государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Пермский машиностроительный колледж» Методическая разработка практической работы на тему «Основные свойства металлических материалов» по дисциплине Материаловедение для обучающихся второго курса специальности 13.02.08 Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника Автор преподаватель Ячейко Ольга Аркадьевна Выполнение практических работ при подготовке специалистов среднего звена преследует цель формирование специальных и общих навыков работы с теоретическим материалом учебников, справочников, учебной и справочной литературой. Главной целью выполнения практической работы является развитие познавательных способностей, мышления, памяти, а как следствие, способности к анализу, выделению наиболее существенного. Выполнение всех практических работ является обязательным условием для допуска обучающего к сдаче экзамена по дисциплине. При подготовке практической работы была использована литература: 1. Журавлева Л.В. Электроматериаловедение : учебник для студ. учреждений сред. проф. Образования / Л.В.Журавлева. – 10-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. 2. Моряков О.С. Материаловедение : учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Моряков. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. Приложение
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

2
«Основные свойства металлических материалов»
1 ЦЕЛЬ:
Закрепить теоретические знания по теме. Приобрести практические навыки по определению свойств металлических материалов и их классификации.
Образовательные результаты, заявленные в ФГОС третьего поколения:
Обучающийся должен
уметь:
- определять свойства конструкционных и сырьевых материалов, применяемых в производстве, по маркировке, внешнему виду, происхождению, свойствам, составу, назначению и способу приготовления и классифицировать их;
Физические свойства материалов
знать:
- классификацию, основные виды, маркировку, область применения и виды обработки конструкционных материалов, основные сведения об их назначении и свойствах, принципы их выбора для применения в производстве; - методы измерения параметров и определения свойств материалов; - основные сведения о назначении и свойствах металлов и сплавов, о технологии их производства.
2 ЗАДАНИЕ:
1. Используя информационный банк, заполните схему, представленную на рисунке. СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Физические Химические Механические Технологические Информационный банк: твердость, прочность, пластичность, теплопроводность, ударная вязкость, цвет, химическая коррозия, ковкость, плотность, свариваемость, трещиностойкость, обрабатываемость, теплоемкость, электропроводность, вязкость, усталость, ползучесть, жидкотекучесть, обрабатываемость, текучесть, формуемость, усадка, хрупкость. 2. Дорисуйте «башмачки» к «лапкам паучка». Укажите в них физические свойства металлов. 3. Запишите по горизонтали названия технологических свойств металлов и сплавов, а также их механических свойств, определяемых с помощью технологических испытаний. Прочтите по вертикали термин, обозначающий эти названия.
4. Ответить на вопросы Дать определение механическим свойствам. Какие механические свойства металлов вам известны? С какой целью определяют механические свойства металлов? Охарактеризуйте химические свойства металлических материалов. Какие химические свойства металлов и сплавов вам известны? Что такое обрабатываемость металла? К каким свойствам относится, дать определение данного свойства. Как определяются характеристики прочности материала?
3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
(подведение итогов практической работы)
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Для характеристики технических материалов используют их свойства. К основным свойствам металлов и сплавов относятся физические, механические, химические, технологические.
К физическим свойствам
металлов и сплавов относятся: плотность, теплопроводность, электропроводность, теплоемкость, тепловое расширение, температура плавления, магнитные характеристики. Физические свойства определяют поведение материалов в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиационных полях. Температура плавления металлов имеет значение при изготовлении изделий литьем, паянием, сваркой, при нанесении металлических покрытий, обращается внимание на тугоплавкие и легкоплавкие металлы. Теплопроводность – это способность тела (металла) проводить тепло при нагревании или охлаждении. Коэффициент теплопроводности проводников прямо пропорционален их удельной проводимости. Чем выше электропроводность металла, тем больше его теплопроводность. Поэтому теплоотводящие устройства, например, мощных резисторов, полупроводниковых приборов, изготавливают из металлов с высокой электропроводностью (медь, алюминий и сплавы на их основе).
Велико значение электропроводности металлов для передачи электроэнергии на большие расстояния, для распределения электроэнергии, работы электрического транспорта. Наименьшим сопротивлением электрическому току из промышленных металлов обладают медь и алюминий. Эти же металлы являются лучшими проводниками тепла. Магнитные свойства, т.е. способность хорошо намагничиваться, позволяют использовать металлы для некоторых специальных работ, например, в металлургии для сортировки железных руд, стальных и чугунных заготовок, в динамомашинах и трансформаторах. Обладают только железо, никель, кобальт и их сплавы. Плотность представляет собой величину, равную отношению массы металла к занимаемому им объему. Наибольшей плотностью обладает осьмий, а наименьшей – литий. Теплоемкость – свойство металлов поглощать при нагревании определенное количество теплоты. Показатель теплоемкости – удельная теплоемкость, равная количеству теплоты (в джоулях), которое необходимо для нагревания 1 кг металла на 1 градус. Это свойство учитывается при расчете процессов нагрева и охлаждения, например, при конструировании паровых котлов. Тепловое расширение – это изменение объема (линейных размеров) тела при повышении температуры при постоянном давлении. Тепловое расширение материалов оценивают коэффициентом объемного или линейного расширения. Температурой плавления и кипения называют температуру, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое.
Механическими свойствами
металлов и сплавов называют их способность сопротивляться деформациям (изменению формы и размеров) под действием внешних нагрузок. К таким свойствам относятся: прочность, пластичность, твердость, вязкость (ударная), усталость, ползучесть, хрупкость. Прочность – способность металлов воспринимать, не разрушаясь, различные виды нагрузок, вызывающих внутренние напряжения и деформации. В зависимости от характера действия внешних сил различают прочность на: растяжение (разрыв), сжатие, кручение, ползучесть, усталость. Пластичность – способность сплавов под действием внешних сил изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры. Пластичность является свойством, обратным упругости. Для количественной оценки пластичности электрорадиоматериалов используют относительное удлинение образца и относительное сужение площади поперечного сечения образца. Трещиностойкость - свойство материалов сопротивляться развитию трещин при механических и других воздействиях. Трещины в материалах могут быть металлургического и технологического происхождения, а также возникать и развиваться в процессе эксплуатации. В случае возможности хрупкого разрушения для безопасной работы элементов конструкций необходимо количественно оценивать размеры допустимых трещиноподобных дефектов.
Твердость – способность металлов и сплавов сопротивляться внедрению в него более твердого тела. По величине твердости металлов или сплавов можно судить и о его пределе прочности. На практике твердость определяют на приборах Бриннеля, Роквелла и Виккерса (HB, HR, HV). Различают макро- и микротвердость. Измеренная макротвердость характеризует твердость всего металла или сплава, а микротвердость – отдельных зерен, структурных составляющих или очень мелких деталей (часов, приборов). Вязкость (ударная) – это свойство сплава, по которому оценивают его сопротивление хрупкому разрушению. Испытания производят с помощью маятникового копра на специальных образцах. Ударная вязкость определяется работой, затраченной на разрушение образца. Ползучесть – способность сплавов к медленной и непрерывной пластической деформации при действии постоянной нагрузки или напряжения. Любой металлический сплав при эксплуатации под действием постоянной нагрузки может деформироваться с течением времени. Особое внимание уделяется этому свойству для деталей, работающих при высоких температурах. Хрупкость – это свойство материалов разрушаться под действием внешних сил без остаточных деформаций.
Химические свойства
металлов и сплавов характеризуются способностью металлов и сплавов взаимодействовать с внешней средой и окисляться. С повышением температуры все химические взаимодействия протекают более активно. К таким химическим взаимодействиям можно отнести коррозионную стойкость, жаропрочность, жаростойкость. Коррозионная стойкость – это способность металлов сопротивляться разрушению под действием внешних факторов. Под действием воздуха, влаги и других факторов поверхность металлов с течением времени окисляется, в результате чего металл разрушается. Разрушение металлов происходит также под действием кислот и щелочей, при прокатке из-за появления окалины. Процесс разрушения металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней средой называется коррозией.
Технологические свойства
характеризуются способностью металлов и сплавов подвергаться различным видам технологической обработки, таким как давление, резание, литье, сварка. Технологические свойства определяются с помощью специальных проб. Они определяют возможность производить те или иные технологические операции с данным металлом или применять его в тех или иных условиях. Качество металла по технологическим пробам определяется по внешнему виду после испытания (отсутствие трещин, расслоения и излома). Наиболее распространенными являются пробы на выдавливание, перегиб, завивание, на осадку, пробы труб на сплющивание, загиб, бортование. Жидкотекучесть – это способность расплавленного металла заполнять литейную форму. Ковкость – это способность металлов и сплавов подвергаться различным видам обработки давлением без разрушения. Свариваемость – это свойство материалов образовывать сварное соединение.
Обрабатываемость резанием характеризуется такими показателями качества обработки материалов, как шероховатость и точность размеров обрабатываемой поверхности; сопротивление резанию; стойкость инструмента. Показатели качества определяют путем сравнения обработанного образца с эталоном. Обрабатываемость давлением определяют в процессе технологических испытаний материалов на пластическую деформацию. Методы оценки обрабатываемости давлением зависят от вида материалов и технологии их переработки. Обрабатываемость давлением порошковых материалов характеризуется текучестью, формуемостью и усадкой. Литейные свойства материалов – это совокупность технологических показателей, которые характеризуют формирование отливок путем заливки расплавленных материалов в литейную форму. Литейные свойства материалов определяются жидкотекучестью, кристаллизацией и литейной усадкой.