ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа по предмету «Материаловедение» составлена в соответствии с образовательными стандартами средних специальных учебных заведений РБ и охватывает разделы, касающиеся теории металлов и сплавов, структуры и свойств машиностроительных металлических и неметаллических материалов, термической обработки и теории коррозии металлов. Программа предназначена для абитуриентов, поступающих на сокращенную форму обучения в Учреждение образования «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы» по специальности 1-36 01 04 «Оборудование и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов», имеющих среднее специальное техническое образование по специальностям «Технология машиностроения», «Технологическое оборудование машиностроительного производства», «Машины и аппараты производств химической промышленности и строительных материалов» и родственным им.

Цель программы – дать представление абитуриентам об объеме необходимых знаний, которые они должны показать на вступительных испытаниях.

Вступительное испытание по предмету «Материаловедение» проводится в виде устного экзамена. Экзаменационный билет содержит два теоретических вопроса и практическое задание. Абитуриент должен ответить на два теоретических вопроса, содержащихся в билете, а также определить и расшифровать марки конструкционных материалов, приведенных в практическом задании экзаменационного билета (практическое задание содержит шесть марок различных материалов).

На вступительном испытании абитуриент должен:

• 
  знать место и роль машиностроительных материалов в развитии науки, техники и технологий;
  
• 
  знать основные характеристики и свойства конструкционных и инструментальных материалов и область их применения;
  
• 
  знать основы теории сплавов, связь структуры и свойств металлов;
  
• 
  знать маркировку и уметь расшифровывать марку конструкционных материалов;
  
• 
  знать виды и сущность термической обработки и поверхностного упрочнения материалов;
  
• 
  знать основы коррозии металлов и способы защиты от коррозии;
  
• 
  уметь определять и расшифровывать марку конструкционных материалов;
  
• 
  использовать знания для выбора конструкционных и инструментальных материалов в зависимости от условий эксплуатации; уметь использовать справочную литературу для выбора марки материала; обосновывать принятые решения с учетом экономичности.
  

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Общие аспекты материаловедения

Значение машиностроительных материалов, их рациональное использование в технике. Черные и цветные металлы, сплавы, неметаллические и композиционные материалы – их роль в народном хозяйстве. Развитие материаловедения, термической обработки металлов, теории коррозии и их практическое значение.

Основные свойства конструкционных материалов: физические, химические, механические, технологические. Требования к конструкционным материалам: эксплуатационные, технологические, экономические.

Основы строения и свойств материалов

Понятие о кристаллических и аморфных веществах. Кристаллическое строение металлов. Основные типы кристаллических решеток. Анизотропия в кристаллах. Дефекты строения реальных кристаллов.

Кристаллизация металлов. Образование центров кристаллизации. Рост кристаллов. Дендритная кристаллизация. Аллотропия металлов. Построение кривых охлаждения чистых металлов.

Механические свойства и классификация методов механических испытаний материалов. Твердость и методы определения твердости. Ударная вязкость и методы ее определения. Понятие об усталости металлов.

Упругая и пластическая деформация. Влияние пластической деформации на структуру металла. Статические испытания на растяжение (характеристики прочности, упругости и пластичности).

Основы теории сплавов

Понятие о металлических сплавах. Кристаллизация и строение сплавов. Виды двойных сплавов: твердые растворы, механические смеси, химические соединения.

Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов: диаграмма состояния сплавов с полной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии; диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии; диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии; диаграмма состояния сплавов, в которых компоненты образуют химическое соединение.

Критические точки диаграммы состояния и характерные линии. Общие принципы построения диаграммы состояния сплавов для случаев полной растворимости компонентов в твердом состоянии, нерастворимости компонентов в твердом состоянии и ограниченной растворимости. Связь между свойствами сплавов и типами диаграмм. Определение концентрации сплава и построение кривых охлаждения по диаграмме состояния двойных сплавов.

Железо и железоуглеродистые сплавы

Железо и его соединения с углеродом, их характеристика и свойства. Две системы железоуглеродистых сплавов. Диаграмма состояния сплава железо–цементит, характерные линии диаграммы, основные структуры ее областей. Классификация железоуглеродистых сплавов в соответствии с диаграммой железо–цементит.

Превращения в структуре сталей и чугунов при нагреве и охлаждении. Построение кривых охлаждения.

Диаграмма состояния железо–графит, структурные составляющие сплава. Понятие о смешанной кристаллизации.

Стали, Влияние углерода и основных примесей на структуру и свойства стали. Углеродистые стали. Классификация углеродистых сталей по способу производства, химическому составу, степени раскисления, структуре, качеству и назначению. Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества и качественные: состав, маркировка, свойства, область применения. Инструментальные углеродистые стали, классификация инструментальных сталей по назначению и свойствам. Требования к инструментальным сталям. Состав, свойства, маркировка и применение. Быстрорежущие стали, их свойства, назначение и маркировка.

Чугуны. Классификация чугунов по состоянию углерода, форме включений графита, типу структуры металлической основы. Влияние примесей на свойства чугуна. Разновидности и маркировка чугунов, состав, свойства и область их применения. Легированные чугуны, область применения, маркировка.

Основы термической обработки и поверхностного упрочнения сплавов

Сущность и назначение термической обработки. Основные виды, область применения термообработки. Превращения, происходящие в стали при нагреве и охлаждении. Влияние скорости охлаждения на характер фазовых превращений и структуру сплавов. Образование и особенности мартенсита, сорбита, троостита. Факторы, определяющие режим термообработки и связь с диаграммой состояния.

Отжиг I и II рода. Закалка стали, закалочные среды, способы закалки. Закаливаемость и прокаливаемость. Отпуск стали и его виды. Старение, обработка холодом, термомеханическая обработка стали. Дефекты термообработки.

Сущность и назначение химико-термической обработки. Процессы, происходящие при химико-термической обработке. Виды химико-термической обработки стали: цементация, азотирование, нитроцементация, цианирование, борирование и др.

Легированные стали

Классификация легированных сталей. Легирующие элементы и их влияние на структуру и свойства стали. Конструкционные и инструментальные легированные стали. Стали и сплавы с особыми свойствами: жаропрочные жаростойкие, нержавеющие, магнитные и другие наиболее распространенные в машиностроении легированные стали. Свойства. Маркировка легированных сталей.

Цветные металлы и сплавы

Значение цветных металлов и сплавов для машиностроения.

Медь, ее свойства и область применения. Сплавы на основе меди: латуни и бронзы, – их состав, назначение, маркировка.

Алюминий, его свойства и применение. Деформируемые и литейные сплавы на основе алюминия, их состав, свойства, область применения и маркировка.

Магний, его свойства и применение. Сплавы на основе магния, состав, принцип маркировки и применение.

Титан, его свойства и применение. Сплавы на основе титана, состав, принцип маркировки и применение.

Коррозия металлов и методы защиты от коррозии

Сущность процесса коррозии, ее виды, вред наносимый коррозией. Химическая коррозия, механизм окисления металла. Электрохимическая коррозия. Атмосферная коррозия.

Классификация методов защиты металлов и сплавов. Защита легированием, нанесением покрытий из металлов и неметаллов. Ингибиторная защита от коррозии. Протекторная и электрозащита от коррозии.

Неметаллические материалы

Пластические массы: разновидности, свойства и применение. Термопластичные и термореактивные пластмассы. Способы изготовления изделий из пластмасс.

Резины: исходное сырье, технология получения, свойства и область применения резин. Классификация резин на резины общего и специального назначения. Резинотехнические изделия.

Структура и свойства древесины. Древесные материалы в машиностроении, их разновидности и область применения.

Лакокрасочные материалы: состав, виды, свойства и область применения.

Прогрессивные материалы в машиностроении

Композиционные материалы, их состав, строение, свойства и классификация. Области применения композиционных материалов. Композиционные материалы на металлической основе. Композиционные материалы на полимерной матрице. Технологические особенности получения композиционных материалов, возможность изготовления из композиционных материалов изделий с заданным уровнем полезных свойств.

Техническая керамика, ее виды, свойства, область применения. Значение технической керамики как перспективного материала для деталей работающих в специальных условиях.

Твердые сплавы, понятие о порошковой металлургии. Состав, свойства, марки, применение вольфрамовых, титановольфрамовых, титанотантало-вольфрамовых твердых сплавов. Безвольфрамовые твердые сплавы.

Минералокерамика: оксидная (белая), оксидно-карбидная (черная) и нитридная.

Сверхтвердые инструментальные материалы на основе углерода (алмаза) и на основе плотных модификаций нитрида бора, их области применения и значение в повышении производительности труда при обработке металлов резанием и улучшении качества обработки поверхности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лахтин, Ю.М., Леонтьева, В.П. Материаловедение/Ю.М.Лахтин, В.П. Леонтьева. - М.: Машиностроение, 1990.-528 с.

2. Травин, О.В., Травина, Н.Т. Материаловедение/О.В. Травин, Н.Т. Травина. - М.: Металлургия, 1989.-383 с.

3. Новиков, И.И. Теория термической обработки металлов/И.И. Новиков. - М.: Металлургия, 1978.-391 с.

4. Композиционные материалы/Под ред. А.И. Монохина. - М.: Наука, 1981.-292 с.

5. Зуев В.М. Термическая обработка металлов. – М.: Высшая школа, издательский центр «Академия», 1990.