Какое влияние оказывает рабочая среда на свойства материала
Изменение свойств строительных сталей
под воздействием внешних факторов
— Наклеп
— Старение
— Температурные воздействия
— Влияние окружающей среды
Наклеп – увеличение упругой работы материала под воздействием пластических деформаций. При воздействии на сталь до уровня образования пластических изменений с последующим снятием нагрузки, образуется остаточная деформация, т.е. материал уже не может принять изначальное состояние. Вторичное нагружение и разгрузка, позволяют стали так же работать упруго, но только лишь до уровня изменений от первичного нагружения, остаточная деформация увеличивается еще больше. Многократные воздействия, выше границ упругих деформаций, значительно понижают пластичность стали и повышают ее жесткость, что в свою очередь приводит к повышению возможности хрупкого разрушения. При наклепе нарушается атомная структура стали, после чего она остается в деформируемом состоянии. В процессе производства металлоконструкций наклеп образуется во время рубки листовой стали на гильотине или холодном гибе на листогибочном станке. Однако когда пластичность не является важным параметром, заложенным в конструкции, наклеп применяют для увеличения границ упругой работы (например, в напряженных металлоконструкциях с использованием проволоки высокой прочности, в холоднотянутой арматуре и т.п.).
Старение – способность низкоуглеродистых сталей изменять свои свойства, без значительного изменения своей структуры. Процесс старения незначительно увеличивает прочность стали, снижает ее пластичность и уменьшает возможность сопротивления хрупкому разрушению, одновременно понижается порог хладноломкости. При термическом старение, в сталях с низким содержанием углерода снижается растворимость азота и углерода. Образуется после сварки или проката, во время интенсивного охлаждения (600-700 С) до температуры окружающей среды. Так же к старению приводит обработка сталей методом холодных деформаций при гибке или штамповке проката, развивается в течении нескольких дней, во время деформация вкупе с небольшими температурными воздействиями (200-300 С) данный процесс развивается за минуты. Старение сталей для металлоконструкций может привести к их разрушению, особенно при эксплуатации в зоне низких температур, в связи с чем, для некоторых сталей проводятся испытания на склонность к старению. С целью уменьшения такой склонности, в процессе производства, расплав модифицируется алюминием, титаном, ванадием, которые позволяют связать азот и нитриды.
Температурные воздействия. Термические воздействия способствуют изменению механических свойств строительных сталей. При нагреве до 600-650 С, сталь полностью теряет свои несущие свойства, от 400 градусов и выше предел текучести значительно снижается, при 250 – 300 С сталь приобретает крупнозернистую структуру, становится немного прочнее и менее пластичной, 200-250 градусов практически не влияют на характеристики сталей. Однако основное влияние на прочностные показатели сталей, оказывают отрицательные температуры. Снижение надежности (хладноломкость) при низких температурах учитывается на стадии проектирования строительных металлоконструкций. Для сталей регламентируются данные о температурных значениях, при которых уменьшается ударная вязкость до заданных параметров, определяется критическая температура, при которой сталь переходит в хрупкое состояние. В зависимости от этих данных, на стали разработаны рекомендации по их применению в различных условиях эксплуатации.
Влияние окружающей среды. В период своей службы строительные металлоконструкции подвергаются воздействию атмосферы и агрессивных сред. К основным причинам, оказывающим негативное влияние на стальные конструкции, относятся: влажность, температура, образование конденсата, пыль, агрессивные газы, жидкости и технологические выбросы на производственных предприятиях. Главный фактор отрицательного воздействия на стали, это относительная влажность, приводящая их к коррозионному разрушению. В зависимости от различных значений влажности, климатические зоны эксплуатации конструкций, подразделяют на три типа: сухая, нормальная, влажная. Влияние агрессивности сред на незащищенные стали делится на четыре категории: неагрессивная — износ стальной поверхностей не более 0,01 мм в год; слабоагрессивная среда коррозия до 0,05 мм за год; среднеагрессивная 0,05-0,1мм; сильноагрессивная – износ больше 0,1мм/год. По характеру коррозионного действия различают сплошную и местную коррозию. Сплошная разрушает всю поверхность, распространяется равномерно с одинаковой скоростью, либо неравномерно, разрушая некоторые участки быстрее. Местная коррозия затрагивает отдельные участки стали, возникают точечные пятна, каверны, которые со временем становятся довольно глубокими, могут привести к сквозным или подповерхностным разрушениям, ослабляя сечения и создавая концентрации напряжений в металле конструкций. Для защиты металлоконструкций от атмосферных и агрессивных воздействий применяют различные защитные покрытия или применяют коррозионные стойкие стали.
2011 г.
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по специальности среднего профессионального образования (далее — СПО):
Иванова Татьяна Валерьевна – преподаватель спец. дисциплин
Председатель _________________ Н. Н. Волкова
стр.
1. ПАСПОРТ ПРИМЕРНОЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Материаловедение»
4
1.1. Область применения примерной программы
4
1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы
4
1.3. Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины
4
1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение примерной программы учебной дисциплины
4
2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
5
2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
5
2.2. Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины «Материаловедение»
6
3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
12
3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению
11
3.2. Информационное обеспечение обучения
11
4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
14
1. ПАСПОРТ ПРИМЕРНОЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Примерная программа учебной дисциплины является частью примерной основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по профессии СПО 151034 Техническая эксплуатация оборудования в торговле и общественном питании.
1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в обще профессиональный цикл.
1.3. Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:
— распознавать и классифицировать конструкционные и сырьевые материалы по внешнему виду, происхождению, свойствам;
— рассчитывать и назначать оптимальные режимы резанья;.
— закономерности процессов кристаллизации и структурообразования металлов и сплавов;
— методику расчета и назначения режимов резания для различных видов работ.
1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение примерной программы учебной дисциплины:
самостоятельной работы обучающегося 39 часов.
2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
2.2. Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины «Организация ремонта оборудования»
Наименование разделов и тем
Содержание учебного материала, лабораторно-практические работы, самостоятельная работа обучающихся
Объем часов
Уровень освоения
1
2
3
4
Раздел 1. Строение и свойства металлов
22
Тема 1.1. Общая характеристика металлов и сплавов
Классификация материалов, металлов и сплавов, их области применения
2
1
Тема 1.2. Кристаллическое строение металлов
Основные типы кристаллических решеток
1
1
Тема 1.3. Дефекты строения кристаллических тел.
Общие сведения. Точечные дефекты. Линейные дефекты. Поверхностные дефекты.
1
1
Тема 1.4. Процесс кристаллизации.
Общая характеристика процесса. Строение слитка.
1
1
Тема 1.5. Свойства металлов и сплавов
Свойства материалов: физические, химические, технологические и механические.
Упругая и пластическая деформация.
Хрупкое и вязкое разрушение.
Наклеп и рекристаллизация.
Технологические свойства металлов и сплавов.
6
2
Тема 1.6. Методы исследований и испытаний материалов.
Исследование микроструктуры.
10
1
Испытания механических свойств. Статические испытания. Динамические испытания. Испытания долговечности. Особенности испытаний механических свойств при низких температурах. Статические испытания на растяжение. Специальные методы испытаний.
2
Неразрушающие методы контроля.
1
Контрольная работа по разделу «Строение и свойства металлов»
1
Самостоятельная работа: выполнение домашних заданий по разделу I; составление кроссвордов на закрепление терминологии.
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы
Чем характеризуется кристаллическое строение металлов?
Типы кристаллических решеток.
Какое влияние на свойства металлов и сплавов оказывают дефекты кристаллического строения?
Какое влияние оказывает рабочая среда на свойства материала?
Какие механические свойства характеризуют прочность и пластичность материалов при растяжении?
Как определяют характеристики прочности материала?
11
Раздел II. Фазы и структура металлических сплавов.
7
Тема 2.1. Характеристика основных фаз в сплавах.
Основные понятия. Механические смеси. Химические соединения. Твердые растворы.
1
1
Тема 2.2. Структура сплавов.
Однофазные и многофазные материалы.
5
1
Формы фазовых составляющих структуры стали.
1
Диффузия и структура сплавов.
1
Диаграмма состояния сплавов железа с углеродом.
2
Тема 2.3. Термическая и химико-термическая обработка стали.
Основные виды термической обработки. Отжиг. Нормализация. Закалка. Отпуск.
7
2
Химико-термическая обработка. Цементация стали. Азотирование стали. Хромирование стали.
2
Контрольная работа по разделу II «Фазы и структура металлических сплавов.
1
Самостоятельная работа: выполнение домашних заданий по разделу II, составление кроссвордов.
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы
Каковы способы упрочнения металлов и сплавов?
Как компоненты могут взаимодействовать в сплаве?
Как связаны между собой механические свойства и тип диаграммы состояния сплава?
Как взаимодействуют между собой компоненты, образующие механическую смесь?
4
Раздел III. Промышленные стали и сплавы.
23
Тема 3.1. Легированные стали.
Влияние легирующих элементов на превращения и свойства стали. Карбиды в легированных сталях.
3
2
Классификация легированных сталей.
1
Маркировка сталей.
2
Тема 3.2. Конструкционные стали.
Характеристика конструкционных сталей.
10
1
Низколегированные строительные стали. Состав. Свойства. Маркировка. Область применения.
2
Цементуемые и улучшаемые стали. Состав. Свойства. Область применения.
2
Высокопрочные стали. Состав. Свойства. Область применения.
2
Рессорно-пружинные стали. Химический состав. Свойства. Область применения.
2
Подшипниковые стали. Свойства. Химический состав высокоуглеродистых, коррозионно-стойких и теплостойких подшипниковых сталей. Область применения.
2
Износостойкие стали. Классификация и виды изнашивания. Высокомарганцовистые аустенитные стали. Судостроительные стали. Химический состав. Свойства. Область применения.
2
Тема 3.3. Инструментальные стали и сплавы.
Стали и сплавы для режущего инструмента. Основные требования, предъявляемые к сталям.
Углеродистые стали.
Легорированные стали.
Быстрорежущие стали.
Металлокерамические твердые сплавы.
8
2
Стали для измерительного инструмента. Штамповые стали. Химический состав. Область применения.
1
Семинар: «Цветные металла и их сплавы, применяемые в пищевой промышленности»
Тематика рассматриваемых вопросов
Магний и его сплавы.
Алюминий и его сплавы.
Титан и его сплавы.
Медь и ее сплавы.
Бериллий и его сплавы.
Антифрикционные сплавы, припои.
Свойства и применение сплавов цветных металлов при низких температурах.
2
Самостоятельная работа: выполнение домашних заданий по разделу III; подготовка сообщений к семинару.
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы
С какой целью проводят легирование сталей?
Какие элементы чаще всего используют для легирования сталей?
Как маркируют легированные стали?
В чем разница маркировки конструкционных и легированных сталей?
Какие требования предъявляют к инструментальным сталям?
Магний и его сплавы.
Алюминий и его сплавы.
Титан и его сплавы.
Медь и ее сплавы.
Бериллий и его сплавы.
Антифрикционные сплавы, припои.
Свойства и применение сплавов цветных металлов при низких температурах.
12
Раздел IV. Коррозия и методы борьбы с ней.
5
Тема 4.1. Коррозия и коррозионно-стойкие материалы.
Виды коррозии и их характеристика.
Химическая коррозия.
Электрохимическая коррозия.
Примеры коррозионных пар.
5
1
Методы защиты от коррозии. Нанесение защитных покрытий и пленок. Изменение электрохимического потенциала защищаемого материала по отношению к среде на границе фаз. Модификация коррозионной среды.
1
Семинар: «Коррозионно-стойкие стали и сплавы».
Тематика рассматриваемых вопросов
Коррозионно-стойкие стали.
Коррозионно-стойкие сплавы цветных металлов.
Жаростойкие стали.
Критерии жаропрочности.
Суперсплавы.
Хладостойкие стали.
Хладостойкость сталей климатического холода.
Стали криогенной техники.
2
Самостоятельная работа: выполнение домашних заданий по разделу IV; подготовка сообщений к семинару.
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы
Как оценивают коррозионную стойкость материалов?
Какие стали относят к коррозионно-стойким?
Основные способы борьбы с коррозией.
Какие элементы способствуют повышению жаростойкости сталей?
Какую структуру имеют аморфные сплавы?
3
Раздел V. Композиционные материалы.
6
Тема 5.1. Общая характеристика и классификация композиционных материалов.
Требования, предъявляемые к композитам. Классификация и свойства композитов.
1
Тема 5.2. Волокнистые композиты.
Классификация. Требования к композитам. Матрица. Армирующие волокна.
3
1
Материалы армирующих компонентов и матриц.
Стеклянные волокна.
Органические волокна.
Углеродистые волокна.
Борные волокна.
Волокна из карбида кремния.
Металлические волокна и проволоки.
Коротковолокнистая арматура.
Материалы для изготовления матриц.
2
Тема 5.3. Технология изготовления волокнистых композитов.
Методы прессования и намотки. Создание композитов с углеродной матрицей.
1
2
Тема 5.4. Область применения композитов.
Достоинства, недостатки, область применения композитов.
1
1
Контрольная работа по разделу V «Композиционные материалы»
1
Самостоятельная работа: выполнение домашних заданий по разделу V; составление кроссвордов.
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы
Какими свойствами обладают компоненты композиционных материалов?
Какое строение могут иметь композиционные материалы?
Какими способами можно получить композиционные материалы?
В каких областях промышленности могут применяться композиционные матреилы?
3
Раздел VI. Обработка резанием
12
Тема 6.1. Общие сведения о видах обработки резанием.
Виды обработки резанием. Фрезерование. Сверление. Строгание. Шлифование. Схемы обработки металлов резанием.
1
1
Тема 6.2. Токарная и фрезерная обработка.
Токарная обработка. Схема токарного резца. Виды стружки.
Фрезерная обработка. Типы фрез.
1
1
Тема 6.3. Сверлильная и строгальная обработка.
Сверлильная обработка. Сверление. Зенкерование. Развертывание.
Строгальная обработка. Схемы обработки на поперечно-строгальном, продольно-строгальном и долбежном станках.
1
2
Тема 6.4. Шлифование.
Круглое шлифование. Плоское шлифование. Хонингование. Суперфиниширование. Полирование.
1
2
Практические работы
8
Определение сил, действующих при точении, и мощности.
Расчет режима резания при точении аналитическим способом.
Расчет режима резания при нарезании зубьев зубчатых колес.
Расчет режима резания при шлифовании аналитическим способом.
Самостоятельная работа: выполнение домашних заданий по разделу V; составление кроссвордов.
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы
Почему при обработке резанием необходимо производить охлаждение и смазывание заготовки и инструмента?
Какие виды работ можно производить на токарных станках?
На каких станках можно получать и обрабатывать отверстия?
Какие виды работ можно производить на фрезерных станках?
С какой целью производят шлифование?
6
Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:
2. – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)
3. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач)
3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению
Реализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета «Материаловедения» и токарной и слесарной мастерских.
— образцы неметаллических материалов.
— вытяжная и приточная вентиляция.
3.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы
4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий, исследований.
Результаты обучения
(освоенные умения, усвоенные знания)
Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
1
2
Умения:
распознавать и классифицировать конструкционные и сырьевые материалы
практические занятия, внеаудиторная самостоятельная работа, семинар
определять виды конструкционных материалов
практические занятия, внеаудиторная самостоятельная работа
выбирать материалы для конструкций по их назначению и условиям эксплуатации
практические занятия
проводить исследования и испытания материалов
лабораторно-практическая работа
рассчитывать и назначать оптимальные режимы резанья
практические работы
Знания:
закономерности процессов кристаллизации и структурообразования металлов и сплавов основы их термообработки
контрольная работа, внеаудиторная самостоятельная работа
основы термообработки металлов и сплавов
контрольная работа, внеаудиторная самостоятельная работа
способы защиты металлов
от коррозии
семинар, внеаудиторная самостоятельная работа
классификация и способы получения
композиционных материалов
контрольная работа, внеаудиторная самостоятельная работа
принципы выбора конструкционных
материалов для применения в производстве
семинар, внеаудиторная самостоятельная работа
строение и свойства металлов, методы их
исследования
контрольная работа, внеаудиторная самостоятельная работа
классификация материалов, металлов и сплавов, их области применения
контрольная работа, внеаудиторная самостоятельная работа
методика расчета и назначения режимов резания
для различных видов работ
практические работы