Рабочая программа, методические указания и

задание на контрольную работу

Для специальностей «Д» и «Эк»

 

Челябинск

Данная работа содержит рабочую программу, задание на контрольную работу, методические указания к изучению данной дисциплины и выполнению контрольной работы, примеры ответов на вопросы контрольной работы, вопросы к экзамену по дисциплине «Материаловедение», список рекомендуемой литературы.

 

 

Илл. 2, табл. 7, библиогр. 11 назв.

 

 

Одобрено на заседании кафедры ОПД ЧИПС, протокол № от.

 

 

Составитель: канд. техн. наук, ст. преподаватель кафедры ОПД ЧИПС

Архипова Е.В.

 

Рецензент: канд. техн. наук, доцент кафедры ОПД ЧИПС Евсеенков В.С.

 

Цель изучения дисциплины «Материаловедение» - дать студентам представление о металлах и сплавах, взаимосвязи химического состава, структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов, способах изменения этих свойств; о неметаллических материалах (конструкционных пластмассах и резинотехнических изделиях).

При изучении дисциплины «Материаловедение», выполнении контрольной работы и подготовке к экзамену следует придерживаться следующего порядка:

1) ознакомиться с программой;

2) изучить рекомендуемую учебную литературу, обратив особое внимание на физико-химическую сущность рассматриваемых процессов и превращений; на механические свойства материалов и способы наиболее эффективного и экономичного их использования на железнодорожном транспорте;

3) ответить письменно на вопросы контрольной работы.

Составление ответов на вопросы закрепляет знания по отдельным разделам, но не заменяет изучения материала по всей программе.

В случае затруднений при выполнении контрольной работы следует обращаться за устной или письменной консультацией на кафедру.

 

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

 

Металловедение

Строение и кристаллизация металлов

Классификация металлов. Черные и цветные металлы: тугоплавкие, легкие, легкоплавкие, благородные и др. Особенности атомного строения и свойства металлов. Типы кристаллических решеток металлов. Полиморфные превращения в металлах. Анизотропия металлов. Строение реальных кристаллов. Понятие о теории дислокации. Несовершенства кристаллического строения: точечные, линейные, поверхностные дефекты. Зерна, фрагменты, блоки.

Кристаллизация металлов. Особенности жидкого состояния. Кривые охлаждения чистых металлов. Образование и рост кристаллических зародышей. Факторы, влияющие на процесс кристаллизации и величину зерна.

Строение слитка и дендрита. Кристаллическая, химическая и физическая неоднородность слитка. Внутрикристаллитная дендритная ликвация.

Основы теории сплавов

Понятая: сплав, компонент, фаза, структурная составляющая сплава. Смеси, химические соединения, твердые растворы. Виды твердых растворов и химических соединений. Методы построения диаграмм состояний. Четыре простейших типа диаграмм состоянии двойных систем. Вторичная кристаллизация. Связь между строением сплавов (диаграммой состояний) и их свойствами (закон Н. С. Курнакова). Определение химического состава и количественного соотношения фаз, находящихся в равновесии.

Железоуглеродистые сплавы

Железо и его свойства. Аллотропия или полиморфизм железа. Строение фаз и структурных составляющих системы железо—углерод. Диаграмма состояний железо—цементит. Роль Д. К. Чернова в разработке этой диаграммы. Углеродистые стали. Влияние углерода и постоянных примесей, а также кислорода, азота, водорода и неметаллических включений на структуру и свойства стали. Классификация углеродистых сталей по способу производства, качеству, степени раскисления и применению. ГОСТы на углеродистые стали. Маркировка сталей. Особые технические условия (ТУ) на углеродистые стали для ответственных деталей подвижного состава, машин, механизмов и сооружений железнодорожного транспорта. Понятие о чугунаx. Назначение чугунов. Ковкий и высокопрочный чугун. Термическая обработка чугуна.

 

Основы теории термической обработки стали

Превращения в стали при нагреве. Изотермические кривые превращения перлита в аустенит при нагреве. Наследственное зерно. Влияние величины зерна на механические и технологические свойства. Превращения переохлажденного аустенита. Диаграмма изотермического распада аустенита эвтектоидной стали. Особенности диаграмм для до- и заэвтектоидной сталей. Превращения аустенита при непрерывном охлаждении. Превращение аустенита в мартенсит. Критическая скорость закалки. Особенности мартенситного превращения. Строение и свойства мартенсита. Изотермическая закалка стали.

Теория упрочнения сплавов путем закалки и старения. Напряжение и деформация. Влияние температуры и скорости нагружения на сопротивление деформации. Твердость, износостойкость, хладноломкость металлов. Хрупкое и вязкое разрушение. Явление усталости. Предел выносливости. Конструкционная прочность. Удельная прочность. Применение поверхностной пластической деформации для упрочнения деталей подвижного состава. Обработка дробью и накатка роликом.

Технология термической обработки стали

Классификация основных видов термической обработки. Окисление и обезуглероживание стали при нагреве. Защитные среды для термообработки. Отжиг стали и его разновидности. Нормализация стали. Влияние отжига и нормализации нa структуру, механические свойства и обрабатываемость резанием. Закалка стали. Выбор температуры закалки. Закаливаемость и прокаливаемость стали. Внутренние напряжения (термические и структурные), возникающие при закалке. Способы закалки. Обработка холодом (А. П. Гуляев), ее назначение. Поверхностная закалка с нагревом токами высокой частоты — ТВЧ (В. П. Вологдин). Особенности структуры и свойств стали, закаленной с индукционного нагрева. Детали подвижного состава, подвергаемые закалке с нагревом ТВЧ. Газопламенный нагрев под закалку. Отпуск закаленной стали и его виды. Улучшение стали. Влияние температуры отпуска на механические свойства стали. Наклеп и рекристаллизация. Термомеханическая обработка стали (ВТМО и НТМО).

Химико-термическая обработка стали

Сущность и цели химико-термической обработки. Физико-химические основы химико-термической обработки стали. Цементация спали, ее виды, химизм процесса. Варианты термической обработки цементированной стали. Азотирование стали. Химизм процесса. Структура и свойства азотированной стали. Детали подвижного состава, подвергаемые цементации и азотированию. Нитроцементация (цианироваие) конструкционной и инструментальной сталей. Сульфоцианирование, алитирование и хромирование стали, борирование стали. Охрана труда в термических цехах.

 

Основы легирования стали

Влияние легирующих элементов нa полиморфизм железа. Диаграмма состояния железо — легирующий элемент с открытой и закрытой g - областью. Карбидообразующие и некарбидообразующие элементы. Влияние легирующих элементов на основные превращения в стали (распад аустенита, мартенситное превращение, превращения при oтпуске). Отпускная xpупкость I и II рода. Влияние марганца, хрома, кремния, никеля, молибдена, вольфрама на превращения, структypy и свойства сталей. Цели добавления и количество вводимых в сталь титана, ванадия, алюминия, бора, меди, серы, свинца, селена, азота и редкоземельных элементов (РЗМ).

 

Конструкционные легированные стали

Требования к конструкционным сталям. Классификация и маркировка: ГОСТы на легированные конструкционные стали. Цементуемые и улучшаемые легированные стали; их состав, термическая обработка, свойства и применение в транспортном и строительно-дорожном машиностроении. Хладостойкие стали для машин, работающих в условиях низких температур. Рессорно-пружинные стали для подвижного состава. Стали для подшипников подвижного состава.