«УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.В.Шалобанов “”2008г ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ по кафедре Литейное производство и технология металлов МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Утверждена ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тихоокеанский государственный университет

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

С.В.Шалобанов

“”2008г

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

по кафедре «Литейное производство и технология металлов»

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Утверждена научно-методическим советом университета для направлений подготовки (специальностей) в области металлургии и технологии обработки материалов.

Специальности:

110400 - Литейное производство черных и цветных металлов (ЛП) 121200 - Технология художественной обработки материалов (ТХОМ) Хабаровск 2008г Программа разработана в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов, предъявляемыми к минимуму содержания дисциплины, и в соответствии с примерной программой дисциплины, утвержденной департаментом образовательных программ и стандартов профессионального образования, а также, с учетом особенностей региона и условий организации учебного процесса Тихоокеанского государственного университета.

Программу составили Стратечук О.В. к.т.н., доцент, кафедра ЛП и ТМ Бомко Н.Ф. к.т.н., доцент, кафедра ЛП и ТМ Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры протокол № от «» 200_г Зав. кафедрой ЛПиТМ «» 200_г Ри Хосен Программа рассмотрена и утверждена на заседании УМК и рекомендована к изданию протокол № от «» 200_г Председатель УМК «» 200_г Мащенко А.Ф.

Директор ИИТ «» 200_г Воронин В.В.

1 ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

1.1 Цель и задачи изучаемой дисциплины Целью изучения данной дисциплины является формирование у студента системы знаний о составе, структуре, технологических и эксплуатационных свойствах конструкционных материалов и методах их обработки, а также, приобретение студентом навыков применения полученных знаний на практике.

Задачи, решаемые в процессе обучения, включают изучение теоретических основ материаловедения, овладение методами исследований и контроля структуры и свойств металлов и сплавов, теоретическое и практическое освоение различных методов обработки материалов, выработку принципов рационального выбора конструкционных материалов и методов их обработки.

Изучаемая дисциплина относится к группе общепрофессиональных и является важным переходным звеном между естественно-научными и специальными дисциплинами.

1.2 Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате изучения дисциплины будущий специалист должен знать: строение реальных металлов и сплавов, взаимосвязь между их составом, структурой, механическими и эксплуатационными свойствами;

основы теории сплавов и фазовых превращений; свойства, назначение, маркировку сталей и чугунов, цветных сплавов, неметаллических и других конструкционных материалов; основные способы изготовления деталей машин и механизмов; способы обеспечения и повышения надежности и долговечности деталей машин путем их упрочнения термической, химико-термической, поверхностной (закалка ТВЧ, наклеп) и другими видами обработки;

должен уметь: выбрать материалы для изготовления конкретных изделий;

назначить необходимый способ упрочняющей обработки и оптимальные режимы для изменения свойств деталей в желаемом направлении; указать параметры, обеспечивающие необходимую работоспособность деталей (твердость, прочность, глубину диффузионных слоев, прокаливаемость и др.); проводить простейший металлографический анализ; измерять твердость материалов; проводить операции закалки и отпуска сталей;

должен иметь представление о тенденциях совершенствования современных и перспективах создания новых конструкционных материалов и методов их обработки.

1.3 Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины Изучается в семестрах Вид итогового контроля по семестрам Аудиторные занятия Самостоятельная работа

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Тематический план лекционных занятий Раздел 1.Технология обработки конструкционных материалов резанием Тема 1. Общая характеристика механической обработки.

Задачи и содержание курса. Роль и место обработки резанием при изготовлении деталей машин. Классификация металлорежущих станков и способов обработки резанием. Индексация металлорежущих станков. Классификация движений при обработке резанием. Понятие о схеме обработки резанием.

Тема 2. Устройство металлорежущих станков.

Понятие о кинематической схеме станка. Передачи, применяемые в станках.

Приводы металлорежущих станков. Ступенчатое регулирование скорости в металлорежущих станках. Бесступенчатое регулирование скорости в металлорежущих станках. Основные механизмы металлорежущих станков.

Тема 3. Обработка деталей на токарных станках.

Характеристика токарной обработки. Основные схемы обработки на токарных станках и типы токарных резцов. Элементы режима резания при точении.

Конструктивные элементы и геометрия токарных резцов. Формы передней поверхности токарных резцов. Геометрия срезаемого слоя металла при точении.

Основное технологическое время обработки при точении. Типы станков токарной группы.

Тема 4. Обработка деталей на фрезерных станках.

Характеристика фрезерования. Элементы режима резания при фрезеровании. Конструктивные элементы и геометрия фрез. Типы фрезерных станков.

Формообразование поверхностей на горизонтально-фрезерных и вертикальнофрезерных станках. Основные схемы обработки на фрезерных станках и типы фрез.

Тема 5. Физические основы обработки металлов резанием.

Схема процесса стружкообразования. Типы стружек при резании металлов.

Физические явления, сопровождающие процесс резания. Нарост при резании металлов и его влияние на качество обработанной поверхности. Усадка стружки. Наклеп поверхностного слоя заготовки после обработки резанием. Тепловые явления процесса резания. Силы, действующие в процессе резания и их использование при расчете элементов станка, инструмента и приспособления. Износ и стойкость металлорежущих инструментов. Влияние смазывающеохлаждающих жидкостей на процесс резания.

Тема 6. Инструментальные материалы для металлорежущих инструментов.

Требования, предъявляемые к инструментальным материалам. Углеродистые, легированные и быстрорежущие инструментальные стали. Металлокерамические твердые сплавы. Минеральная керамика. Керметы. Алмазы. Композиционные материалы. Маркировка инструментальных материалов. Химический состав, свойства и область их рационального применения.

Тема 7. Обработка деталей на сверлильных и расточных станках.

Характеристика сверления, зенкерования и развертывания. Основные типы сверл, зенкеров, разверток и их применение при обработке отверстий различной степени точности. Характеристика растачивания. Основные схемы обработки и применяемый инструмент. Типы сверлильных и расточных станков.

Тема 8. Обработка деталей на строгальных, долбёжных и протяжных станках. Назначение и технологические возможности процессов строгания и долбления. Особенности строгальных резцов. Основные схемы обработки и применяемый инструмент при строгании и долблении. Типы строгальных и долбёжных станков. Характеристика протягивания. Основные виды протяжек.

Элементы и геометрия круглой протяжки. Схемы резания при протягивании.

Типы протяжных станков.

Тема 9. Обработка зубчатых колёс.

Геометрические методы профилирования зубьев зубчатых колёс. Нарезание зубчатых колёс по методу копирования. Нарезание зубчатых колёс по методу огибания зубофрезерованием и зубодолблением. Схемы обработки и применяемый инструмент. Типы зуборезных станков. Отделка зубчатых колёс. Зубозакругление. Шевингование. Зубошлифование.

Тема 10. Обработка деталей на шлифовальных станках и отделочные методы обработки.

Характеристика и особенности шлифования. Сведения об абразивном инструменте. Параметры шлифовального круга. Типы кругов. Абразивные материалы. Зернистость. Твердость шлифовального круга. Структура круга. Применяемые связки. Класс шлифовального круга. Маркировка шлифовальных кругов.

Основные схемы шлифования: на круглошлифовальных, плоскошлифовальных и внутришлифовальных станках. Методы отделки поверхностей: притирка, полирование, хонингование, суперфиниширование. Схемы обработки, инструмент, области рационального применения.

Тема 11. Электрофизические и другие специальные методы обработки.

Электроэрозионные методы обработки. Электроискровая обработка. Электроимпульсная обработка. Анодно-механическая обработка. Электроконтактная обработка. Электрохимические методы обработки. Электрохимическое полирование. Струйная электрохимическая обработка. Электроабразивная обработка. Ультразвуковая обработка. Лучевые методы обработки. Электроннолучевая обработка. Лазерная обработка. Плазменная обработка. Характеристика методов обработки. Схемы обработки, инструмент, области рационального применения.

Раздел 2. Материаловедение Тема 12. Предмет и методы материаловедения.

Конструкционные материалы как объект изучения. Взаимосвязь между составом, структурой и свойствами материалов. Методы исследования состава, структуры, свойств. Металлы и сплавы как основные современные конструкционные материалы. Тенденции и перспективы развития науки о материалах.

Тема 13. Основные механические свойства металлов и методы их определения.

Прочность, твердость, пластичность, вязкость. Количественные характеристики прочности и пластичности, их определение при испытаниях на растяжение. Методы определения твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу.

Количественная оценка вязкости металлов и сплавов при испытаниях на ударный изгиб образцов с надрезом. Длительная прочность и усталостная прочность металлов, методы их определения.

Тема 14. Атомно-кристаллическая структура металлов.

Природа связей между атомами в твердых телах. Металлический тип связи.

Элементы кристаллографии: кристаллическая решетка, элементарная ячейка, базис ячейки, плотность упаковки, индексы Миллера для кристаллографических направлений и плоскостей, типичные элементарные ячейки металлов, полиморфизм, анизотропия, системы легкого скольжения в кристаллах.

Тема 15. Структура реальных кристаллов.

Дефекты структуры в реальных кристаллах. Точечные дефекты (вакансии, межузельные и примесные атомы). Линейные дефекты (дислокации краевые и винтовые). Поверхностные дефекты (границы зерен и блоков). Влияние дефектов на механические свойства, диффузию и фазовые превращения в металлах.

Тема 16. Первичная кристаллизацмя металлов.

Термодинамические условия кристаллизации. Равновесная температура кристаллизации, степень переохлаждения. Термограммы кристаллизации чистых металлов. Образование и рост зародышей. Критический размер зародыша. Дендритное строение растущих кристаллов. Ликвационные процессы при кристаллизации сплавов, ликвация зональная и дендритная. Строение слитка. Методы получения мелкозернистой структуры. Модифицирование сплавов.

Тема 17. Деформация и разрушение металлов.

Виды напряженного состояния. Упругая и пластическая деформация. Механизм деформации. Вязкое разрушение. Хрупкое разрушение. Влияние условий нагружения (температуры среды, скорости нагружения, вида напряженного состояния) на способность металла к пластической деформации и характер разрушения. Особенности усталостного разрушения. Определение характера разрушения по строению излома.

Тема 18.Наклеп и рекристаллизация.

Упрочнение (наклеп) металла в результате холодной пластической деформации.Процессы при нагреве деформированного металла: возврат (отдых), полигонизация, рекристаллизация (первичная и вторичная);

термодинамические предпосылки и механизм этих процессов, их влияние на структуру и свойства металла.

Тема 19. Теория сплавов.

Понятия сплава, компонента, фазы, структурной составляющей. Фазы в металлических сплавах: расплав, кристаллы чистых компонентов, твердые растворы на базе компонентов, химические соединения, твердые растворы на базе химических соединений, электронные соединения (фазы Юм-Розери), фазы Лавеса, фазы внедрения; их строение и свойства.

Тема 20. Диаграммы состояния (общие положения).

Равновесное состояние сплава. Системы координат и методы построения диаграмм состояния. Физико-химические методы, применяемые при исследовании состояния сплавов (термический анализ, фазовый анализ и т.д.). Правило фаз Гиббса и правило отрезков, их применение при анализе диаграмм состояния.

Тема 21. Диаграммы состояния двойных (бинарных) сплавов.

Диаграммы состояния сплавов с образованием в твердом состоянии механической смеси чистых компонентов (ДС 1-ого рода), с образованием непрерывного ряда твердых растворов (ДС 2-ого рода), с образованием ограниченных твердых растворов, кристаллизующихся по эвтектической или перитектической реакции (ДС 3-его рода), с образованием устойчивых химических соединений (ДС 4-ого рода), с полиморфным превращением компонентов. Связь между видом диаграммы состояния и свойствами сплавов.

Тема 22. Диаграммы состояния тройных сплавов.

Способы изображения диаграмм состояния тройных сплавов в трехмерном пространстве, плоские изотермические и политермические разрезы. Диаграмма с образованием тройной эвтектики и диаграмма с неограниченной взаимной растворимостью компонентов в твердом состоянии.

Тема 23. Диаграмма состояния сплавов «железо-углерод».

Компоненты и фазы в системе «железо-углерод». Диаграмма состояния «железо-цементит» (метастабильное состояние системы). Фазы и структурные составляющие сталей и белых чугунов. Физический смысл основных линий диаграммы. Диаграмма состояния «железо-графит» (стабильное или равновесное состояние).

Тема 24. Углеродистые стали.

Равновесная структура углеродистых сталей. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Классификация углеродистых сталей по структуре, способу производства, качеству и назначению. Стали обычного и повышенного качества. Маркировка основных групп углеродистых сталей.

Тема 25. Чугуны.

Классификация чугунов по положению на диаграмме состояния и физическому состоянию избыточного (нерастворенного в железе) углерода. Термодинамические и кинетические условия образования графита, влияние на процесс графитизации чугуна «третьих» компонентов. Состав, структура, свойства, и назначение серых чугунов. Модифицирование чугуна. Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом и вермикулярным графитом. Ковкие чугуны. Маркировка чугунов.

Тема 26. Теория термической обработки. Аустенитное превращение.

Фазовые превращения при нагреве стали. Термодинамические условия, необходимые для начала превращения. Диффузионный механизм превращения зарождение и рост зерен аустенита. Кинетика превращения. Влияние температуры нагрева, условий раскисления стали и ее состава на укрупнение зерен аустенита после завершения превращения. Перегрев и пережег.

Тема 27. Перлитное превращение.

Изотермическое превращение переохлажденного аустенита. Термодинамика, механизм и кинетика превращения. Диаграмма изотермического превращения для эвтектоидной, доэвтектоидной и заэвтектоидной сталей. Структура и свойства продуктов распада аустенита в зависимости от степени переохлаждения.

Термокинетические диаграммы превращения аустенита при непрерывном охлаждении стали. Критическая скорость охлаждения.

Тема 28. Мартенситное и бейнитное превращения.

Особенности мартенситного превращения. Мартенсит, его строение и свойства. Влияние углерода и легирующих компонентов на мартенситное превращение и свойства мартенсита. Остаточный аустенит в закаленной стали. Промежуточное (бейнитное) превращение и его особенности. Строение и свойства бейнита.

Тема 29. Превращения при отпуске.

Превращения при нагреве закаленной на мартенсит стали (отпуск стали).

Влияние температуры и продолжительности нагрева (отпуска) на фазовые и структурные превращения. Влияние температуры отпуска на механические свойства стали. Обратимая и необратимая отпускная хрупкость и методы борьбы с ней. Старение стали.

Тема 30. Практика термообработки. Отжиг стали.

Нагрев стали, способы нагрева. Окисление и обезуглероживание стали, защита от них. Отжиг первого рода. Отжиг второго рода. Термическая обработка литой стали.

Тема 31. Нормализация и закалка стали.

Влияние нормализации на структуру и свойства стали. Выбор температуры закалки. Способы закалки. Закаливаемость и прокаливаемость стали.

Тема 32. Отпуск и старение стали.

Виды отпуска стали, их назначение. Улучшение стали. Особенности термической обработки чугуна. Дефекты, возникающие при термической обработке.

Тема 33. Методы поверхностного упрочнения стали.

Поверхностная пластическая деформация. Поверхностная закалка при индукционном и газопламенном нагреве. Общие положения химико-термической обработки стали. Формирование структуры диффузионного слоя с образованием твердого раствора и с образованием химических соединений.

Тема 34. Химико-термическая обработка стали.

Цементация в твердом, газовом, жидком карбюризаторах. Термическая обработка после цементации. Азотирование, нитроцементация, цианирование.

Диффузионная металлизация.

Тема 35. Термомеханическая обработка стали.

Разновидности термомеханической обработки Конструкционная прочность материалов и критерии ее оценки (прочность, надежность, долговечность).

Тема 36. Основы легирования стали.

Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения железа, на свойства феррита и аустенита. Карбиды и другие фазы в легированной стали.

Структурные классы легированных сталей. Классификация и маркировка легированных сталей.

Тема 37. Конструкционные стали.

Цементуемые, улучшаемые, рессорно-пружинные, шарикоподшипниковые стали. Выбор стали в зависимости от назначения и условий эксплуатации изделия. Влияние высоких температур на свойства сталей. Ползучесть, окалиностойкость. Жаропрочные и жаростойкие стали.

Тема 38. Инструментальные стали и сплавы.

Стали для режущих и измерительных инструментов, их термическая обработка. Штамповые стали для штампов холодного и горячего деформирования.

Термическая обработка штамповых сталей. Металлокерамические твердые сплавы.

Тема 39. Стали и сплавы с особыми свойствами.

Коррозия и методы защиты от нее. Нержавеющие стали. Износостойкие стали. Магнитные и электротехнические стали и сплавы.

Тема 40. Алюминиевые и магниевые сплавы.

Классификация сплавов по их технологическим свойствам. Деформируемые и литейные сплавы. Специальные алюминиевые сплавы. Маркировка, химический состав, структура, свойства и области применения сплавов.

Тема 41. Термическая обработка алюминиевых и сплавов.

Режимы термической обработки. Структурные превращения при отжиге, закалке и старении сплавов.

Тема 42. Титановые сплавы.

Характер легирования, структура и свойства титановых сплавов. Термическая обработка сплавов.

Тема 43. Медные и антифрикционные сплавы.

Сплавы на основе меди, их классификация и маркировка. Антифрикционные сплавы. Припои на основе легкоплавких металлов Тема 44. Неметаллические материалы Основные группы неметаллических материалов. Виды химической связи в неметаллических материалах. Полимерные материалы. Термопластичные полимеры, их разновидности и свойства, области применения. Термореактивные полимеры, их характеристики. Старение полимеров. Пластмассы, их составы, свойства. Пластмассы с порошковыми, волокнистыми и листовыми наполнителями. Поропласты и пенопласты. Резина. Стекла органические и неорганические. Ситаллы. Керамические материалы.

Тема 45. Порошковые и композиционные материалы Получение порошковых материалов, их преимущества и недостатки. Конструкционные, инструментальные порошковые материалы, материалы со специальными свойствами. Области применения порошковых материалов. Принципы получения композиционных материалов. Композиционные материалы с металлическими и полимерными матрицами. Их преимущества и недостатки. Области применения. Основные виды композиционных материалов: стеклопластики, углепластики, боропластики, и другие.

Л ЛР Л ЛР

1.Общая характеристика механической обработки * * 7 Обработка деталей на сверлильных и расточных 8 Обработка деталей на строгальных, долбёжных 10 Обработка деталей на шлифовальных станках и 13 Основные механические свойства металлов и 23 Диаграмма состояния системы «железо-углерод» * * 2.2 Перечень лабораторных работ Раздел 1. Технология обработки конструкционных материалов резанием.

Работа 1. Измерительные устройства.

Задание: Изучить конструкцию и устройство штангенциркуля и штангенглубиномера.

Исполнение: Изучается техническая характеристика штангенциркуля и штангенглубиномера. Проводится измерение линейных размеров деталей, обработанных на токарном и фрезерном станках в соответствии с вариантом задания. Заполняются протоколы измерений.

Оснастка: Штангенциркуль. Штангенглубиномер. Чертежи деталей. Обработанные детали.

Оценка: Проверяется умение студента пользоваться штангенинструментами.

По результатам заполненных протоколов измерений делается вывод о наличии или отсутствии брака изготовленных деталей.

Время выполнения работы – 2 часа.

Работа 2. Изучение геометрических параметров и измерение углов резца.

Задание: Изучить основные типы токарных резцов и произвести измерение их углов.

сполнение: Изучается конструкция токарных резцов. Выбирается резец для обработки конкретной поверхности согласно варианта задания. Изучается геометрия резца. На эскизе резца обозначаются его углы и изучается их назначение. Изучается конструкция и устройство угломеров. Производится измерение основных углов резца.

Оснастка: Токарные резцы. Угломеры.

Оценка: Проверяется умение студента пользоваться угломерами при измерении углов резца. По результатам изучения геометрических параметров и измерения углов токарного резца делается вывод о необходимости заточки инструмента.

Время выполнения работы – 3 часа.

Работа 3. Обработка заготовок на станках токарной группы.

Задание: Разработать оптимальный технологический режим обработки детали на токарном станке. Настроить станок на выбранный режим. Обработать деталь.

Исполнение: Составляется схема обработки конкретной детали в соответствии с вариантом задания. Определяются элементы режима резания при точении детали. Рассчитывается основное технологическое время обработки детали. Токарный станок настраивается на выбранный режим. Производится обработка детали.

Оснастка: Токарные резцы. Токарный станок. Заготовки для точения.

Оценка: Проверяется умение студента рассчитать режим черновой и чистовой обработки детали на токарном станке. По результатам расчета режима резания настраивается токарный станок и обрабатывается деталь.

Время выполнения работы – 2 часа.

Работа 4. Фрезерование.

Задание: Изучить основные типы фрез и их назначение. Изучить конструктивные элементы и геометрию фрез.

Исполнение: Изучаются поверхности, получаемые методом фрезерования.

Изучаются типы фрез и устанавливается их назначение. Составляются схемы обработки конкретных поверхностей согласно варианта задания. Выбирается фреза для обработки заданной поверхности. На эскизе фрезы обозначаются конструктивные элементы и основные углы заточки фрезы. Выбирается станок и приспособление для обработки заданной поверхности.

Оснастка: Комплект фрез.

Оценка: По результатам исполнения работы проверяется умение студента выбирать тип фрезы для обработки конкретной поверхности на горизонтальнофрезерном и вертикально-фрезерном станках.

Время выполнения работы – 2 часа.

Работа 5. Назначение режима резания при обработке заготовок на станках фрезерной группы.

Задание: Разработать оптимальный технологический режим обработки поверхности детали на вертикально-фрезерном или горизонтально-фрезерном станке. Настроить станок на выбранный режим. Обработать деталь.

Исполнение: Составляется схема обработки конкретной детали в соответствии с вариантом задания. Определяются элементы режима резания при фрезеровании детали согласно варианта задания. Рассчитывается основное технологическое время обработки поверхности детали. Фрезерный станок настраивается на выбранный режим. Производится обработка заданной поверхности с назначенным режимом резания.

Оснастка: Комплект фрез. Вертикально-фрезерный станок. Горизонтальнофрезерный станок. Заготовки для фрезерования.

Оценка: Проверяется умение студента рассчитать режим обработки поверхности детали на горизонтально- или вертикально-фрезерном станке. По результатам расчета режима резания настраивается фрезерный станок и обрабатывается деталь.

Время выполнения работы – 2 часа.

Работа 6. Изучение кинематической схемы сверлильного станка.

Задание: Изучить устройство вертикально-сверлильного станка модели 2А135 и его кинематическую схему. Составить уравнения баланса для различных кинематических цепей станка.

Исполнение: Изучается техническая характеристика и паспорт вертикальносверлильного станка модели 2А135. Изучается устройство и кинематическая схема станка. Изучается устройство основных узлов станка. Проводится анализ кинематической схемы станка. Составляются уравнения баланса для различных кинематических цепей согласно варианта задания. Производится настройка станка на заданный режим работы.

Оснастка: Вертикально-сверлильный станок модели 2А135. Паспорт вертикально-сверлильного станка модели 2А135. Кинематическая схема станка.

Оценка: По результатам изучения паспорта и кинематической схемы вертикально-сверлильного станка модели 2А135 проверяется умение студента составить уравнение кинематического баланса для заданной кинематической цепи.

Для заданного режима обработки производится настройка станка.

Время выполнения работы – 2 часа.

Работа 7. Обработка отверстий на сверлильных станках.

Задание: Изучить основные типы сверл, зенкеров и разверток, применяемых при обработке отверстий. Выбрать инструмент, рассчитать режим резания, настроить станок и обработать отверстие с заданным квалитетом точности.

Исполнение: Изучается конструкция и геометрия сверл, зенкеров и разверток, применяемых при обработке отверстий на сверлильных станках. Определяется последовательность обработки отверстия для получения заданного квалитета точности согласно варианта задания. Составляется схема обработки отверстия. На эскизе инструмента обозначаются основные конструктивные элементы и геометрические параметры. Рассчитывается режим резания. Производится настройка станка и обработка отверстия.

Оснастка: Комплект сверл. Комплект зенкеров. Комплект разверток. Вертикально-сверлильный станок модели 2А135. Заготовки для получения отверстий.

Оценка: По результатам исполнения работы проверяется умение студента выбрать тип инструмента для получения отверстия заданного квалитета точности. По результатам расчета режима резания настраивается сверлильный станок и обрабатывается отверстие.

Время выполнения работы – 2 часа.

Работа 8. Обработка деталей на шлифовальных станках.

Задание: Выбрать шлифовальный круг для обработки детали из определенного материала и заданных условий.

Исполнение: Изучаются основные параметры шлифовальных кругов. Типы кругов. Абразивные материалы. Зернистость кругов. Твердость шлифовальных кругов. Структуры кругов. Связки, применяемые в кругах. Классы шлифовальных кругов. Производится выбор параметров шлифовального круга для обработки детали из определенного материала в конкретных условиях в соответствии с вариантом задания. Производится маркировка шлифовального круга. Составляется схема обработки детали по варианту задания.

Оснастка: Комплект шлифовальных кругов.

Оценка: По результатам изучения параметров шлифовального круга проверяется умение студента выбрать шлифовальный круг для обработки детали из заданного материала и заданных условий обработки.

Время выполнения работы – 2 часа.

Раздел 2. Материаловедение.

Работа 9. Исследование строения металлических сплавов методами макроскопического анализа.

Задание: ознакомиться с основными методами и задачами макроанализа;

провести исследование ликвации серы на поперечных темплетах стального проката методом серного отпечатка по Бауману; провести исследование модифицирующего влияния магния на структуру алюминиевых слитков.

Исполнение: студенты самостоятельно с использованием лекционного материала и методических указаний к данной работе знакомятся с типовыми задачами, решаемыми методами макроанализа (выявление поверхностных дефектов, изучение макроструктуры и выявление внутренних дефектов, выявление и исследование структурной и химической неоднородности, анализ строения изломов и т.д.), и заносят основные теоретические положения в отчет; преподаватель путем выборочного опроса убеждается в готовности студентов к выполнению практической части работы, дает в случае необходимости дополнительные пояснения, разбивает студентов на бригады по 3-4 человека и выдает на каждую бригаду отдельный набор образцов для выполнения задания; студенты выполняют задание и заносят результаты исследования и выводы в отчет по работе; преподаватель выдает каждому студенту индивидуальное тестовое задание по тематике работы; студенты отвечают на вопросы тестового задания письменно в закодированном виде (№ задания№ вопроса№ ответа) и сдают отчеты по работе вместе с ответами на тестовое задание преподавателю.

Оборудование и материалы: поперечные темплеты стального проката различных видов (круг, шестигранник, квадрат и т.д.), фотобумага, раствор кислоты, наборы образцов сплава «Al-Mg» с различным содержанием магния.

Оценка: проверяется знание студентом основных методов макроанализа и его умение применить эти знания при решении практических задач; при оценке учитывается качество оформления отчета, корректность выводов и правильность ответов на вопросы теста.

Время выполнения работы – 2 часа.

Работа 10. Методы измерения твердости металлических материалов.

Задание: ознакомиться с устройством и принципом работы твердомеров Бринелля, Роквелла, Виккерса; произвести измерение твердости образцов алюминиевого сплава с различным содержанием магния по методу Бринелля и образцов стали с различным содержанием углерода по методу Роквелла Исполнение: студенты изучают методические указания к работе и фиксируют основные положения в отчете; преподаватель демонстрирует твердомеры Бринелля и Роквелла в статическом состоянии и в работе, назначает двух студентов группы для измерения твердости на приборе Бринелля и Роквелла, соответственно, выдает образцы для проведения практических измерений; назначенные студенты производят под наблюдением преподавателя не менее трех измерений на каждом образце; остальные студенты группы следят за ходом измерений и фиксируют результаты в своих отчетах; завершается работа статистической обработкой результатов отдельных измерений и формулированием выводов.

Оборудование и материалы: твердомеры ТШ-2 и ТК-2, набор стальных образцов с различным содержанием углерода, набор образцов алюминиевых сплавов с различным содержанием магния.

Оценка: проверяется понимание студентом значимости и существа методов определения твердости и его умение проводить измерения на практике; при оценке учитывается качество оформления отчета и результаты индивидуального собеседования.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 11. Растровый электронный микроскоп и его применение для исследования материалов.

Задание: ознакомиться с устройством и принципом работы растрового электронного микроскопа BS 300; определить характер излома металлического образца (вязкий, хрупкий и т.д.) по микрофотографии, сделанной с помощью этого микроскопа.

Исполнение: студенты изучают методические указания к работе и фиксируют основные положения в отчете; преподаватель поясняет назначение органов управления на панели прибора, демонстрирует простейшие приемы работы с микроскопом (вакуумирование колонны микроскопа, установка образца на предметном столике, настройка режима сканирования и т.д.); студенты получают индивидуальные карточки с микрофотографиями изломов, которые были отсняты на данном микроскопе, проводят их анализ и заносят выводы в отчет по работе.

Оборудование и материалы: растровый микроскоп BS 300, изломы стальных образцов, микрофотографии изломов.

Оценка: проверяется способность студента усваивать методику работы со сложным научным оборудованием и знание основных отличительных признаков хрупкого, вязкого и других видов разрушения; при оценке учитываются результаты собеседования и корректность выводов в отчете.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 12. Установление неизвестного вещества с помощью рентгеноструктурного анализа.

Задание: ознакомиться с устройством и принципом работы рентгеновского дифрактометра ДРОН-3М; освоить методику фазового анализа, произвести расшифровку дифрактограммы неизвестного вещества.

Исполнение: до начала практической съемки и обработки дифрактограмм студенты знакомятся с основами рентгеноструктурного анализа по методическим указаниям и заносят основные положения в отчет; преподаватель демонстрирует работу рентгеновского дифрактометра путем съемки короткой учебной дифрактограммы, разбивает группу на бригады по 3-4 человека и выдает каждой бригаде одну из ранее отснятых рабочих дифрактограмм неизвестных веществ; студенты производят обработку и расшифровку дифрактограмм и делают вывод о природе неизвестного вещества.

Оборудование и материалы: рентгеновский дифрактометр ДРОН-3М, дифрактограммы реальных «неизвестных» веществ.

Оценка: проверяется понимание студентом основ фазового рентгеноструктурного анализа и умение проводить расшифровку простых дифрактограмм;

при оценке учитывается правильность расшифровки учебной дифрактограммы и результаты собеседования.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 13. Первичная кристаллизация.

Задание: провести наблюдение за процессом кристаллизации капли пересыщенного водного раствора хлористого аммония; зарисовать структуру полностью закристаллизовавшейся капли, объяснить происхождение зон с различной структурой, провести аналогию со структурой металлического слитка; исследовать влияние скорости охлаждения при кристаллизации металлического слитка на его структуру.

Исполнение: до начала работы студенты изучают теорию процесса первичной кристаллизации и заносят основные положения в отчет; лаборант устанавливает предметное стекло на предварительно подогретую металлическую плиту и капает на стекло каплю раствора; студенты поочередно наблюдают в микроскоп за ростом дендритообразных кристаллов хлористого аммония и зарисовывают структуру капли после ее полной кристаллизации; слитки оловянистого сплава расплавляют в тигле и выливают в две стальные формы, одна из которых холодная (имеет температуру окружающей среды), а вторая подогрета до температуры плавления сплава; по завершении кристаллизации слитки охлаждают водой, извлекают из форм, разрушают ударом и проводят исследование изломов; результаты исследований вместе с объяснениями заносят в отчет по работе.

Оборудование и материалы: бинокулярный микроскоп с увеличением до крат, предметное стекло, насыщенный водный раствор хлористого аммония, массивная металлическая плита, муфельная печь, керамические тигли, слитки легкоплавкого оловянного сплава, разборные стальные формы (кокили) для заливки расплава.

Оценка: проверяется знание студентом теории кристаллизации и его умение применить эти знания при объяснении тех или иных особенностей процесса кристаллизации и формы образующихся кристаллов; при оценке учитываются результаты тестового опроса и правильность объяснений в отчете по работе.

Время выполнения работы – 4 часа.

Работа 14. Влияние холодной пластической деформации и температуры нагрева на строение и свойства металла.

Задание: изучить влияние холодной пластической деформации и температуры последующего нагрева на твердость металла.

Исполнение: образцы отожженной малоуглеродистой стали 20 подвергают холодной пластической деформации путем осадки с различной степенью деформации на механическом прессе Р-5 и производят замеры твердости деформированных образцов на твердомере Бринелля; после этого образцы подвергают нагреву до различных температур и повторно производят замеры твердости;

полученные результаты представляют в виде графиков и объясняют полученные зависимости.

Оборудование и материалы: пресс Р-5, твердомер Бринелля, муфельные печи, набор образцов стали 20.

Оценка: проверяется понимание студентами механизма деформационного упрочнения и процессов возврата и рекристаллизации при последующем нагреве деформированного металла, а также, их умение пользоваться лабораторным оборудованием и приборами; при оценке учитывается качество оформления отчета по работе.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 15. Построение и анализ диаграмм состояния двойных сплавов.

Задание: построить экспериментально диаграмму состояния сплава, кристаллизующегося с образованием эвтектической смеси практически чистых компонентов; изучить диаграмму состояния сплавов «железо-цементит»; на основе анализа диаграммы «Fe-Fe3C» построить кривую охлаждения и описать процесс формирования структуры сплава с заданным содержанием углерода.

Исполнение: экспериментальная часть работы сводится к построению методом термического анализа простейшей диаграммы состояния; аналитическая часть работы состоит в анализе важнейшей диаграммы металловедения (диаграммы «железо-цементит») по индивидуальному для каждого студента заданию.

Оборудование и материалы: муфельная печь, керамические тигли, набор сплавов “Pb-Sb” с различным соотношением компонентов, термопара типа XA, регистрирующий потенциометр типа КСП-4.

Оценка: проверяется знание студентом методов построения диаграмм состояния и умение пользоваться соответствующим лабораторным оборудованием; особое внимание уделяется пониманию студентом важности и существа диаграммы состояния системы «Fe-Fe3C».

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 16. Микроструктурный анализ углеродистых сталей в равновесном состоянии.

Задание: подготовить микрошлифы, изучить и зарисовать микроструктуру доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной стали в равновесном состоянии; в структуре доэвтектоидной стали оценить площадь, занимаемую перлитом, рассчитать среднее содержание углерода в данной стали и указать ее предполагаемую марку с учетом того, что сталь качественная углеродистая.

Исполнение: студентам выдают образцы сталей и альбомы с фотографиями типичных микроструктур железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов); после необходимой подготовки (шлифовки, полировки, травления) микрошлифы устанавливают на микроскопах и студенты поочередно изучают и зарисовывают микроструктуры, определяют на каком микроскопе установлен микрошлиф доэвтектоидной стали и завершают выполнение задания.

Оборудование и материалы: металлографические микроскопы МИМ-8 или МИМ-7, образцы сталей, шлифовально-полировальные станки, реактивы для травления шлифов, альбомы с фотографиями типичных микроструктур сталей.

Оценка: проверяется знание студентом особенностей равновесной структуры сталей, понимание связи между структурой, содержанием углерода и маркировкой стали, а также, умение различать структуры при исследовании реальных образцов; при оценке учитывается качество подготовки шлифов, результаты индивидуального собеседования, и правильность выводов в отчете.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 17. Микроструктурный анализ чугунов.

Задание: изучить и зарисовать микроструктуру образцов серого, ковкого и высокопрочного чугунов; на основании результатов исследования микроструктуры образцов и с учетом типичных механических свойств различных видов чугунов и существующей системы их маркировки указать предполагаемые марки исследованных чугунов.

Исполнение: студентам выдают альбомы с фотографиями типичных микроструктур железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов), а на микроскопах устанавливают предварительно подготовленные нетравленые и травленые микрошлифы чугунов различных видов; студенты поочередно изучают микроструктуры чугунов, зарисовывают их и присваивают чугунам предполагаемую марку, проявляя тем самым свое понимание взаимосвязи между структурой, свойствами и маркировкой чугунов.

Оборудование и материалы: металлографические микроскопы МИМ-8 или МИМ-7, образцы чугунов, альбомы с фотографиями типичных микроструктур.

Оценка: проверяется умение студента анализировать микроструктуру различных видов чугуна; оценка выставляется по результатам индивидуального собеседования и правильности выводов в отчете по работе.

Время выполнения работы – 4 часа.

Работа 18. Определение критических точек стали методом пробных закалок.

Задание: произвести экспериментальное определение критических точек Ас и Ас3 доэвтектоидной стали методом пробных закалок.

Исполнение: студенты изучают методические указания к работе и заносят основные положения в отчет; преподаватель разбивает группу на бригады по 3-4 человека в каждой и выдает бригадам образцы стали; студенты производят закалку образцов с различных (предварительно согласованных) температур, подготавливают металлографические шлифы закаленных образцов и проводят их исследование; результаты исследований всех бригад суммируются и анализируются, причем, каждая бригада обрабатывает обобщенные данные и формулирует выводы самостоятельно.

Оборудование и материалы: муфельные печи с рабочей температурой до 1000 °С, закалочные ванны, шлифовально-полировальный станок с набором абразивных материалов для подготовки металлографических шлифов, реактив для травления шлифов, металлографические микроскопы МИМ-8 или МИМ-7, твердомер Роквелла, образцы стали 45.

Оценка: проверяется знание студентом теории фазовых превращений и его умение работать с термическим оборудованием; оценка выставляется по результатам индивидуального собеседования.

Время выполнения работы – 4 часа.

Работа 19. Термическая обработка стали (отжиг, нормализация).

Задание: назначить режимы отжига и нормализации для конструкционных и инструментальных сталей заданных марок; произвести термообработку образцов сталей по назначенным режимам; проконтролировать результаты термообработки.

Исполнение: предварительная подготовка студентов включает изучение общих положений теории термической обработки и методических указаний к данной лабораторной работе; при выполнении работы группа разбивается на бригады по 3-4 человека; каждая бригада обрабатывает сталь одной конкретной марки; контроль результатов термообработки включает микроанализ структуры и измерение твердости образцов; на этапе контроля результаты работы каждой бригады доводятся до сведения всех студентов группы, заносятся в отчеты по работе и обобщаются; результаты отжига контролируются на готовых (заранее обработанных) образцах, так как длительность отжига значительно превышает время лабораторной работы.

Оборудование и материалы: муфельные печи с рабочей температурой до 1000 °С, шлифовально-полировальный станок с набором абразивных материалов для подготовки металлографических шлифов, реактив для травления шлифов, металлографические микроскопы МИМ-8 или МИМ-7, твердомер Бринелля, образцы конструкционных и инструментальных сталей с различным содержанием углерода.

Оценка: проверяется знание студентом теории термической обработки и его умение работать с термическим оборудованием; оценка выставляется по результатам индивидуального собеседования.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 20. Термическая обработка сталей (закалка).

Задание: назначить режимы закалки для конструкционных и инструментальных сталей заданных марок; произвести термообработку образцов сталей по назначенным режимам; проконтролировать результаты термообработки.

Исполнение: предварительная подготовка студентов включает изучение общих положений теории термической обработки и методических указаний к данной лабораторной работе; при выполнении работы группа разбивается на бригады по 3-4 человека; каждая бригада обрабатывает сталь одной конкретной марки; влияние закалочной среды исследуется путем закалки образцов в воде или в масле; контроль результатов термообработки включает микроанализ структуры и измерение твердости образцов; на этапе контроля результаты работы каждой бригады доводятся до сведения всех студентов группы, заносятся в отчеты по работе и обобщаются.

Оборудование и материалы: муфельные печи с рабочей температурой до 1000 °С, закалочные ванны с водой и маслом, шлифовально-полировальный станок с набором абразивных материалов для подготовки металлографических шлифов, реактив для травления шлифов, металлографические микроскопы МИМ-8 или МИМ-7, твердомер Роквелла, образцы конструкционных и инструментальных сталей с различным содержанием углерода.

Оценка: проверяется знание студентом теории термической обработки и его умение работать с термическим оборудованием; оценка выставляется по результатам индивидуального собеседования.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 21. Отпуск закаленной стали.

Задание: назначить режимы отпуска для конструкционных и инструментальных сталей заданных марок; произвести отпуск предварительно закаленных образцов сталей по назначенным режимам; проконтролировать результаты термообработки.

Исполнение: предварительная подготовка студентов включает изучение общих положений теории термической обработки и методических указаний к данной лабораторной работе; при выполнении работы группа разбивается на бригады по 3-4 человека; каждая бригада обрабатывает сталь одной конкретной марки; контроль результатов термообработки включает микроанализ структуры и измерение твердости образцов; на этапе контроля результаты работы каждой бригады доводятся до сведения всех студентов группы, заносятся в отчеты по работе и обобщаются.

Оборудование и материалы: муфельные печи с рабочей температурой до 600 °С, шлифовально-полировальный станок с набором абразивных материалов для подготовки металлографических шлифов, реактив для травления шлифов, металлографические микроскопы МИМ-8 или МИМ-7, твердомер Роквелла, набор предварительно закаленных образцов конструкционных и инструментальных сталей с различным содержанием углерода.

Оценка: проверяется знание студентом теории термической обработки и его умение работать с термическим оборудованием; оценка выставляется по результатам индивидуального собеседования.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 22. Прокаливаемость стали.

Задание: произвести сравнительное определение прокаливаемости образцов углеродистой и низколегированной сталей методом торцовой закалки.

Исполнение: подготовка к работе состоит в изучении стандартной методики определения прокаливаемости с занесением основных положений в отчет;

практическая часть работы (торцовая закалка, подготовка образцов к измерениям твердости, измерения твердости) производится лаборантом или преподавателем при участии двух студентов группы; не занятые практической работой студенты группы наблюдают за ходом работы, участвуют в выборе температуры нагрева под закалку, заносят результаты измерений твердости в отчет и производят обработку полученных результатов.

Оборудование и материалы: муфельная печь для нагрева образцов под закалку, стандартная установка для торцовой закалки, шлифовальнополировальный станок, твердомер Роквелла, стандартные образцы из углеродистой и низколегированной сталей, номограммы для определения критического диаметра по полученным экспериментальным данным.

Оценка: проверяется знание студентом теории термической обработки и его умение работать с термическим оборудованием; оценка выставляется преподавателем по результатам индивидуального собеседования, при этом делается акцент на понимании студентом роли прокаливаемости, как важной технологической характеристики стали.

Время выполнения работы – 2 часа.

Работа 23. Химико-термическая обработка стали и сплавов.

Задание: произвести упрочняющую термообработку детали, подвергнутой цементации; выполнить контроль результатов химико-термической обработки измерением твердости цементованного слоя и сердцевины детали.

Исполнение: практическая часть работы включает проведение металлографического анализа цементованного образца-свидетеля, выбор режима упрочняющей термообработки, проведение обработки и завершающий контроль твердости детали; в проведении металлографического контроля и назначении режима термообработки принимают непосредственное участие все студенты группы; термообработку детали и измерение твердости проводит один из студентов под наблюдением преподавателя..

Оборудование и материалы: муфельные печи для закалки и отпуска, закалочная ванна, шлифовально-полировальный станок с набором абразивных материалов для подготовки металлографических шлифов, реактив для травления шлифов, металлографические микроскопы МИМ-8 или МИМ-7, твердомер Роквелла, совместно цементованные стальная деталь и образец-свидетель.

Оценка: проверяется знание студентом основ химико-термической обработки и его умение работать с термическим и металлографическим оборудованием; оценка выставляется по результатам индивидуального собеседования.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 24. Микроструктурный анализ и термическая обработка инструментальных сталей.

Задание: назначить режим и провести упрочняющую термообработку образца из углеродистой или низколегированной инструментальной стали; провести металлографический анализ образцов быстрорежущей инструментальной стали до и после упрочняющей термообработки (на готовых образцах).

Исполнение: режим термообработки каждый студент назначает самостоятельно с записью в отчете по работе; собственно термообработку выполняет один из студентов группы под наблюдением преподавателя; при выполнении третьей части работы преподаватель устанавливает на предметные столики микроскопов заранее подготовленные шлифы образцов быстрорежущей стали и студенты поочередно изучают микроструктуру образцов и зарисовывают ее в отчете с соответствующими пояснениями.

Оборудование и материалы: муфельные печи для закалки и отпуска, закалочная ванна, шлифовально-полировальный станок с набором абразивных материалов для подготовки металлографических шлифов, реактивы для травления шлифов, металлографические микроскопы МИМ-8 или МИМ-7, образцы быстрорежущей стали в состоянии до и после упрочняющей термообработки.

Оценка: проверяется знание студентом конкретных марок инструментальных сталей и особенностей их термообработки; оценка выставляется по результатам индивидуального собеседования и правильности действий студента при выполнении термообработки и металлографического контроля.

Время выполнения работы – 4 часа.* Работа 25. Микроструктурный анализ цветных сплавов.

Задание: изучить и зарисовать микроструктуру образцов латуни, оловянной бронзы, литейного алюминиевого сплава (силумина) и подшипникового сплава (баббита); пояснить физическую природу присутствующих в сплавах фаз; сопоставить наблюдаемые структуры с диаграммами состояния соответствующих бинарных сплавов.

Исполнение: при подготовке к работе студенты изучают и воспроизводят в своих отчетах востребованные диаграммы состояния цветных сплавов; при выполнении практической части студенты изучают и зарисовывают микроструктуры конкретных реальных сплавов и проводят их идентификацию.

Оборудование и материалы:, металлографические микроскопы МИМ-8 или МИМ-7, шлифовально-полировальный станок с набором абразивных материалов для подготовки металлографических шлифов, реактивы для травления шлифов, альбомы с фотографиями типичных микроструктур цветных сплавов, образцы цветных сплавов.

Оценка: проверяется усвоение студентом теории и практики проведения металлографического анализа; оценка выставляется по результатам индивидуального собеседования с учетом умения студента объяснить связь между видом диаграммы состояния и реальной микроструктурой сплава.

Время выполнения работы – 4 часа.

Работа 26. Термическая обработка алюминиевых сплавов.

Задание: исследовать влияние температуры старения на механические свойства алюминиевого сплава Д16, выбрать оптимальный режим упрочняющей термообработки данного сплава.

Исполнение: практическая часть работы включает закалку серии образцов сплава Д16 с оптимальной (по справочным данным) температуры нагрева и последующее старение отдельных образцов при различных температурах и различных временах выдержки; влияние термообработки на механические свойства сплава определяют по изменению твердости образцов; результаты измерений изображают в виде графиков в координатах «время выдержки - твердость» для каждой температуры старения и на основании анализа этих графиков выбирают оптимальный режим старения, при котором сплав упрочняется в максимальной степени и не наблюдается его перестаривания.

Оборудование и материалы: муфельные печи с рабочей температурой до 600 °С, закалочная ванна, шлифовально-полировальный станок с набором абразивных материалов для подготовки металлографических шлифов, твердомер Бринелля, набор образцов алюминиевого сплава Д16.

Оценка: проверяется понимание студентом особенностей термообработки алюминиевых сплавов, его умение провести термообработку и объяснить полученные результаты; оценка выставляется по результатам индивидуального собеседования.

Время выполнения работы – 4 часа.* Примечание. Время выполнения работ, отмеченных значком (*) может быть сокращено в необходимых случаях до 2 часов за счет исследования предварительно обработанных образцов.

№ раздела № по варианту Наименование лабораторной работы п/п содержания 2 3 Изучение геометрических параметров и измерение углов 3 3 Обработка заготовок на станках токарной группы.

5 4 Назначение режима резания при обработке заготовок на 6 2 Изучение кинематической схемы сверлильного станка.

7 7 Обработка отверстий на сверлильных станках.

8 10 Обработка деталей на шлифовальных станках.

9 12 12 Исследование строения металлических сплавов методами макроскопического анализа (макроанализ).

10 13 13 Методы измерения твердости металлических материалов.

11 17 Растровый электронный микроскоп и его применение для 12 14 14 Установление неизвестного вещества с помощью рентгеноструктурного анализа.

13 16 16 Первичная кристаллизация.

14 18 18 Влияние холодной пластической деформации и температуры 15 21 21 Построение и анализ диаграмм состояния двойных сплавов.

16 24 24 Микроструктурный анализ углеродистых сталей в равновесном состоянии.

17 25 25 Микроструктурный анализ чугунов.

18 28 28 Определение критических точек стали методом пробных закалок.

19 30 30 Термическая обработка сталей (отжиг, нормализация).

20 31 31 Термическая обработка сталей (закалка).

21 32 32 Отпуск закаленной стали.

22 36 36 Прокаливаемость стали.

23 34 34 Химико-термическая обработка стали и сплавов.

24 38 38 Микроструктурный анализ и термическая обработка инструментальных сталей.

25 42 42 Микроструктурный анализ цветных сплавов.

26 40 40 Термическая обработка алюминиевых сплавов.

3 КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

3.1 Вопросы входного контроля Раздел 1. Технология обработки конструкционных материалов резанием.

1.Что такое металл?

2.Характерные признаки металлов.

3.Основные физические свойства металлов.

4.Почему слесарная и станочная обработка металлов требует значительных усилий? Почему обработка стали труднее обработки дюралюминия ?

5.Что называется деформацией?

6.Что называется упругой и пластической деформацией?

7.Назовите простейшие виды деформации.

8.Что называется частотой вращения?

9.Что называется угловой скоростью?

10.Период колебаний станины станка 0,02с. Определить частоту колебаний.

11.Частота вращения фрезы на станке 420об/мин; число зубьев на фрезе 50.

Какова частота вибрации, возникающей при работе станка?

12.Единицы измерения плотности и удельного веса в системе СИ.

13.Сравните по величине три простые дроби, например: 27/34, 36/45 и 20/27.

14.В прямоугольном треугольнике по известному углу и противолежащему катету найдите второй катет.

15.Изобразите графики степенной функции у=хП для п = 1/2; 1/3; 1; 2; 3.

16.Что такое оксид металла?

17.Что такое карбид металла?

18.Какие химические соединения называются нитридами?

19.Почему после выключения двигателя сверлильного станка патрон продолжает вращаться?

20.Для уменьшения трения трущиеся поверхности шлифуют и полируют.

Однако, в зависимости от качества шлифования и полирования трение уменьшается не беспредельно – при дальнейшем тщательном полировании поверхностей трение начинает увеличиваться. Объясните причину этого явления.

21.Две проекции одной детали имеют соответственно вид треугольника и квадрата. Построить третью проекцию.

22.Окрашенный со всех сторон куб разрезан 6-ю взаимно перпендикулярными плоскостями на 27 кубиков. Сколько из них оказалось окрашено только с одной стороны? С двух сторон? С трех сторон?

Раздел 2. Материаловедение 1.Общие свойства металлов.

2.Характерные признаки металлов.

3.Назовите простейшие виды деформации. Что называется упругой и пластической деформацией?

4.Кристаллические и аморфные тела.

5.Ближний и дальний порядок расположения атомов.

6.Кристаллическая решетка.

7.Планетарная модель атома.

8.Диффузия.

9.Агрегатное строение вещества 10.Символы химических элементов 11.Жидкие и твердые растворы.

12.Газы и их разновидности, состав воздуха.

13.Измерение температуры с помощью термопары.

14.Коррозия металлов.

15.Понятие о плавлении металлов, температура плавления.

16.Затвердевание веществ, понятие о кристаллизации.

17.Условия работы деталей машин и механизмов: подшипников, зубчатых колес, крестовин, рессор и пружин и др.

18.Условия работы наиболее распространенных инструментов: резцов, сверл, разверток, фрез и др.

19.Признаки качества изделия, методы его повышения.

20.Нагрев тела и его охлаждение, скорость нагрева и охлаждения.

3.2 Вопросы текущего контроля Вопросы текущего контроля включены в методические указания к лабораторным работам.

3.3 Выходной контроль 3.3.1 Вопросы выходного контроля по разделу «Технология обработки конструкционных материалов резанием»

1.Классификация способов обработки материалов резанием.

2.Понятие о схеме обработки материалов резанием.

3.Характеристика токарной обработки.

4.Элементы режима резания при точении.

5.Основные схемы обработки на токарных станках.

6.Почему обтачивание на токарных станках изделий большого диаметра производится с меньшей угловой скоростью, чем изделий малого диаметра ?

7.Типы и назначение токарных резцов.

8.Характеристика фрезерования.

9.Формообразование поверхностей на горизонтально- и вертикальнофрезерных станках.

10.Основные типы и назначение фрез.

11.Характеристика сверления.

12.Характеристика зенкерования.

13.Характеристика развертывания.

14.Характеристика растачивания.

15.Шпиндель высокочастотной злектрической сверлильной машины вращается с частотой 1200 об/мин. Определить скорость резания при диаметре сверла 8 мм.

16.Требования, предъявляемые к инструментальным материалам.

17.Инструментальные материалы для обработки материалов резанием.

18.Инструментальные стали.

19.Твердые сплавы.

20.Типы и особенности строгальных резцов.

21.Характеристика метода обработки протягиванием.

22.Нарезание зубчатых колес по методу копирования.

23.Нарезание зубчатых колес по методу огибания.

24.Характеристика методов обработки строганием и долблением.

25.Характеристика и особенности шлифования.

26.Маркировка шлифовальных кругов.

27.Что означает заводской штамп «35 м/с; 250 мм» на шлифовальном круге ?

Допустима ли посадка круга на вал двигателя, вращающегося с частотой об/мин ?

28.Основные схемы шлифования деталей машин.

29.Явление наростообразования при резании металлов.

30.Износ и стойкость режущих инструментов.

3.3.2 Экзаменационные вопросы по разделу «Материаловедение»

1.Атомно-кристаллическое строение металлов.

2.Несовершенство кристаллического строения металлов. Дислокации и их роль.

3.Кристаллизация металла, механизм кристаллизации.

4.Строение стального слитка.

5.Полиморфизм железа и других металлов.

6.Фазы в металлических сплавах: смеси чистых компонентов, твердые растворы, химические соединения.

7.Диаграмма состояния Fe-Fе3С, фазы и структуры в сталях и чугунах.

8.Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали.

9.Углеродистые стали, свойства маркировки, области применения.

10.Чугуны, свойства, классификация, область применения, способы получения.

11.Термообработка стали, назначение, операции термической обработки.

12.Превращения в стали при нагреве, рост аустенитного зерна.

13.Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита.

14.Перлитное превращение в стали, механизм, структуры.

15.Мартенситное превращение в стали, его механизм и особенности.

16.Превращения при непрерывном охлаждении аустенита.

17.Превращения при отпуске закаленной стали.

18.Нагрев стали, защита от окисления и обезуглероживания.

19.Отжиг и нормализация стали.

20.Отпуск закаленной стали, виды отпуска.

21.Закаливаемость и прокаливаемость стали.

22.Поверхностная закалка стали, закалка ТВЧ.

23.Обработка стали холодом. Дефекты при термической обработке.

24.Цементация стали, термическая обработка после цементации.

25.Азотирование стали, режимы, назначение.

26.Нитроцементация и цианирование стали, режимы термической обработки, назначение.

27.Влияние легирующих элементов на режимы термической обработки сталей.

28.Маркировка и классификация легированных сталей.

29.Цементуемые стали.

30.Улучшаемые стали.

31.Рессорно-пружинные стали.

32.Шарикоподшипниковые стали.

33.Износоустойчивые стали.

34.Углеродистые инструментальные стали.

35.Низколегированные инструментальные стали.

36.Быстрорежущие стали.

37.Твердые металлокерамические сплавы.

38.Штамповые стали холодного деформирования.

39.Штамповые стали горячего деформирования.

40.Нержавеющие стали (хромистые).

41.Нержавеющие стали (хромоникелевые).

42.Теплоустойчивые и жаропрочные стали и сплавы.

43.Титановые сплавы.

44.Медные сплавы.

45.Алюминиевые сплавы.

46.Магниевые сплавы.

47.Подшипниковые сплавы (баббиты).

48.Порошковые и композиционные материалы.

49.Неметаллические материалы

4 УЧЕБНО МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Список основной литературы 1.Дальский А.М. и др. Технология конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 2002. - 448с.

2.Материаловедение: Учебник для вузов /Под общ. ред. Б.Н.Арзамасова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана,2002. – 648с.

3.Материаловедение и технология металлов: Учебник для вузов /Г.П.Фетисов и др. – М.: Высшая школа, 2001. – 638с.

4.2 Список дополнительной литературы 1.Петруха П.Г. и др. Технология обработки конструкционных материалов.

М.: Высшая школа, 1991. – 512 с.

2.Гуляев А.П. Металловедение: Учебник для вузов /6-е изд., перераб. и доп.

– М.: Металлургия, 1986. – 544с.

3.Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для вузов /2-е изд., стер. – М.:

Изд-во МГГУ, 2000. – 304с.

4.Лахтин Ю.М. и др. Материаловедение: Учебник для вузов /3-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990. – 528с.

5.Солнцев Ю.П. и др. Материаловедение: Учебник для вузов /3-е изд. перераб. и доп. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2004. – 736с.

4.3 Учебно-методические указания, рекомендации, пособия 1.Обработка заготовок на токарных станках. Методические указания к лабораторной работе. ХГТУ, 2002г.

2.Расчет режима резания на станках токарной группы. Методические указания к лабораторной работе. ХГТУ, 2004г.

3.Фрезерование. Методические указания к лабораторной работе. 2004г.

4.Назначение режима резания при обработке заготовок на станках фрезерной группы. Методические указания к лабораторной работе. ХГТУ, 2002г.

5.Обработка отверстий на сверлильных станках. Методические указания к лабораторной работе. ХГТУ, 1998г.

6.Изучение вертикально-сверлильного станка. Методические указания к лабораторной работе. ХГТУ, 1999г.

7.Обработка материалов на шлифовальных станках. Методические указания к лабораторной работе. ХГТУ, 2001г.

8.Измерительные устройства. Методические указания к лабораторной работе. ХГТУ, 2002г.

9.Практикум по материаловедению и технологии конструкционных материалов. Сборник методических указаний к лабораторным работам и практическим занятиям /Под ред. В.А.Оськина, В.Н.Байкаловой. - М.: КолосС, 2007. с.

10.Ри Хосен и др. Металловедение и термическая обработка сплавов различного назначения: Сборник методических указаний к лабораторным работам по дисциплинам «Материаловедение» и «Материаловедение и ТКМ» /Хабаровск, Изд-во ХГТУ, 2003. – 140с.

11.Установление неизвестного вещества с помощью рентгеноструктурного анализа. Методические указания к лабораторной работе. ХПИ, 1990г.

12.Влияние холодной пластической деформации и температуры нагрева на строение и свойства металла. Методические указания к лабораторной работе.

ХПИ, 1984г.

13.Определение критических точек стали методом пробных закалок. Методические указания к лабораторной работе. Рукопись, 2007г.

5 КОНТРОЛЬ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Контроль самостоятельной работы студентов проводится по результатам выполнения практических занятий и лабораторных работ.

6 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

Для выполнения практических занятий и лабораторных работ и их оформления студенты используют кафедральные компьютеры, микроскопы, твердомеры, плавильные печи, специальную оснастку, лигатуры, раскислители, формовочные смеси, сварочное оборудование и сварочные материалы, металлорежущие станки и оборудование

7 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для успешного усвоения материала данной дисциплины студент должен иметь подготовку по ряду естественно - научных дисциплин, таких как физика, химия, высшая математика. Некоторые разделы данного курса требуют привлечения знаний из соответствующих разделов общепрофессиональных дисциплин - сопромата, инженерной графики и т.д. Так из курса физики востребован раздел «молекулярная физика и термодинамика». Из курса высшей математики используются элементы дифференциального и интегрального исчисления. Из курса химии используются сведения о типах связи в твердых телах, правиле фаз Гиббса и теории коррозии металлов. Сопромат дает необходимые сведения о видах напряженного состояния, основных механических свойствах металлов и методах их определения. Из курса инженерной графики используются правила пространственного изображения и построения проекций деталей и т.д.

В свою очередь курс «Материаловедение и технология конструкционных материалов» дает базовые знания, необходимые при изучении других общепрофессиональных дисциплин, в частности, дисциплины «Основы производства и обработки металлов», а также, дисциплин специальных.

Указанные обстоятельства определяют место данной дисциплины в системе подготовки специалиста и должны находить соответствующее отражение в очередности изучения предметов по учебному плану.

Преподавание дисциплины рекомендуется вести в направлении от общего к частному, т.е. изучению конкретных материалов и конкретных технологий должно предшествовать изучение общих законов и закономерностей. В этом случае можно рассчитывать, что полученные знания будут не простым набором заученных разрозненных фактов, а целостной системой знаний.

Лабораторные работы должны быть направлены на конкретизацию и закрепление теоретических знаний, полученных на лекциях и при изучении методических указаний, а также, на приобретение навыков работы с научным и технологическим оборудованием и приборами.

Задания для самостоятельной работы следует формулировать так, чтобы у студентов вырабатывались навыки действительно самостоятельного, творческого подхода к решению учебных и производственных задач.

Данная программа рассчитана на 170час. аудиторных занятий. В рабочих программах для конкретных направлений (специальностей) отдельные разделы программы могут быть сокращены в зависимости от объема часов, отводимых на дисциплину по учебному плану.

8 СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ПЕРСОНАЛИЙ

Адсорбция — одна из стадий процесса химико-термической обработки, при которой происходит сцепление активных атомов насыщающего элемента с обрабатываемой поверхностью.

Азотирование — вид химико-термической обработки, при котором происходит процесс насыщения поверхностного слоя стали атомарным азотом при нагреве в соответствующей среде.

Анизотропия — неодинаковость механических и физических свойств твердого тела в зависимости от кристаллографических направлений.

Аустенит — твердый раствор внедрения атомов углерода в -железо, имеющий гранецентрированную кубическую (ГЦК) решетку, растворимость углерода в которой достигает 2,14%. А. немагнитен, имеет твердость 200НВ при пластичности =50%, хорошо упрочняется наклепом.

Адгезия – слипание разнородных твердых или жидких тел (фаз), соприкасающихся своими поверхностями.

Баббиты — антифрикционные сплавы на оловянной или свинцовой основе, названные в честь И. Баббита, предложившего в 1839 г. сплав для заливки подшипников скольжения. Б. построены по схеме Шарли: вязкая основа с мелкими твердыми включениями.

Бабка – часть металлорежущего станка. Служит опорой для шпинделя, передающего вращение заготовке или инструменту, либо для устройства, поддерживающего заготовку.

Бакелит – одно из торговых названий феноло-формальдегидных смол и материалов на их основе.

Бейнит — структура, полученная в результате как диффузионного, так и бездиффузионного превращения. Б. состоит из -твердого раствора (феррита), несколько пересыщенного углеродом, и частиц карбидов.

Бориды — химические соединения металлов с бором, обладающие высокой твердостью. Например, микротвердость борида FeB составляет 20000МПа, а борида Fe2B - 16500 МПа.

Боразон – модификация нитрида бора BN, по структуре и свойствам напоминающая алмаз Борирование — процесс химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали атомарным бором при нагреве в соответствующей среде. Образующийся слой боридов толщиной 0,1...0,2 мм имеет высокую твердость, износо- и окалиностойкость, коррозионную стойкость.

Борштанга – расточная оправка, приспособление для растачивания отверстий, выполненное в виде цилиндрического валика с радиально расположенными отверстиями, в которых закреплены резцы или блоки резцов.

Вакансия — точечный дефект кристаллической решетки, при :отором в узлах решетки отсутствуют атомы.

Вещества аморфные — вещества с хаотическим расположением атомов в твердом и жидком состоянии. При нагреве В.а. размягчаются в большом температурном интервале, становятся вязкими, а затем постепенно переходят в жидкое состояние. При охлаждении процесс идет в обратном направлении.

В. кристаллические — характеризуются закономерным и упорядоченным расположением атомов (ионов) в пространстве. При нагреве сохраняют кристаллическое строение до температуры плавления, при которой изотермически происходит процесс перехода в жидкое состояние. При охлаждении процесс идет в обратном направлении.

Винипласт — жесткий полимерный материал на основе поливинилхлорида с наполнителем и стабилизатором.

Вкладыш — сменная деталь подшипника скольжения, на которую опирается цапфа вращающегося вала.

Возврат — процесс, происходящий при нагреве холоднодеформированного металла, сопровождающийся частичным восстановлением механических и физических свойств без изменения микроструктуры деформированного металла.

Восстановление (оксидов железа, кремния, марганца и др.) — физикохимический процесс получения металлов из их оксидов при помощи восстановителя — вещества, способного соединяться с кислородом, входящим в состав оксидов.

В. косвенное — восстановление оксидов газами.

В. прямое — восстановление оксидов твердым углеродом.

Выносливость — способность материалов и конструкций сопротивляться действию циклических нагрузок.

Вырубка — разделительная операция обработки металлов давлением для полного отделения заготовки или детали от листового [и профильного материала по замкнутому контуру.

Высечка — разделительная операция обработки металлов давлением для отделения небольшой части металла по краю листовой готовки.

Вязкость — свойство твердых тел необратимо поглощать энергию при пластическом деформировании.

В. ударная — свойство, определяющее склонность металлов к хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Ударную вязкость оценивают по отношению работы, затраченной на ударный излом образца, к площади поперечного сечения образца в месте надреза. Обозначают KCU, KCV, КСТ. Единица измерения: дж/м2.

Гомогенизация — см. Отжиг диффузионный.

Графит — кристаллическая модификация углерода с гексагональной решеткой; имеет низкую твердость (3 НВ) и прочность; температура плавления 3500 °С.

Графитизация — процесс образования графита в сплавах железа с углеродом, который может происходить как из жидкой фазы, так из твердой фазы.

Для ускорения процесса графитизации в сплавы вводят специальные компоненты — графитизаторы.

Графитопласт — антифрикционная пластмасса с наполнителем в виде графита.

Дегазация — удаление газов и летучих примесей из расплавленного металла.

Дендрит — древовидная форма зерна, образующаяся при первичной кристаллизации сплава.

Дефекты кристаллического строения: линейные — см. Дислокации;

Д. поверхностные — несовершенства, размер которых мал только в одном направлении. К ним относятся границы между зернами, границы двойников;

Д. точечные — несовершенства, размеры которых близки к межатомному расстоянию. К ним относятся вакансии, межузельные атомы, примесные атомы.

Деформация (от лат. deformation — искажение) — изменение формы или размеров тела (либо его части) в результате воздействий, вызывающих изменение относительного положения частиц данного тела. Простейшие виды Д.: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб.

Д. горячая — происходит при температурах выше температуры рекристаллизации, при которой в деформированном металле идут процессы рекристаллизации и металл не упрочняется.

Д. остаточная — деформация, не исчезающая после устранения воздействия, вызвавшего ее.

Д. пластическая — остаточная деформация, образовавшаяся в результате воздействия силовых факторов, при которой не наступает макроскопических нарушений в материале. Д. п. — одно из важнейших свойств материалов, обеспечивающее возможность изготовления из них изделий (например, при обработке давлением, ковке).

Д. упругая — после прекращения действия внешних сил форма, свойства и структура металла восстанавливаются.

Д. холодная — происходит при температурах ниже температуры рекристаллизации, характеризуется изменением формы, упрочнением металла и изменением физико-химических-и механических свойств.

Деформирование — воздействие на изделие или материал, приводящее к деформации.

Д. пластическое — воздействие на изделие или материал, приводящее к пластической деформации.

Д. поверхностное пластическое — обработка металлов давлением, при которой пластически деформируется только поверхностный слой.

Диаграмма состояния — графическое изображение равновесного фазового состояния сплавов в координатах температура — химический состав.

Диаметр критический — диаметр прокаливающейся насквозь заготовки, в которой при закалке полумартенситная структура образуется в центре.

Дислокации (от англ. dislokation — смещение, сдвиг) — линейные дефекты, длина которых на несколько порядков больше ширины. Плотность и расположение Д. значительно влияют на механические и другие свойства металлов и сплавов. Основные виды Д.: винтовые и краевые.

Диффузия — перемещение атомов в кристаллическом теле на расстояния, превышающие средние межатомные параметры кристаллической решетки.

Долговечность — свойство изделия или устройства сохранять работоспособность до состояния, при котором дальнейшая его эксплуатация должна быть прекращена.

Дуралюмины — сплавы на основе алюминия, легированные медью, магнием, марганцем и другими элементами, подвергаемые упрочняющей термической обработке.

Жаропрочность — способность материала при высоких температурах сопротивляться пластической деформации и разрушению.

Жаростойкость — способность металлов и сплавов сопротивляться окислению и газовой коррозии при высоких температурах.

Железо — химический элемент с порядковым номером 26 в периодической системе Д. И. Менделеева; металл; температура плавления 1539°С, плотность 7,78т/м3; существует в четырех аллотропических формах: Fe, Fе, Fe, Fe.

Ж. техническое — низкоутлеродистый сплав, содержащий до Железографит — пористый антифрикционный металлокерами-4еский материал на основе железа с добавками до 7 % графита.

Жесткость — способность тела или конструкции сопротивляться деформированию.

Жидкотекучесть — способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии воспроизводить очертания отливки при заполнении полости литейной формы.

Закаливаемость — способность сплавов образовывать неравновесную пересыщенную структуру при охлаждении со скоростью выше критической.

3. сталей — способность приобретать повышенную твердость за счет образования при закалке мартенситной структуры.

Закалка — вид термической обработки, при которой в сплавах образуется неравновесная пересыщенная структура.

З. сталей — процесс термической обработки, в результате которого исходная структура при нагреве и выдержке полностью или частично превращается в аустенит, а при охлаждении претерпевает мартенситное превращение.

З. с. газопламенная — скоростной нагрев поверхности обеспечивается пламенем мощной газовой горелки.

З. с. изотермическая — охлаждение проводят в ваннах с расплавом солей, имеющих температуру на 50...100°С выше температуры начала мартенситного превращения. В результате выдержки аустенит переохлажденный превращается в бейнит.

З. с. индукционная — поверхностная закалка токами высокой частоты (ТВЧ); деталь помещают в индуктор, через который пропускают переменный ток, возникает электромагнитное поле, в поверхностном слое наводятся вихревые токи или токи Фуко, что обеспечивает его быстрый нагрев и получение мелкозернистого аустенита, а при охлаждении — дисперсного мартенсита.

З. с. непрерывная — охлаждение проводят в воде, или масле, или специальных охладителях со скоростью больше критической.

З. с. прерывистая (в двух средах) — охлаждение проводят сначала в воде до температуры около 350°С, а затем в масле. Такая закалка позволяет уменьшить внутренние напряжения, деформацию и коробление.

З. с. с самоотпуском — закалка с охлаждением в воде части изделия и последующим нагревом ее за счет теплоты той части изделия, которая не погружалась в воду.

З. с. ступенчатая — охлаждение проводят в расплаве солей с температурой на 50... 100°С выше температуры начала мартенситного превращения для снижения температуры аустенита переохлажденного, затем на воздухе.

Запас прочности — отношение предельной (разрушающей) нагрузки или напряжения к действительной (расчетной) нагрузке или напряжению.

Затылование – метод обработки криволинейных задних поверхностей (затылков) многолезвийных режущих инструментов с фасонным профилем зуба с целью сохранения профиля инструмента при переточках по передним поверхностям зубьев и обеспечения постоянства заднего угла.

Зерно — часть структуры металла или сплава, имеющая определенное направление формирования кристаллической решетки, различное в рядом расположенных зернах. Металлы имеют зернистое строение.

Зоны Гинье — Престона — микроскопические объемы с резко повышенной концентрацией растворенного компонента в твердом растворе. Гинье во Франции и Престон в Англии впервые обнаружили такие образования в дуралюмине в 1938г.

Зоны слитка стали — зоны, образующиеся в результате направленного отвода теплоты в процессе кристаллизации: тонкий слой мелких равноосных зерен на поверхности, столбчатые или дендритные зерна в средней части и равноосные зерна в центре слитка.

Изложница — емкость для разливки жидкого металла или сплава.

Излом — естественное или искусственное разрушение металла ли сплава с образованием поверхностей раздела.

И. вязкий — характерный для пластичных материалов тип излома, при котором разрушение происходит по зерну. Имеет волокнистое строение.

И. усталостный — тип излома, возникающий в результате действия циклических нагрузок. Имеет элементы хрупкого и вязкого изломов.

И. хрупкий — тип излома, при котором разрушение происходит по границам зерен, имеет зернистое строение.

Износ — удаление части материала с поверхности в результате абразивного, химического, электролитического или других воздействий.

Износостойкость — сопротивление материалов или изделий износу, оценивающееся длительностью работы до предельного износа.

Изотропия — одинаковость свойств по разным направлениям объема материала, характерная для аморфных тел. Реальные металлы обладают свойством квазиизотропии (ложной изотропии), ) обусловленным зернистым строением.

Индентор (наконечник) — рабочая часть твердомера, внедряемая в поверхность образца и формирующая отпечаток, по размеру которого определяют твердость.

Карбиды — химические соединения металлов с углеродом. Например, Fe3C, TiC, WC, Cr3C7.

Квалитет – характеристика точности изготовления детали, определяющая значения допусков на изготовление, а следовательно, и соответствующие методы и средства обработки.

Кермет — оксидно-карбидное соединение из оксида алюминия и 30...40% карбидов вольфрама и молибдена или молибдена и хрома и тугоплавких связок.

Компонент — составная часть сплава. Компонентом может быть химический элемент (металл или неметалл) или устойчивое химическое соединение.

Концентратор напряжений — место изменения формы детали, в котором скачком возрастают напряжения.

Коррозия — самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой.

Красноломкость — охрупчивание сталей выше 1000 °С при горячей обработке давлением из-за повышенного содержания серы, приводящего к образованию легкоплавкой (988 °С) и хрупкой сернистой эвтектики (FeS + Fe), располагающейся по границам зерен.

Красностойкость — см. Теплостойкость.

Кристаллизация — процесс образования кристаллической решетки. К.

состоит из зарождения центров кристаллизации и роста кристаллов на этих центрах.

К. вторичная — происходит в твердом состоянии и сопровождается изменением типа кристаллической решетки.

К. первичная — происходит при переходе из жидкого состояния в твердое.

Кристаллит (зерно) — кристалл неправильной формы, грани которого не соответствуют кристаллографическим плоскостям кристаллической решетки.

Латуни — сплавы меди с цинком (до 45 %), в которые можно добавлять другие легирующие элементы.

Легирование — введение в металл или сплав химических элементов с целью придания определенных физико-химических или механических свойств (коррозионной стойкости, прочности, упругости, электросопротивления и др.).

Ледебурит (эвтектика) — структура, состоящая из аустенита и цементита. Согласно диаграмме состояния Fe — Fe3C образуется в точке С при температуре 1147 "С и концентрации 4,3 % углерода. Структура названа в честь ученого Ледебура.

Ликвация — химическая неоднородность сплава, возникающая при кристаллизации в интервале температур между линиями ликвидуса и солидуса. Ликвация возникает в кристаллах (внутрикристаллическая), а также по высоте и зонам слитка (зональная).

Линия ликвидуса (от лат. liqvidus — жидкий) — линия на диаграмме состояния сплавов, соответствующая началу кристаллизации.

Л. ограниченной растворимости — линия на диаграмме состояния сплавов, показывающая изменение концентрации одного компонента в кристаллической решетке другого компонента.

Л. солидуса (от лат. solidus — твердый) — линия на диаграмме состояния сплавов, соответствующая концу кристаллизации при охлаждении. Ниже Л. с.

сплавы находятся в твердом состоянии.

Макроструктура — строение металлов и сплавов, изучаемое на образцах (шлифах) невооруженным глазом или с помощью лупы при увеличении до 30 раз.

Макрошлиф — образец с плоской шлифованной поверхностью, подвергнутый травлению для выявления макроструктуры.

Мартенсит — структура, представляющая собой пересыщенный твердый раствор внедрения, образующийся в результате кооперативного (сдвигового) смещения атомов в кристаллической решетке на расстояния, не превышающие межатомных; в сталях — это пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в ОЦК-железо, имеющий высокую твердость и прочность.

Микроструктура — внутреннее строение металлов и сплавов, изучаемое на шлифах при помощи оптических металлографических микроскопов с увеличением от 50 до 1500 раз.

Микрошлиф — образец с плоской полированной поверхностью, подвергнутый травлению для выявления микроструктуры.

Модификаторы — вещества, образующие дополнительные центры кристаллизации и измельчающие структуру или образующие центры кристаллизации для фазы, которую желательно получить в структуре.

Монокристалл — кристалл, имеющий единственное направление роста кристаллической решетки и состоящий из одного зерна.

Наклеп — физическое упрочнение металлов и сплавов при пластической деформации за счет частичного изменения структуры и свойств при температуре ниже температуры рекристаллизации. Н. снижает пластичность и ударную вязкость, но увеличивает предел прочности, предел текучести и твердость.

Нитриды — химические соединения металлов с азотом.

Нитроцементация — процесс одновременного диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом и углеродом..

Нормализация — термическая обработка стали с нагревом до аустенитного состояния и охлаждением на воздухе.

Обрабатываемость резанием — технологическое свойство материала, определяющее его способность подвергаться резанию. О. р. характеризуется стойкостью режущего инструмента, скоростью резания, мощностью, требуемой для резания, шероховатостью обработанной поверхности и другими показателями.

Отжиг — термическая обработка с нагревом до определенных температур, длительной выдержкой и медленным охлаждением для получения устойчивого структурного состояния сплава.

О. диффузионный (гомогенизация) — отжиг с высокотемпературным нагревом для выравнивания химической неоднородности сплавов. Проводят в течение 18...24 ч при температуре 1000...1100 °С.

О. изотермический — состоит в нагреве легированной стали до температуры полного отжига, подстуживании до температуры ниже точки А1 и последующей изотермической выдержки (3...6 ч) до полного распада аустенита.

О. неполный — нагрев производится до температур несколько выше точки А1 Применяют для доэвтектоидных сталей с целью улучшения обрабатываемости резанием. В заэвтектоид-ных сталях обеспечивает получение зернистого перлита.

О. полный — заключается в нагреве доэвтектоидных сталей на 30...50 "С выше температуры точки А3 предназначен для снятия внутренних напряжений, уменьшения твердости и получения структуры, близкой к равновесной.

О. рекристаллизационный — нагрев холоднодеформированного сплава до температур выше температуры рекристаллизации для снятия наклепа.

Отпуск — термическая обработка с нагревом закаленной стали до температуры ниже температур фазовых превращений с целью повышения пластичности и вязкости, уменьшения остаточных напряжений и получения специальной структуры и свойств.

О. высокий — отпуск с нагревом до температур 550...680 °С для полного снятия внутренних напряжений и получения наивысшей ударной вязкости стали. Получаемая структура — сорбит отпуска.

О. низкий — отпуск с нагревом до температур ниже 250 °С для снятия внутренних напряжений и повышения вязкости стали без снижения ее твердости. Получаемая структура — мартенсит отпуска.

О. средний— отпуск с нагревом до температур 300...500 °С для получения наилучших сочетаний упругих свойств стали. Получаемая структура — троостит отпуска.

Параметр (кристаллической решетки) — расстояние между соседними атомными плоскостями в кристаллической решетке.

Перегрев — дефект горячей обработки деталей, заключающийся в росте зерен, вызванном высокой температурой нагрева и длительной выдержкой при этой температуре.

Пережог — неисправимый дефект горячей обработки деталей» заключающийся в значительном росте зерен аустенита с окислением их границ.

Перлит — структура стали в виде механической смеси феррита и цементита, получающейся в результате эвтектоидного распада аустенита.

П. зернистый — состоит из зерен феррита и цементита.

П. пластинчатый — состоит из пластинок феррита и цементита Пермаллои — магнитомягкие сплавы на основе железа с никелем и кобальтом, обладающие высокой магнитной проницаемостью.

Пластичность — способность материала деформироваться под действием внешних нагрузок, не разрушаясь, и сохранять измененную форму после прекращения действия усилий.

Плоскость скольжения — кристаллографическая плоскость в кристалле с наиболее плотной упаковкой атомов, где сопротивление сдвигу наименьшее.