Методические указания к выполнению
самостоятельной работы студентов (СРС)
по лабораторным работам (ЛР)
для дисциплины
«Материаловедение. Технология конструкционных материалов»
Лабораторная работа № 1
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ МЕТАЛЛОВ И СОЛЕЙ
Самостоятельная работа студентов включает:
1.
Самостоятельную проработку материала ЛР №1 с последующим конспектированием по
лабораторному практикуму (Уваров В.И., Гаделшин К.Г., Татаринцева Т.Б, Женжурист И.А.,
Герасимов В.В., Дукин В.П., Сухарников А.Е., Сироткин О.С. Материаловедение. Технология
конструкционных материалов: / Под ред. О.С. Сироткина. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2004
г.) стр.1-19.
2.
Письменный ответ студентов, в тетради для домашних работ, на следующие вопросы:
1. Какими внешними условиями определяется агрегатное состояние вещества?
2. Почему не совпадают теоретическая и фактическая температуры кристаллизации?
3. Как влияет степень переохлаждения на процесс кристаллизации металла?
4. Как изменяются размеры кристаллов в зависимости от числа центров кристаллизации и
скорости линейного роста кристаллов?
5. Как влияют посторонние примеси в расплаве на размеры кристаллов?
6. Какие условия влияют на образование вытянутых древовидных кристаллов (дендритов)?
7. Какими условиями кристаллизации определяется неоднородность дендритного строения
металла в сечении слитка или отливки?
8. Каковы особенности влияния неоднородности первичной кристаллизации на служебные
качества литого металла?
9. Каковы причины изменения скорости кристаллизации соли из раствора?
10. Какие типы кристаллических решеток вы знаете?
11.Каков механизм роста зародыша твердой фазы?
12. Что называется кристаллизацией?
13. Что такое критический зародыш, от чего зависит его размер?
14. Почему величина кристаллов зависит от степени переохлаждения?
15.Какие характеристики процесса кристаллизации вы знаете?
16. В чем отличия между гомогенным и гетерогенным образованием зародыша?
17. Что такое модификаторы и для чего они применяются?
18. Что такое дендрит? Как и почему образуются дендриты?
19. Как влияют условия кристаллизации на строение слитка?
20. Что такое аморфные материалы и как их получают
3.
Письменное решение студентами, в тетради для домашних работ, следующих задач:
Задача № 1
Теоретическая температура плавления свинца 327°С. К началу кристаллизации жидкий металл
переохладили до 200°С. Чему равна степень переохлаждения
Задача № 2
Температура кристаллизации меди 1090°С. Один слиток меди затвердевал с переохлаждением
100оС, другой - 500°С. Зарисован, образовавшуюся структуру слитка и объяснить результат.
Лабораторная работа № 2
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
Самостоятельная работа студентов включает:
1.
Самостоятельную проработку материала ЛР №1 с последующим конспектированием по
лабораторному практикуму (ЛП) (Уваров В.И., Гаделшин К.Г., Татаринцева Т.Б, Женжурист
И.А., Герасимов В.В., Дукин В.П., Сухарников А.Е., Сироткин О.С. Материаловедение.
Технология конструкционных материалов: / Под ред. О.С. Сироткина. Казань: Казан. гос. энерг.
ун-т, 2004 г.) стр.20-32.
2.
Письменный ответ студентов, в тетради для домашних работ, на следующие вопросы:
1. Что такое макро- и микроанализ?
2. Какие дефекты обнаруживаются при макроанализе и микроанализе?
3. Как устроен оптический микроскоп?
4. Как выявляется микроструктура металлов?
5. Как подготавливается микрошлиф для исследования?
6. По каким группам производится классификация Fe–C сплавов?
7. Какие структурные составляющие характеризуют стали и чугуны?
8. Как протравливается перлитное зерно?
9. Как протравливается ферритное зерно?
10. Как подсчитать содержание углерода в доэвтектоидной стали?
11. Что такое механические испытания материалов?
12. Какие виды нагружения вы знаете, и чем их отличия?
13. Что такое статические испытания, какие свойства можно определить этим
видом испытаний?
14. Что такое ударная вязкость KCU, как определить ну характеристику?
15. Какие свойства металла можно определить при усталостных испытаниях?
16. Что такое твердость материала?
17. Какие виды испытаний на твердость вы знаете?
18. Что такое KCU, KCV, КСТ материала? '
19. Как проводятся испытания на твердость по Бринеллю?
20. Что такое - HRA, HRB и HRC? I .
21. Как происходит усталостное разрушение?
3.
Письменное решение студентами, в тетради для домашних работ, следующих задач:
Задача № 1
При испытании на выносливость были изучены два образца - шлифованный и полированный.
Какой из образцов имел более высокий предел выносливости и почему?
Задача № 2
У одного и того же материала были определены значения KCU, KCV и КСТ. Какое из
значений было самым высоким и почему?
Задача № 3
Необходимо замерить твердость у образцов из мягкого алюминиевого сплава и твердой
закаленной стали. Какие методы замера твердости должны быть рекомендованы для этого и
почему?
Задача № 4
Для вновь созданного металлического сплава необходимо определить характеристики
прочности и пластичности. Какой метод испытаний вы рекомендуете и как проводится
определение этих свойств?
Лабораторная работа № 3
МИКРОСТРУКТУРА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ
Самостоятельная работа студентов включает:
1.
Самостоятельную проработку материала ЛР №1 с последующим конспектированием по
лабораторному практикуму (ЛП) (Уваров В.И., Гаделшин К.Г., Татаринцева Т.Б, Женжурист
И.А., Герасимов В.В., Дукин В.П., Сухарников А.Е., Сироткин О.С. Материаловедение.
Технология конструкционных материалов: / Под ред. О.С. Сироткина. Казань: Казан. гос. энерг.
ун-т, 2004 г.) стр.33-47.
2.
Письменный ответ студентов, в тетради для домашних работ, на следующие вопросы:
1.Что называется равновесным и неравновесным состоянием структуры?
2.Какую структуру имеют металлы и сплавы?
3.Какие зерна имеют металлические сплавы?
4.Что такое диаграмма состояния железо-углерод и где она используется?
5.Общая характеристика диаграммы состояния Fe–C сплавов?
6.На какие группы подразделяется сплавы Fe–C по диаграмме состояний?
7.До каких концентраций углерода распространяется каждая группа?
8.Что такое температурный гистерезис сплавов Fe–C?
9.Какие структурные составляющие образуются в сталях?
10. Чем чугун отличается от сталей по микроструктуре?
11. Какой принцип построения диаграммы Fe-C?
12. Какие фазовые превращения происходят в сплавах при охлаждении и нагреве?
13. Для чего необходима диаграмма состояния сплавов?
14. Что такое критические точки превращения в сплавах?
15. Что определяет тип диаграммы состояния?
16. Что такое ликвидус и солидус?
17. Какие кривые охлаждения имеют чистые металлы?
18. Что такое эвтектика, перитектика и эвтектоида. Их отличие?
19. Что такое Fe3C, его кристаллическая решетка и свойства?
20. Что называется сталью и чугуном? Показать на диаграмме Fe-C.
3.
Письменное решение студентами, в тетради для домашних работ, следующих задач:
Задача № 1
Постройте кривую охлаждения для стали с 4 %С и объясните процессы образования
структуры в этой стали.
Задача № 2
Какую структуру будет иметь сталь с содержанием углерода 1,2 % при температуре 750 оС ?
Что изменится в структуре этой стали, если ее нагреть еще выше - до температуры 950°С?
Задача № 3
Что происходит в структуре стали с 3,6 %С при охлаждении в его интервале температур
между линиями ECF и PSK диаграммы?
Задача № 4
Какие фазы и структурные составляющие можно получить в сплаве е 0.01 % при его
охлаждении от 1550°С до комнатной температуры? Какие фазовые превращения при этом
проходят в сплаве?
Задача № 5
Определить состав эвтектоида в сплаве с 0,7 %С, если сплав был переохлажден до 700°С.
Лабораторная работа № 4
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
Самостоятельная работа студентов включает:
1.
Самостоятельную проработку материала ЛР №1 с последующим конспектированием по
лабораторному практикуму (ЛП) (Уваров В.И., Гаделшин К.Г., Татаринцева Т.Б, Женжурист
И.А., Герасимов В.В., Дукин В.П., Сухарников А.Е., Сироткин О.С. Материаловедение.
Технология конструкционных материалов: / Под ред. О.С. Сироткина. Казань: Казан. гос. энерг.
ун-т, 2004 г.) стр.75-90.
2.
Письменный ответ студентов, в тетради для домашних работ, на следующие вопросы:
1. Что такое термическая обработка?
2. Какие виды термической обработки вы знаете?
3. Что такое обработка холодом?
4. Что такое старение?
5. Как влияет скорость охлаждения на структуру стали?
6. Что такое время выдержки и как оно определяется?
7. Что такое закалка на сорбит, троостит, бейнит, мартенсит?
8. Как произвести отжиг на мелкое зерно?
9. Что такое нормализация?
10. Какие существуют виды отпуска и для чего они применяются?
3.
Письменное решение студентами, в тетради для домашних работ, следующих задач:
Задача № 1
Укажите структуру стали 45, которая образуется при нагреве до температуры 700°С, 750°С,
850°С, 950°С, 1000°С, если сталь при выплавке дополнительно была раскислена алюминием в
ковш? Изменится ли структура стали при подобном нагреве, если сталь раскислить только FеSi
или FeMn?
Задача № 2
Детали из стали У8 подверглись нагреву на температуру 780 °С, после чего одна партия
деталей охлаждалась с печью (очень медленно), а другая партия была перенесена в печь с
температурой 500°С и выдерживалась в ней 2 часа. Какая структура будет у деталей I и II
партий после обработки и будут ли отличаться их свойства?
Задача № 3
В сталях после нагрева на температуру 770°С образовались структуры: а-мартенсит +
феррит; б - мартенсит + цементит + Аост. Определить ориентировочно содержание углерода в
сталях с разной структурой.
Задача № 4
Образцы стали У8 были нагреты на температуру 770°С и после выдержки охлаждались в
разных средах - на воздухе, в масле, в воде, растворе NaCl в воде. После охлаждения образцы
имели разную твердость. Объясните причину этого явления.
Задача № 5
В чем различие в фазовом составе и строении продуктов отпуска при 650°С и продуктов
изометрического превращения переохлажденного аустенита при той же температуре в стали с
содержанием углерода 0,4 %?
Лабораторная работа № 5
МИКРОСТРУКТУРА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
НА ИХ ОСНОВЕ
Самостоятельная работа студентов включает:
1.
Самостоятельную проработку материала ЛР №1 с последующим конспектированием по
лабораторному практикуму (ЛП) (Уваров В.И., Гаделшин К.Г., Татаринцева Т.Б, Женжурист
И.А., Герасимов В.В., Дукин В.П., Сухарников А.Е., Сироткин О.С. Материаловедение.
Технология конструкционных материалов: / Под ред. О.С. Сироткина. Казань: Казан. гос. энерг.
ун-т, 2004 г.) стр.65-74.
2.
Письменный ответ студентов, в тетради для домашних работ, на следующие вопросы:
1. Принципы классификации цветных металлов?
2. Что такое латунь. Ее маркировка. Применение?
3. Что такое бронза. Ее маркировка. Применение?
4. Классификация латуни и бронз?
5. Микроструктура латуней и бронз?
6. Какие сплавы алюминия Вы знаете?
7. Какие из применяемых алюминиевых сплавов являются литейными?
8. Какие из применяемых алюминиевых сплавов являются деформированными?
9. Какие сплавы меди и алюминия используются в качестве проводниковых материалов в
электроэнергетике?
10. Какие металлы используются для подшипников скольжения?
Дополнительная литература
1. Пасынков В. В., Сорокин В. С. Материалы электронной техники: Учебник. 6-е изд.,
стер., СП б. – М.: Изд-во «Лань», 2004.
2. Колесов С. Н., Колесов И. С. Материаловедение и технология конструкционных
материалов: Учебник для вузов – М.: Высшая шк., 2004.
3. Голенищев-Кутузов А. В., Голенищев-Кутузов В. А. Диэлектрические и магнитные
материалы в электронике: Учеб. пособие. – Казань: КГЭ.У, 2002.
4. Голенищев-Кутузов В. А. Материалы микроэлектроники. (Под ред. В.Л.Мухина):
Учеб. пособие. – Казань: КГЭУ, 2000.
5. Сироткин О. С. Введение в материаловедение (Начало общего материаловедения):
Учеб. пособие, 2-е изд., доп. – Казань: КГЭУ, 2004.
6. Таиров Ю. М. Технология полупроводниковых и диэлектрических приборов.
Учебник для вузов, 3-е изд., стер., СП б. – М.: Изд-во «Лань», 2002.
7. Электротехнический справочник: в 4-х т. (Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др.), 9-е
изд. стер. – М.: МЭИ, Том 1. – 2003.
8. Дуднев В. Д., Сапунов С. В., Федюкин В. К. Товароведение промышленных
материалов: Учебник – М.: Инф.-изд. дом «Филинг», 2002.
9. Электротехнические и конструкционные материалы. (Под ред. В.А. Филикова) – М.:
Изд-во высш. школы «Мастерство», 2000.
10. Журавлева Л. В. Электроматериаловедение: Учеб. для проф. образования – М.:
ПрофОбрИздат, 2001.
11. Женжурист И. А. Основы технологии керамики и керамических композиционных
материалов: Учеб. пособие. – Казань: КГЭУ, 2003.
12. Уваров В. И. Электротехнические материалы: Лабор. Практикум. – казань: КГЭУ,
2005.
13.Богородицкий Н. П. и др. Электротехнические материалы: Учебник для
электротехн. и энерг. спец. вузов, 7-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат., 1985.
14. Материаловедение. (Под общей ред. Б.Н. Арзамасова и Г.Г. Мухина), 3-е изд.,
переработанное и дополненное.- М: Изд-во МГТУ им. Н.З. Баумана, 2002.
15. Коробейников С. М. Диэлектрические материалы: Учеб. пособие. - Новосибирск:
НГТУ, 2000.
16. Ларионов Н. Г. и др. Электротехническое материаловедение: Учеб. пособие. –
Казань: ЕФ МЭИ, 1997.
17. Догадкин Н. А. т др. Электрорадиоматериалы: Учеб. пособие. – Казань: КВ КИУ,
1995.
