Материаловедение горного машиностроения : самостоятельная работа по дисциплине

Москва 2019

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра горного оборудования, транспорта  
и машиностроения

О.В. Белянкина
Н.Б. Шубина

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ  
ГОРНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

Самостоятельная работа по дисциплине

Учебно-методическое пособие

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 3563

УДК  620.22:622.6 
Б44

Р е ц е н з е н т 
доц. П.А. Королев (ФГБОУ ВО «РГУ им. А.Н. Косыгина») 

Белянкина О.В.
Б44  
Материаловедение горного машиностроения : самостоятельная работа по дисциплине : учеб.-метод. пособие / О.В. Белянкина, Н.Б. Шубина. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2019. – 40 с.
ISBN 978-5-907226-07-4

Учебно-методическое пособие содержит рекомендации по организации 
самостоятельной работы по дисциплине «Материаловедение горного 
машиностроения» на всех этапах изучения дисциплины: в процессе аудиторных 
занятий на лекциях, лабораторных и практических занятиях; в контакте 
с преподавателем на консультациях; самоконтроля усвоения проработанного 
материала, а также методические указания к оформлению рефератов и 
результатов научно-исследовательской работы студентов, рекомендации по 
подготовке доклада и научной статьи.
Предназначено для обучающихся в бакалавриате по направлению 
подготовки 
15.03.05 
«Конструкторско-технологическое 
обеспечение 
машиностроительных производств, профиль «Технология производства и 
ремонта горных машин», в специалитете по направлениям подготовки 23.05.01 
«Наземные транспортно-технологические средства», профиль «Технические 
средства природообустройства и защиты в чрезвычайных ситуациях», 21.05.04 
«Горное дело», профили «Горные машины и оборудование», «Транспортные 
системы горного производства». 
Может быть полезно студентам и преподавателям машиностроительных 
специальностей других вузов.
УДК 620.22:622.6

 О.В. Белянкина, 
Н.Б. Шубина, 2019
ISBN 978-5-907226-07-4
 НИТУ «МИСиС», 2019

Оглавление

1 Самостоятельная работа по теоретическому курсу ............................5
1.1 Аудиторная лекционная работа .....................................................5
1.2 Внеаудиторная лекционная работа ................................................5
1.3 Самоконтроль по усвоению лекционного материала ..................6
2 Самостоятельная работа по лабораторным и практическим 
занятиям .....................................................................................................8
2.1 Аудиторная самостоятельная работа ............................................8
2.2 Внеаудиторная самостоятельная работа .......................................8
3 Курсовая работа ....................................................................................10
4 Научно-исследовательская работа студентов ....................................12
4.1. Реферат ..........................................................................................13
4.1.1 Основные разделы реферата .................................................15
4.1.2 Методические указания к оформлению реферата ..............16
4.2 Оформление доклада, статьи  
по результатам НИР ............................................................................34
5 Список рекомендуемой литературы, электронных  
образовательных и интернет-ресурсов .................................................38

ВВЕДЕНИЕ

В Федеральном законе от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об 
образовании в Российской Федерации» самостоятельная работа 
квалифицируется как форма организации учебного процесса, 
обеспечивающая формирование познавательной, исполнительской, 
творческой 
активности 
и 
самостоятельности 
студентов 
при 
обучении. Самостоятельная работа способствует развитию общих и 
профессиональных компетенций, создает условия для формирования 
способности к самообразованию, развивает навыки организации 
самостоятельного учебного труда и контроля его эффективности, 
способствует углублению, систематизации знаний и практическому 
применению знаний и умений [1].
Самостоятельная 
работа 
формирует 
умение 
работать 
с полученной информацией, способствует самообразованию и 
развивает творческие способности.
Самостоятельная работа осуществляется:
 - в процессе аудиторных занятий – на лекциях, лабораторных 
и практических работах;
 - контакте с преподавателем на консультациях;
 - библиотеке, аудиториях для самостоятельных занятий и 
лабораториях при выполнении учебных и научно-исследовательских 
работ.

1 Самостоятельная работа 
по теоретическому курсу

1.1 Аудиторная лекционная работа

Аудиторная лекционная работа – это работа на лекциях, 
с 
лекционным 
материалом 
после 
лекции, 
выполнение 
дополнительных индивидуальных заданий. Самостоятельная работа 
выполняется в конце каждой лекции и заключается в решении 
небольшой задачи, поставленной преподавателем по материалу 
прочитанной лекции.
Каждый студент имеет контрольный лист, на котором 
указывается фамилия, имя, отчество, группа, номер лекции, дата, 
задание и ответ (решение) задачи. После занятий преподаватель 
проверяет правильность выполнения заданий и, при необходимости, 
дает на следующем занятии или на консультации дополнительное 
задание для исправления допущенных ошибок.
Анализ 
контрольных 
листов 
позволяет 
преподавателю 
оценить усвоение материала каждой лекции каждым студентом 
и параллельно – учесть посещаемость. Материал пропущенной 
лекции студент должен сдавать преподавателю в письменной форме 
в часы консультаций.

1.2 Внеаудиторная лекционная работа

Обучающийся при работе с конспектом лекции должен 
дополнить 
его 
сведениями 
из 
рекомендованной 
литературы 
(с указанием использованного источника).
По отдельным вопросам обсуждаемой темы (проработанные 
самостоятельно 
под 
руководством 
преподавателя) 
возможны 
выступления студентов на лекции, сообщения занимают 7…10 мин. 
Такие 
выступления 
помогают 
четко 
выражать 
свои 
мысли, 
аргументировано излагать и отстаивать свою точку зрения при ответе 
на вопросы. Самостоятельное изучение практического материала 
планируется из расчета 0,3 ч на 1 ч лекции.

1.3 Самоконтроль по усвоению лекционного 
материала

Работа с материалом лекции, выполненная через один-два дня 
после ее прослушивания, позволяет выделить неясные моменты, 
которые необходимо либо самостоятельно разобрать, пользуясь 
рекомендованными литературными источниками, либо обсудить с 
преподавателем на ближайшей консультации. Такой самоконтроль 
может 
войти 
в 
объем 
самостоятельной 
работы 
студента, 
предусмотренный рабочей программой.

Примеры заданий для самоконтроля по усвоению 
лекционного материала 

(на выполнение отводится от 3 до 7 мин)

1 Что такое σв, σR и НВ? Определите примерные значения σR и 
НВ, если σв стали равно 600 МПа.
2 
Приведите 
основные 
характеристики 
прочности, 
пластичности, долговечности; укажите их обозначения и размерность.
3 Укажите плоскости (111) и (110) элементарной ячейки 
кристаллической решетки.
4 Как плотности дислокаций влияют на прочность металлов?
5 Назовите основные способы изучения структуры и их 
возможности.
6 Назовите основные критические точки на диаграмме Fe-C и 
укажите превращения при нагреве, происходящие при температурах, 
соответствующих этим точкам.
7 Какие линии диаграммы Fe-C используют для выбора 
температуры литья, начала горячей пластической деформации, 
термической обработки конструкционных и инструментальных сталей?
8 Расшифруйте марки материалов: 25Х2НМБАЮ-Ш, Ст3кп, 
Р12, У12, 55СГ2А, СЧ12.
9 
Приведите 
С-образную 
кривую 
(изотермического 
превращения аустенита), укажите критическую скорость, скорость 
выше критической и превращения, происходящие при этих скоростях 
охлаждения.
10 Сталь 18Х2Н4ВА после нормализации очень плохо 
обрабатывается резанием. Укажите причину и способ устранения 
дефекта.

11 Приведите схематично положение полос прокаливаемости 
на одном графике для сталей У10, Р18, 20Х2Н4А и 40Х2Н4А.
12 Какой отпуск обеспечит пружине достаточную упругость 
(температура, полученная твердость и структура)?
13 Что такое улучшение? Предложите марку улучшаемой 
стали. Приведите полученную структуру и твердость после 
улучшения.
14 Что такое цементация? Укажите основные параметры 
процесса (температура, время, атмосферу печи).
15 Приведите марку цементуемой стали, укажите термическую 
обработку после цементации, получаемую структуру и твердость 
поверхности и сердцевины.
16 Для сталей 10 и У10 необходимо получить твердость 
поверхности 60 HRC. Приведите графики термообработки для 
получения такой твердости.
17 Расшифруйте марки цветных сплавов: ЛАЖМц59-6-3-3, 
БрБ2, Д16, АЛ20, ЛЦ40С1.
18 Назовите цель и виды термообработки латуней.
19 Сравните по строению, составу и свойствам термопласты и 
реактопласты.

2 Самостоятельная работа по 
лабораторным и практическим занятиям

2.1 Аудиторная самостоятельная работа

Аудиторная самостоятельная работа – это практические и 
лабораторные занятия по программе дисциплины. Они обеспечивают 
получение навыков и умений, необходимых при изучении данной 
дисциплины, общение участников в диалоговом режиме и дают опыт 
совместного участия в решении проблем.

2.2 Внеаудиторная самостоятельная работа

Внеаудиторная самостоятельная работа по лабораторным 
и практическим занятиям включает подготовку к выполнению 
работ, 
обработку 
полученных 
результатов, 
защиту 
работ. 
Перечень лабораторных и практических работ, а также список 
учебных и методических пособий для этих работ вывешивается в 
лаборатории и студенты имеют возможность подготовиться к их 
выполнению. 
Подготовка заключается в ознакомлении с названием, целью 
работы, основными теоретическими положениями и методическими 
указаниями по ее выполнению. Следует также подготовиться к 
заполнению таблиц, приведенных в разделе «Порядок выполнения и 
оформления работы».
Обработка 
полученных 
результатов 
заключается 
в 
выполнении расчетов, заполнении таблиц, построении графиков. 
Правильно выполненный график показан на рисунке 1.
Правильно выполненным является график, на осях координат 
которого показаны параметры и указана их размерность. На осях 
указаны числа одного порядка, т.е. либо десятые доли, либо целые 
числа, либо сотни и т.д. Точные координаты экспериментальной точки 
на осях не показывают, но, поскольку все выполнено в масштабе, их 
легко установить.
Защита лабораторных работ по макроскопическому анализу 
проводится с применением коллекции макрошлифов. Студенту 
предстоит правильно идентифицировать образцы, установить виды 
изломов, дефекты сварных швов, рельсов и других деталей.

HB,  
МПа 

2000 

2500 

3000 

C, % 
0,2 
0,4 
0,6 
0,8 
1,0 

1000 

1500 

Рисунок 1 – График зависимости твердости от концентрации углерода в сталях

Защита 
лабораторных 
работ 
по 
микроанализу 
сталей, 
чугунов, цветных металлов и сплавов проводится с использованием 
микроскопов. Каждому студенту необходимо определить марки 
сталей и виды чугунов в предложенной ему коллекции микрошлифов 
и обосновать свое решение.
Самостоятельная работа по подготовке к выполнению и защите 
лабораторных и практических работ планируется из расчета 1 ч на 1 ч 
занятий.

3 Курсовая работа

Курсовая работа дополняет и закрепляет знания, полученные 
при 
изучении 
дисциплины 
«Материаловедение 
горного 
машиностроения». Студенты приобретают навыки самостоятельной 
работы с технической литературой, оформления технической 
документации в соответствии с требованиями, предъявляемыми к 
действующим нормативно-техническим документам.
Задание на курсовую работу выдается руководителем в течение 
четвертой недели семестра, в котором предусмотрено выполнение 
курсовой работы. Студент получает индивидуальное задание на 
разработку технологического процесса термической обработки 
детали горной машины, чертеж этой детали и учебное пособие для 
выполнения курсовой работы [3].
На выполнение и защиту курсовой работы предусмотрено не 
менее 27 ч самостоятельной работы.

Примеры наименований курсовых работ

Разработка технологического процесса термической обработки 
золотника РКУ10.02.14.001 из стали 30ХГТ.
Разработка технологического процесса термической обработки 
вал-шестерни БП160.01.00.007 из стали 20Х3Н3МФБА.
Разработка технологического процесса термической обработки 
обоймы зубчатой БП160Э00.08.001 из стали 18ХГТ.
Разработка технологического процесса термической обработки 
шестерни К500.03.01.082 из стали20Х2Н4А.
Разработка технологического процесса термической обработки 
полумуфты РКУ10.05.05.002 из стали 40ХНМА.
Разработка технологического процесса термической обработки 
вал-шестерни РКУ13.04.10.182 из стали 20ХГНТР.
Разработка технологического процесса термической обработки 
колеса конического К101.01.194Д из стали 25ХГМ.
При обсуждении результатов выполнения курсовых работ 
целесообразно провести ролевую игру со следующим распределением 
обязанностей:
 - конструктор 
проверяет 
правильность 
установления 
технических условий на обработку рассматриваемой детали, 
например, соответствие модуля зубчатого колеса и глубины 

цементованного слоя, соответствие назначенной марки стали и ее 
обработки условиям эксплуатации детали;
 - технолог-термист 
проверяет 
правильность 
выбранных 
режимов упрочнения;
 - контролер ОТК проверяет правильность назначения режима 
термической обработки и соответствие полученных результатов 
требованиям чертежа.
Затем таким же образом обсуждается обработка следующей 
детали.