.). Они имеют более высокую
коррозионную стойкость по сравнению с хромистыми сталями, лучшие
механические свойства, хорошо свариваются. Эти стали имеют аустенитную
структуру. Их термообработка состоит из закалки от температуры 1100-1150°С в воде без отпуска.
Хромоникелевые стали склонны к межкристаллитной коррозии. Она быстро
распространяется по границам зерен без заметных внешних признаков. Это
происходит вследствие образования карбидов хрома по границам зерен, что
приводит к уменьшению содержания хрома в поверхностном слое зерна. Чтобы карбиды хрома не образовывались, надо либо использовать стали с пониженным содержанием углерода (до 0,04%), либо дополнительно легировать сталь титаном, связывающим углерод в карбид титана.
Используются хромоникелевые стали в пищевой и химической промышленности, в холодильной технике. Поскольку никель дорогостоящий
элемент, иногда его частично заменяют марганцем и используют сталь
10Χ14Γ14Η4Τ.
Жаростойкие и жаропрочные стали. Под жаростойкими сталями
понимают стали, обладающие стойкостью против химического разрушения
поверхности при высокой температуре (свыше 550°С). При нагреве стали
происходит окисление поверхности и образуется оксидная пленка (окалина).
Дальнейшее окисление определяется скоростью проникновения атомов кислорода через эту плёнку. Через пленку оксидов железа они проникают очень легко. Для повышения жаростойкости сталь легируют элементами, образующими плотную пленку, через которую атомы кислорода не проникают. Эти элементы — хром, алюминий, кремний. Так как алюминий и кремний повышают хрупкость стати, чаще всего применяют хром. Чем больше его содержание, тем более жаропрочной является сталь. Сталь 15X5 выдерживает до 600°С, 40Х9С2 — до 800°С, рассмотренные ранее 12X17 — до 900°С и 15X28 — до 1050°С.
Жаропрочные материалы способны противостоять механическим нагрузкам
при высоких температурах. Жаропрочные стали классифицируются по структуре.
Перлитные стали содержат малое количество углерода, легируются хромом
молибденом, ванадием (12ХМ, 12Х1МФ). Используют для изготовления труб, паропроводов и др. деталей, длительно работающих при температуре 500-550°С.
Мартенситные стали в большом количестве легированы хромом (15X11МФ,
15Х12ВНМФ). Они используются для деталей энергетического оборудования, длительно работающего при температуре 600-620°С. Особую группу мартенситных сталей составляют сильхромы, применяемые для клапанов двигателей внутреннего сгорания. Они дополнительно легированы кремнием (40Х9С2, 40X10С2М).
Аустенитные стали легированы большим количеством хрома и никеля а
также другими элементами (09Х14Н16Б, 09Х14Н19В2БР). Из этих сталей
изготавливают детали газовых турбин, работающих при температуре 600-700°С.
Для работы при более высоких температурах (700-900°С) служат сплавы на
основе никеля, называемые нимониками. Примером нимоника является сплав
ХН77ТЮР, содержащий кроме никеля приблизительно 20% Сr, 2,5% Ti, 1% А1.
Дпя работы при температурах свыше 1000°С используют тугоплавкие металлы и их сплавы. Это — хром, ниобий, молибден, тантал, вольфрам. Они используются в атомной энергетике и в космической технике.
Температуры 1500-1700°С выдерживают жаропрочные керамические
материалы на основе карбида и нитрида кремния.
Инструментальные стали
По назначению инструментальные стали делятся на стали для режущего,
измерительного и штампового инструмента. Кроме сталей, для изготовления
режущего инструмента применяются металлокерамические твердые сплавы и
минералокерамические материалы. Режущий инструмент работает в сложных
условиях, подвержен интенсивному износу, при работе часто разогревается.
Поэтому материал для изготовления режущего инструмента должен обладать
высокой твердостью, износостойкостью и теплостойкостью. Теплостойкость — это способность сохранять высокую твердость и режущие свойства при длительном нагреве.
Углеродистые инструментальные стали содержат 0,7-1,3% углерода. Они маркируются буквой У и цифрой, Показывающих содержание углерода в десятых долях процента (У7, У8, У9, У13).
Буква А в конце марки Показывает, что стапь высококачественная (У7А, У8А,У1 ЗА). Предварительная термообработка этих сталей — отжиг на зернистый перлит, окончательная — закалка в воде или растворе соли и низкий отпуск. После этого структура стали представляет собой мартенсит с включениями зернистого цементита. Твердость лежит в интервале HRC 56-64;
Для углеродистых инструментальных сталей характерны низкая теплостойкость (до 2Ш°С) и низкая прокаливаемость (до 10-12 мм). Однако вязкая незакаленная сердцевина повышает устойчивость инструмента против поломок при вибрациях и ударах. Кроме того, эти стали достаточно дешевы и в незакаленном состоянии сами хорошо обрабатываются. Стали У7-У9 применяются для изготовления инструмента, испытывающего ударные нагрузки (зубила, молотки, топоры). Стали У10-У13 идут на изготовление
инструмента, обладающего высокой твердостью (напильники, хирургический
инструмент). Стали У8-У12 применяются также для измерительного инструмента.
Низколегированные инструментальные стали содержат в сумме около 1-
3% легирующих элементов. Они обладают повышенной по сравнению с
углеродистыми сталями прокаливаемостью, но теплостойкость их невелика — до 400°С. Основные легирующие элементы — хром, кремний, вольфрам, ванадий. Маркируются эти стали так же, как конструкционные, но содержание углерода дается в десятых долях процента. Если первая цифра в марке отсутствует, то содержание углерода превышает 1%. Например 9ХС, ХВГ, ХВ5.
Термообработка низколегированных инструментальных сталей — закалка в масле и отпуск при температуре 150-200°С. При этом обычно достигается сквозная прокаливаемость. Твердость после термообработки составляет HRC 62-64.
Благодаря большей прокаливаемости и закалке в масле низколегированные
стали используются для изготовления инструмента большой длины и крупного сечения (например, сверл диаметром до 60 мм). Применяются для ручного инструмента по металлу и измерительного инструмента.
Быстрорежущие стали предназначены для работы при высоких скоростях
резания. Главное их достоинство — высокая теплостойкость (до 650°С). Это
достигается за счет большого количества легирующих элементов — вольфрама, хрома, молибдена, ванадия, кобальта. Маркируются быстрорежущие стали буквой Р, число после которой показывает среднее содержание вольфрама в %. Далее идут обозначения и содержание других легирующих элементов. Содержание углерода во всех быстрорежущих сталях приблизительно 1 %, а хрома 4%. Поэтому эти элементы в марке не указываются. Например, Р18, Р9, Р6М5, Р6М5Ф2К8.
Термообработка быстрорежущих сталей заключается закалке от высоких
температур (1200-1300°С) и трехкратном отпуске при 550-570°С. Быстрорежущие стали применяются для инструмента, используемого для
обработки металла на металлорежущих станках (резцы, фрезы, сверла). Для
экономии дорогих быстрорежущих сталей режущий инструмент часто
изготавливается сборным или сварным. Рабочую часть из быстрорежущей стати приваривают к основной части инструмента из конструкционной стали.
Пояснительная записка
Самостоятельная работа по дисциплине ОП. 05 Материаловедение составлена на основе рабочей программа учебной дисциплины.
Программа дисциплины ОП. 05 Материаловедение предусматривает ознакомление студентов с основными свойствами металлов, сплавов и других конструкционных материалов. Изучать методы обработки материалов.
Предметная цикловая комиссия может вносить изменения в последовательность изучения материала, распределение учебных часов за темами. Изучение дисциплины завершается экзаменом.
Самостоятельная внеаудиторная работа предполагает составление конспекта по предложенному плану, разработку рефератов и сообщений.
Конспект оформляется в тетради кратко с ответами на контрольные вопросы.
Реферат и сообщение должны содержать: обоснование выбранной темы, актуальность поставленной проблемы, полноту цитированной литературы.
В результате освоения дисциплины обучающийся 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.
ЛИТЕРАТУРА
Основные источники:
- Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению (металлообработка): Учеб. Пособие для НПО. - М.: Академия, 2007.
- Основы материаловедения (металлообработка): Учеб. пособие для
НПО. / Заплатин В.Н. - М.:Академия, 2008
- Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. - М.:
Университетская книга Логос, 2006.
- Солнцев Ю.П. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия,
2007
- Черепахин А.А. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия,
2006
- Чумаченко Ю.Т. Материаловедение: Учебник для СПО. - Ростов н/Д.:
Феникс, 2009.
Дополнительные источники:
- Зуев В. М. Термическая обработка металлов. - М.: Академия, 2001.
- Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990.
- Калачев Б.А., Ливанов Б.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. – М.: МИСИС, 2005.
- Материаловедение / Под. общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Методические указания по выполнению самостоятельных работ учебной дисциплины естественнонаучного цикла «Математика» по специальности 151901 "Технология машиностроения", базовый уровень
Методические указания по выполнению самостоятельных работ учебной дисциплины естественнонаучного цикла «Математика» разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта по сп...
Методические указания для выполнения самостоятельной работы по дисциплине «Основы экономики» для студентов очной формы обучения специальности среднего профессионального образования 13.02.02 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»
Методические указания для выполнения самостоятельной работы составлены в соответствии с программой по учебной дисциплине "Основы экономики" для специальности СПО 13.02.02 "Теплоснабжение и тепло...
Рабочая тетрадь к практическим занятиям по дисциплине "Основы экономики" для студентов специальности 18.02.05 Производство тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий
Рабочая тетрадь по дисциплине "Основы экономики" включает цель, рекомендуемую литературу по основным темам курса,. а также условия задач для практтического занятия критерия оценивания выполняемых рабо...
Методические указания для внеаудиторной самостоятельной работы по дисциплине "Технологические процессы лесозаготовок"
Методические указания для внеаудиторной самостоятельной работы по дисциплине "Технологические процессы лесозаготовок" предназначен для демонстрации материала в системе СПО...
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению самостоятельной работы по дисциплине ЕН.02 Компьютерное моделирование специальность 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению самостоятельной работы по дисциплине ЕН.02 Компьютерное моделирование специальность 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отрасля...
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению самостоятельной работы по дисциплине ОП.01 Топографическое черчение специальность 21.02.10 Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению самостоятельной работы по дисциплине ОП.01 Топографическое черчение специальность 21.02.10 Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений...
Методические указания по внеаудиторной самостоятельной работе учебной дисциплины ОП.02 Электротехника профессия СПО 13.01.10 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)
Внеаудиторная самостоятельная работа - планируемая учебная, учебно-исследовательская работа студентов, выполняемая вне занятий по заданию и под руководством преподавателя, но без его непосредств...