Национальная металлургическая академия украины




НазваниеНациональная металлургическая академия украины
страница1/6
Дата публикации19.04.2013
Размер0.8 Mb.
ТипРеферат
uchebilka.ru > Химия > Реферат
  1   2   3   4   5   6

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   5   6

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Национальная металлургическая академия украины iconРабочая программа
Министерство образования и науки Украины Национальная металлургическая академия Украины

Национальная металлургическая академия украины iconНациональная Металлургическая Академия Украины Технологический факультет...

Национальная металлургическая академия украины iconМинистерство промышленной политики украины
...

Национальная металлургическая академия украины iconНациональная металлургическая академия украины
«Метрология, стандартизация та сертификация», специализация мг901 заочной формы обучения

Национальная металлургическая академия украины iconРахманов С. Р. Тополов В. Л. Национальная металлургическая академия Украины
Экспериментальное исследование виброактивности станов винтовой прокатки труб трубопрокатного агрегата тпа 140

Национальная металлургическая академия украины iconНациональная металлургическая академия украины
Рабочая программа, методические указания и индивидуальные задания к изучению дисциплины “Физическая химия и аналитический контроль”....

Национальная металлургическая академия украины iconНациональная металлургическая академия украины
Физическая химия и аналитический контроль” для студентов направления 0904–металлургия заочной формы обучения. Часть II. /Сост.: В....

Национальная металлургическая академия украины iconНациональная металлургическая академия украины
Рабочая программа, методические указания и индивидуальное задание к изучению дисциплины «Нагнетатели и тепловые двигатели» для студентов...

Национальная металлургическая академия украины iconКомитет Верховной Рады Украины по вопросам здравоохранения
Национальная академия наук Украины, Национальная академия медицинских наук Украины

Национальная металлургическая академия украины iconКомитет Верховной Рады Украины по вопросам здравоохранения
Национальная академия наук Украины, Национальная академия медицинских наук Украины

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<