Решение задач по материаловедению

ЗАКАЗАТЬ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ

Материаловедение является междисциплинарным разделом научного знания, предметом исследования которого являются различные параметры материалов в различных состояниях. Данное научное направление развивается на стыке таких наук, как химия и физика твердого тела, термодинамика, кинетика и т.д. В соответствии с тем, каковы причины изменений свойств материалов, существует следующая классификация свойств, которые изучает материаловедение:
 

• Структурные;
• Электронные;
• Термические;
• Химические;
• Магнитные.

 
Изучение материаловедения является обязательным для множества инженерных специальностей. Направление подготовки 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» предполагает получение профессии инженера из перечня, в который входит 34 специальности. В этот список входят, например, профессия инженера по лазерной технике и лазерным технологиям, инженера по наноэлектронике, инженера по ядерной технике, инженера электронной техники, инженера-исследователя и другие профессии, которые можно с уверенностью назвать профессиями будущего.

Для овладения предметом в полной мере необходимо не только хорошо владеть теоретическими основами, но и применять знания на практике, то есть решать задачи по материаловедению. Решение задач по материаловедению – не менее важная часть изучения предмета, чем теоретические сведения.
 
Основные разделы материаловедения – следующие: физико-химическое строение материалов, термодинамика, кинетика.
 
Имеется достаточно широкий выбор учебных пособий, в которых раскрываются теория материаловедения и методика решения различных типов задач. Можно упомянуть таких авторов, как Б.Л.Антипов, С.И.Богодухов, С. С.Горелик, М. У. Дашевский В.Ф.Гребенюк, С. М.Коробейников, С. В.Нестеров, А.В. Синюхин, В.С.Сорокин, А. В. Терехов, Ю. В.Целебровский, Н. А. Черненко и другие.
 

Пример решения задачи по физико-химическому строению материалов

 
Наиболее распространенный вид задач по разделу «Физико-химическое строение материалов» — задачи на определение тех или иных структурных свойств материалов. Рассмотрим задачу на определение пористости цемента.
 
Условие:
 
Водоцементное отношение B/Ц — 0,6.
Доля химически связанной воды — 16% от массы цемента.
Плотность цемента 3,1 г/см3.
 
Вопрос:
 
Какова будет пористость цемента в состоянии камня?
 
Решение:
 
Формула пористости
По = (Мв / Р в)* (Vв + Vц), где:
Pв — плотность воды
Мв — масса воды, г
Vв — объем воды, см3
Vц — объем цемента, см3
Так как плотность воды равна 1 (1 г / см3), то:
По = М воды / (В воды + В цем),
2) V воды = М воды / Р воды,
Так как Рв = 1 г / см3, то:
V в = М в
3) V цем = М цем / Р цем,
где М цем — масса цемента, г
Р цем — плотность цемента (3,1 г / см3)
4) Если: Мв = 0,16 Мц
То:
По = 0,16 Мц / (0,16 М ц + М ц / 3,1)
По = 0,16 Мцем / 0,483 Мц = 0,33
 
Ответ:
 
Пористость цемента в состоянии камня будет 33%

Пример решения задачи на изменение структуры материала при нагревании

 
Условие:
 
Углеродистая сталь 45 прошла закалку, в результате чего получили феррито-мартенситовую структуру.
Вопросы и задания.
Какова температура нагрева под закалку.
Название вида закалки
Описание превращений во время нагрева и охлаждения
Построение на диаграмме состояния «железо» — «цементит» ординаты, соответствующей составу стали.
 
Решение:
 
1. Для стали 45:
Температура точки Ас3 – 755°С
Температура точки Ас1 – 730°С.
 
2. Доэвтектоидная сталь при нагревании до Ас1 содержит в своем составе перлит и феррит. Когда температура достигает Ас1, перлит преобразуется и становится мелкозернистым аустенитом.
 
3. Последующее нагревание до Ас3 ведет к растворению избыточного феррита в аустените. Когда температура достигает точки Ас3, трансформация завершается.
 
4. В случае, если доэвтектоидная сталь нагревается до температуры в промежутке между Ас1 и Ас3, то имеет место эффект «неполной закалки». Сталь неполной закалки состоит из мартенсита с более мягкими участками феррита. За счет этого общая твердость стали при неполной закалке ниже, чем при полной. Если сталь 45 нагреть до 740°С (выше Ас1, но ниже Ас3), то в ее составе будут аустенит и феррит. Если ее охладить, причем скорость охлаждения должна быть выше критической, то такая сталь будет состоять из мартенсита с участками феррита. Таким образом, неполная закалка стали 45 происходит при температуре от 730 до 755°С.
Ордината состояния стали на диаграмме состояния «железо» — «цементит» представлена далее на рисунке.
 

Рисунок 1. Диаграмма состояния «железо» — «цементит» с ординатой, соответствующей составу стали.
 

Рекомендации заказчикам

 
Материаловедение – точная наука, в связи с этим правильное решение задач является обязательным условием успешной сдачи этого предмета во время сессии. В сети Интернет размещены многие типовые задачи с готовыми ответами, однако преподаватели требуют, чтобы решение представляло собой подробное пошаговое описание работы студента над задачей. Поэтому заказчики, которым требуется помощь в решении задач по материаловедению, должны обращаться к настоящим профессионалам. Многие обращаются к частным, непроверенным консультантам. В результате можно вместо помощи получить проблемы – такие консультанты нередко скачивают решения из сети Интернет, и довольно часто решения оказываются неверными или неполными.
 
Кроме того, в материаловедении решение многих задач построено на сложных вычислениях. Поэтому особое внимание нужно обратить на правильность оформления условий. Если условия записаны от руки и сфотографированы, есть риск возникновения ошибок при их прочтении. Чтобы этого не произошло, лучше всего присылать условия так, как они представлены в методических указаниях, в формате doc или pdf.
 

Заключение

 
Изучение материаловедения – это процесс познания свойств и строения различных материалов. Это предмет, который является обязательным при получении образования по машиностроительному профилю. Без знания материаловедения невозможна организация технического сектора производства, так как невозможно производить качественные изделия, не обладая познаниями о составе сырья и материалов. Решение задач по материаловедению – процесс достаточно трудоемкий и сложный, поэтому, если вам требуется помощь по этому предмету, лучше обращаться к консультантам-профессионалам.
 

Список источников

1. Антипов Б.Л., Сорокин В.С., Терехов В.А. Материалы электронной техники. Задачи и вопросы. М.: Металлургия, 2000. – 204 с.
2. Богодухов С.И., Гребенюк В.Ф., Синюхин А.В. Курс материаловедения в вопросах и ответах. М.: Машиностроение, 2003. – 256 с.
3. Горелик С. С., Дашевский М. У. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. — М.: Металлургия,1988.
4. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Сборник практических заданий / Коробейников С. М., Нестеров С. В., Целебровский Ю. В., Черненко Н. А., под ред. Ю. В. Целебровского. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008 – 102 стр.

ЗАКАЗАТЬ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ