Методички 3 курс / Методичка Материаловедение

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ФГБОУ ВПО ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МЧС РОССИИ

Кафедра химии и процессов горения

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ

Задания и методические указания по выполнению контрольной работы

слушателями факультета заочного обучения по специальности «Пожарная безопасность»

(высшая форма обучения)

Воронеж 2012

Материаловедение и технология материалов: задания и методические указания по выполнению контрольной работы слушателями факультета заочного обучения по специальности «Пожарная безопасность» (высшая форма обучения) – Воронеж: ФГБОУ ВПО ВИ ГПС МЧС России, 2012. – 20 с.

Методическое пособие подготовлено профессорско-преподавательским составом кафедры химии и процессов горения:

к.т.н. А.И. Черников, к.п.н. С.В. Пельтихина.

Рецензенты:

1.Руководитель направления подготовки Специальности 280705 – «Пожарная безопасность», доцент Воронежского института высоких технологий Л.М. Баженова;

2.Доцент кафедры физики Воронежского института ГПС МЧС России кандидат технических наук Ю.В. Складчикова

Рассмотрено на заседании кафедры химии и процессов горения. Протокол № 4 от «19» декабря 2012 г.

Одобрено на заседании Методического совета Воронежского института ГПС МЧС России и рекомендовано в качестве методического пособия.

Протокол № 3 от «24» декабря 2012 г.

(С) ФГБОУ ВПО ВИ ГПС МЧС РОССИИ, 2012г.

2

ОГЛАВЛЕНИЕ
Общие указания …………………………………………………………..	4
Тематический план ……………………………………………………….	7
Содержание дисциплины ………………………………………………...	8
Методические указания по выполнению контрольной работы.....……..	11
Пример оформления титульного листа контрольной работы	13
Порядок определения номера варианта контрольной работы	14
Вопросы контрольной работы……………………………………………	15
Вопросы к зачѐту………………………………..……………...………….	17
Литература …….………………………………………………..................	19

3

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Значение учебной дисциплины «Материаловедение и технология материалов» в подготовке инженера пожарной безопасности определяется тем, что область профессиональной деятельности специалиста связана с организацией и проведением работ по предотвращению и тушению пожаров, проведению аварийно-спасательных работ в очагах пожаров. Поэтому повышению эффективности профессиональной деятельности выпускника будет способствовать овладение им знаний по структуре, свойствам и применению различных материалов.

Цель изучения дисциплины «Материаловедение и технология материалов» направлена на подготовку обучаемых к профессиональной деятельности (проектно-конструкторской, сервисно-эксплуатационной, производственно-технологической, организационно-управленческой, научноисследовательской, экспертной, надзорной и инспекционно-аудиторской) посредством формирования теоретических знаний, практических умений и навыков, необходимых для выполнения служебной деятельности на высоком профессиональном уровне. Усвоение дисциплины «Материаловедение и технология материалов» является необходимым условием подготовки квалифицированного специалиста пожарной охраны.

Задачами дисциплины являются:

углубление теоретических знаний слушателей в области материаловедения и технологии материалов;

обучение основам строения материалов, их свойствам и технологий изготовления применительно к решению теоретических и практических задач выбранной специальности;

формирование практических навыков использования данных материаловедения в технических задачах;

получение навыков экспериментальных исследований, работы с аппаратурой, справочной, учебной и научной литературой в рамках учебной программы.

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла основной образовательной программы подготовки специалиста.

Содержание курса базируется на знаниях по дисциплинам «Высшая математика», «Физика», «Химия».

Дисциплина «Материаловедение и технология материалов» является теоретической базой для изучения дисциплин: «Прикладная механика»,

«Детали машин», «Пожарная техника», «Пожарная безопасность в

4

строительстве», «Здания и сооружения и их устойчивость при пожаре». Процесс освоения дисциплины «Материаловедение и технология

материалов» совместно с другими учебными дисциплинами направлен на формирование следующих компетенций:

Общих:

–способность к абстрактному и критическому мышлению, исследованию среды обитания (ОК-3);

–способность работать самостоятельно, принимать решения (ОК-6);

–способность использовать навыки работы с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ОК-9);

–готовность к саморазвитию, самообразованию (ОК-14);

Профессиональных:

–способностью использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач (ПК-1);

–способность оценить риск и определить меры по обеспечению безопасности разрабатываемой техники и проводимого эксперимента (ПК-2);

–способность разрабатывать и использовать графическую документацию в рамках профессиональной деятельности (ПК-3);

–умение использовать методы расчетов элементов технологического оборудования по критериям исправности (работоспособности) и надежности

(ПК-4);

–способностью ориентироваться в причинно-следственном поле опасностей среды обитания, знанием свойств опасностей, содержания мероприятий и способов защиты аварийно-химических опасных веществ

(ПК-10);

–способность определять допустимые, недопустимые и приемлемые уровни риска (ПК-12);

–способность решать научные или инженерно-технические задачи в сфере своей профессиональной деятельности (ПК-14);

–способность к самостоятельному решению отдельных инженерных задач высокого уровня сложности, выдвижению новых инженерных идей (ПК-17);

–готовность к эксплуатации технических систем защиты в сфере своей профессиональной деятельности (ПК-19);

–способность разрабатывать оптимальные системы противопожарной защиты объектов с учетом требований технических регламентов, национальных

имеждународных стандартов, расчета пожарного риска (ПСК-1);

–знания основ поведения строительных материалов, конструкций, зданий и сооружений при пожаре, принципов обеспечения требуемой огнестойкости и предельно допустимой пожарной опасности (ПСК-2);

5

–способность применять методы оценки соответствия строительных материалов, конструкций зданий и сооружений, технологических процессов производств, отопления и вентиляции, применения электроустановок, систем производственной и пожарной автоматики, инженерного оборудования требованиям пожарной безопасности и обеспечению предельно допустимых воздействий на человека и окружающую среду при пожарах (ПСК-5);

–знание основных закономерностей процессов возникновения горения и взрыва, распространения и прекращения горения на пожарах; особенностей динамики пожаров; механизмов действия, номенклатуры и способов применения огнетушащих составов, экологических характеристик горючих материалов и огнетушащих составов на разных стадиях развития пожара (ПСК-8);

–умением проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов (ПСК-32).

В результате изучения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

–физико-механические свойства сплавов черных и цветных металлов

иметоды их определения, маркировку сплавов и область их применения;

–закономерности поведения материалов в обычных и особых условиях;

–технологические основы производства материалов и их обработки.

Уметь:

–пользоваться технической документацией с данными о материалах;

–оценивать возможность и целесообразность использования в технике современных материалов;

–оценивать прочность неразъемных соединений и материалов

Владеть:

–методами анализа физико-механических свойств материалов с точки зрения их пожароустойчивости и пожаробезопасности.

Для изучения дисциплины отведено 108 часов, из них 8 часов

предусмотрено на проведение аудиторных занятий: лекций – 2 часа, практических занятий – 6 часов. Изучение дисциплины носит прикладной характер, поэтому ряд занятий проводится с применением компьютерной техники, видеоматериалов и презентаций. Основной объем освоения курса «Материаловедение и технология материалов» направлен на самостоятельную работу обучаемых в количестве 96 часов на работу с учебной и научной литературой.

Итоговый контроль осуществляется в форме зачѐта.

6

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

№	Наименование раздела	Лекции	Практ.	Лаборат.	Семи	СР	Всего
п/	(темы) дисциплины		занятия	занятия	нары
п
1	Тема 1. Введение.	-	-	-	-	10	10
2	Тема 2. Основы теории	2	2	-	-	6	10
	сплавов.
3	Тема 3. Железо и его	-	-	-	-	12	12
	сплавы.
4	Тема 4. Цветные металлы
	и их сплавы.
	Вспомогательные и	-	-	-	-	12	12
	неметаллические
	материалы.
5	Тема 5. Поведение
	материалов в особых
	условиях. Коррозия.
	Защита металлов и	-	-	-	-	10	10
	сплавов от коррозии.
6	Тема 6. Основы
	производства металлов.	-	2	-	-	8	10
7	Тема 7. Технология литых
	изделий.	-	-	-	-	6	6
8	Тема 8. Обработка
	металлов давлением.	-	-	-	-	10	10
9	Тема 9. Неразъемные
	соединения и размерная	-	2	-	-	6	8
	обработка металлов.
10	Тема 10. Композиционные
	материалы.	-	-	-	-	8	8
11	Контрольная работа						10
12	ЗАЧЕТ	-	-	-	-	-	2
Всего		2	6	-	-	100	108

7

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Введение

Классификация современных материалов: конструкционные, функциональные, специальные. Кристаллические и аморфные твердые тела. Строение кристаллических тел. Основные типы кристаллических решеток. Процесс образования кристаллической структуры.

Общие понятия о нагрузках, напряжениях, деформациях и разрушении материалов. Основные свойства материалов: механические, физические, химические и технологические. Механические свойства материалов и методы их определения.

Статические испытания: на растяжение, сжатие, кручение, изгиб, твердость и трещиностойкость. Динамические испытания: на ударную вязкость и хладноломкость.

Тема 2. Основы теории сплавов

Основы теории сплавов. Основные типы диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов. Правило отрезков. Связь свойств сплавов с типом диаграммы состояния. Примеры диаграмм состояния сплавов. Диаграмма состояния железо-углерод.

Дефекты кристаллического строения: точечные, линейные, поверхностные. Структура и прочность металлов. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.

Тема 3. Железо и его сплавы

Структура и основные свойства железа. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей. Углеродистые и легированные стали. Классификация и маркировка сталей. Чугуны. Классификация и маркировка чугунов. Структура и свойства белого, серого, ковкого и высокопрочного чугуна. Влияние углерода и примесей на свойства чугунов. Область применения чугунов.

Термическая и химико-термическая обработка металлов. Общие положения и определения. Основные виды термообработки сталей. Превращения в сталях при равновесном нагреве и охлаждении. Изотермическое превращение аустенита. Мартенситное превращение. Влияние вида термообработки на структуру и свойства стали. Выбор температурного режима термообработки. Термомеханическая обработка сталей. Понятие о термообработке цветных металлов и сплавов.

Поверхностное упрочнение металлов и сплавов. Химико-термическая обработка. Диффузионное насыщение поверхности сплавов. Поверхностная закалка. Лазерная термическая и химико-термическая обработка.

8

Тема 4. Цветные металлы и их сплавы. Вспомогательные и неметаллические материалы

Структура и свойства алюминия и алюминиевых сплавов. Маркировка алюминиевых сплавов. Область применения алюминия и его сплавов. Структура и основные свойства меди и сплавов на ее основе. Классификация медных сплавов: бронзы, латуни. Маркировка латуней и бронз Область применения медных сплавов. Титановые сплавы. Классификация и маркировка. Основные свойства титановых сплавов. Область применения титановых сплавов.

Термопластичные и термореактивные пластмассы. Их основные свойства. Резина. Свойства резин, влияние условий эксплуатации на свойства резин. Вспомогательные материалы.

Тема 5. Поведение материалов в особых условиях. Коррозия. Защита металлов и сплавов от коррозии

Влияние агрессивных внешних сред. Виды коррозии металлов и сплавов. Химическая коррозия, электрохимическая коррозия. Коррозионная стойкость металлов. Формы коррозионных разрушений. Основные способы защиты металлов от коррозии. Поведение материалов в особых условиях.

Тема 6. Основы производства металлов

Способы получения металлов: физический, восстановлением, электролизом. Основы порошковой металлургии. Исходные материалы и металлургический процесс производства чугуна. Доменное производство. Параметры процесса. Плавка сталей в конверторах, мартенах и электропечах. Основные параметры процессов. Качество стали. Способы повышения качества сталей. Получение алюминия и меди.

Тема 7. Технология литых изделий

Литейное производство. Условия кристаллизации металлов и сплавов. Строение слитка. Влияние условий кристаллизации на структуру и свойства металлов и сплавов. Литейные свойства сплавов: жидкотекучесть, усадка, ликвация и газовая пористость. Технологические основы литейного производства. Получение заготовок методами литья.

Классификация основных способов литья: а) литье в песчаные формы; б) специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль; в) литье с применением внешнего воздействия: под давлением, вакуумным всасыванием, центробежное; г) литье с непрерывным процессом формообразования: непрерывное и полунепрерывное, электрошлаковое. Получение отливок методом направленной кристаллизации. Обеспечение технологичности литых деталей.

9

Тема 8. Обработка металлов давлением

Понятие о механизме и основных параметрах пластического деформирования при обработке давлением. Влияние различных факторов на пластичность и сопротивление деформации металлов. Горячая и холодная обработка давлением. Нагрев металла и нагревательные устройства. Основные виды обработки давлением прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка.

Тема 9. Неразъемные соединения и размерная обработка металлов

Определение сварки. Физико-химические основы получения сварного соединения. Особенности применения сварки давлением и плавлением. Термические виды сварки: ручная дуговая, автоматическая дуговая под флюсом и в защитных газах, электрошлаковая, лазерная. Термомеханические методы сварки: контактная, конденсаторная, диффузионная. Специальные термические процессы: резка, наплавка, напыление. Прочность сварных швов и ее расчетная оценка. Пайка металлов. Основные понятия. Способы пайки. Технология пайки. Получение неразъемных соединений склеиванием. Дефекты сварных и паяных соединений.

Механическая обработка резанием. Сущность и схемы основных способов обработки: точения, сверления, фрезерования, строгания, протягивания, шлифования. Конструкция лезвийных режущих инструментов. Кинематические и геометрические параметры процесса резания. Физикохимические и механические основы процесса резания. Параметры износа режущего инструмента. Металлорежущие станки. Область применения способов резания.

Сущность и основные параметры физико-химических методов размерной обработки. Электрофизическая и электрохимическая обработка. Ультразвуковая, абразивная и лучевая обработка.

Тема 10. Композиционные материалы

Изготовление полуфабрикатов и деталей из композиционных материалов. Физико-технологические основы получения композиционных материалов. Изготовление изделий из металлических композиционных материалов. Особенности получения деталей из композиционных порошковых материалов. Изготовление полуфабрикатов и изделий из эвтектических композиционных материалов. Изготовление деталей из полимерных композиционных материалов. Изготовление резиновых деталей и полуфабрикатов.

Тема 11. Зачѐт

10