Методические указания по изучению основ материаловедения и задания контрольных работ для учащихся заочной формы обучения по специальности: «Техническое обслуживание

МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Государственное учреждение образование

«Жлобинский металлургический техникум»

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ОСНОВ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ЗАДАНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

ДЛЯ УЧАЩИХСЯ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ: «Техническое обслуживание технологического оборудования и средств робототехники в автоматизированном производстве»

Специализация 2-53 01 31-01 01 «Эксплуатация и наладки электронных систем управления в автоматизированном производстве»

II
семестр

Жлобин 2010

ВВЕДЕНИЕ

Цель учебной дисциплины "Материаловедение " - подготовка специалистов по специальностям: «Техническое обслуживание технологического оборудования и средств робототехники в автоматизированном производстве» в области строения и свойств конструкционных и электротехнических материалов, влиянии нагрева на свойства материалов, классификация применение и маркировка материалов.

Курс дисциплины изучает основы металловедения диэлектрические материалы материалы для изделий электронной техники. В результате изучения дисциплины учащийся должен знать:

• строение и кристаллизацию металлов;

• взаимосвязь между составом, структурой и свойствами метал­лов и сплавов, а также способы и закономерности изменения свойств материалов;

• основные сведения о металлических сплавах;

• свойства металлов и сплавов;

• классификацию применение маркировку сталей и чугунов;

• стали и сплавы с особыми физическими свойствами;

• диэлектрические материалы их свойства применение;

• материалы для изделий электронной техники.

Знать и уметь:

• измерять твердость металлов методами Роквелла и Бринелля;

• выбирать и обосновывать марку стали для определенных изделий;

• знать систему маркировки стали и сплавов с особыми физическими свойствами

• выбирать необходимый материал для интегральных схем.

Иметь представление:

• о термодинамических основах фазовых превращений;

• металлических сплавах, строении сплавов, диаграмме состояния двойных сплавов.

• классификации металлических и неметаллических материалов;

• сталях и сплавах с высоким электрическим сопротивлением.

1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Курс "Материаловедение " дает учащимся необходимые сведения об электротехнических и других конструкционных материа­лах, об их свойствах и строении, классификации, маркировке и применении.

Изучение данного курса является предпосылкой к успешному ос­воению ряда специальных дисциплин, формирующих технический кругозор специалиста со средним специальным образованием. Ознакомление с современными спосо­бами получения черных и цветных металлов и других конструкцион­ных и электротехнических материалов, знание их основных свойств и методов обработки, придающих им нужные эксплуатационные свойства, необходимы для правильного выбора и использования этих материалов.

Методические указания составлены в соответствии с тематическим планом "Материаловедение и технология материалов" для средне-специальных учебных заведений.

Тематические планы лекций и лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение» представлен в таблице.

Приступая к изучению данной дисциплины, необходимо иметь учебную литературу и настоящие методические указания.

Рекомендуется освоение материала курса совмещать с практиче­ским изучением каждого раздела на соответствующих производствен­ных предприятиях. Это осуществляется путем ознакомления с техно­логическими процессами, конструкцией и работой применяемых ма­шин и оборудования (печи, молоты, станки и т. д.). Практическое оз­накомление с производственными процессами и оборудованием на­много облегчает изучение материала по учебным пособиям, закрепляет полученные знания, способствует успешному выполнению лабора­торных работ во время лабораторно-экзаменационной сессии.

Таблица 1 -
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
дисциплины «Материаловедение »

Специальность «Техническое обслуживание технологического оборудования и средств робототехники в автоматизированном производстве»

Наименование разделов и тем	Теория	ЛПЗ
Введение. Предмет курса, его цели и задачи. Наука о материалах; классификация металлических и неметаллических материалов.	2	-
Раздел 1 Основы металловедения	10
1.1 Строение и кристаллизация металлов. Общее представление о строении металлов. Основные сведения о металлических сплавах; строение сплавов. Диаграмма состояния двойных сплавов.	2	-
1.2 Железоуглеродистые сплавы. Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом. Структурные составляющие сплавов железа с углеродом. Диаграмма состояния.	2	-
1.3 Свойства металлов и сплавов – общая характеристика механических свойств. Влияние нагрева на структуру и свойства холоднодеформированных металлов; рекристаллизация, деформация.	2	2
1.4 Углеродистые стали- классификация, применение, маркировка. Влияние примесей на свойства сталей.	2	2
1.5 Стали и сплавы с особыми физическими свойствами: магнитные стали и сплавы, стали и сплавы с высоким электрическим сопротивлением.	2	2
Раздел 2 Материалы для электронной техники	2
2.1 Диэлектрические материалы. Материалы для изделий электронной техники.	2	-
Всего по предмету	14	6

Для подготовки к написанию контрольной работы следует изучить темы представленных разделов. Когда будут изучены все темы соответствующего раз­дела, следует в письменном виде ответить на вопросы контрольной работы. Порядок выполнения контрольных работ изложен в конце ме­тодических указаний. В случае затруднений рекомендуется обращать­ся за письменной или устной консультацией к преподавателю. К сдаче экзамена по дисциплине допускаются учащиеся, имеющие зачтенные контрольные работы и зачет по практическим занятиям

Вопросы для самостоятельного изучения

· Диаграмма состояния Fe-C. Железоуглеродистые сплавы и их микроструктура. Классификация углеродистых сталей, чугунов, их маркировка.

· Основы термической обработки сталей и чугунов. Превращения в сталях при нагреве и охлаждении. Виды терми­ческой обработки сталей. Диаграмма изотермического превращения аустенита. Технология различных видов термической обработки.
Термомеханическая обработка.

· Химико-термическая обработка стали. Основные виды и технология химико-термической обработки стали: цементация, азотирование.

· Легированные стали. Влияние легирующих элементов па структуру и свойства сталей. Классификация и маркировка легиро­ванных сталей. Конструкционные и инструментальные стали. Стали с особыми свойствами.

· Цветные металлы и сплавы. Медь и ее сплавы, их классифи­кация, маркировка и области применения. Алюминий и его сплавы, их классификация, маркировка и области применения. Магний и его сплавы. Титан и его сплавы. Подшипниковые сплавы. Твердые сплавы. Стандарты металлов и сплавов.

· Коррозия металлов и сплавов. Виды коррозии и коррозион­ного разрушения. Методы защиты от коррозии.

· Классификация и характеристика неметаллических материа­лов. Классификация, структура и свойства полимеров, пластмасс. Классификация, состав и характеристики резин.

· Классификация композиционных материалов и методы их получения. Выбор и совместимость компонентов. Свойства и при­менение дисперсно-упрочненных волокнистых и слоистых компо­зиционных материалов.

· Керамические материалы: инструментальные и конструкционные. Особенности получения. Свойства и область применения.

· Классификация электроматериалов. Материалы с высокой проводимостью, с высоким сопротивлением. Сверхпроводники и криопроводники. Неметаллические проводниковые материалы.

· Свойства полупроводниковых материалов. Оксидные, стеклообразные и органические полупроводники. Полупроводниковые соединения.

· Свойства, область применения и получение диэлектриков. Твердые органические и неорганические диэлектрики.

· Свойства и область применения порошков. Отделка и обработка спеченных заготовок.

· Получение композиционных материалов методами порошковой металлургии.

· Дефекты и контроль качества изделий. Область применения спо­собов производства спеченных материалов.

ОФОРМЛЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

В соответствии с учебным планом учащиеся выполняют контроль­ную работу, в которую включаются вопросы по (электро)-материаловедению и горячей обработке металлов.

Индивидуальное задание на контрольную работу, состоящее из пя­ти вопросов, выдается преподавателем. При этом используется перечень вопросов для контрольной работы.

Контрольная работа выполняется в отдельной ученической тетради или на листах писчей бумаги формата А4 и не должна превышать ее по объему (10-12 листов рукописного текста). Все страницы должны быть пронумерованы, с очерченными полями (30 мм) для замечаний рецензента.

Индивидуальное задание должно быть обязательно приклеено на обороте титульного листа (обложки) тетради. При выполнении контрольной работы перед каждым ответом на вопрос необходимо поместить полный текст вопроса с указанием его номера. Все ответы должны быть краткими по форме, но вместе с тем достаточно полными и точными по содержанию. Работа пишется чет­ко, грамотно, разборчивым почерком. Ответы при необходимости иллюстрируются рисунками или графиками. Материалы, требующие графического оформления, выполняются в виде схемы или чертежа непосредственно в тетради или на отдельном листе, аккуратно, с по­мощью линейки или с применением графических редакторов.

Контрольная работа, рецензируемая в межсессионный период и выполненная в полном объеме или содержащая, по оценке рецензента, не менее 75% правильных ответов на поставленные заданием вопросы, признается удовлетворительной и оценивается словом «Зачтена». В противном случае работа признается неудовлетворительной, и рецен­зент пишет «Не зачтена».

К контрольной работе, рецензируемой в период нахождения учащегося на сессии, предъявляются те же требования, но возможны сле­дующие варианты оценки: «Зачтена», «Допущена к собеседованию», «Не допущена к собеседованию».

Если работа выполнена учащимся не по варианту задания, то она возвращается ему без рецензирования с предложением выпол­нить работу в соответствии с установленными правилами.

Если при рецензировании преподаватель установил, что работа вы­полнена учащимся несамостоятельно, то она не зачитывается. В этом случае работа высылается учащемуся с рецензией, в которой указана причина ее незачета, одновременно с этим сучащемуся дается дополни­тельное индивидуальное задание.

Если при рецензировании контрольной работы, выполненной учащимся заочного отделения в межсессионный период, преподаватель не уверен, что она выполнена самостоятельно в полном объеме, то он имеет пра­во оценить ее словами «Допущена к собеседованию» и зачесть работу при собеседовании во время лабораторно-экзаменационной сессии.

Если учащийся при ответе на вопрос контрольного задания встретит затруднения и не сможет найти ответ в рекомендуемой литературе, он должен обратиться к преподавателю за консультацией.

Перечень вопросов для домашней контрольной работы

I
Основы металловедения

1 История развития науки о материалах.

2 Общие сведения о металлических и неметаллических материалах.

3 Опишите кристаллическое строение материалов. Приведите схематично основные типы кристаллических решеток.

4 Опишите основные дефекты строения реальных кристаллов.

5 Построить кривую охлаждения для чистого железа и на этом примере пояснить сущность полиморфных превращений.

6 Поясните основные механические свойства металлов.

7 Опишите процесс определение твердости металлов и сплавов.

8 Опишите и поясните строение кристаллических решеток твердых растворов замещения и внедрения.

9 Изобразите и поясните диаграмму состояния железо-цементит.

10 Как классифицируются и маркируются углеродистые стали?

11 Опишите влияние углерода и постоянных примесей на механические и технологические свойства стали.

12 Чем отличаются по свойствам и структуре серые, ковкие и высокопрочные чугуны?

13 Опишите как классифицируются и маркируются легированные стали.

<

br />

14 Изложите теоретические основы отжига, его разновидности и назначение.

15 Опишите сущность, преимущества и область применения различных производственных способов закалки стали.

16 Изложите теоретические основы отпуска, его разновидности и назначение.

17 Опишите сущность химико – термической обработки стали.

18 Опишите назначение и применение сплавов на медной основе.

19 Опишите назначение и применение легких сплавов

20 Опишите механические свойства проводниковых материалов.

21 Какие материалы высокой проводимости вы знаете и где они применяются?

22 Опишите области применения материалов с высокой проводимостью

23 При каких условиях некоторые материалы переходят в сверхпроводящее состояние

25 Какие материалы относятся к неметаллическим проводникам? Как их получают?

26 Чем отличается собственная проводимость от примесной?

27 Опишите основные свойства полупроводников. 28 Опишите, что представляют собой сложные полупроводниковые соединения.

29 Опишите основные электрические свойства диэлектриков.

30 Какими свойствами обладают термопластические и термореактивные диэлектрики?

31 Свойства и применение пластмасс.

32 Укажите достоинства и недостатки минеральных электроизоляционных материалов.

33 Опишите способ получения резины. Какими свойствами она обладает?

34 Укажите отличия активных диэлектриков от обычных.

35 Укажите суть каррозии металлов и сплавов; назовите виды каррозии и каррозийного разрушения. Назовите методы защиты от каррозии.

36 Опишите свойства полупроводниковых материалов. Оксидные, стеклообразные и органические полупроводники.

37 Классификация, структура и свойства полимеров, пластмасс.

38 Каковы основные свойства материалов, применяемых для изготовления микросхем?

39 Опишите способы изготовления печатных плат.

40 Опишите свойства и область применения керамических материалов.

41 Опишите свойства и область применения сверхпроводников и криопроводников, область их применения

42 Неметаллические проводниковые материалы.

43 Опишите керамические материалы: инструментальные и конструкционные; особенности получения; свойства и область применения.

44 Опишите свойства меди и ее сплавов, их классифи­кация, маркировка и области применения.

Варианты домашней контрольной работы для специализации «Эксплуатация и наладка электронных систем управления в автоматизированном производстве»

Последняя цифра зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Предпоследняя цифра зачетной книжки	0	1;25; 39, 44	2;6; 40, 23.	3;7;41 24.	4;8;42 25.	5;9,43 26.	6;10, 41, 27.	9;16, 42, 28.	8;12, 44, 29.	7;13,4 30, 39.	10; 14,40 31.
	1	11;15,38, 12.	19; 26,40 33.	13;17, 34,21.	14;18, 35,22.	15;19, 36,23.	16;20; 37,24.	17;21, 38,25.	18;22, 39,26.	19; 23, 40, 27.	20;24, 41,28.
	2	21;25, 42,1	22;26, 43,2.	23;27, 44,3	24;28, 45,4.	25;29,1, 5.	26;30,2, 6.	27;31,37.	28;32, 4, 8.	29;33,5,9.	30;34,6, 10.
	3	31;35,7, 11.	32;36,8, 12.	33;37,9 13.	34,38, 10,14.	35,39,11,15.	36,40,2,16.	37,41,13,17.	38,42, 14,18.	39,43,15,19.	40,44,1620.
	4	41,35,17,21.	42,18, 1,22.	43, 19, 2,23.	44, 20, 3,24.	15, 21, 4,25.	16, 22, 5,26.	17, 23, 6,27.	18, 24, 7,28.	19,25, 8,29.	14,26, 9,30.
	5	11, 27, 10,31.	12,28, 11,32.	13, 29, 12,33.	14, 30, 13,34.	15, 31, 14,35.	16, 32, 15,36.	17, 33, 16,37.	18, 34, 27,40	19,1, 35,39.	2, 36, 19,40.
	6	3, 37, 20,41.	4, 38, 21,42.	1,39,22 10.	2,40,23 11.	3,41, 24,12.	4,42,25, 13.	5,43,26 14.	6,44,27 15.	7,35, 28,16.	8,43, 29, 17.
	7	9 , 30, 39,18.	10,4, 31,19.	11, 9, 32,20.	12,40, 34,,21.	13,41,35,22.	14, 36, 21,40.	15, 37, 22,41.	16, 38, 23,42.	17,39, 24,43.	18, 40, 25,44.
	8	19, 41, 26,5.	20,42, 1,31.	21, 43, 2,32.	22, 44, 3,33.	23, 45, 4,34.	24, 16, 5,35.	25,1,17 36.	26,2 12,37.	27,3, 19,38	28,4, 14,39.
	9	29,5, 16,40.	30,6, 17,41.	31,7, 18,42.	32,8, 19,43.	33,9, 20,44.	31,10, 21,45.	35,11, 22,26.	36,12, 23,17.	37,13, 24,44.	38,14, 25,40.

Примерный перечень экзаменационных вопросов

1 Свойства и применение меди, алюминия, титана и магния.

2 Приведите примеры аморфного и кристаллического веществ.

3 Какие типы кристаллических решеток вы знаете?

4 Что называют сплавом? Приведите примеры.

5 Чем отличается сплав от чистого металла?

6 Какую зависимость имеют свойства сплавов от их состава и строения?

7 На какие классы можно разделить стали по их структурным составляющим?

8 Чем отличаются стали от чугунов?

9 Что такое аустенит, феррит и цементит?

10 Какие элементы входят в состав серого чугуна и чем он отличается от белого?

11 Какие постоянные примеси имеет сталь?

12 Как влияют кремний и марганец на свойства углеродистых сталей?

13 Назовите вредные примеси в стали.

14 Какие стали называют легированными?

15 Какое влияние на структурные свойства легированной стали оказывают хром и никель?

16 Как маркируют легированные стали?

17 Назовите все виды термической обработки стали.

18 Из каких элементарных операций складывается каждый вид термической обработки стали?

19 Каковы механические свойства чистой меди?

20 Какие сплавы меди называются латунями?

21 Какие сплавы называются бронзами?

22 Какие свойства имеют специальные порошковые материалы?

23 Какие виды коррозии вы знаете?

24 Расскажите о методах защиты металлов от коррозии и о технологии их выполнения.

25 Опишите механические свойства проводниковых материалов.

26 Какие материалы высокой проводимости вы знаете и где они применяются?

27 Опишите области применения материалов с высокой проводимостью.

28 При каких условиях некоторые материалы переходят в сверхпроводящее состояние?

29 Какие материалы относятся к неметаллическим проводникам? Как их получают?

30 Чем отличается собственная проводимость от примесной?

31 Опишите основные свойства полупроводников.

32 Опишите методы получения монокристаллических полупроводников.

33 Опишите, что представляют собой сложные полупроводниковые соединения.

34 Опишите основные электрические свойства диэлектриков.

35 Какими свойствами обладают термопластические и термореактивные диэлектрики?

36 Опишите свойства и применение пластмасс.

37 Укажите достоинства и недостатки минеральных электроизоляционных материалов.

38 Опишите свойства и применение резины. Какими свойствами она обладает?

39 Укажите отличия активных диэлектриков от обычных.

40 Каковы основные свойства материалов, применяемых для изготовления микросхем?

41 Опишите керамические материалы: инструментальные и конструкционные; особенности получения; свойства и область применения.

42 Изобразите и поясните диаграмму состояния железо-цементит.

43 Чем отличаются по свойствам и структуре серые, ковкие и высокопрочные чугуны?

44 Приведите примеры сортимента проката, расскажите о его применении.

45 Свойства припоев, выбор нужного припоя.

46 Опишите свойства полупроводниковых материалов. Оксидные, стеклообразные и органические полупроводники.

46 Что относится к пластмассам с волокнистыми наполнителями?

48 Каково назначение лакокрасочных покрытий?

Основная литература:

1. Технология металлов и др. конструкционных материалов / В.М.Никифоров.-С.П.: Политехника, 2007.

2. Технология конструкционных материалов / О.С.Комаров [и др.].-Мн.: Дизайн ПРО, 2005.

3. Электроматериаловедение / Л.В.Журавлева.-М.: AKADEMIA, 2003.

4. Электроматериаловедение / Н.В.Никулин.-М.: Высш. шк.,1984.

5. Материаловедение и технология металлов / Г.П.Фетисов.-М.: Высш. шк.,2000

Дополнительная литература:

6. Технология конструкционных материалов / А.М.Дальский [и др.].-М.: Машиностроение, 1992.

7. Общая металлургия / В.Г.Воскобойников.-М.: Металлургия, 2002.

8. Основы электроники / А.В.Андреев.-Ростов-на-Дону.: Феникс 2003