УКРАЇНА

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ

ДЕПАРТАМЕНТ ГУМАНІТАРНОЇ ПОЛІТИКИ ВІННИЦЬКОЇ ОБЛДЕРЖАДМІНІСТРАЦІЇ

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ ЦЕНТР ПРОФТЕХОСВІТИ У ВІННИЦЬКІЙ ОБЛАСТІ

ВИЩЕ ХУДОЖНЄ ПРОФЕСІЙНО-ТЕХНІЧНЕ УЧИЛИЩЕ №5 м. ВІННИЦІ

Методичні рекомендації

для учнів ІІ курсу з професії «електрогазозварник»:

РОБОЧИЙ ЗОШИТ З ПРЕДМЕТУ «МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО»

Вінниця – 2022

В розробці подано описову, тестову, класифікаційну інформацію для створення міні конспекту, проведення тематичних оцінювань, перевірки засвоєння та систематизації отриманих знань на уроках з предмету «матеріалознавство». Вся наповнюваність та послідовність тем даного робочого зошита відповідає навчальним планам та програмам з професії «електрогазозварник».

Ці матеріали розвивають логічне мислення, здатність аналізувати та систематизувати теоретичний матеріал, розвивати творче мислення, розвивати пам'ять.

Цей зразок робочого зошита може застосовуватись лише одним учнем, під час проведення підсумкових уроків по темі, тематичних оцінювань, контрольних робіт та лабораторно-практичних робіт, практикумів.

Інформація призначена для проведення уроків з предмету матеріалознавства для учнів ІІ курсу з професії «електрогазозварник», як індивідуальний робочий зошит.

Упоряник: Стешин Є.І. – викладач професійно-теоретичної підготовки

Розглянуто на засіданні методичної комісії опоряджувальних робіт.

Протокол № 5  від  14 грудня  2021 р.

ЗМІСТ

ВСТУП        3

ТЕМА:КРИСТАЛІЧНА БУДОВА МЕТАЛІВ        5

ТЕМА: ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ        7

ТЕМА: ЗАЛІЗОВУГЛЕЦЕВІ СПЛАВИ        11

ТЕМА: ЗВАРЮВАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ                                                                                               13

       ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА № 1,2…………………………………….......................17

ВИСНОВОК        20

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ        21

                ВСТУП

Мета робочого зошита – підвищити якість засвоєння учнями навчального матеріалу з теоретичних основ предмету «Матеріалознавство», який вивчається при підготовці учнів з професії «Маляр».

Завдання,подані в робочому зошиті, дозволять оцінити здатність учнів застосовувати отримані теоретичні знання на практиці, розвивають здатність самостійно отримувати необхідні знання, використовуючи довідкову літературу, підручники, сайти та блоги професійного спрямування.

Робочий зошит призначено для організації самостійної роботи учнів, проведення самоконтролю і контролю зі сторони викладача.

В даному зошиті викладені основні завдання для самостійної роботи про кристалічну будову металів,їх властивості. Класифікацію та види чорних та кольорових металів та сплавів на їх основі. Також інформація про витратні зварювальні матеріали, що застосовуються при виконанні електрогазозварювальних робіт.

Зошит складається з тестів для закріплення матеріалу,  лабораторно-практичних робіт.

Призначений для учнів професійно-технічних навчальних  закладів. Може бути корисним для майстрів виробничого навчання, викладачів спеціальних дисциплін професійно-технічних навчальних закладів.

ТЕМА: КРИСТАЛІЧНА БУДОВА МЕТАЛІВ

1. Матеріалознавство – це

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

2. В скількох агрегатних станах, можуть перебувати метали?

(поставити «+» навпроти вибраного вами варіанту)

3. На, що вказує координаційне число (К) в кристалічній гратці?

4. Якими ознаками, характеризуються метали, перебуваючи у твердому стані?

А) _______________________________________________________;

Б) _______________________________________________________;

В) _______________________________________________________;

Г)________________________________________________________;

Д) ________________________________________________________.

5. Заповнітьтаблицю

ТЕМА: ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ

1. Міцність - це здатність металу

а)  чинити опір дії зовнішніх сил без руйнування;

б) відновлювати первинну форму після зняття навантаження;

в) чинити опір проникненню до нього іншого, твердішого тіла.

2. Який з індентерів застосовується при визначеннітвердості методом Віккерса?

а) загартована кулька ø 10мм;

б) алмазна піраміда з кутом між діагоналями 1360;

в) алмазний конус з кутом при вершині 1200.

3. Пружність - це

а) здатність металу витримувати навантаження, не руйнуючись;

б) здатність металу змінювати свою форму під впливом зовнішніх навантажень, не руйнуючись;

в) здатність металу змінювати свою форму під дією зовнішнього навантаження і відновлювати її, в повній мірі або частково, після зняття навантажень.

4. Доповніть опис визначення твердості методом Роквелла:

В ролі індентора використовують ____1____ при випробуванні ___2___ матеріалів і ____3____ при випробуванні ____ 4 ____ матеріалів

а) 1- алмазний конус, 2 –твердих, 3- сталевазагартована кулька, 4 - м'яких;

б) 1- алмазну піраміду, 2 –твердих, 3- сталева кулька, 4 - м'яких;

в) 1- алмазний конус, 2 - м'яких, 3–сталевазагартована кулька, 4 – твердих.

5. Який метод визначення твердості застосовується для тонких деталей і поверхневих шарів?

а) Роквелла

б) Бринелля

в) Віккерса

6. При випробуванні зразка на розтяг визначаються:

а) границя міцності;

б) відносне видовження;

в) твердість за Брінеллем;

г) ударнав'язкість.

7. Вкажіть хімічні властивості металів

а) ударнав'язкість;

б) ковкість;

в) жароміцність.

8. При випробуваннях на маятниковому копрі визначають

а) границю міцності при розтягуванні;

б) ударну в'язкість;

в) відносне видовження;

г) границю повзучості;

д) границі текучості, пружності, пропорційності.

9. Що характеризують технологічні властивості?

а) здатність металів витримувати навантаження, не руйнуючись;

б) здатність металів оброблятися в гарячому і холодному стані;

в) взаємодія металів з іншими металами і навколишнім середовищем.

10. Що характеризують механічні властивості?

а) здатність металів витримувати навантаження, не руйнуючись;

б) здатність металів оброблятися в гарячому і холодному стані;

в) взаємодія металів з іншими металами і навколишнім середовищем.

11. У якому з переліків перераховані механічні властивості металів?

а) щільність, температура плавлення, колір;

б) кислото- та газостійкість;

в) міцність, твердість, пластичність, пружність.

12. Маса, укладена в одиниці об'єму–це

а) щільність;

б) теплопровідність;

в) ударнав'язкість.

13. Заповніть таблицю «шкали приладу Роквелла» за наведеним зразком

14. Що характеризують хімічні властивості металів і сплавів?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ТЕМА: ЗАЛІЗОВУГЛЕЦЕВІ СПЛАВИ

1. Які основні завдання чорної металургії?

2. Які бувають сталі?

а) карбідні;

б) вуглецеві;

в) виварені.

3. Виберіть способи отримання сталей:

а) електроплавильний;

б) середньоплавильний;

в) газоплавильний.

4. Які сплави отримують при участі вуглецю (С) ?

а) мідні сплави;

б) алюмінієві сплави;

в) сталі та чавуни.

5. Які сплави отримують при вмісті вуглецю  0,25%?

а) сталі;

б) чавуни;

в) титан.

6. Дайте характеристику легованим сталям

1. Низьколеговані - ____________________________________________________;

2. Середньолеговані - ___________________________________________________;

3. Високолеговані - _____________________________________________________;

7. Опишіть процес отримання залізовуглецевих сплавів конверторним способом:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ТЕМА: ЗВАРЮВАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ

1. Як, ще називають зварювальні матеріали?

а) затратні матеріали;

б) витратні матеріали;

в) утратні матеріали.

2. Гази для зварювання бувають:

а) пасивними;

б) інертними;

в) полюсними.

3. Як називаються порошкові або пастоподібні зварювальні матеріали?

а) МАФ;

б) флюс;

в) присадка;

г) зварювальний дріт.

4.  Електроди для зварювання бувають:

а) кольорові;

б) графітові;

в) титанові;

г) легуючі.

5. Присадковий дріт застосовують для:

а) запалювання дуги;

б) для захисту від ураження високою напругою;

в) для прискорення швидкості процесу зварювання;

г) для заповнення та захисту зварної ванни.

6. Яка марка електроду існує?

а) АНОІ;

б) УОНІ;

в) АУНІ.

7. Що таке МАФ? Дайте характеристику.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Перерахуйте, основні вимоги до електродного покриття

1.___________________________________________________________________;

2.___________________________________________________________________;

3.___________________________________________________________________;

4.___________________________________________________________________;

5.___________________________________________________________________;

6.___________________________________________________________________;

7.___________________________________________________________________;

8.___________________________________________________________________.

9. Яка температура горіння пропан-бутанових сумішей?

а) 3000 ˚С;

б) 2000 ˚С;

в) 2400 ˚С;

г) 2600 ˚С.

10. Заповніть таблицю (зачення в маркуванні зварювального дроту)

11. Зварювальні флюси повинні відповідати наступним вимогам:

1)_____________________________________________________________________;

2)_____________________________________________________________________;

3)_____________________________________________________________________;

4)_____________________________________________________________________;

5)_____________________________________________________________________;

6)_____________________________________________________________________;

7)_____________________________________________________________________;

8)_____________________________________________________________________.

12. Заповніть таблицю.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1,2

ТЕМА:ВИВЧЕННЯ МІКРОСТРУКТУРИ ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ

Мета роботи: отримати навички у проведенні мікроаналізу структур вуглецевих сталей, визначення за ними типу сплаву, вміст вуглецю, марки сталі, її властивостей і практичного застосування.

Матеріали та обладнання. Для виконання цієї лабораторної роботи студентам надаються зразки шліфів сталей різного хімічного складу, металографічний мікроскоп, фотографії мікроструктур сталей.

Теоретичні відомості.

Мікроструктура вуглецевих сталей в рівноважному стані, отримана після повільного охолодження (відпалу), може бути визначена з діаграми стану “залізо-вуглець”. Сплави, які вміщують вуглецю до 0,02 % називаються технічним залізом. Його структура складається зі світлих зерен фериту з добре помітними темними границями (рис. 6.1, а), на яких виділяється третинний цементит. (Для того, щоб відрізнити ферит від цементиту, шліфи протравлюють реактивом – пікратом натрію, який забарвлює цементит в темний колір і не діє на ферит). Сплави з вмістом вуглецю 0,02…2,14 % називаються сталями. Вони поділяються на доевтектоїдні (0,02…0,8 % С), евтектоїдні (0,8 % С) і заевтектоїдні (0,8…2,14 % С).

Структура доевтектоїдних сталей складається з фериту та перліту (рис. 6.1, б), евтектоїдних – тільки з перліту (рис. 6.1, в), заевтектоїдних – перліту і вторинного цементиту (ЦII), який при повільному охолодженні виділяється по границях зерен перліту і спостерігається під мікроскопом у вигляді сітки білого кольору при травленні шліфа розчином азотної кислоти (рис. 6.1, г).

Рисунок 6.1 –Схема структур залізовуглецевих сплавів: а - технічного заліза; б – доевтектоїдної сталі; в – евтектоїдної сталі; г – заевтектоїдної сталі

Виділення вторинного цементиту по границях зерен перліту є небажаним, оскільки така структура має підвищену твердість і погано оброблюється різанням. Чим більше в сталі вуглецю, тим ширшою є цементитна сітка і менше утворюється перліту.

Таким чином, із збільшенням вмісту вуглецю в сталі змінюється їхня структура і фазовий склад: зменшується частка м’якого фериту, збільшується кількість твердого цементиту і відповідно до цього зростають твердість (НВ), границя міцності (sВ), зменшується пластичність (d) і ударна в’язкість (КС) –рис. 6.2.

Рисунок 6.2 – Вплив вмісту вуглецю на механічні властивості сталі

За структурою сталі, що знаходиться в рівноважному стані, можна приблизно визначити вміст вуглецю, і, таким чином, марку сталі. Для цього на мікроструктурі, що вивчається під мікроскопом, орієнтовно визначають площі, які займають перлітом і феритом. Вміст вуглецю у фериті, як ми знаємо, при кімнатній температурі менше 0,01 % і ним можна знехтувати, тобто прийняти рівним нулю. Вміст вуглецю у перліті – 0,8 %.

Наприклад, при мікроструктурному аналізі визначили, що площа, яку займає ферит, складає 30 %, а перліт – 70 % всієї площі. Тоді кількість вуглецю, що вноситься перлітом, визначається за пропорцією:

100 % перліту — 0,8 %С

70 % перліту — х %

Звідки: х=.

Такий приблизно вміст вуглецю має вуглецева сталь марки 55.

Визначати марку заевтектоїдної сталі за такою методикою не варто, оскільки навіть приблизно визначити площу, яку займає цементитна сітка, практично неможливо.

Завдання на роботу.

1. Розглянути під мікроскопом зразки сталі і визначити структурні складові.

2. Вказати клас сталі (до-, за- чи евтектоїдна).

3. За структурою визначити вміст вуглецю і вказати марку сталі.

4. Зарисувати схеми мікроструктур.

5. Скласти звіт про роботу, в який включити:

   дільницю діаграми стану “залізо – цементит” для сталей;

   графік залежності механічних властивостей сталі від вмісту вуглецю;

   механічні властивості розглянутих марок сталей;

   висновки.

Контрольні питання для самопідготовки

1. Які сталі називаються доевтектоїдними, заевтектоїдними?

2. Яка структура доевтектоїдних сталей при їх рівноважному стані?

3. Яка структура заевтектоїдних сталей при їх рівноважному стані?

4. Як можна визначити марку сталі за її структурою?

5. Який вплив вмісту вуглецю і цементиту на механічні властивості сталей (твердість,        міцність, ударну в’язкість)?

6. Як досягається рівноважний стан сталі?

7. Що називають “технічним залізом”?

8. Який вміст вуглецю в перліті?

9. Який вміст вуглецю у фериті?

ВИСНОВОК

Застосування таких зошитів для самостійної роботи учнів сприяє підвищенню кваліфікації учнів та прививає інтерес та любов до професії. Робота на уроці кожного учня та спільно в групи закладає основи професійної діяльності.

Застосування новітніх технологій та матеріалів учнями забезпечує поглиблення їх знань, становлення та розвиток умінь та навичок обраної професії. Для кращого засвоєння і використання матеріалу необхідна активна практична робота учнів протягом всього уроку.

Застосуваня практичного виконання робіт та ілюстраційного матеріалу сприяє розумінню матерілу уроку і забезпечує засвоєнню  на уроці отриманих знань, умінь та навичок. Діяльність учнів полягає в обговоренні дотримання технологічного процесу та основних властивостей металів і сплавів.

Щоб досягти високого кваліфікаційного рівня учнів необхідно використовувати в проведенні уроку мультимедійні технічні засоби для чіткого відображення інформації а також впроваджувати елементи дистанційного навчання.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.Основи матеріалознавства. Навчальний посібник. 2018 рік. Ресурсний центр ГУРТ, 2018; 

2.ГарнецьВ.М.Конструкційнематеріалознавство/В.М.Гарнець,В.М.Коваленко.–К.: Либідь,2007. –384с

3.Матеріалознавство  і технологія конструкційних матеріалів / В. В.Хільчевський, С. Є. Кондратюк, В. О. Степаненко, К. Г. Лопатько. –К:Либідь,2002.–327с

4.БрукваВ.В.Сучасніматеріалиітехнологіїсанітарно-технічнихсистемтаустаткування /В.В.Бруква, Т.М.

Нестеренко, Т.В.Пятничук..–Київ:Освіта,2013.–304с

5.Василів В.І. Машинобудівніматеріали/В.І.Василів.–К:Будівельник,1995.–168

 6.ЧумакМ.Г.Матеріалитатехнологіямашинобудування/М.Г.Чумак.–Київ:Либідь,2000.–368с.