ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Цели дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»:

- дать представление о материале, как сложной совокупности состава, строения, свойств, применения, технологии получения полуфабриката, технологии формообразования материалов, используемых в различных отраслях промышленности, в том числе, в транспортно-технологических машинах и комплексах;

- ознакомить с вопросами оценки качества и потребительских свойств материалов.

Задачи дисциплины – научить студентов:

- классифицировать материалы по характерным признакам: состава, строения, свойств, применения, технологии получения полуфабриката, технологии переработки;

- оценивать технологичность и себестоимость готовых изделий;

- технологическим методам обработки материалов;

- выбирать материалы из баз данных в соответствии с условиями эксплуатации;

- расшифровывать марки конструкционных и инструментальных материалов;

- оценивать технологичность и себестоимость ремонта изделий с точки зрения дисциплины.

МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП НАПРАВЛЕНИЯ

Дисциплина «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» представляет собой дисциплину профессионального цикла профиля (Б3).

Дисциплина базируется на базовой части дисциплин математического и естественнонаучного цикла (Б2): «Физика», «Химия».

Дисциплина «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» имеет взаимосвязь со следующими дисциплинами профессионального цикла (Б3): «Сопротивление материалов» (Б3.2), «Детали машин и основы конструирования» (Б3.4), «Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования (ТиТТМО)» (Б3.12).

Данная дисциплина необходима для успешного освоения дисциплин магистерской программы по направлению подготовки «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов».

КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

3.1. Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

ПК-10: умение выбирать материалы для применения при эксплуатации в ремонте транспортных машин и транспортно-технологических комплексов различного назначения с учетом влияния внешних факторов и требований безопасной и эффективной эксплуатации и стоимости.

· Знать:

- строение металлов, диффузионные процессы в металле;

- формирование структуры металлов и сплавов при кристаллизации и пластической деформации;

- закономерности изменения структуры и свойств материалов под воздействием внешних факторов: влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла;

- взаимосвязи химического состава, структуры и свойства материалов;

- физико-механические и технологические свойства металлических (металлов и сплавов) и неметаллических материалов (пластмасс), теории и технологии термической обработки стали, пластмасс;

- основные принципы выбора и критерии оценки работоспособности материалов в изделиях;

- современные способы получения конструкционных материалов;

· Уметь:

- выбрать материал и технологии его получения с учетом эксплуатации готового изделия, выполненного из этого материала;

- определить характеристики прочности и пластичности образца по диаграмме растяжения;

- выбрать вид испытаний на твердость в зависимости от материала и предшествовавшей обработки;

· Владеть навыками:

- использования ГОСТов, баз данных на материалы и других справочных источников по выбору материалов и способов их обработки;

- работы с машинами и приборами, предназначенными для определения свойств материалов.

3.2. В результате изучения дисциплины обучающийся студент должен:

· Знать:

- строение металлов, диффузионные процессы в металле;

- формирование структуры металлов и сплавов при кристаллизации и пластической деформации;

- закономерности изменения структуры и свойств материалов под воздействием внешних факторов: влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла;

- взаимосвязи химического состава, структуры и свойства материалов;

- физико-механические и технологические свойства металлических (металлов и сплавов) и неметаллических материалов (пластмасс), теории и технологии термической обработки стали, пластмасс;

- основные принципы выбора и критерии оценки работоспособности материалов в изделиях;

- современные способы получения конструкционных материалов (ПК-10);

· Уметь:

- выбрать материал и технологии его получения с учетом эксплуатации готового изделия, выполненного из этого материала;

- определить характеристики прочности и пластичности образца по диаграмме растяжения;

- выбрать вид испытаний на твердость в зависимости от материала и предшествовавшей обработки;

· Владеть навыками:

- использования ГОСТов, баз данных на материалы и других справочных источников по выбору материалов и способов их обработки;

- работы с машинами и приборами, предназначенными для определения свойств материалов.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

4.1. Структура преподавания дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» составляет 3 зачетные единицы или 108 часов.

Распределение фонда времени по семестрам, неделям и видам занятий

очная форма обучения

№ п/п	Наименование раздела и темы	Семестр	Неделя семестра	Всего часов	Виды учебной деятельности, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)
лекции	лаб. раб.	пр. зан.	сем. зан.	сам. раб.
1.	Кристаллическое строение металлов. Диффузионные процессы в металле		1-2				-	-	тест-опрос
2.	Строениеи свойства сплавов. Механические свойства металлов и сплавов		3-4				-	-	тест-опрос
3.	Диаграммы состояния сплавов. Современные способы получения сплавов		5-6				-	-	тест-опрос
4.	Железоуглеродистые сплавы. Современные способы массового производства стали и чугуна		7-8				-	-	тест-опрос
5.	Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Современные способы получения высококачественных сталей		9-10				-	-	тест-опрос
6.	Теория и технология термической обработки стали. Химико-термическая обработка		11-12				-	-	тест-опрос
	Стали. Конструкционные стали, легированные стали, инструментальные стали		13-14				-	-	тест-опрос
	Жаропрочные, износостой-кие, инструментальные и штамповочные сплавы					-	-	-	тестирование
	Алюминий, магний, титан и сплавы на их основе. Современные способы получения		15-16				-	-	тест-опрос
	Медь и её сплавы. Электротехнические материалы. Современные способы получения					-	-	-	тестирование
	Неметаллические материалы. Теория и технология термической обработки пластмасс		17-18				-	-	тест-опрос
	Использование полимерных материалов в транспортно-технологических машинах и комплексах					-	-	-	тест-опрос
Всего за семестр:				-	-		-
Общая трудоемкость (количество часов / зачетных единиц):	108/3	-	-	-	-	-	-
Формы промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
	Курсовая работа (проект)	Зачет	Экзамен
Семестры:	-		-

4.2. Содержание дисциплины

4.2.1. Содержание тем дисциплины

№ п/п	Наименование темы	Формируемые компетенции	Результаты освоения (знать, уметь, владеть)	Образовательные технологии
1.	Кристаллическое строение металлов. Диффузионные процессы в металле	ПК-10	Знать: - о кристаллическом строении металлов и диффузии; - кинетику металлургических процессов. Уметь: - различать типы кристаллических решеток. Владеть: - понятийным аппаратом кристаллографии и теории диффузии.	Лекции и лабораторные работы, выполнение самостоятельных работ.
2.	Строениеи свойства сплавов. Механические свойства металлов и сплавов	Знать: - строение и свойства сплавов; - текстуры пластической деформации; - структуры отжига. Уметь: - определять тип литой и деформированной структуры сплава. Владеть: - методами определений свойств сплавов.
3.	Диаграммы состояния сплавов. Современные способы получения сплавов	Знать: - особенности диаграмм состояния сплавов, как основы современных способов получения конструкционных материалов. Уметь: - анализировать диаграммы состояния сплавов; - проводить шихтовку простейших сплавов. Владеть: - навыками использования правила отрезков.
4.	Железоуглеродистые сплавы. Современные способы массового производства стали и чугуна	Знать: - металлургическую классификацию железоуглеродистых сплавов. Уметь: - анализировать макро - и микроструктуры металлургических слитков и полуфабрикатов. Владеть: - навыком определения химического состава железоуглеродистого сплава по его марке и способу производства.
5.	Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Современные способы получения высококачественных сталей	Знать: - основные критические температуры железоуглеродистых сплавов и влияние на них технологических примесей; - современные способы рафинирования сталей. Уметь: - находить область равновесного существования сталей и чугунов с заданной структурой. Владеть: - навыками определения структурного состава железоуглеродистого сплава при данной температуре.
6.	Теория и технология термической обработки стали. Химико-термическая обработка	Знать: - основные способы свойство формирования сталей; - основные виды термической обработки сталей. Уметь: - анализировать структуру и свойства после термической обработки. Владеть: - навыками определения оптимальных режимов термической обработки.
7.	Стали. Конструкционные стали, легированные стали, инструментальные стали	Знать: - особенности химического и структурного состава сталей и современных способов их получения, в том числе, способом порошковой металлургии. Уметь: - классифицировать стали в зависимости от их назначения. Владеть: - навыками определения назначения и структурного класса стали по её марке.
8.	Жаропрочные, износостойкие, инструментальные и штамповочные сплавы	Знать: - влияние химического и структурного состава на эксплуатационные свойства сталей с особыми свойствами; - современные способы получения высококачественных сталей. Уметь: - анализировать пригодность стали для эксплуатации в данных условиях. Владеть: - навыками назначения термической обработки для сталей с особыми свойствами.	Лекция с использованием метода анализа конкретных ситуаций.
9.	Алюминий, магний, титан и сплавы на их основе. Современные способы получения	Знать: - особенности легирования алюминиевых, магниевых и титановых сплавов; - современные способы получения легких сплавов. Уметь: - различать типы легких сплавов по способу упрочнению в их маркировке. Владеть: - навыками определения возможности термоупрочнения и упрочнения холодной пластической деформацией сплавов на основе диаграмм их состояния.	Лекции и лабораторные работы, выполнение самостоятельных работ.
10.	Медь и её сплавы. Электротехнические материалы. Современные способы получения	Знать: - электротехнические свойства меди, триботехнические и коррозионные свойства медных сплавов; - современные способы получения. Уметь: - отличать деформируемые сплавы на медной основе от литейных. Владеть: - навыками определения химического состава сплавов на основе меди по их марке.	Лекция с использованием метода анализа конкретных ситуаций.
11.	Неметаллические материалы. Теория и технология термической обработки пластмасс	Знать: - особенности строения полимерных материалов и современные способы получения; - технологические свойства полимеров. Уметь: - различать термопластические и термореактивные полимеры; - назначать способы переработки полимерных полуфабрикатов. Владеть: - навыками определения вида полимерного материала путём экспресс-анализа.	Лекции и лабораторные работы, выполнение самостоятельных работ.
12.	Использование полимерных материалов в транспортно-технологических машинах и комплексах	Знать: - марки полимерных материалов, наиболее широко используемых в транспортно-технологических машинах и комплексах. Уметь: - анализировать влияние замены металлической детали на неметаллическую на конструктивную прочность. Владеть: - навыками выбора материала в зависимости от эксплуатационных требований.	Лекция с использованием метода анализа конкретных ситуаций.

Тема 1. Кристаллическое строение металлов. Диффузионные процессы в металле

Строение металлов. Элементы кристаллографии: кристаллическая решетка, анизотропия, металлические кристаллы, полиформизм металлов. Диффузионные процессы в металле.

Литература:

1. Солнцев, Ю. П. Материаловедение: учебник / Ю. П. Солнцев, Е. И. Пряхин; ред. Ю. П. Солнцев. - 4-е изд., перераб. и доп. - СПб: ХИМИЗДАТ, 20072. Ржевская, С. В. Ржевская, С. В. Ржевская, С. В. Материаловедение: учебник / С. В. Ржевская. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Университетская книга: Логос, 2006

3. Колесов, С. Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник / С. Н. Колесов. - М.: Высшая школа, 2004.

4. Пейсахов, А. М. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник / А. М. Пейсахов, А. М. Кучер. - 2-е изд. - СПб: Изд-во Михайлова В. А., 2004.

Тема 2. Строениеи свойства сплавов. Механические свойства металлов и сплавов

Формирование структуры металлов и сплавов при кристаллизации. Термин «сплав». Твердые растворы, промежуточные фазы, дефекты кристаллов: точечные, линейные, поверхностные и объемные. Связь между дефектами кристаллического строения и механическими свойствами. Теоретическая и реальная прочность. Пластическая деформация, влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла. Механические свойства металлов и сплавов. Конструктивная прочность.

Литература:

1. Солнцев, Ю. П. Материаловедение: учебник / Ю. П. Солнцев, Е. И. Пряхин; ред. Ю. П. Солнцев. - 4-е изд., перераб. и доп. - СПб: ХИМИЗДАТ, 20072. Ржевская, С. В. Материаловедение: учебник / С. В. Ржевская. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Университетская книга: Логос, 2006 3. Колесов, С. Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник / С. Н. Колесов, И. С. Колесов. - М.: Высшая школа, 2004.

4. Петренко, Ю. А. Технология конструкционных материалов: лабораторный практикум. / С. А. Боровский, В. И. Волкоморов, Г. А. Воробьева, Ю. А. Петренко и др. – СПб: СПбГАСЭ, 2005. – 211 с.

5. Лепеш, Г. В. Конструкционные материалы: практикум по лабораторным работам для студентов сервисных технических специальностей высших учебных заведений. / Г. В. Лепеш, Ю. А. Петренко, Е. Е. Складнова. – СПб: Изд-во СПбГАСЭ, 2004. – 107 с.

Тема 3. Диаграммы состояния сплавов. Современные способы получения сплавов

Типы сплавов: твердые растворы, эвтектики, химические соединения. Типы диаграмм состояния. Конструкционные металлы и сплавы. Общие требования. Процесс выплавки сплавов. Шихта, топливо. Постоянные, случайные и технологические примеси. Термодинамика процесса плавки. Газогидродинамика процесса плавки.

Литература:

3. Колесов, С. Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник / С. Н. Колесов, И. С. Колесов. - М.: Высшая школа, 2004.

4. Иванов, А.П. Струйные технологии в промышленности: Монография / А. П. Иванов, Д. А. Иванов, А. М. Сизов – СПб: Изд-во СПбГУСЭ, 2009.

5. Иванов, Д. А. Струйные технологии в машиностроении: монография / Д. А. Иванов, А. В. Васильева. - СПб: Изд-во СПбГУСЭ, 2010.

Тема 4. Железоуглеродистые сплавы. Современные способы массового производства стали и чугуна

Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом: железо, углерод, феррит, аустенит, цементит, графит. Доменный процесс. Процесс прямого восстановления железа из руд. Конверторное производство. Электросталеплавильное производство. Непрерывная разливка стали

Литература:

5. Струйные технологии в машиностроении: монография / Д. А. Иванов, А. В. Васильева; С.-Петерб. гос. ун-т сервиса и экономики. - СПб: Изд-во СПбГУСЭ, 2010.

Тема 5. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Современные способы получения высококачественных сталей

Схема построения диаграммы состояния, правило фаз, правило концентраций, правило отрезков. Эвтектическая реакция-реакция выделения двух твердых фаз определенной концентрации одновременно. Диаграмма состояния железо-цементит. Практическое использование диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов. Формирование структуры равновесных и деформированных металлов и сплавов. Современные переплавочные процессы: электрошлаковый, вакуумный, зонный и другие. Рафинирование сталей.

Литература:

5. Иванов, Д. А. Струйные технологии в машиностроении: монография / Д. А. Иванов, А. В. Васильева; С.-Петерб. гос. ун-т сервиса и экономики. - СПб: Изд-во СПбГУСЭ, 2010.

Тема 6. Теория и технология термической обработки стали. Химико-термическая обработка

Определение и классификация: закалка, отжиг, отпуск, старение. Формирование структуры при нагреве и охлаждении: «круговорот структур и свойств в природе». Оборудование для термической обработки. Азотирование стали, цементация, цианирование. Диффузионная металлизация, хромирование, алитирование, силицирование, борирование.

Литература:

Тема 7. Стали. Конструкционные стали, легированные стали, инструментальные стали

Конструкционные стали; легированные стали; инструментальные стали. Механические свойства, маркировка и области применения.

Литература:

Тема 8. Жаропрочные, износостойкие, инструментальные и штамповочные сплавы.

Классификация, механические свойства, маркировка и области применения

Литература:

3. Колесов, С. Н. Колесов, С. Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник / С. Н. Колесов, И. С. Колесов. - М.: Высшая школа, 2004.

Тема 9. Алюминий, магний и титан. Сплавы на их основе. Современные способы получения

Металлургия титана, магния и алюминия. Свойства алюминиевых, магниевых и титановых сплавов, их использование в транспортно-технологических машинах и комплексах. Классификация и маркировка.

Литература:

Тема 10. Медь и её сплавы. Электротехнические материалы. Современные способы получения

Металлургия меди и сплавов на ее основе. Классификация и маркировка медных сплавов. Использование меди и ее сплавов в транспортно-технологических машинах и комплексах. Другие электротехнические материалы, их состав, свойства и маркировка.

Литература:

Тема 11. Неметаллические материалы. Теория и технология обработки пластмасс

Особенности строения и поведения полимеров при нагреве и охлаждении. Пластмассы, состав пластмасс, технологические свойства, литьё пластмасс, область использования полимерных материалов. Резина и резиновые материалы. Классификация резины. Методы получения изделий из резины. Неорганические и органические стёкла, области их использования. Композиционные материалы с полимерной матрицей, их свойства. Технологии получения и применения.

Литература:

Тема 12. Использование полимерных материалов в транспортно-технологических машинах и комплексах

Рациональный выбор полимерных материалов для деталей транспортно-технологических машин и комплексов на основе метода экспертных оценок.

Литература:

4. Лепеш, Г. В. Конструкционные материалы: методические указания по выполнению контрольных работ для студентов. / Г. В. Лепеш, Ю. А. Петренко и др. - СПб: Изд-во СПбГАСЭ, 2005. – 51 с.

Лабораторный практикум

№ п/п	№ темы	Наименование лабораторных работ	Трудо-емкость (час.)
1.	1.	Определение твердости металлов методами вдавливания.
2.	2.	Испытание на растяжение. Свойства металлов и сплавов после холодной пластической деформации и последующего отжига.
3.	3.	Исследование структуры и свойств легкоплавких припоев.
4.	4.	Исследование микроструктуры сплавов в отоженном состоянии.
5.	5.	Изучение технологических процессов сплавления компонент и горячей обработки сплавов по диаграмме состояния железо-углерод.
6.	6.	Исследование процесса закалки и отпуска стали.
7.	7.	Легирование: термическая обработка структуры и свойства.
8.	9.	Закалка и старение алюминиевых сплавов.
9.	11.	Определение вида пластмасс экспресс методами.

Практические занятия

Практические занятия по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» в соответствии с учебным планом не предусмотрены.

4.2.4. Темы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	№ тем данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1.	Сопротивление материалов	+	+	+	+	+	+	+	+	+
2.	Детали машин и основы конструирования				+	+		+	+	+
3.	Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования	+	+	+	+	+	+	+	+	+

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В соответствии с требованиями ФГОС удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, определяется главной целью (миссией) программы, особенностью контингента обучающихся и содержанием конкретных дисциплин, и в целом в учебном процессе они должны составлять не менее 20% аудиторных занятий. Занятия лекционного типа для соответствующих групп студентов не могут составлять более 40% аудиторных занятий.

По дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» удельный вес активных и интерактивных форм проведения занятий (лабораторные работы) составляет 20%.

ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: