Учебно-методический комплекс по дисциплине «Материаловедение»

Скачать 1.82 Mb.

Название	Учебно-методический комплекс по дисциплине «Материаловедение»
страница	1/13
Дата публикации	29.10.2014
Размер	1.82 Mb.
Тип	Учебно-методический комплекс

100-bal.ru > Право > Учебно-методический комплекс

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 13

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Товароведения и экспертизы товаров

Одобрено УМС факультета Коммерции и маркетинга

Материаловедение

Учебно-методический комплекс

Специальность: 100101 Сервис

Москва 2011

Автор-составитель:

Жагрина Инна Николаевна, к.т.н., доцент

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Материаловедение» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (основной образовательной программой) по специальности 100101 – Сервис.

Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общепрофессиональных дисциплин и является обязательной для изучения.

©Российский государственный торгово-экономический университет, 2011
СОДЕРЖАНИЕ

Цели и задачи дисциплины	4
Требования к уровню освоения дисциплины	4
Объём дисциплины	6
Объём дисциплины и виды учебной работы	6
Распределение часов по темам и видам учебной работы	6
Содержание курса	8
Лабораторно-практические работы и задания для самостоя- тельной работы студентов	13
Тематика рефератов	123
Вопросы для подготовки к экзамену	124
Учебно-методическое обеспечение дисциплины	127
Литература	127
Методическое обеспечение дисциплины	130
Материально-техническое и информационное обеспечение дисциплины	130
Инновационные технологии, используемые в преподавании дисциплины	130
10. Словарь терминов	131

1 Цели и задачи дисциплины
Материаловедение - наука, изучающая металлические и неметаллические материалы, применяемые в технике, объективные закономерности зависимости их свойств от химического состава, структуры, способов обработки и условий эксплуатации.

Целью изучения дисциплины "Материаловедение" является формирование у студентов знаний, умений и навыков, обеспечивающих им квалифицированное решение материаловедческих задач, возникающих при организации проведения сервисных работ, совершенствовании технологических процессов и повышении эффективности производства, улучшении качества продукции и ее конкурентоспособности.

Основные задачи дисциплины:

- изучение теоретических основ формирования структуры и свойств материалов, применяемых в сервисе;

- изучение структурных параметров материалов;

- изучение свойств материалов;

- изучение взаимосвязей структуры и свойств материалов;

- освоение практических методов анализа структуры и определения свойств материалов;

- изучение основных видов материалов, используемых в сервисе.
2 Требования к уровню освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины специалист должен:
иметь представление:

- о месте и роли материаловедения в развитии технологических процессов в сервисе;

- о закономерностях формирования структуры материалов, их строении и свойствах;

- о требованиях, предъявляемых к материалам на всех этапах жизненного цикла продукции;

- об особенностях производства материалов, применяемых в сервисе;

- о старении материалов;

- о возможностях вторичного использования материалов;

- о направлении развития ассортимента материалов;

знать:

- физическую сущность явлений, происходящих в материалах в условиях производства и эксплуатации; их взаимосвязь со свойствами;

- основные типы структуры материалов;

- классификацию и виды материалов, применяемых в сервисе;

- основные характеристики свойств материалов и методы их измерения;

- виды технологической обработки материалов;

- маркировку материалов;

- виды дефектов материалов и способы их устранения;

уметь:

- формулировать требования к материалам, выполнение которых обеспечит безотказную работу деталей изделий и соединений в течение планируемого срока эксплуатации;

- грамотно выбирать материал в зависимости от требований к нему и условий эксплуатации;

- назначать оптимальный вид обработки материалов;

- прогнозировать поведение материалов при воздействии на него различных факторов, в том числе работы в экстремальных условиях;

приобрести навыки:

- использования современных приборов и оборудования для определения характеристик строения и свойств материалов;

- работы с нормативно-технической документацией;

владеть:

- современными методами определения характеристик строения и свойств материалов с применением ЭВМ;

иметь опыт:

- проведения испытания материалов при воздействии на них технологических и эксплуатационных факторов;

- использования ЭВМ для анализа результатов испытаний и при выборе материалов для проведения сервисных работ.

3 Объём дисциплины
3.1 Объём дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Количество часов по формам обучения
Вид учебной работы	Очная
№№ семестров	4
Аудиторные занятия:	72
Лекции	36
Лабораторно-практические работы	36
Самостоятельная работа	48
ВСЕГО ЧАСОВ НА ДИСЦИПЛИНУ	120
Формы отчётности: контрольные работы, рефераты (количество, №№ семестров)	текущий контроль, реферат
Виды итогового контроля (экзамен, зачёт) - №№ семестров	экзамен, 4 семестр

3.2 Распределение часов по темам и видам учебной работы

очная форма

№ п/п	НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМ И РАЗДЕЛОВ	всего (часов)	Аудиторные занятия (час.)		Самостоя-тельная работа, час
			в том числе
			лекции	Лабораторно-практические
	Тема 1. Введение. Структура и свойства материалов.	8	2	4	2
1.	Раздел 1. Металлические материалы.
	Тема 2. Общая характеристика металлов. Общиее сведения о свойствах металлов.	8	2	4	2
	Тема 3. Железо и его сплавы. Чугуны.	6	2	2	2
	Тема 4. Стали. Термическая обработка стали.	6	2	2	2
	Тема 5. Цветные металлы и сплавы.	6	2	2	2
	ИТОГО:	34	10	14	10
2.	Раздел 2. Неметаллические материалы.
	Тема 6. Общие сведения о неметаллических материалах. Пластмассы.	4	2	-	2
	Тема 7. Резина.	6	2	2	2
	Тема 8. Стекло. Керамические материалы.	6	2	2	2
	Тема 9. Композиционные материалы.	4	2	-	2
	Тема 10. Бумага и картон.	6	2	2	2
	Тема 11. Волокна и нити.	6	2	2	2
	Тема 12. Ткани.	8	2	2	4
	Тема 13. Трикотаж и нетканые полотна.	10	2	4	4
	Тема 14. Натуральная и искусственная кожа.	10	2	4	4
	Тема 15. Натуральный и искусственный мех.	8	2	2	4
	Тема 16. Клеящие и лакокрасочные материалы.	6	2	2	2
	ИТОГО:	74	22	22	30
3.	Раздел 3. Изменение свойств материалов во времени и вторичное использование материалов.
	Тема 17. Износ и старение материалов.	6	2	-	4
	Тема 18. Проблемы восстановления использованных материалов.	6	2	-	4
	ИТОГО:	12	4	0	8
	Всего по курсу:	120	36	36	48

4 Содержание курса
Тема 1. Введение. Структура и свойства материалов.

Задачи и значение дисциплины "Материаловедение". Краткие сведения об истории развития науки о материалах. Современное материаловедение и его значение в ускорении научно-технического прогресса. Классификация материалов, применяемых в торговом сервисе. Металлические и неметаллические материалы. Направления развития ассортимента материалов.

Понятие структуры. Виды структур материалов. Закономерности формирования структуры материалов.

Свойства материалов. Основные понятия. Механические свойства. Физические свойства. Химические свойства. Методы определения основных характеристик материалов.
Раздел 1. Металлические материалы
Тема 2. Общая характеристика металлов. Общие сведения о свойствах металлов.

Понятия: компонент, фаза, структурная составляющая. Микро- и макроанализ. Атомно-кристаллическая структура металлов. Понятие о кристаллической решетке. Типы кристаллических решеток металлов и их характеристики. Анизотропия свойств металлов.

Строение реальных кристаллов. Дефекты кристаллического строения. Виды дефектов, их классификация, влияние на свойства. Точечные дефекты. Линейные дефекты. Поверхностные дефекты.

Жидкие кристаллы.

Механические свойства и конструктивная прочность металлов и сплавов.

Стандартные механические свойства. Свойства, определяемые при статическом растяжении. Методы определения твердости. Свойства, определяемые при динамических испытаниях. Ударная вязкость. Свойства, определяемые при циклических нагрузках. Усталостное разрушение. Предел выносливости.

Конструктивная прочность металлов. Свойства металлов, определяющие долговечность изделий (износостойкость, сопротивление усталости, контактная выносливость).

Тема 3. Железо и его сплавы. Чугуны.

Компоненты и фазы в системе железо-углерод. Диаграмма состояния железо-углерод. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Влияние легирующих элементов на свойства сталей. Классификация и маркировка сталей.

Свойства и назначение чугунов. Классификация чугунов. Белый чугун. Серый чугун. Модифицированный серый чугун. Ковкий чугун. Высокопрочный чугун. Легированные чугуны. Влияние легирующих элементов на свойства чугунов. Маркировка чугунов.

Дефекты стали и чугуна.
Тема 4. Стали. Термическая обработка стали.

Классификация сталей по назначению, качеству, структуре.

Конструкционные стали. Требования, предъявляемые к конструкционным сталям.

Строительные стали (углеродистые стали обыкновенного качества и низколегированные).

Машиностроительные углеродистые и легированные стали.

Мартенситно-стареющие стали.

Конструкционные коррозионностойкие и жаростойкие стали и сплавы. Виды коррозии. Основные принципы создания коррозионностойких сталей. Нержавеющие стали (мартенситного, мартенситно-ферритного, ферритного и аустенитного классов).

Жаропрочные стали.

Инструментальные стали и сплавы. Стали для режущего инструмента. Твердые сплавы, их состав и свойства. Штамповые стали. Стали для измерительного инструмента. Химико-термическая обработка инструментов. Нитридные и карбидные покрытия на режущих и штамповых инструментах.

Стали и сплавы с особыми физическими свойствами. Магнитные материалы. Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения. Сплавы с заданным коэффициентом модуля упругости. Сплавы с "эффектом памяти формы". Тугоплавкие металлы и сплавы. Редкоземельные металлы. Радиоактивные металлы и их сплавы. Их структура, свойства, области применения.

Термическая обработка стали. Отжиг стали. Закалка стали. Дефекты, возникающие при закалке. Методы закалки. Закаливаемость и прокаливаемость стали. Обработка стали холодом. Отпуск стали. Виды и назначение отпуска. Термомеханическая обработка стали.

Поверхностная закалка, ее виды и области применения.

Химико-термическая обработка стали: цементация, азотирование, цианирование, сульфоцианирование, силицирование, борирование, диффузионная металлизация (алитирование, хромирование).
Тема 5. Цветные металлы и сплавы.

Алюминий и его сплавы. Свойства алюминия. Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. Литейные сплавы алюминия. Специальные сплавы.

Титан и его сплавы. Свойства титана. Классификация легированных сплавов титана по структуре и области их применения.

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 берилливые. Состав и свойства бронз, их марки и область применения.

Магний и его сплавы. Свойства магния. Литейные и деформируемые сплавы, области применения.

Золото и его сплавы.

Серебро и его сплавы.
Раздел 2. Неметаллические материалы
Тема 6. Общие сведения о неметаллических материалах. Пластмассы.

Основные группы неметаллических материалов. Особенности структуры и свойств.

Полимерные материалы. Классификация полимерных материалов по их строению. Термопластичные полимеры, их физическое состояние в зависимости от температуры. Общая характеристика, их виды, свойства и области применения. Влияние внешних факторов (температуры, среды и т.д.) на характеристики термопластичных полимеров. Термореактивные полимеры, их характеристики. Пластмассы, их составы, свойства. Наполнители, ингибиторы, активизаторы в пластмассах. Их влияние на свойства пластмасс. Пластмассы с порошковыми, волокнистыми и листовыми наполнителями. Поропласты и пенопласты.
Тема 7. Резина.

Виды резиновых материалов. Процессы вулканизации резиновых материалов. Строение, свойства и области применения.

Тема 8. Стекло. Керамические материалы.

Неорганические стекла, их виды и термическая обработка, области применения. Органические стекла, их преимущества и недостатки. Области использования. Получение и состав керамических материалов, их преимущества и недостатки. Способы борьбы с хрупкостью. Области применения керамических материалов.

Тема 9. Композиционные материалы.

Классификация композиционных материалов. Компоненты композиционных материалов: матрица и наполнитель. Композиционные материалы с металлическими и полимерными матрицами. Их преимущества и недостатки. Области применения. Волокнистые, порошковые, дисперсно-упрочненные, антифрикционные самосмазывающиеся композиционные материалы. Основные виды композиционных материалов: стеклопластики, углепластики, боропластики, кевларопластики и другие.
Тема 10. Бумага и картон.

Классификация. Получение, строение и свойства бумаги и картона. Дефекты бумаги и картона.
Тема 11. Волокна и нити.

Волокна. Натуральные, искусственные и синтетические волокна. Получение, строение, свойства. Виды текстильных нитей: пряжа, комплексные, текстурированные, комбинированные, фасонные и др.
Тема 12. Ткани.

Ткани. Виды переплетения нитей в ткани. Классификация тканей по волокнистому составу: хлопчатобумажные, шелковые, льняные и шерстяные ткани. Свойства тканей. Дефекты тканей.
Тема 13. Трикотаж и нетканые полотна.

Трикотаж. Классификация переплетений трикотажных полотен. Строение и свойства трикотажных полотен.

Нетканые полотна. Виды основ нетканых материалов. Классификация нетканых полотен по способам скрепления: скрепленные механическим, физико-химическим и комбинированными способами. Строение и свойства.

Комплексные материалы.

Дефекты трикотажных и нетканых полотен.

Тема 14. Натуральная и искусственная кожа.

Классификация кожевенных материалов. Химический состав и строение шкуры и кожи. Основные способы выделки кож. Классификация кож по назначению. Строение и свойства кожи.

Искусственные кожи. Способы получения искусственных кож. Строение и свойства искусственных кож.

Дефекты кожевенных материалов.
Тема 15. Натуральный и искусственный мех.

Строение пушно-меховой шкуры. Изменчивость волосяного покрова пушных зверей и факторы ее определяющие. Выделка пушно-меховых шкурок. Свойства и основные виды пушно-меховых полуфабрикатов.

Виды искусственного меха: тканый, трикотажный, накладной и тканепрошивной. Строение и свойства искусственного меха.
Тема 16. Клеящие и лакокрасочные материалы.

Классификация клеев. Виды клеящих полимеров. Состав клеевой композиции. Влияние различных добавок на свойства клеев. Свойства клеевых соединений. Жидкие, твердые, пленочные клеи. Липкие ленты. Применение клеев.

Классификация лакокрасочных материалов. Компоненты лакокрасочных материалов. Виды пленкообразующих веществ. Свойства лакокрасочных материалов и покрытий. Обозначение и применение лакокрасочных материалов.
Раздел 3 Изменение свойств материалов во времени и

вторичное использование материалов
Тема 17. Износ и старение материалов.

Виды износа: местный и общий; физический и моральный; механический, биологический, физико-химический, комплексный. Критерии износа: выносливость, долговечность. Утомление материалов. Особенности изнашивания металлов: абразивное, гидроабразивное, газоабразивное, эрозионное, кавитационное, усталостное, при фрейтинге, при заедании.

Старение металлов: термическое, деформационное, термодеформационное. Старение полимеров. Факторы старения. Типы превращений в полимере при старении: деструкция и сшивание. Стадии старения. Необратимость процесса старения. Виды старения: фотодеструкция, термоокислительное, радиационное, биохимическое, хемодеструкция.

Тема 18. Проблема восстановления использованных материалов.

Запасы и потребление сырья. Исчерпаемость природных ресурсов. Значение новых химических технологий в освоении дешевого и доступного сырья. Пути решения проблемы возрастающей потребности в сырье для промышленности.

Утилизация как этап жизненного цикла продукции. Возможность вторичного использования металлов, древесины, бумаги, продуктов сжигания угля, отходов металлических руд, нефтяных отходов. Возможность утилизации пластмасс.

5 Лабораторно-практические работы и задания

для самостоятельной работы студентов
Тема 1. Введение. Структура и свойства материалов.

Лабораторная работа № 1

Изучение устройства и работы разрывных машин
Цель работы: ознакомление с устройством и работой разрывных машин.

Оборудование и материалы: разрывная машина РТ-250М (FP-10/1), образцы материалов.
В ходе технологических операций производства изделий и последующей их эксплуатации материалы испытывают действие внешней силы Р. В результате действия силы материалы могут одноосно деформироваться. При этом в материале возникает некоторое приращение длины l относительно первоначальной.

Проведение испытаний материалов, связанных с однократным действием на материал внешней силы, называется полуцикловым. При этом материал может разрушиться или не разрушиться. Это зависит от величины действующей на материал внешней силы.

Определение показателей механических свойств материалов при одноосном растяжении осуществляется стрип-методом (рис.1.1).

Определение Р и l образцов материалов проводят на разрывных машинах (динамометрах) маятникового типа марки РТ-250М, разрывных машинах, снабжённых упругим силоизмерителем и электронной системой измерения Р и l. Принципиальная схема разрывных машин разного способа измерения нагрузки и абсолютного удлинения при одноосном растяжении материалов разного вида приведены на рис. 1.2 а и б.

В качестве силоизмерителя в разрывной машине РТ-250М используется маятник, который через ось, рычаг и серьгу с верхним штоком соединён с верхними тисками (зажимами) разрывной машины. Нижние тиски крепятся к нижнему штоку, который через подвижную тягу и редуктор соединен с электродвигателем.

Рис. 1.1. Методы испытания материалов при одноосном растяжении: 1  тиски, 2  проба материала

Маятник соединен с подвижной зубчатой рейкой, которая входит в зацепление с зубчатым колесом, на оси которого установлены две стрелки силоизмерителя  ведущая и контрольная. Контрольная стрелка не соединена с зубчатым колесом. При отклонении маятника влево рейка приводит в движение зубчатое колесо с закреплённой ведущей стрелкой, которая по шкале регистрирует усилие, возникающее в образце материала. При разрушении пробы контрольная стрелка фиксирует силу разрушения пробы, а ведущая стрелка возвращается на нулевое значение силы. Для измерения линейного абсолютного удлинения образца предназначено устройство, которое состоит из зубчатой рейки и колеса, соединёнными с подвижной тягой (см. рис. 1.2 а). На зубчатом колесе устройства установлена шкала для регистрации l.

К разрывным машинам с упругим силоизмерительным элементом относятся “Инстрон”, “FР -100/1” и др. (рис. 1.2 б). Для измерения усилия в образце материала служит упругий элемент  балка, пружина и т. д. Усилие, развиваемое в образце материала при растяжении, регистрируется электромеханическим датчиком перемещения с последующим выводом электрического сигнала на измерительное устройство  потенциометр или компьютер. Данные устройства позволяют регистрировать как усилие, так и абсолютное удлинение с записью этих показателей на диаграммную ленту, выводом данных на экран компьютера и другой носитель информации.

Рис. 1.2. Принципиальная схема разрывных машин:

а  рычажно-маятниковой РТ-250М; б  с упругим силоизмерителем
Методика работы на разрывной машине РТ250М
Перед тем, как приступить к проведению испытаний на разрывной машине, выбирают шкалу измерения усилий. На шкале силоизмерителя 1 (рис.1.3) нанесены три пояса измерения усилий: пояс А  от 0 до 50 кгс, пояс Б  от 0 до 100 кгс и пояс В  от 0 до 250 кгс.

Для того чтобы определить пояс измерения, необходимо посмотреть, сколько грузов висит на маятнике рис. 1.2 а. Если на маятнике висит один (несъёмный) груз, то силоизмеритель настроен на измерение нагрузок от 0 до 50 кгс  пояс А.

В том случае, если на маятнике висит один груз с маркировкой пояс Б, то показания усилия следует снимать с пояса Б  от 0 до 100 кгс. Если на маятнике висят три съемных груза (один с маркировкой Б и два с маркировкой В), то пояс измерения нагрузок В  от 0 до 250 кгс.

Шкалу для измерения нагрузки (рис. 1.3) подбирают так, чтобы нагрузка при разрыве испытанных образцов материалов находилась в пределах 2080% максимального значения шкалы.

Выбрав пояс измерения нагрузок, подключают разрывную машину к электросети выключателем или тумблером, установленным на машине. Перед тем, как заправить образец материала 6 в верхние 5 и нижние 7 тиски разрывной машины, необходимо убедиться, что верхние тиски находятся в верхнем положении. Для этого арретир 2 открывают (верхние тиски свободно перемещаются вправо и влево) и на панели управления нажимают кнопку 8 «вверх». Если нижние тиски не двигаются, тогда арретир 2 закрывают, что приводит к фиксации верхнего штока 3 и тисков 5.

Внимание! Заправлять образец материала в верхние тиски при открытом арретире нельзя, так как можно сломать электроконтакты и вывести разрывную машину из рабочего состояния.

Затем устанавливают для материала требуемое расстояние между нижними и верхними тисками, которое определяется длиной рабочей части образца материала. Если расстояние между тисками не соответствует длине рабочей части образца материала, то необходимо вынуть шпильку 11, соединяющую нижний шток 9 с подвижной тягой 13, поднять или опустить нижний шток до требуемого расстояния между нижними и верхними тисками, и зафиксировать его на подвижной тяге соединительной шпилькой.

Установив расстояние между тисками, проводят заправку образца. Винтом, установленным на тисках, разводят зажимные губки на требуемое расстояние. Образец материала помещают между губками так, чтобы продольная ось симметрии образца находилась в центральной части тисков. Для этого на губках тисков нанесены риски, ориентирующие испытателя при заправке образцов. Образец материала заправляется в тиски лицевой стороной к испытателю.

При заправке образца в верхние тиски верхняя часть образца не должна выступать за верхнюю кромку тисков. Закрепив в тисках верхнюю часть образца, нижнюю часть образца пропускают между губками нижних тисков. Нижняя часть образца выходит из нижних тисков и к ней крепят груз предварительного натяжения. Осуществив эту процедуру, образец зажимают в нижних тисках разрывной машины.

Затем арретиром 2 открывают верхние тиски 5, устанавливают стрелки силоизмерителя 1 на “нулевое” значение. Для этого используют регулировочное устройство 14, которое расположено под силоизмерителем. Устанавливают нулевое значение на шкале 4, регистрирующей абсолютное удлинение образец материала путем вращения лимба измерителя деформации. Далее при помощи регулятора 12 устанавливают скорость опускания подвижной тяги. На панели управления есть тумблер, который показывает два режима работы разрывной машины  "тарировка", "работа". При испытании образцов материалов этот тумблер должен стоять в положении "работа".

Осуществив эти операции, нажимают кнопку 10 “вниз” на пульте управления разрывной машины. При нажатии кнопки подвижная тяга начинает опускаться, когда образец разорвётся, подвижная тяга автоматически остановится. Для экстренной остановки машины служит кнопка 15 “стоп”. Проведя испытание образца с измерительных шкал в журнал испытаний записывают значения разрывной нагрузки  Р^* и величину абсолютного удлинения  l^*.

Записав значения показателей, на пульте управления машины нажимают кнопку 8 “вверх”, при этом подвижная тяга и нижние тиски автоматически вернутся в исходное положение. Арретиром 2 фиксируют верхний шток 3 и только после этого из нижних и верхних тисков вынимают остатки испытанного образца материала.

В том случае, если требуется построить график растяжения образца материала Р = f(l), то при фиксированных значениях нагрузки Р(5 кгс, 10 кгс, 15 кгс, 20 кгс и т. д.), которые выбирают с шагом 5 или 10 кгс (даН) в зависимости от вида материала, регистрируют соответствующие значения абсолютной деформации lобразца. Эту операцию целесообразно выполнять двум студентам: один регистрирует Р, второй l . По значениям Р и l строят график зависимости Р = f(l).
Подготовка образцов
Подготовка образцов к испытанию включает: 1) вырезание (или вырубание) образцов из материала, выдержанного в течение 24 часов в нормальных условиях (т.е. подвергнутого кондиционированию); 2) обозначение номера образца и направления вырезания (вырубания) – маркировка; 3) измерение толщины образца с помощью толщиномера в нескольких точках рабочей зоны (не менее 5 точек).

Форма и размеры образцов материалов приведены в соответствующих лабораторных работах.

Порядок выполнения работы

Изучить устройство разрывной машины.
Вырезать образцы из предложенных материалов.
Провести разметку и маркировку образцов.
Провести испытания образцов, используя разные шкалы измерений.
Обработать полученные результаты.

Вопросы для самопроверки:
1. Каково устройство разрывной машины РТ-250М?

2. Какие используются методы испытания материалов при одноосном растяжении?

3. Назовите основные правила работы на разрывной машине.

4. Как правильно выбрать шкалу для измерения нагрузки?

5. Для чего предназначен арретир?
Литература: [5].
Задание для самостоятельной работы к теме 1
1. Ознакомиться с ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

2. Ответить на вопросы:

1) что такое надежность?

2) какие свойства включает надежность?

3) какими понятиями описывают техническое состояние объекта?

4) что такое дефект и повреждение?

5) что такое отказ и как классифицируют отказы?

6) что такое ресурс и срок службы?

7) какие выделяют показатели надежности?

Раздел 1. Металлические материалы.
Тема 2. Общая характеристика металлов.

Общие сведения о свойствах металлов.

Лабораторная работа № 2

Структурные методы исследования

металлических материалов (макро- и микроанализ)
Цель работы: изучение методов структурного анализа материалов.

Оборудование и материалы: коллекция микрошлифов; учебный оптический микроскоп; металлографический микроскоп; объектив-микрометр; окуляр-микрометр.
Структурные методы исследования основаны на непосредственном наблюдении строения материалов.

Структура – пространственное взаимное расположение элементов материала (вещества).

Макроструктура – строение материала, видимое невооруженным глазом или при небольшом (до 50 раз) увеличении.

Микроструктура – строение материала, видимое при увеличении более чем в 50 раз. Микроструктура материалов изучается с помощью оптического или электронного микроскопов.

Тонкая структура – расположение элементарных частиц в кристалле и электронов в атоме. Изучается дифракционными методами (рентгенография, электронография, нейтронография).
2.1 Изучение макроструктуры материалов
Изучение макроструктуры материала называют макроанализом. Макроанализ дает общую картину строения материала в большом объеме и позволяет выбрать характерные участки структуры для дальнейших более детальных исследований.

Макроанализ металлов и сплавов позволяет выявить характер излома, усадочные раковины, поры, оценить размеры и форму крупных кристаллов, трещины, химическую неоднородность, волокнистость.

Для макроанализа можно использовать целые детали и заготовки и образцы материалов. Поверхность не подвергается предварительной подготовке, если изучается вид излома. В других случаях готовится макрошлиф. При приготовлении макрошлифа сначала формируется плоская поверхность, которая затем подвергается шлифованию и травлению. Заготовка для макрошлифа отрезается на токарном станке или ножовкой. После обработки макрошлифа на токарном, фрезерном или плоскошлифовальном станках его поверхность зачищается шлифовальной бумагой. При травлении выявляется неоднородность структуры материала. Для травления используют кислоты, щелочи и т.п. На подготовленной поверхности образца не должно быть никаких загрязнений. После травления на поверхности макрошлифа образуется микрорельеф, позволяющий различать особенности строения при небольшом увеличении.

2.2 Изучение микроструктуры материалов
Микроскопический анализ (микроанализ) металлов и сплавов заключается в исследовании строения (структуры) металла с помощью оптического или электронного микроскопа.

Микроанализ позволяет выявить:

- форму и размеры кристаллов и зерен;

- наличие различных по своей природе кристаллов и их распределение;

- форму, размеры, содержание и относительное расположение фаз;

- форму инородных включений и пустот и т.д.

- наличие микродефектов (микротрещин и микропор).

Эта информация позволяет судить о свойствах металлов и сплавов, о предшествующей обработке этих материалов (литье, деформирование, термообработка и др.).

Микроанализу подвергают специально подготовленные образцы, называемые микрошлифами. Микрошлиф – это срез металла, отполированного до состояния зеркальной поверхности.

Микрошлифы готовят следующим образом:

1. Образец для микроанализа вырезают из того места, которое является наиболее важным в эксплутационных условиях исследуемого металла. Наиболее удобны для работы образцы цилиндрической формы диаметром 10-12 мм и высотой 10-15 мм и прямоугольной формы с площадью основания 10 х 10 мм и высотой 10-15 мм;

2. Одну из плоскостей образца зачищают наждачным кругом. Полученную поверхность шлифуют наждачной бумагой различной зернистости;

3. Для получения зеркальной поверхности образец полируется на сукне или фетре, смоченном полирующей смесью;

4. Полученный микрошлиф промывается водой, а затем спиртом или бензином и просушивается фильтровальной бумагой.

Микрошлифы исследуются без травления или протравленными. В нетравленом шлифе можно наблюдать природу и характер расположения неметаллических включений: оксидов, сульфидов, графита, а также виды микродефектов – микротрещины, микропоры. Структура и ее особенности определяются на протравленных шлифах.

При травлении (например, для сталей и чугунов раствором азотной кислоты в этиловом спирте) различные структуры разъедаются травлением с разной скоростью, поэтому образуется микрорельеф и его неровности создают сочетание света и тени: однородные структуры отражают больше света и видны светлыми, разнородные – темными (т.к. светлые лучи от них рассеиваются, не попадая в объектив). Максимальная неоднородность наблюдается на границах зерен (в месте скопления примесей и искривлений кристаллической решетки), поэтому зерна резко очерчены, т.к. протравливаются сильнее.