Мета: вивчення машинобудівних матеріалів та придбання навичок у формуванні інформації щодо їх властивостей, вирішення практичних питань, пов’язаних із вибором матеріалу та найбільш раціональних варіантів їх термічного оброблення.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

знати: закономірності структуроутворення під впливом легувальних елементів у різних групах матеріалів на стадіях їх виготовлення та під час термообробки; залежності властивостей матеріалів від складу, структури та умов експлуатації виробів; методи зміцнення матеріалів для забезпечення оптимальних експлуатаційних властивостей.

вміти: класифікувати матеріали за призначенням, структурою в рівноваговому та нормалізованому станах; кваліфіковано прогнозувати структурні зміни на стадіях виготовлення виробів для забезпечення необхідного рівня механічних та експлуатаційних властивостей.

Викладач: Климов Олександр Володимирович, доцент кафедри "Фізичне матеріалознавство".

 Опис навчальної дисципліни

Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:

для денної форми навчання – 20%  до 80%

для заочної форми навчання – 8% до 92%

Розподіл балів, які отримують студенти

Т1, Т2 … Т6 – теми змістових модулів.

Програма навчальної дисципліни

Змістовий модуль 1. Теоретичні основи легування сталей.

Тема 1. Вступ. Металеві машинобудівні матеріали.

Вступ (предмет, задачі та зміст дисципліни). Матеріали і науково-технічний прогрес у машинобудуванні. Основні етапи  і перспективи удосконалення машинобудівних матеріалів. Економічна доцільність використання спеціальних сталей та сплавів. Іх роль у підвищенні експлуатаційної надійності та зменшення матеріалоємності. Класифікація легованих сталей за хімічним складом та призначенням. Маркування у країнах СНД та провідних країнах світу (США, Японія, Німеччина).

Тема 2. Особливості фаз, які утворюються з легувальними елементами в сплавах на основі заліза.

Вплив легувальних елементів на поліморфізм заліза, на критичні (А1, А3, А4) і концентраційні (S, Е) точки. Структура та властивості легованого фериту та аустеніту. Карбіди та нітриди. Вплив легувальних елементів на термодинамічну активність вуглецю в залізі. Інтерметаліди та неметалеві включення. Структурні класи легованих сталей в рівноваговому стані.

Тема 3. Фазові перетворення в легованих сталях.

Вплив легувальних елементів на стійкість переохолодженого аустеніту, на перлитне, бейнітне та мартенситне перетворення. Структурні класи легованих сталей в нормалізованому стані. Вплив легувальних елементів на процеси відпуску. Теплостійкість та червоностійкість сталі. Відпускна крихкість.

Змістовий модуль 2. Леговані сталі для машинобудівної промисловості.

Тема 4. Конструкційні сталі, які працюють при нормальних температурах.

Умови експлуатації, вимоги до властивостей виробів, при виготовленні яких використовують конструкційні матеріали. Основні механізми зміцнення, оптимізація структури з метою забезпечення підвищеної міцності у сполученні з достатньою пластичністю та в’язкістю. Мета легування.

Конструкційні машинобудівні матеріали, їх класифікація за хімічним складом та призначенням.

Конструкційні будівельні матеріали. Умови експлуатації. Вимоги до структури  та властивостей. Вуглецеві та низьколеговані сталі. Зміцнення під час легування та термічне зміцнення.

Сталі для холодного штампування. Нестаріючі холоднокатані та двофазні сталі.

Конструкційні сталі, що поліпшуються термічною обробкою. Умови експлуатації та вимоги до матеріалів. Принципи легування, різновиди термообробки (поліпшення, нормалізація, гартування СВЧ, гартування з низьким відпуском).

Цементовні (нітроцементовні) сталі. Хімічний склад, умови експлуатації, вимоги до властивостей поверхневого шару та серцевини. Вплив легувальних елементів на технологію термічної обробки після цементації.

Азотовні сталі. Умови експлуатації, особливості легування та утворення структури поверхневого шару.

Високоміцні низьковідпущені сталі та сталі, які піддають дисперсійному твердінню.

Мартенситостаріючі високоміцні сталі. Галузі та перспективи їх застосування.

Сталі для виготовлення пружних елементів (ресори, пружини тощо). Умови експлуатації, вимоги до матеріалів (опір малим пластичним деформаціям, здатність до зневуглецьовування, зростання зерна, стану поверхні). Особливості легування та термічної обробки.

Вальницеві сталі. Особливості їх експлуатації, вимоги до них, хімічний склад. Термічна обробка.

Рейкові сталі.

Тема 5. Інструментальні матеріали.

Умови експлуатації інструментів, вимоги до властивостей та мета їх легування. Сталі для різального інструменту. Вуглецеві та низьколеговані нетеплостійкі сталі, особливості їх термообробки.

Швидкорізальні сталі, хімічний склад, особливості їх структури в литому та відпаленому станах. Термічна обробка, що забезпечує високу червоностійкість. Особливості швидкорізальних сталей, отриманих шляхом порошкової металургії.

Тверді сплави. Теплостійкість та різальні властивості. Металокерамічні тверді сплави, їх хімічний склад.

Сталі для вимірювального інструменту. Хімічний склад, особливості термічної обробки.

Штампові сталі для холодного деформування, їх класифікація в залежності від умов експлуатації. Принципи легування, особливості термообробки.

Штампові сталі для гарячого деформування, їх класифікація в залежності від умов експлуатації. Принципи легування, особливості термообробки.

Сталі для виготовлення валків гарячої та холодної прокатки.

Тема 6. Техніко-економічна характеристика машинобудівних матеріалів.

Порівняльна оцінка різноманітних матеріалів за конструкційною міцністю, надійністю, коштовністю. Оцінка техніко-економічної ефективності під час заміни одного матеріалу на інший.