Материаловедение и ткм что это
Материаловедение
Область профессиональной деятельности специалиста по направлению подготовки «Материаловедение и технологии материалов»
Абитуриентам и поступающим в магистратуру
Подготовка бакалавров 22.03.01 и магистрантов 22.04.01 по направлению «Материаловедение и технологии материалов» осуществляется с целью наиболее широкого охвата и глубокого изучения комплекса проблем, связанного с созданием и применением различных конструкционных материалов, а также технологий их получения и обработки. Данное направление, способное внести наибольший вклад в обеспечение безопасности страны, ускорение экономического роста, повышение конкурентоспособности страны за счет развития технологической базы экономики и наукоемких производств, входит в Перечень приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации.
МАТЕРИАЛОВЕД. Коротко и ясно.
Материаловед — это ученый и инженер, профессионально занимающийся исследованием и созданием различных материалов. Для работы он использует современное высокотехнологичное оборудование и свои знания, полученные во время обучения в университете. Профессия требует внимательности и ответственности. Профессия подходит тем, кого интересует физика, математика и химия.
Краткое описание
Все рукотворные предметы, которые нас окружают, произведены из натуральных и синтетических материалов. Изучением свойств уже существующих и созданием новых материалов занимается материаловед.
Главной целью изучения является получение новых знаний о мире, в котором мы живем. Данные, полученные материаловедом во время исследований, позволяют не только расширить кругозор, но и дают возможность изобретать новые материалы, которые позволяют максимально сохранять ресурсы планеты и не загрязнять ее.
Особенности профессии
Работа материаловедов позволяет усовершенствовать многие существующие материалы, например:
Также люди этой профессии изучают уже существующие материалы, находя для них новые сферы применения. Их работа очень важна, ведь она направлена на улучшение экологической ситуации на планете. Можно выделить несколько направлений материаловедения:
Люди этой профессии занимаются анализом физико-механических свойств материалов и изучением их состава, разработкой новых материалов, технологий их изготовления и утилизации. За последние 10 лет данные специалисты все более востребованы на рынке труда, ведь необходимо искать новые материалы для освоения космоса, создания экологичных автомобилей и других областей, в которых так нуждается современный рынок.
П люсы и минусы профессии
Важные личные качества
Место работы
Наши выпускники работают как в крупнейших исследовательских и нанотехнологических центрах России и Европы, так и в промышленных отраслях (машиностроение, авиастроение, ракетостроение, предприятия нефтегазового и оборонно-промышленного комплекса РОСКОСМОС, МИНПРОМТОРГ). И даже в медицине (в области изготовления различных протезов и инструментов).
Вы сможете работать в должности:
Стажировки и практики проходят на ведущих предприятиях Российской Федерации
Профессиональные знания
Материаловед в своей работе использует качественно оборудование и разнообразные приборы, необходимые для анализа тех или иных материалов:
Также широко применяется компьютерное моделирование и внедряемые новшества, поэтому людям этой профессии необходимо изучать научные работы, чтобы не пропустить появление новых технологий и методик анализа.
Материаловедение
Область профессиональной деятельности специалиста по направлению подготовки «Материаловедение и технологии материалов»
Абитуриентам и поступающим в магистратуру
Подготовка бакалавров 22.03.01 и магистрантов 22.04.01 по направлению «Материаловедение и технологии материалов» осуществляется с целью наиболее широкого охвата и глубокого изучения комплекса проблем, связанного с созданием и применением различных конструкционных материалов, а также технологий их получения и обработки. Данное направление, способное внести наибольший вклад в обеспечение безопасности страны, ускорение экономического роста, повышение конкурентоспособности страны за счет развития технологической базы экономики и наукоемких производств, входит в Перечень приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации.
Что представляет собой отрасль «Материаловедение»
На сегодняшний день отрасль «Материаловедение» играет важную роль в развитии научно-технического прогресса. Так получилось, что материаловедение способно охватить каждую область человеческой деятельности, что и делает ее весьма актуальной и востребованной в наше время новых технологий.
Евгений Николаевич, что представляет собой отрасль материаловедения сегодня?
Невозможно представить нашу жизнь без материалов. Получение, разработка новых материалов, способы их обработки являются основой современного производства и во многом определяют уровень своего развития, научно-технический и экономический потенциал государства. Прогрессивные идеи многих ученых и инженеров по созданию новых машин долгое время не могли быть воплощены в жизнь из-за отсутствия соответствующих материалов с высокими физико-механическими свойствами. 20 век ознаменовался крупными достижениями в теории и практике материаловедения: были созданы высокопрочные материалы для деталей и инструментов, разработаны композиционные материалы, открыты и использованы свойства полупроводников, открыты сверхпроводники, применяющиеся в энергетике и других отраслях техники,. Одновременно совершенствовались способы упрочнения деталей термической и химико-термической обработкой.
Особенно интенсивно развивается материаловедение в последние десятилетия. Это объясняется потребностью в новых материалах для исследования космоса, развития электроники, атомной энергетики. Для этого понадобилось включение в число промышленных материалов почти всех элементов периодической системы.
Сегодня в России имеется целый ряд известных во всем мире научных центров, занимающихся разработкой материалов, способных надежно работать в условиях различных воздействий. В них создаются все новые и новые материалы, которые выводят промышленное производство на новый уровень.
Решение важнейших технических задач, связанных с экономным расходом материалов уменьшением массы машин и приборов во многом зависит от развития материаловедения. Непрерывный процесс создания новых материалов для современной техники обогащает науку о материалах.
С какой сферой деятельности связана будущая профессия выпускников?
На сегодняшний день отрасль материаловедения представляет собой высокотехнологическую сферу деятельности. Материаловедение входит в перечень приоритетных направлений разработок во всех развитых странах мира и сама по себе является одной из наиболее востребованных отраслей.
Западная Сибирь является крупным центром общего, специального и транспортного машиностроения, приборостроения, строительной индустрии. Эти отрасли относятся к числу ведущих отраслей экономики г.Омска и вносят существенный вклад в занятость экономически активного населения. Промышленное производство является одной из наиболее динамично развивающихся сфер экономической деятельности Омского региона. Здесь расположено большое количество соответствующих предприятий, проектно-конструкторских и научно-исследовательских организаций, имеющих общероссийское и международное значение. Изготовление изделий методами давления, литья и сварки являются основой заготовительного производства любого предприятия. В тоже время проектирование рациональных и конкурентноспособных изделий, организация их производства невозможны без достаточного уровня знаний в области материаловедения, которые являются важнейшим показателем образованности современного дипломированного специалиста.
Все это требует подготовки соответствующих специалистов машиностроительного профиля в том числе и материаловедов и обуславливает необходимость высококвалифицированных кадров для предприятий, организаций и НИИ.
Профессиональная деятельность выпускников машиностроительного института связана с технологическими процессами получения, обработки и переработки современных материалов; изучением их химического состава, фазового состояния; сертификацией материалов и покрытий, с технологическими процессами их получения, а также с обработкой и диагностикой оборудования. Уверен, что под руководством своих преподавателей и наставников наши студенты в полной мере овладевают научной специальностью и становятся профессионалами в своей области деятельности.
Основными потребителями бакалавров и магистров машиностроительного профиля являются крупные современные предприятия оборонных отраслей промышленности, такие как ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева» ПО «Полет», ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» (филиал «ОМО им. П.И. Баранова»), ФГУП ОмПО «Иртыш», ФГУП НИИД, ФГУП «Омсктрансмаш», ФГУП «Приборостроение», ОАО Омскагрегат, ООО НТК «Криогенная техника», ФГУП ОПЗ им. Козицкого, ОАО «Сибирские приборы и системы», ОАО «Сатурн»,ОАО «Конструкторское бюро транспортного машиностроения», ОАО «Машиностроительное конструкторское бюро», ООО «Моторостроительное конструкторское бюро», ФГУП «Центральное конструкторское бюро автоматики», ФГУП «Омский научно-исследовательский институт приборостроения», а также предприятия других отраслей промышленности, такие как НПО «Мостовик», ОАО ОМУС-1, ООО «Литейно-механический завод», ООО «Омскэнергоремонт», ООО РМЗ «Сибнефть-ОНПЗ», ООО НТЦ «Транспорт», заводы сборного железобетона, ООО «Сибмонтажкомплект», ОАО «Высокие технологии», ОАО «Транссибнефть», ОАО «Нефтепроводстрой», ЗАО «Завод Сибгазстройдеталь» и многие другие.
Востребованность инженерных кадров по машиностроительным специальностям подтверждается заявками предприятий на целевую подготовку, в том числе в рамках Федерального целевого заказа для предприятий оборонно-промышленного комплекса (ОПК).
Что вы пожелаете нашим студентам?
Будьте активны, успешны и счастливы, дорогие друзья!
Материаловедение и технология конструкционных материалов
Хочу порекомендовать книгу, которая будет интересна тем, кто занимается металлообработкой.
Книга содержит различные графики, схемы и описание электроконтактов, типов проката, фрез, а также, описание и чертежи метчиков и плашек.
График состояния сплавов Fe-C в зависимости от температуры, и количества углерода:
Армко железо: [Armco iron] – углеродистая сталь с низким содержанием углерода (до 0,02 %) и других примесей.
Ферромагнитные — вещества, сильно притягивающиеся к магниту. К ним принадлежат железо, сталь, чугун, никель, кобальт, редкоземельный элемент гадолиний и некоторые сплавы.
У этих веществ относительная магнитная проницаемость имеет величину от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч. Например, для кобальта — 150, никеля — 300, железа — до 500, пермаллоя (сплав стали с никелем) —до 100000.
Парамагнитные — вещества, слабо притягивающиеся к магниту. К ним принадлежат алюминий, магний, олово, платина, марганец, кислород и др. У этих веществ относительная магнитная проницаемость немного больше единицы. Например, у воздуха μ = 1,0000031.
Диамагнитные — вещества, слабо отталкивающиеся от магнита. К ним принадлежат цинк, ртуть, свинец, сера, медь, хлор, серебро, вода и др. У этих веществ относительная магнитная проницаемость немного меньше единицы. Например, у меди μ = 0,999995.
О формах α, β, γ, δ железа можно почитать тут:
Материаловедение и ткм что это
На сегодняшний день отрасль «Материаловедение» играет важную роль в развитии научно-технического прогресса. Так получилось, что материаловедение способно охватить каждую область человеческой деятельности, что и делает ее весьма актуальной и востребованной в наше время новых технологий.
Евгений Николаевич, что представляет собой отрасль материаловедения сегодня?
Невозможно представить нашу жизнь без материалов. Получение, разработка новых материалов, способы их обработки являются основой современного производства и во многом определяют уровень своего развития, научно-технический и экономический потенциал государства. Прогрессивные идеи многих ученых и инженеров по созданию новых машин долгое время не могли быть воплощены в жизнь из-за отсутствия соответствующих материалов с высокими физико-механическими свойствами. 20 век ознаменовался крупными достижениями в теории и практике материаловедения: были созданы высокопрочные материалы для деталей и инструментов, разработаны композиционные материалы, открыты и использованы свойства полупроводников, открыты сверхпроводники, применяющиеся в энергетике и других отраслях техники,. Одновременно совершенствовались способы упрочнения деталей термической и химико-термической обработкой.
Особенно интенсивно развивается материаловедение в последние десятилетия. Это объясняется потребностью в новых материалах для исследования космоса, развития электроники, атомной энергетики. Для этого понадобилось включение в число промышленных материалов почти всех элементов периодической системы.
Сегодня в России имеется целый ряд известных во всем мире научных центров, занимающихся разработкой материалов, способных надежно работать в условиях различных воздействий. В них создаются все новые и новые материалы, которые выводят промышленное производство на новый уровень.
Решение важнейших технических задач, связанных с экономным расходом материалов уменьшением массы машин и приборов во многом зависит от развития материаловедения. Непрерывный процесс создания новых материалов для современной техники обогащает науку о материалах.
С какой сферой деятельности связана будущая профессия выпускников?
На сегодняшний день отрасль материаловедения представляет собой высокотехнологическую сферу деятельности. Материаловедение входит в перечень приоритетных направлений разработок во всех развитых странах мира и сама по себе является одной из наиболее востребованных отраслей.
Западная Сибирь является крупным центром общего, специального и транспортного машиностроения, приборостроения, строительной индустрии. Эти отрасли относятся к числу ведущих отраслей экономики г.Омска и вносят существенный вклад в занятость экономически активного населения. Промышленное производство является одной из наиболее динамично развивающихся сфер экономической деятельности Омского региона. Здесь расположено большое количество соответствующих предприятий, проектно-конструкторских и научно-исследовательских организаций, имеющих общероссийское и международное значение. Изготовление изделий методами давления, литья и сварки являются основой заготовительного производства любого предприятия. В тоже время проектирование рациональных и конкурентноспособных изделий, организация их производства невозможны без достаточного уровня знаний в области материаловедения, которые являются важнейшим показателем образованности современного дипломированного специалиста.
Все это требует подготовки соответствующих специалистов машиностроительного профиля в том числе и материаловедов и обуславливает необходимость высококвалифицированных кадров для предприятий, организаций и НИИ.
Профессиональная деятельность выпускников машиностроительного института связана с технологическими процессами получения, обработки и переработки современных материалов; изучением их химического состава, фазового состояния; сертификацией материалов и покрытий, с технологическими процессами их получения, а также с обработкой и диагностикой оборудования. Уверен, что под руководством своих преподавателей и наставников наши студенты в полной мере овладевают научной специальностью и становятся профессионалами в своей области деятельности.
Основными потребителями бакалавров и магистров машиностроительного профиля являются крупные современные предприятия оборонных отраслей промышленности, такие как ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева» ПО «Полет», ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» (филиал «ОМО им. П.И. Баранова»), ФГУП ОмПО «Иртыш», ФГУП НИИД, ФГУП «Омсктрансмаш», ФГУП «Приборостроение», ОАО Омскагрегат, ООО НТК «Криогенная техника», ФГУП ОПЗ им. Козицкого, ОАО «Сибирские приборы и системы», ОАО «Сатурн»,ОАО «Конструкторское бюро транспортного машиностроения», ОАО «Машиностроительное конструкторское бюро», ООО «Моторостроительное конструкторское бюро», ФГУП «Центральное конструкторское бюро автоматики», ФГУП «Омский научно-исследовательский институт приборостроения», а также предприятия других отраслей промышленности, такие как НПО «Мостовик», ОАО ОМУС-1, ООО «Литейно-механический завод», ООО «Омскэнергоремонт», ООО РМЗ «Сибнефть-ОНПЗ», ООО НТЦ «Транспорт», заводы сборного железобетона, ООО «Сибмонтажкомплект», ОАО «Высокие технологии», ОАО «Транссибнефть», ОАО «Нефтепроводстрой», ЗАО «Завод Сибгазстройдеталь» и многие другие.
Востребованность инженерных кадров по машиностроительным специальностям подтверждается заявками предприятий на целевую подготовку, в том числе в рамках Федерального целевого заказа для предприятий оборонно-промышленного комплекса (ОПК).
Что вы пожелаете нашим студентам?
Будьте активны, успешны и счастливы, дорогие друзья!
1. Цели и задачи дисциплины
Учебная дисциплина «Материаловедение и технология конструкционных материалов» посвящена изучению методов получения металлических и неметаллических материалов, применяемых в технике, объективных закономерностей зависимости их свойств от химического состава, структуры, способов обработки и условий эксплуатации, а также методов формирования из указанных материалов заготовок, деталей и изделий.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен знать :
1) Современные способы получения материалов и изделий из них с заданным уровнем эксплуатационных свойств.
2). Строение и свойства материалов; сущность явлений, происходящих в материалах в условиях эксплуатации изделий.
3). Методы формообразования и обработки заготовок для изготовления деталей заданной формы и качества, их технологические особенности.
4). Влияние условий технологической обработки и эксплуатации на структуру и свойства современных металлических и неметаллических материалов.
Студент должен уметь:
1). Оценивать и прогнозировать поведение материала и причин отказов деталей и инструментов под воздействием на них различных эксплуатационных факторов;
2). Обоснованно и правильно выбирать материал, назначать обработку в целях получения структуры и свойств, обеспечивающих высокую надежность изделий.
3). Выбирать рациональный способ получения заготовок, исходя из заданных эксплуатационных требований к детали.
Студент должен иметь представление о перспективах (в научном и прикладном аспектах) развития материаловедения и технологии получения и обработки материалов.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
И (или) другие виды аудиторных занятий
Курсовой проект (работа)
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
*Распределение часов устанавливается вузом.
4. Содержание дисциплины
4.1 Разделы дисциплины и виды занятий
Теоретические и технологические основы
Основы строения и свойства материалов
Железо и его сплавы. Стали и чугуны.
Стали и сплавы с особыми физическими
Цветные металлы и сплавы
Порошковые и композиционные
Теория и практика формообразования
заготовок и деталей
Производство неразъемных соединений
4.2.1. Введение
Понятие о технологии как о рациональной совокупности методов получения материалов, заготовок, деталей и их обработки. Принципы выбора материалов и технологических процессов изготовления деталей на стадии их проектирования. Способы интенсификации процессов получения и обработки материалов, механизации и автоматизации производства, разработки экологически чистых и безотходных технологий. Технико-экономические показатели способов получения и обработки материалов. Пути обеспечения техники безопасности и санитарных норм при проведении технологических процессов. Исторический аспект развития материаловедения и технологии материалов. Вклад отечественных и зарубежных ученых в становление науки о материалах и технологии их получения и обработки; основные перспективные направления ее развития на современном этапе.
4.2.2. Теоретические и технологические основы производства материалов
4.2.2.1. Классификация материалов по агрегатному состоянию
По агрегатному состоянию материалы подразделяют на твердые (металлические, неметаллические, композиционные), жидкие (масла, клеи, эмульсии и т.д.), газообразные (аргон, кислород, ацетилен, углекислый газ, азот и т.д.).
Природные источники материалов (руды черных и цветных металлов, нефть, природный газ, пески, алмазы, глины, канифоль, слюда и т.д.).
4.2.2.2. Основные методы получения твердых тел
Стеклообразование (твердение расплавов). Изменение свойств трудно кристаллизующихся жидкостей. Определение понятия «стекло». Факторы, обусловливающие процесс стеклообразования. Получение аморфных металлических материалов.
4.2.2.3. Основы металлургического производства
1).Пиро-, гидро-, электрометаллургия. Исходные материалы для плавки: руда, топливо, флюсы, раскислители, модификаторы, легирующие элементы, шлаки предыдущих плавок.
2). Основные этапы получения металлов и сплавов: дробление и сортировка руд, обогащение руд, получение промежуточных продуктов из концентратов, получение технически чистого металла, получение металлов повышенной чистоты.
3).Прямое восстановление железа из руд.
4).Производство чугуна. Продукты доменной плавки.
5).Производство стали. Кислородно-конверторная, мартеновская и электроплавка. Непрерывная разливка стали.
6).Методы получения стали и сплавов особо высокого качества: двойной (в том числе вакуумный) переплав; электрошлаковый переплав; электронно-лучевой переплав, плазменно-дуговой переплав; обработка стали в ковше синтетическим шлаком; направленная кристаллизация с зонной очисткой, получение монокристаллов с заданными свойствами.
7). Особенности производства цветных металлов (меди, алюминия, титана, никеля, магния и др.).
Металлургия меди : пирометаллургическое получение меди из руд и концентратов; плавка медных руд и концентратов в электрических и других печах; выделение металлической меди и конвертирование медных штейнов; рафинирование меди.
Металлургия алюминия : сырье; производство глинозема; получение металлического алюминия; влияние различных факторов на расход электроэнергии в процессе электролиза; рафинирование алюминия.
Металлургия титана : титановые минералы, руды и их переработка; получение четыреххлористого титана; металлотермическое и электролитическое получение титана; рафинирование титана.
Металлургия никеля : сырье; плавка в шахтных печах; обжиг никелевого файнштейна; получение никеля из сульфидных медно-никелевых руд; конвертирование и переработка медно-никелевого штейна; электролитическое рафинирование никеля.
Металлургия магния : подготовка сырья; способы получения магния; рафинирование магния.
4.2.2.4.Основы порошковой металлургии
Механические и физико-химические способы получения порошков. Предварительная обработка порошков: отжиг, рассев на фракции, смешивание. Формование порошков, методы формования. Спекание и дополнительная обработка спеченных изделий. Твердофазное и жидкофазное спекание, пропитка. Термообработка спеченных изделий и их калибровка.
4.2.3. Основы строения и свойства материалов
4.2.3.1.Общие характеристики и структурные методы исследования металлов
4.2.3.2. Дефекты кристаллического строения металлов
Понятие об идеальных и реальных металлах. Виды дефектов, их классификация, влияние на свойства.
4.2.3.3. Механические свойства и конструктивная прочность металлов и сплавов
Свойства, определяющие безотказность работы изделий (сопротивление металла хрупкому разрушению – вязкость разрушения К1С, допустимая величина дефекта, порог хладноломкости).
Свойства металлов, определяющие долговечность изделий (износостойкость, сопротивление усталости, контактная выносливость, жаропрочность, длительная прочность). Влияние остаточных напряжений на свойства металлов и сплавов. Пути повышения прочности металлов.
4.2.3.4.Пластическая деформация металлов и сплавов
4.2.3.5. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла. Рекристаллизация
Возврат и полигонизация. Первичная, собирательная и вторичная рекристаллизация. Факторы, влияющие на размер зерна после рекристаллизации. Понятие о критической степени деформации. Текстура рекристаллизации. Влияние нагрева на свойства деформированного металла. «Холодная», «теплая» и «горячая» пластическая деформация.
4.2.3.6.Диаграммы фазового равновесия
Равновесное и неравновесное состояние сплавов. Фазы и структуры в металлических сплавах (твердые растворы, химические соединения, промежуточные фазы, эвтектические и эвтектоидные смеси) и условия их образования.
Термодинамические условия равновесия в двухкомпонентных сплавах. Зависимость энергии Гиббса от состояния сплава. Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Анализ диаграмм фазового равновесия по зависимостям энергии Гиббса от состава сплава.
Диаграммы фазового равновесия для случаев полной и неполной растворимости компонентов друг в друге, образования эвтектики при ограниченной растворимости компонентов, перитектической кристаллизации и наличия полиморфных превращений.
Связь между диаграммой состояния сплавов и их физическими, механическими и технологическими свойствами. Перекристаллизация. Твердорастворное упрочнение. Кинетика распада пересыщенного твердого раствора. Процесс коагуляции и сфероидезации выделившихся фаз. Дисперсионное упрочнение сплавов. Понятие о закалке и старении без полиморфных превращений. Закалка на мартенсит и отпуск. Понятие о тройных диаграммах фазового равновесия.
4.2.4. Железо и его сплавы. Стали и чугуны
4.2.4.1.Компоненты и фазы в сплавах системы
Метастабильная диаграмма состояния «Железо-цементит». Структурные составляющие на диаграмме «Железо-цементит», их характеристики, условия образования и свойства. Стабильная диаграмма «Железо-углерод». Понятие о сталях и чугунах.
Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Дефекты стали. Легирующие компоненты в сплавах «Железо-углерод»: классификация по характеру их взаимодействия с железом и углеродом. Легирующие компоненты, введение которых расширяет или ограничивает области существования аустенита и феррита на диаграммах состояния «Железо – углерод – легирующий компонент». Карбидообразующие, нейтральные и графитообразующие компоненты и их положение в Периодической системе Д.И. Менделеева. Влияние легирующих компонентов на свойства феррита, аустенита и на карбидную фазу. Структурные классы легированных сталей в условиях равновесия. Классификация и маркировка сталей.
4.2.4.2.Теория термической обработки стали
Превращения при нагреве феррито – карбидной структуры в аустенит. Рост зерна аустенита. Наследственно мелкозернистые и крупнозернистые стали. Влияние размера зерна на механические и технологические свойства стали. Понятие о действительном зерне в стали после реальной термообработки. Влияние легирующих компонентов на рост зерна аустенита. Методы определения размера зерна аустенита.
Превращение переохлажденного аустенита в феррито–цементитные структуры. Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита. Перлитное превращение. Механизм перлитного превращения. Влияние степени переохлаждения аустенита на строение и свойства феррито–цементитной смеси.
Превращение аустенита при непрерывном охлаждении. Критическая скорость охлаждения. Термокинетические диаграммы превращения переохлажденного аустенита. Мартенситное превращение. Особенности превращения. Мартенсит, его строение и свойства. Влияние углерода и легирующих компонентов на мартенситное превращение и на его свойства. Пластинчатый и реечный (массивный) мартенсит. Промежуточное (бейнитное) превращение и его особенности. Строение и свойства бейнита. Влияние легирующих элементов на изотермический распад переохлажденного аустенита.
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.
4.2.4.3.Технология термической обработки стали
Фазовые превращения первого и второго рода. Отжиг первого рода и его назначение. Гомогенизация. Рекристаллизационный отжиг. Отжиг для снятия напряжений.
Обработка стали холодом. Отпуск стали. Виды и назначение отпуска. Термомеханическая обработка стали.
4.2.4.4. Поверхностное упрочнение стальных изделий
Поверхностная закалка. Виды поверхностной закалки и области ее применения. Закалка при индукционном нагреве. Поверхностная закалка при глубинном индукционном нагреве. Закалка при газопламенном нагреве. Поверхностная закалка при нагреве лазером.
Цементация, ее назначение. Стали для цементации. Механизм образования и строение цементованного слоя. Цементация в твердом карбюризаторе. Газовая цементация. Термическая обработка после цементации. Свойства цементованных деталей. Области применения цементации.
Нитроцементация стали. Режимы и области использования.
Азотирование стали. Механизм образования и строение азотированного слоя. Стали для азотирования. Технология газового азотирования стали. Ионное азотирование. Газовое азотирование с добавкой углеродосодержащих газов. Свойства азотированного слоя. Области применения азотирования.
Цианирование и сульфоцианирование стали. Режимы и области применения.
Силицирование. Борирование. Диффузионная металлизация (алитирование, хромирование). Экологические требования к технологическим процессам термической и химико-термической обработки. Нагрев в вакууме, нагрев и охлаждение изделий в псевдоожиженном слое.
4.2.4.4. Конструкционные стали
Требования, предъявляемые к конструкционным сталям. Классификация сталей по назначению, качеству, структуре.
Строительные стали (углеродистые стали обыкновенного качества и низколегированные).
Машиностроительные углеродистые и легированные стали: цементуемые стали, улучшаемые стали, рессорно-пружинные стали. Их термообработка, структура, свойства и применение.
Стали с повышенной обрабатываемостью резанием. Мартенситностареющие высокопрочные стали. Износостойкие и шарикоподшипниковые стали. Основные марки, термическая обработка и применение.
Конструкционные коррозионностойкие (нержавеющие) и жаропрочные стали и сплавы. Виды коррозии. Основные принципы создания коррозионностойких сталей. Общая характеристика коррозионностойких сталей. Особенности их термообработки и применения.
4.2.4.5.Инструментальные стали
Основные требования, предъявляемые к инструментальным сталям. Классификация инструментальных сталей.
Штамповые стали. Классификация, требования, предъявляемые к этим сталям. Роль легирующих элементов. Стали для штампов при деформации металла в горячем и холодном состояниях. Основные марки, термическая обработка, области применения.
4.2.5.Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
4.2.6. Цветные металлы и сплавы
4.2.6.1. Алюминий и его сплавы
Свойства алюминия. Взаимодействие алюминия с легирующими элементами и примесями. Строение и свойства алюминиевых сплавов в литом и деформированном состоянии. Общая характеристика видов термической обработки сплавов алюминия. Гомогенизация и отжиг алюминиевых сплавов. Закалка и старение сплавов алюминия. Деформируемые сплавы алюминия, упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. Литейные сплавы алюминия. Области применения алюминиевых сплавов.
Свойства магния. Взаимодействие магния и легирующих компонентов, их влияние на свойства. Термическая обработка сплавов магния. Литейные и деформируемые сплавы, области их применения.
4.2.6.3.Титан и его сплавы
Свойства титана, взаимодействие титана с легирующими элементами. Влияние легирующих элементов и примесей на свойства сплавов титана. Классификация сплавов титана по структуре. Маркировка, термическая обработка, свойства и области применения титановых сплавов.
4.2.6.4. Медь и ее сплавы
Медь и ее свойства. Применение меди. Латуни, их свойства, маркировка и применение. Бронзы. Деформируемые и литейные бронзы. Бронзы оловянистые, алюминиевые, кремнистые, марганцовистые, свинцовистые и бериллиевые. Состав и свойства бронз, их марки и области применения.
4.2.6.5.Жаропрочные и жаростойкие никелевые сплавы
Никель и его свойства. Жаростойкие сплавы на основе никеля (нихромы). Жаропрочные сплавы: состав, структура, термическая обработка, свойства, применение.
4.2.6.6. Бериллий и его сплавы
Состав, структура, свойства, области применения. Бериллиевые керметы.
4.2.6.7. Антифрикционные сплавы на оловянистой, свинцовистой и цинковой основе
Состав, структура, обработка, свойства и применение. Многослойные подшипники.
4.2.6.8.Тугоплавкие, редкоземельные и радиоактивные металлы и сплавы
Тугоплавкие металлы и их сплавы. Общие характеристики. Состав, структура, свойства и области применения сплавов на основе ниобия, тантала, хрома, молибдена, вольфрама.
Редкоземельные металлы. Их состав, структура, свойства и области применения.
Радиоактивные металлы и их сплавы. Структура, свойства и области применения тория, урана, плутония и их сплавов.
4.2.7. Неметаллические материалы
4.2.7.1.Общие сведения о неметаллических материалах
Основные группы неметаллических материалов. Органические и неорганические материалы. Виды химической связи в неметаллических материалах. Особенности свойств. Области применения неметаллических материалов в технике в качестве конструкционных, фрикционных, антифрикционных, теплозащитных, теплозвукоизоляционных, электротехнических материалов и т.д.
4.2.7.2.Полимерные материалы. Пластмассы
Классификация полимерных материалов. Термопластичные полимеры, их физическое состояние в зависимости от температуры. Общая характеристика термопластов, их разновидности и свойства, области применения. Влияние внешних факторов (температуры, среды и т.д.) на характеристики термопластичных полимеров. Термореактивные полимеры, их характеристики. Старение полимеров.
Пластмассы: составы, свойства, получение. Наполнители, пластификаторы, красители, отвердители, катализаторы в пластмассах. Их влияние на свойства пластмасс. Пластмассы с порошковыми, волокнистыми и листовыми наполнителями. Поропласты и пенопласты. Способы получения изделий.
4.2.7.3.Резина
Состав и свойства технических резиновых материалов. Старение резины. Технологические этапы изготовления резиновых изделий. Способы их формования: каландрование (получение листовой и профилированной резины, промазка тканей), экструзия (получение профилей круглого, квадратного и сложного сечений выдавливанием материала через канал профилирующего инструмента), прессование, литье под давлением. Процессы вулканизации резиновых материалов. Технико – экономическая характеристика процессов. Используемое оборудование. Методы контроля качества изделий. Техника безопасности и охрана окружающей среды. Области применения резиновых изделий.
4.2.7.4. Стекла
Неорганические стекла, их виды, способы получения, термическая обработка, области применения. Органические стекла, их преимущества и недостатки. Способы получения. Области использования. Ситаллы.
4.2.7.5. Полиморфные модификации углерода и нитрида бора
Графит и графитообразный нитрид бора. Получение, строение, свойства, области применения.
Синтетические алмаз и кубический нитрид бора. Получение, строение, свойства, области применения.
4.2.7.6. Древесина
Разновидности древесины, ее свойства и области применения.
4.2.7.7. Полупроводниковые материалы
Общие сведения о полупроводниках. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Доноры и акцепторы. Основные электрофизические характеристики полупроводниковых материалов. Фотопроводимость полупроводников. Элементарные полупроводники и полупроводниковые химические соединения. Германий и кремний, их свойства и применение. Алмазоподобные полупроводниковые химические соединения типа А IV B IV ; A III B V ; A II B VI : их свойства и применение. Полупроводниковые структуры. Понятие о технологии формирования полупроводниковых структур интегральных схем.
4.2.8. Порошковые и композиционные материалы
Методы получения металлических, органических, борных, углеродных, керамических и других волокон.
Методы получения полимерных композиционных материалов (с полимерной матрицей) и переработки их в изделия: прессование, штамповка, литье под давлением, экструзия, намотка, напыление и др.
Технико-экономическая характеристика процессов получения различных типов композиционных материалов. Техника безопасности и охрана окружающей среды при изготовлении деталей из композиционных материалов. Области применения материалов.
4.2.9. Теория и практика формообразования заготовок и деталей
4.2.9.1. Классификация способов получения заготовок и деталей
Классификация способов по физико-механическому состоянию материала (горячая и холодная обработка давлением); по форме энергии, затрачиваемой при проведении технологического процесса (термический, термомеханический и механический классы сварки); по виду материала инструмента и оснастки (литье в песчаные, керамические и металлические формы; штамповка эластичным пуансоном, в жестких штампах; точение, фрезерование, сверление), по характеру нагрева заготовок (местный и общий нагрев, пайка в печи, соляной ванне, паяльником, электронным или световым лучом, индукционная), по агрегатному состоянию реакционной среды (формирование диффузионных покрытий через твердую, жидкую, газообразную и паровую фазы и т.д.).
Основные методы получения заготовок и деталей: литье, пластическое деформирование, спекание, резание, электрофизические и электрохимические способы обработки.
4.2.9.2. Производство отливок
Сущность технологического способа литья. Роль литья в машиностроении и перспективы его развития.
Способы литья. Литье в песчаные формы. Специальные способы литья: литье в кокиль, под давлением, под низким давлением, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, центробежное, непрерывное и полунепрерывное, выжиманием, вакуумным всасыванием, намораживанием, электрошлаковое. ш тамповка жидких сплавов. н аправленная кристаллизация при изготовлении отливок. Получение монокристаллических отливок. Методы и условия получения эвтектических композиций. Получение волокнистых и пластинчатых структур эвтектических композиционных материалов на основе алюминия, магния, меди, никеля, кобальта, титана, ниобия, тантала и других материалов. Принципиальные схемы, технологические особенности и возможности способов литья. Основные виды термической обработки отливок.
Особенности изготовления отливок из различных сплавов. Принципиальные особенности технологии получения качественных отливок из чугуна, низко- и высоколегированных сталей, медных, алюминиевых, титановых, магниевых и никелевых сплавов. Свойства отливок, области применения.
4.2.9.3.Производство заготовок и деталей пластическим деформированием
Характеристики основных схем напряженного и деформированного состояний при различных способах обработки металлов давлением. Контактное трение и его разновидности, реализующиеся в различных способах обработки металлов давлением. Виды и характер разрушения материалов при их обработке давлением. Показатели качества заготовок и деталей, полученных пластическим деформированием.
Процессы получения заготовок и деталей из полуфабрикатов обработкой давлением:
3). Процессы формообразования заготовок из объемных полуфабрикатов. Ковка, основные операции. Исходные заготовки. Ковка в подкладных штампах. Горячая объемная штамповка. Штамповка в открытых и закрытых штампах. Применение периодического проката и вальцованных заготовок для объемной штамповки. Холодная объемная штамповка. Схемы и сущность холодного выдавливания, высадки, объемной формовки. Инструмент и оборудование для штамповки. Процессы штамповки заготовок в условиях сверхпластичности. Специальные процессы получения заготовок пластической деформацией (накатывание зубчатых колес; раскатывание колец).
4.2.9.4. Формообразование поверхностей деталей резанием, электрофизическими и электрохимическими способами обработки
Кинематические и геометрические параметры процесса резания. Основные понятия и определения, применяемые для описания процессов обработки резанием. Элементы режима резания, геометрические параметры срезаемого слоя. Геометрические параметры резца. Требования, предъявляемые к инструментальным материалам.
Физико-химические основы резания. Процессы деформирования и разрушения материалов при резании. Тепловые процессы и методы оценки температуры в зоне резания. Трение, изнашивание и стойкость инструмента при резании. Влияние технологических сред на процесс резания. Влияние геометрических параметров режущего инструмента и вибраций на процесс резания и качество обработанной поверхности.
Обработка лезвийным инструментом. Основные способы обработки: точение, растачивание, сверление, фрезерование, строгание. Особенности их применения при обработке типовых деталей машин. Инструмент и оборудование. Специфика обработки заготовок на станках токарной, сверлильно-расточной, фрезерной и строгально-протяжной групп. Автоматизация процессов лезвийной обработки. Особенности лезвийной обработки заготовок из различных материалов. Управление показателями качества. Способы контроля. Требования к заготовкам. Технико-экономические характеристики оборудования и процессов лезвийной обработки.
4.2.10. Производство неразъемных соединений
Понятие неразъемного соединения. Способы получения неразъемных соединений: сварка, пайка, склеивание, клепка.
4.2.10.1. Сварочное производство
Физико-химические основы получения сварного соединения. Определение понятия сварки. Свариваемость металлов и сплавов. Основные критерии свариваемости. Напряжения и деформации при сварке. Способы защиты расплавленного металла от взаимодействия с атмосферой. Структура сварного соединения. Сварочные источники теплоты. Классификация способов сварки по физическим и технологическим признакам. Классификация способов сварки по форме энергии, используемой для образования сварного соединения: термические, термомеханические и механические способы. Технологичность сварки. Показатели качества сварных соединений.
Термические способы сварки (сварка плавлением). Электродуговая сварка (ручная); автоматическая дуговая сварка под флюсом; электрошлаковая; сварка в защитных газах: аргонодуговая, сварка в углекислом газе, плазменная сварка, сварка в вакууме полым электродом; лучевые виды сварки: лазерная, световым и электронным лучом. Газовая сварка.
Термомеханические способы сварки. Электрическая контактная сварка: точечная, шовная, стыковая, рельефная. Конденсаторная, диффузионная сварка, сварка токами высокой частоты.
Механические способы сварки. Сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка взрывом, магнитно-импульсная сварка, холодная сварка.
Механизация и автоматизация сварочного производства. Использование кондукторов, позиционеров, вращателей, кантователей, манипуляторов, поточных линий с частичной или комплексной механизацией и автоматизацией. Применение промышленных роботов в сварочном производстве. Технико-экономические характеристики различных способов сварки. Обеспечение техники безопасности и экологической чистоты производства.
Технологические особенности сварки различных материалов. Обеспечение свариваемости материалов металлургическими, конструктивными и технологическими способами. Особенности сварки конструкционных и инструментальных сталей, чугунов, алюминиевых, магниевых, медных, титановых и никелевых сплавов, неметаллических и композиционных материалов. Особенности и виды термической обработки сварных соединений. Дефекты сварных соединений. Выбор способа уменьшения сварочных деформаций и напряжений. Контроль качества сварных соединений, методы контроля.
Выбор способа сварки. в ыбор рационального способа сварки на основе учета свойств материала; формы, габаритных размеров и пространственного положения свариваемых заготовок; серийности производства; технологических возможностей способов сварки; требований к качеству сварного соединения. Обозначения сварных соединений на чертежах по государственным стандартам.
Специальные термические процессы. Напыление, наплавка, термические способы резки. Сущность процессов, области применения.
4.2.10.2. Пайка материалов
Сущность процессов пайки. Условия растекания и смачивания.
Способы пайки. Классификация способов пайки: по методу удаления оксидной пленки, по характеру кристаллизации паяного шва, по методу получения припоя, по методу заполнения зазора, по виду источника нагрева. Технико-экономическая характеристика способов пайки.
Особенности технологии пайки. Подготовка поверхностей под пайку, сборка деталей. Укладка припоя. Нанесение флюса. Пайка. Обработка деталей после пайки. Рекомендуемые припои и флюсы для сталей, сплавов и керамики. Дефекты паяного соединения. Требования к качеству паяного соединения, методы контроля. Обеспечение техники безопасности и экологической чистоты способов пайки. Принципы выбора способа пайки с учетом материала, формы и размеров соединяемых деталей, характера их взаимодействия с припоем, серийности производства, требований к качеству соединения.
4.2.10.3. Получение неразъемных соединений склеиванием
Физико-химические основы склеивания. Влияние состава клеев и температурно-временных режимов формирования клеевых соединений на их прочность и физико-химические свойства при комнатной и повышенной температурах. Дефекты склеивания и методы их контроля.
Технико-экономические характеристики клеевых соединений. Методы выбора состава клея и режима формирования соединений в зависимости от материала соединяемых деталей, условий работы и требований к прочности и свойствам соединения, серийности производства и характеристик клеев. Обеспечение техники безопасности и экологической чистоты производства. Области применения процессов склеивания.