Категории:

Рабочая программа

Поиск по сайту:


страница1/4
Дата19.03.2012
Размер0.81 Mb.
ТипРабочая программа
Содержание
Министерство образования и науки, молодежи и спорта украины
Днепропетровск НМетАУ 2011
2. Рабочая программа и методические указания
Общие методические указания
2. Рабочая программа и методические указания
2.1. Значение легированных и специальных сталей и сплавов
2.3. Влияние легирующих элементов на полиморфные
2.4. Влияние легирующих элементов на структурные
2.5. Улучшаемые конструкционные стали
2.7. Стали для цементации и азотирования
2.8. Подшипниковые стали
2.9. Строительные стали
2.10. Инструментальные стали
2.11. Коррозионностойкие стали
2.12. Жаропрочные стали
2.13. Жаростойкие стали
2.14. Электротехнические стали (ЭТС)
Номер группы
2.15. Стали и сплавы для постоянных магнитов
3. Индивидуальные задания
...
Полное содержание
Подобный материал:
  1   2   3   4

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ


НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ





РАБОЧАЯ ПРОГРАММА,

методические указания и индивидуальные задания

к изучению дисциплины «Легированные стали

и специальные сплавы и их термическая обработка»

для студентов специальности 7(8).05040305

заочной формы обучения








Днепропетровск НМетАУ 2011




^

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ


НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА,

методические указания и индивидуальные задания

к изучению дисциплины «Легированные стали

и специальные сплавы и их термическая обработка»

для студентов специальности 7(8).05040305

заочной формы обучения



Утверждено

на заседании Ученого совета

академии

Протокол № 15 от 27.12.10



^




Днепропетровск НМетАУ 2011



УДК 669.15-194: 621.78

Рабочая программа, методические указания и индивидуальные задания к изучению дисциплины «Легированные стали и специальные сплавы и их термическая обработка» для студентов специальности 7(8).05040305 /Сост. В.С. Чмелева. - Днепро­петровск: НМетАУ, 2011. - 56 с.


Содержатся рабочая программа дисциплины с кратким изложением содержания ее разделов и методическими указаниями по изучению учебного материала, а также индивидуальные задания в форме открытых тестов, раскрывается сущность дисциплины как фундаментальной составляющей технологии термической обработки изделий из легированных сталей и специальных сталей и сплавов, на основе которой студент осваивает принципы обоснования выбора марки сталей и сплавов и назначения режима термической или комбинированной обработки (термомеханической обработки, химико-термической обработки) для определенных изделий.

Предназначена для студентов специальности 7(8).05040305 - термическая обработка металлов заочной формы обучения.


Издается в авторской редакции.


Составитель В.С. Чмелева, канд. техн. наук, доц.


Ответственный за выпуск Л.Н. Дейнеко, д-р техн. наук, проф.


Рецензент С.И. Губенко, д-р техн. наук, проф. (НМетАУ)


СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….. 4

1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ………..………………….…...

5

^ 2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

6




2.1. Значение легированных и специальных сталей и сплавов в

современной технике. Классификация легирующих элементов.

Маркировка сталей………………………………………………….….



7




2.2. Влияние углерода, постоянных примесей и легирующих элементов

на свойства сталей……………………………….……….…………….


10




2.3. Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения

в железе. Влияние легирования на устойчивость переохлажденного

аустенита………………………………………………………………..

12




2.4. Влияние легирующих элементов на структурные превращения

и свойства сталей и сплавов при отпуске…………………………….

15




2.5. Улучшаемые конструкционные стали ………………………………..

18




2.6. Высокопрочные стали………………………………………………….

21




2.7. Стали для цементации и азотирования………………………………..

24




2.8. Подшипниковые стали…………………………………………………

26




2.9. Строительные стали……………………………………………………

28




2.10. Инструментальные стали…………………………………………….

31




2.11. Коррозионностойкие стали…………………………………………..

36




2.12. Жаропрочные стали……………………………………………………

41




2.13. Жаростойкие стали……………………………………………………

44




2.14. Электротехнические стали…………………………………………….

46




2.15. Стали и сплавы для постоянных магнитов…………………………..

49

3. ИНДИВИДУАЛЬНІЕ ЗАДАНИЯ………………………………………….

52




3.1. Варианты индивидуальных заданий.. …….………………………….

52




3.2. Структура индивидуального задания и порядок его выполнения …..

54




3.3. Методические указания по выполнению индивидуального задания .

54

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ………………………………………

56



ВВЕДЕНИЕ


Дисциплина «Легированные стали и специальные сплавы и их термическая обработка» посвящена изучению принципов легирования и основ создания различных групп сталей, необходимых для проектирования и управления современными технологиями термической обработки металлов и сплавов на основе выбора легированных и специальных сталей и сплавов и их термической обработки.

Для студентов специальности 7(8).05040305 в соответствии с квалификационной характеристикой данная дисциплина входит в цикл дисциплин профессионально-ориентационной подготовки. Знания легированных сталей и специальных сталей и сплавов и их термической обработки определяют возможность создания марки стали с улучшенным комплексом свойств, выбирать марки стали и разрабатывать для них технологию термической обработки для определенных изделий, осуществлять обработку металлов давлением, получать изделия не только заданной геометрии, но и с необходимыми свойствами.

Так как свойства легированных сталей и специальных сталей и сплавов зависят от атомного строения, атомно-кристаллической, микро- и макроструктуры металлов, химического состава сплавов и таких фундаментальных факторов, как температуры, схемы напряженного состояния, то для изучения этой дисциплины необходимо знание физики, химии, структуры и механических свойств, кристаллографии, металлографии, механизма и кинетики фазовых и структурных превращений и термической обработки.

Структура дисциплины «Легированные стали и специальные сплавы и их термическая обработка» определяется ее предметом и задачами, а также значением для студентов специальности 7(8).05040305. Она включает:

– классификацию легирующих элементов и сталей; маркировку сталей;

– сущность фазовых и структурных превращений в легированных и специальных сталях и сплавах; влияние легирующих элементов на фазовые превращения;

– влияние легирования на структурные превращения и свойства при от-пуске легированных сталей;

– принципы легирования различных групп сталей для получения заданного комплекса свойств;

– использование влияния легирующих элементов на свойства сталей и сплавов в практике термической обработки металлов.


  1. ^ ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ


Изучение дисциплины «Легированные стали и специальные сплавы и их термическая обработка» организуется следующим образом. Студенты слушают установочные лекции, получают необходимую учебно-методическую документацию и задания на выполнение контрольных работ. Затем самостоятельно, пользуясь очными или заочными консультациями преподавателя, изучают дисциплину по рекомендованной литературе, выполняют индивидуальные задания.

В период экзаменационной сессии студенты слушают лекции по наиболее трудным для самостоятельного изучения вопросам, выполняют практические, лабораторные работы, сдают экзамен.

Изучение дисциплины следует начинать с подробного ознакомления с методическими указаниями и программой и подбора необходимой литературы. Необходимо уяснить задачи изучения данной дисциплины и ее разделов, знать структуру дисциплины. Овладеть дисциплиной «Легированные стали и специальные сплавы и их термическая обработка» – это знать и уметь следующее.

1. Знать и понимать основные закономерности влияния легирующих элементов на структурные превращения и свойства легированных и специальных сталей и сплавов.

2. Уметь обосновать выбор марки стали с использованием конкретных условий эксплуатации.

3. Знать принципы легирования и теоретические основы создания групп специальных сталей, отличающихся от обычных сталей особыми свойствами, обусловленными либо их химическим составом, либо способом производства, либо способом обработки.

4. Уметь разработать технологию термической обработки легированных и специальных сталей и сплавов.

5. Уметь назначить контроль качества изделий из легированных и специальных сталей и сплавов, обеспечивающий их эксплуатационную надежность.

6. Уметь обеспечит прочность, надежность и долговечность изделий с помощью рационального выбора материала и термической обработки.

7. Уметь взаимосвязывать комплекс физико-механических свойств легированных и специальных сталей и сплавов со структурным состоянием.

Изучая тот или иной раздел, следует оценивать степень овладения материалом путем сопоставления приобретенных знаний и умений с изложенными выше требованиями (в той мере, в какой они соответствуют данному разделу). Особое внимание при этом следует уделить постижению сущности и механизма изучаемых явлений и закономерностей, стремиться подходить к изучаемым закономерностям с общих позиций физики, кристаллографии, химии, физических и механических свойств, металловедения, механизма и кинетики фазовых и структурных превращений, термической обработки металлов и сплавов. Самостоятельная работа над изучением дисциплины требует постоянного самоконтроля путем указанного выше сопоставления уровня приобретенных знаний с уровнем требований к их качеству, вопросами для самопроверки, приведенными для каждого раздела, а также ведения конспекта. Структура конспекта может быть определена рабочей программой дисциплины, ведение конспекта дисциплинирует обучающегося и упорядочивает работу над курсом. Гораздо легче выявляются вопросы программы, слабо освещенные в учебной литературе или особо трудные для усвоения. Это помогает сделать консультации у преподавателя более конкретными и продуктивными. Сталкиваясь с вопросами, которые требуют знания соответствующих разделов ранее или одновременно изучаемых дисциплин (физики, химии, кристаллографии, структуры и свойств металлов и сплавов и т.д.), следует делать основные выписки и добиваться необходимого понимания забытых или плохо усвоенных понятий.

К моменту приезда студента на экзаменационную сессию он должен иметь конспект дисциплины, выполненную и зачтенную контрольную работу, перечень вопросов особо трудных для усвоения, которые остались недостаточно изученными в течение семестра и которые предназначены для выяснения в период экзаменационной сессии.


^ 2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ


Таблица 2.1. Распределение учебных часов и формы контроля


Всего учебных часов

по учебному плану


252

В том числе:

Аудиторные занятия


44

Из них:

Лекции


24

Лабораторные работы

12

Практические занятия

8

Самостоятельная работа

208

Семестровый контроль

Контрольная работа

Итоговый контроль

Экзамен

^ 2.1. Значение легированных и специальных сталей и сплавов

в современной технике. Классификация легирующих элементов.

Маркировка сталей

Основные определения и понятия. Классификация легирующих элементов. Принципы классификации легированных и специальных сталей и сплавов.

Легированные стали занимают в общем объеме производства металлических материалов около 25%. Из них изготавливают наиболее ответственные детали и изделия для отраслей машиностроения и строительства.

Знание принципов, лежащих в основе разработки отдельных групп сталей и режимов их обработки, позволяет создавать более эффективные и экономнолегированные стали с высокими конструктивными свойствами и обеспечивать не-обходимую долговечность и надежность изделий. В настоящее время в машиностроительной промышленности используется около 2000 сталей и сплавов.



      1. 2.1.1. Методические указания

Изучая эту тему необходимо понимать, что легирование – это преднамеренное введение в сталь (сплав) в строго определенном количестве определенных элементов, называемых легирующими, для обеспечения определенного комплекса физико-механических и технологических свойств. Свойства легированных сталей являются функцией химического состава, способа производства и способа обработки. Требуемый комплекс свойств, как правило, получают в стали после соответствующих обработок: термической обработки (ТО), термомеханической обработки, химико-термической обработки или их сочетания.

Особое внимание необходимо уделить понятиям специальные стали и легированные стали, а также классификации легирующих элементов.

Специальные стали – это сплавы на основе железа, отличающиеся от обычных сталей особыми свойствами, обусловленными либо их химическим составом, либо способом производства, либо способом их обработки (Э.Гудремон). В большинстве случаев специальные стали содержат легирующие элементы. Легирующими элементами называют химические элементы, специально введенные в сталь для получения требуемых строения, структуры, физико-химических свойств, механических свойств и технологических свойств. Основными легирующими элементами в сталях являются Mn, Cr, Si, Ni, Mo, W, V, Ti, Co, Al, Cu, Nb, Zr. В некоторых сталях легирующими элементами могут быть также H, S, N, Se, Te, Pb, La и др. Перечисленные элементы, а также H, O, Sn, Sb, As, Bi могут быть также примесями в стали. Содержание легирующих элементов может колебаться от тысячных долей процента до десятков процентов.

Примесями называют химические элементы, перешедшие в состав стали в процессе ее производства как технологические добавки или как составляющие шихтовых материалов. Содержание примесей в стали обычно ограничивается следующими пределами: Mn ≤ 0,8 %, Si ≤ 0,4 %, Cr ≤ 0,3 %, Cu ≤ 0,3 %, Mo ≤ 0,10 %, W ≤ 0,2 %, P ≤ 0,025…0,040 %, S ≤ 0,015…0,050 %.

Необходимо понимать, что примесями и легирующими добавками могут быть одни и те же химические элементы, что отнесение их к тому или иному признаку зависит от их количества и роли в стали.

Легированные стали – сплавы на основе железа, в химический состав которых специально введены легирующие элементы, обеспечивающие при определенных способах производства и обработки требуемую структуру и свойства.

Некоторые легирующие элементы (V, Nb, Ti, Zr, B) могут оказывать существенное влияние на структуру и свойства стали при содержании их в сотых долях процента ( В – в тысячных долях процента).

Понятие специальные стали более широкое, чем понятие легированные стали, так как к специальным сталям, кроме легированных, могут относиться и углеродистые, если им обеспечить специальные свойства (например, инструментальные стали).

Железо и сплавы на его основе относятся к черным металлам, а все остальные металлы и сплавы на их основе – к цветным.

К металлам железной группы относятся: кобальт, никель, а также близкий к ним по свойствам марганец. К тугоплавким металлам относятся металлы, имеющие температуру плавления выше, чем у железа (выше 1539ºС). Из тугоплавких металлов наиболее часто используют для легирования вольфрам, молибден, ниобий, ванадий, хром. Из группы легких металлов наиболее часто применяют титан и алюминий.. К группе редкоземельных металлов (РЗМ) относятся лантан, церий, неодим, иттрий и скандий. В сплавах железо-углерод классификацию легирующих элементов можно проводить по степени сродства легирующих элементов к углероду по сравнению со сродством к нему железа. По этому признаку различают карбидообразующие и некарбидообразующие элементы. Карбидообразующие легирующие элементы (Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn), а также железо могут образовывать в стали карбиды. Некарбидообразующие элементы (Cu, Ni, Co, Si, Al) карбидов в стали не образуют.

Следует иметь в виду, что в настоящее время нет единой классификации специальных и легированных сталей. Наиболее общими признаками классификации сталей являются: по химическому составу, по назначению, по структуре, по качеству.

По химическому составу стали и сплавы черных металлов условно подразделяют на углеродистые (нелегированные) стали, низколегированные стали, легированные стали, высоколегированные стали, сплавы на основе железа. В низколегированных сталях суммарное содержание легирующих элементов должно быть не более 2,5% (кроме углерода), в легированных – от 2,5 до 10%, в высоколегированных – более 10% при содержании в них железа не менее 45%.

Сплавы на основе железа содержат железа менее 45%, но его количество больше, чем любого другого легирующего элемента.

По назначению специальные стали подразделяют на конструкционные, инструментальные, стали с особыми физическими свойствами. Конструкционные стали подразделяют на строительные, машиностроительные и стали и сплавы с особыми свойствами – коррозионностойкие, теплоустойчивые, жаропрочные, жаростойкие и т.д.

Изучая эту тему необходимо учитывать, что стали по структуре классифицируют в равновесном состоянии (эвтектоидные, доэвтектоидные, заэвтектоидные) и после охлаждения на воздухе после высокотемпературного нагрева (перлитные, бейнитные, мартенситные, ледебуритные, ферритные, аустенитные и смешанные структурные классы).

По качеству стали подразделяются на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные особовысококачественные (требования прежде всего по содержанию вредных примесей серы и фосфора).

Разбираясь с маркировкой стали, следует учитывать, что в Украине, России принята буквенно-цифровая система обозначений марок сталей и сплавов. Маркировка конструкционных сталей по Евронормам зависит от основных признаков, которые вводятся в обозначение стали. Например, гарантированный минимальный предел текучести или гарантированное минимальное временное сопротивление разрыву. Основой маркировки может быть химический состав. В Германии стали поставляют по национальным стандартам DIN (Deutsche Industrienorm). В США стали поставляют по национальным стандартам Американского общества по испытанию материалов ASTM (American Society for Testing and Materials). В Японии конструкционные легированные стали поставляют по JIS. Обозначение марки начинается с буквы S, после которой указывают основные легирующие элементы и затем цифры. В Великобритании и Японии для маркировки коррозионно-стойких сталей используют цифровую систему маркировки, принятую в США. Отличием являются добавления к трехзначным цифрам. Эти добавления указывают принадлежность к национальным стандартам.

2.1.2. Практическое занятие

Классификация легирующих элементов. Классификация сталей. Маркировка сталей.

2.1.3. Контрольные вопросы для самопроверки

1. Какие изделия изготавливают из легированных сталей и сплавов?

2. Сколько марок сталей и сплавов (примерно) используют в машиностроительной промышленности?

3. Сравните понятия «легированные стали» и «специальные стали и сплавы».

4. От чего зависят свойства легированных и специальных сталей и сплавов?

5. Какие химические элементы называют легирующими?

6. Какие металлы относятся к черным?

7. Какие металлы относятся к железной группе?

8. Какие металлы относятся к тугоплавким?

9. Какие легкие металлы наиболее часто применяются для легирования?

10. Какие редкоземельные металлы (РЗМ) используют для микролегирования?

11. Что означают понятия карбидообразующие и некарбидообразующие легирующие элементы?

12. Какие легирующие элементы относятся к карбидообразующим?

13. Какие легирующие элементы относятся к некарбидообразующим?

14. Охарактеризовать классификацию легированных и специальных сталей и сплавов по химическому составу (низколегированные, легированные, высоколегированные стали; сплавы на основе железа).

15. Классификация сталей по назначению.

16. Классификация сталей по структуре.

17. Классификация сталей по качеству.

18. Маркировка легированных и специальных сталей и сплавов.

  1   2   3   4

Скачать, 92.78kb.
Поиск по сайту:

Добавить текст на свой сайт


База данных защищена авторским правом ©ДуГендокс 2000-2014
При копировании материала укажите ссылку
наши контакты
DoGendocs.ru
Рейтинг@Mail.ru
Разработка сайта — Веб студия Адаманов