ПРОЕКТ ОЛИМПИАДЫ ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Нижегородский радиотехнический колледж»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ОЛИМПИАДЫ ПО ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

«МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

Автор-разработчик:

преподаватель общепрофессиональных дисциплин,

Гусева Татьяна Александровна

г. Нижний Новгород,

2017 г.

Содержание

1.            Пояснительная записка

2.            Положение об олимпиаде

3.            Задания для олимпиады

4.            Эталоны ответов

5.            Приложение

Пояснительная записка

Материаловедение – одна из самых важных дисциплин для технических специальностей. Так же, как невозможно научиться читать без знания букв, без материаловедения невозможно понять более сложные науки.

Студенты при изучении материаловедения должны научиться понимать строение, физические, химические, магнитные, оптические, термические свойства различных материалов и веществ, из которых они состоят. Они должны понять, как применяются данные знания в практическом плане, а не только в теоретическом.

Цель изучения материаловедения стоит в понимании того, какие процессы происходят в веществах, а также, как ими можно управлять и воздействовать на них. Необходимо знать, как меняются физико-химические свойства материалов при внешнем термическом, механическом или химическом воздействии на них. Также очень важно понимать, как эксплуатировать тот или иной материал в машиностроении или строительстве и можно ли его вообще в том или ином конкретном случае использовать. Будущий специалист просто обязан быть компетентным в этих вопросах. Знания, которые приобретает учащийся при изучении материаловедения, могут пригодиться практически в любой отрасли промышленности, при конструировании, а также в ходе решения конкретных технологических проблем

Материаловедение как учебная дисциплина примечательна тем, что она строится на пересечении нескольких других наук. Это такие науки, как математика, химия, физика. Без элементарных знаний в этих областях будет очень проблематично и изучение материаловедения. А без изучения такого курса, как материаловедение, очень сложно будет в дальнейшем постигать азы таких дисциплин, как «Сопротивление материалов», «Техническая механика», «Теоретическая механика», «Детали машин» и множество других.

Как невозможно двигаться вперед и смотреть в будущее, не зная истории, так и невозможно продвижение в научной сфере и создании новых областей, новых материалов, обладающих особенными, уникальными свойствами, без знаний в области материаловедения.

Применение знаний, полученных в ходе изучения материаловедения, получило широкое распространение во многих областях промышленности. Появились новые способы обработки материалов, их переработки. Благодаря этим знаниям возможно создание новых, более дешевых и безопасных, видов производства. Все эти нововведения в науке были бы невозможны без классических знаний материаловедения.

Положение об олимпиаде по материаловедению

ПОРЯДОК

организации и проведения внутриколледжной олимпиады по дисциплине «Материаловедение» обучающихся

1.                  Общие положения

1.1.  Настоящее положение определяет статус, цели, задачи, порядок организации и проведения олимпиады по дисциплине «Материаловедение» для обучающихся ГБПОУ «НРТК».

1.2.       Олимпиада имеет статус внутриколледжной, проводится в соответствии с годовым планом работы предметно-цикловой комиссии Машиностроительного профиля для обучающихся следующих специальностей и рабочих профессий: Технология машиностроения, Техническая эксплуатация оборудования для производства электронной техники, Наладчик станков и оборудования в механообработке, Станочник (металлообработка).

1.3.            Организаторами Олимпиады являются члены предметно-цикловой комиссии Машиностроительного профиля и преподаватель дисциплины «Материаловедение».

1.4.       Цели и задачи Олимпиады:

- повышение интереса и мотивации студентов к изучению дисциплины «Материаловедение»;

- совершенствование умений эффективного решения практических задач;

- стимулирование студентов к профессиональному и личностному развитию;

- развитие конкурентной среды в сфере специальностей и рабочих профессий;

- повышение качественного уровня теоретической подготовки студентов по дисциплине «Материаловедение»;

- повышение качества подготовки специалистов;

- выявление абсолютного победителя Олимпиады.

1.5. Настоящее Положение и задания составлены в соответствии с требованиями ФГОС СПО по группе специальностей 150000 «Металлургия, машиностроение и металлообработка» (действующими с 2011 года), в части подготовки выпускника по дисциплине «Материаловедение».

 2. Порядок проведения Олимпиады

 2.1 Олимпиада проводится в один этапа: 1 этап – внутри образовательного учреждения.

 2.2 Для проведения Олимпиады формируется оргкомитет. Состав оргкомитета утверждается преподавателем общепрофессиональной дисциплины и председателем ПЦК Машиностроительного профиля.

Оргкомитет Олимпиады:

- определяет концепцию, форму, порядок и сроки проведения Олимпиады;

- организует информационное сопровождение Олимпиады;

- формирует программу проведения Олимпиады;

- формирует и утверждает состав жюри;

- анализирует и обобщает итоги Олимпиады.

2.3 Для оценки результатов Олимпиады формируется жюри. Состав жюри:

Председатель жюри – Минеева Е.П. – заместитель директора по НПО ГБПОУ «НРТК»

Жюри Олимпиады:

Оценивает результаты выполнения заданий участниками олимпиады и на основе проведенной оценки определяет победителя и призеров олимпиады.

 2.4 Объектом оценки членами жюри являются показатели:

уровня теоретической подготовки по дисциплине «Материаловедение»;

готовности к применению теоретических знаний в решении практических задач.

2.4 Каждый член жюри заполняет ведомости оценок выполнения теоретического задания и практических. На основании указанных ведомостей формируется сводная ведомость, в которую заносятся итоговые баллы.

 2.5 По итогам олимпиады составляется протокол жюри, с указанием победителя и призеров. Протокол подписывается председателем жюри, членами жюри и руководителем образовательной организации, являющийся организатором областной олимпиады, и заверяется печатью указанной организации.

         3. Участники олимпиады

         3.1 В Олимпиаде принимают участие студенты специальностей и рабочих профессий: Технология машиностроения, Техническая эксплуатация оборудования для производства электронной техники, Наладчик станков и оборудования в механообработке, Станочник (металлообработка).

         3.2 Состав участников Олимпиады формируется на основе мониторинг текущей успеваемости по дисциплине «Материаловедение». Участие в конкурсе является добровольным.

         4. Программа Олимпиады

         4.1 Принципы разработки содержания заданий:

- задания обеспечивают равные условия участия студентов в Олимпиаде, требуют самостоятельности выполнения теоретического и практических заданий;

- задания не выходят за рамки требований действующих ФГОС СПО по группе специальностей 150000 «Металлургия, машиностроение и материал обработка».

         4.2 Виды заданий:

         4.2.1 Задание №1. Тест.

Цель: выявить уровень базовых теоретических общепрофессиональных знаний по дисциплине «Материаловедение».

Тест включает вопросы:

- строение и свойства металлов;

- кристаллизация металлов;

- диаграммы состояния сплавов;

- диаграмма состояния системы железо- цементит;

- термическая обработка;

- углеродистые стали;

- легированные стали;

- цветные металлы и сплавы;

 В структуру теста включено 25 вопросов закрытого вида. Вопросы исключают разночтение, предполагают конкретные ответы.

Критерии оценки:

Точность ответа.

Объективность оценивания результатов выполнения теста обеспечивается следующими условиями:

в разработке теста и оценке результатов его выполнения используется перечень учебных пособий по материаловедению, рекомендованных Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов образовательных организаций СПО;

всем участникам предлагается одинаковый тест;

правильный ответ оценивается в 1 балл;

максимальный балл: 25.

На выполнение тестового задания участникам олимпиады отводится – 50 минут.

         4.2.2 Задание №2

         4.2.2.1 Практическая задача 1

Цель: проверять умение выбирать вид и температуру термической обработки для конкретной марки стали.

Задание: установить вид и режим термической обработки, предоставить обоснованный вариант выбранного решения. Описать структурные превращения.

Критерии оценки: время выполнения задания; правильность и аргументированность выбора; умение работать с диаграммой Fe-Fe3C.

Максимальный балл: 40.

Неправильно выбран режим термической обработки - минус 20 баллов.

Не описаны превращения при нагреве и охлаждении - минус 20 баллов.

Время выполнения задания - 20 минут.

4.2.3 Задание №3

         4.2.3.1 Творческая задача 1

Цель: проверять знания и умения по теме «Дефекты кристаллической решетки»

Критерии оценки: время выполнения задания; правильность и аргументированность разработки модели;

Максимальный балл: 20.

Время выполнения задания - 10 минут.

            4.2.3.2 Творческая задача 2

Цель: проверять знания и умения по теме «Фазовые превращения по диаграмме состояния «Железо-углерод»

Критерии оценки: время выполнения задания; правильность и аргументированность разработки модели;

Максимальный балл: 20.

Время выполнения задания - 10 минут.

         5. Порядок выполнения заданий и оценки результатов.

         5.1 Перед началом Олимпиады представителем жюри проводится устный инструктаж участников о порядке проведения Олимпиады.

         5.2 Результаты заданий проверяются членами жюри и оцениваются в соответствии с утвержденными в настоящем положении критериями.

Членами жюри оцениваются результаты по видам заданий: тест, решение практических задач. За каждое выполненное задание выставляется оценка в баллах. Итоговый балл по результатам Олимпиады рассчитывается как сумма баллов полученных каждым участником по всем видам заданий.

          6. Подведение итогов Олимпиады

         6.1 Оценка участников конкурса проводится членами жюри в баллах на основании утвержденного в настоящем положении критериального аппарата по каждому заданию Олимпиады.

         6.2 Победитель (1-е место) определяется по среднему суммарному баллу (наивысший средний балл).

         6.3 Участники, имеющие второй и третий результаты, являются призерами. Призеру, имеющему второй результат, присуждается второе место, призеру, имеющему третий результат – третье место.

         6.4. Победитель конкурса и призеры награждаются дипломами I, II и III степени соответственно.

         7. Распространение опыта проведения Олимпиады

         7.1. В целях распространения опыта проведения Олимпиады по материаловедению, мотивации студентов к участию в предметных олимпиадах, итоги олимпиады освещаются на сайте ГБПОУ «НРТК».

РАЗДЕЛ 1. ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ

1. Что такое элементарная кристаллическая ячейка?

А) Тип кристаллической решетки, характерный для данного химического элемента.

Б) Минимальный объем кристаллической решетки, при трансляции которого по координатным осям можно воспроизвести всю решетку.

В) Кристаллическая ячейка, содержащая один атом.

Г) Бездефектная область кристаллической решетки.

2. Какие из представленных на рисунке элементарных ячеек кристаллических решеток относятся к простым?

             

                 А                      В                                    С                             D

А) А и D.      Б) В и С.                  В) А и С.                             Г) B и D.

3. Как называется способность металла изменять форму кристаллической решетки при повышении или понижении температуры?

А) анизотропия             Б) аллотропия

В) изотропия                 Г) квазиизотропия

Д) кристаллизация

4. Как называется деформация металла, остающаяся после прекращения действия внешних сил?

А) ударной                       Б) вязкой

В) прочной                        Г) упругой

5. Какое содержание углерода имеет чугун?

А) 0,8%-2,14%                                Б) 2»14%-4,3%

В) 2,14%-6,67%                               Г) 0%-0,8%                                                   Д) 2,14%

6. Как называется структура эвтектического чугуна?

А) перлит                                      Б) ледебурит

В) цементит                                    Г) феррит                                                            Д) аустенит

7. Как обозначается линия ликвидуса на диаграмме состояния «Железо-углерод»?

А) АЕСF                                       Б) ЕСF

В) АСВ                                            Г) SЕ                                         Д) СD

8. Как называется сплав с содержанием углерода 1,5%?

А) доэвтектоидная сталь                                 Б) эвтектоидная сталь

В) заэвтектоидная сталь                                 Г) доэвтектический чугун             Д) заэвтектический чугун

9. Какое содержание углерода имеет эвтектоидная сталь?

А) 4,3%                               Б) 0,8%

В) 0%                                  Г) 2,14%                                               Д) 6,67%

10. Какую структуру имеет сплав при температуре 1100° и содержанием углерода 2% по диаграмме состояния «Железо-углерод»?

А) жидкий сплав+аустенит                                   Б) жидкий сплав

В) аустенит                                                          Г) аустенит+цементит                          Д) цементит+перлит

11. Какую температуру плавления имеет чугун?

А) 1600°                                        Б) 1500°

В) 1539°                                          Г) 1147°                                                         Д) 727°

13. При какой температуре начинается процесс кристаллизации сплава, содержание углерода 1%?

А) 1500°                                        Б) 1400°

В) 1350°                                        Г) 800°                                                   Д) 1490°

13. Как называется, структура закаленной стали?

А) перлит                                          Б) сорбит

В) тростит                                         Г) мартенсит                                                  Д) бейнит

14. Как называется процесс термической обработки: нагрев стали до определенной температуры и последующее медленное охлаждение?

А) закалка                                      Б) термомеханическая обработка

В) цементация                                 Г) отпуск                                                    Д) поверхностная закалка

15. Какой вид термической обработки применяется для снятия внутренних напряжений и хрупкости стали?

А) отпуск                      Б) закалка

В) отжиг                       Г) нормализация                                              Д) цементация

16. Какая среда охлаждения при закалке создает опасность возникновения трещин?

А) воздух                      Б) масло                            В) вода

Г) соли                         Д) щелочи

17. Какой вид термической обработки применяется, для увеличения твердости стали?

А) отпуск                  Б) закалка

В) цементация           Г) нормализация                   Д) отжиг

18. Как называется процесс, сочетающий термическое и химическое воздействие на сталь?

А) закалка                    Б) нормализация

В) отжиг                       Г) отпуск                              Д) цементация

19. Как маркируется, быстрорежущие стали?

А) Р6М5                        Б) марка 15

В) У9                            Г) ШХ15                                    Д) 20Х

19. Как маркируется высококачественные стали?

А) 12Х2Н4                    Б) 20ХНМ

В) 6ХС                           Г) 38ХМА                              Д) ХВГ

20. Определить химический состав стали 20Х:

А) 0,2 углерода, 20% хрома                              Б) 2% углерода, 20% хрома

В) 0,2% углерода, до 1,5% хрома                      Г) до 1,5% углерода, 20% хрома   Д) 2% углерода, до 1,5% хрома

21. Как называется сплав меди с цветными металлами (кроме цинка)?

А) бронза                                             Б) силумин

В) латунь                                              Г) константан                            Д) мельхиор

22. Определить химический состав цветного сплава, БрА7:

А) литейная бронза, содержание алюминия 0,7%

Б) алюминиево-свинцовая бронза, содержание алюминия 7%  В) алюминиевая бронза, содержание алюминия 7%

Г) литейная бронза, содержание алюминия 70%                  Д) литейная бронза, содержание азота 7%

23. Как называются антифрикционные сплавы на основе олова?

А) силумины                                     Б) константаны

В) томпак                                          Г) дюралюмины              Д) баббиты

24. Что обозначает марка СЧ.12-28?

А) чугун, предел прочности: при изгибе 120 МПа; при сжатии 280 МПа

Б) серый чугун, предел прочности: при растяжении 120 МПа, при изгибе 280 МПа

В) высокопрочный чугун, предел прочности: при растяжении 120 Мпа,  28%-относительное удлинение

Г) серый чугун, предел прочности: при растяжении 120 МПа; 28%-относительное удлинение

Д) серый чугун, предел прочности: при растяжении 120 МПа; при сжатии 280 МПа

25. Как называется изменение механических и физико-химических свойств металла, связанное с деформацией в холодном состоянии при обработке металлов давлением?

А) дислокация                             Б) возврат

В) рекристаллизация                      Г) наклеп                                   Д) перекристаллизация

БЛАНК ОТВЕТОВ ДЛЯ ТЕСТОВОГО ЗАДАНИЯ

Ф.И.О.:___________________________________________________________________

Номер группы: ____________________________________________________________

Ф.И.О. преподавателя, ведущего дисциплину «Материаловедение»: ________________

___________________________________________________________________________

Номер вопроса	Вариант правильного ответа	Оценка результата
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

ИТОГО БАЛЛОВ: ___________________________________________________________

ПРИМЕЧАНИЕ: 1 правильный ответ – 1 балл

РАЗДЕЛ 2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

ЗАДАНИЕ 1

Конические зубчатые колеса диаметром 50 мм в электротележке работают в условиях динамических нагрузок и повышенного износа. По требованию конструктора сталь должна обладать высокой вязкостью в сердцевине. Укажите необходимую марку стали, ее химический состав, рекомендуйте режимы упрочняющей термообработки.

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ:

РАЗДЕЛ 3. ТВОРЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Задание 1

Смоделируйте с помощью метода моделирования маленькими человечками (ТРИЗ-технология) следующие виды дефектов кристаллической решетки:

А) точечный дефект кристаллической решетки,

Б) линейный дефект кристаллической решетки

В) объемный дефект кристаллической решетки

ПРИМЕЧАНИЕ: выбирает один вариант из трех

РЕШЕНИЕ:

Задание 2

Смоделируйте с помощью метода моделирования маленькими человечками (ТРИЗ-технология) следующие примеры микроструктуры материала (фазовые превращения по диаграмме «Железо-углерод»):

А) АУСТЕНИТ (твердый раствор внедрения углерода в γ-железе; решетка аустенита – гранецентрированный куб (ГЦК), атомы углерода располагаются в крупных октаэдрических пустотах решетки).

Б) ФЕРРИТ (твердый раствор внедрения углерода в α-железе; решетка феррита – объемно-центрированный куб с расположением атомов углерода в сравнительно небольших октаэдрических пустотах решетки, сильно искажающим ее; растворимость углерода в феррите невелика)

В) ЦЕМЕНТИТ (метастабильное соединение железа с углеродом, соответствующее формуле Fe3C; имеет сложную орторомбическую решетку, основа которой представляет собой трехгранную, слегка искаженную призму, образованную шестью атомами железа)

Г) ПЕРЛИТ (эвтектоидная физико-химическая смесь двух фаз: феррита и цементита, образовавшаяся в метастабильной системе железо-углерод за счет диффузионного расслоения аустенита по эвтектоидной реакции; образуется при переохлаждении аустенита ниже линии PSK диаграммы железо-углерод; строение перлита определяется величиной переохлаждения, при котором происходит распад)

Д) ЛЕДЕБУРИТ (эвтектическая физико-химическая смесь аустенита и цементита, образующаяся в результате эвтектической кристаллизации из жидкости, содержащей 4,3% углерода; представляет собой колонийную структуру, основу которой составляют пластины цементита, проросшие разветвленными кристаллами аустенита).

ПРИМЕЧАНИЕ: выбирает один вариант из четырех

РЕШЕНИЕ:

ПРИМЕР МОДЕЛИРОВАНИЯ МАЛЕНЬКИМИ ЧЕЛОВЕЧКАМ

Метод моделирования маленькими человечками (МММЧ) – это моделирование процессов, происходящих в природном и рукотворном мире между веществами. Является одним из методов решения простейших противоречий.

АЛГОРИТМ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА:

1. Необходимо выделить часть объекта, которая не может выполнять требования задачи и представить эту часть в виде маленьких человечков

2. Разделить человечков на группы, действующие (перемещающиеся) по условиям задачи

3. Полученную модель надо рассмотреть и перестроить так, чтобы выполнялись конфликтующие действия

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ «ЧЕЛОВЕЧКОВ»:

ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ:

Приложение

Приложение 1

Контрольный список литературы:

1.Солнцев В.А., Вологжанина С.А. Материаловедение, учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования – М.: Издательский центр «Академия», 2011

2. Моряков О.С. Материаловедение, учебник для студентов СПО - М.: Издательский центр «Академия», 2008.

3. Адаскин А. М., Зуев В.М. «Материаловедение (металлообработка)» - М.: ОИЦ «Академия», 2010.

4. Заплатин В.Н. (под редакцией) «Справочное пособие по материаловедению (металлообработка)» - М.: ОИЦ «Академия», 2009.

5. Черепахин А.А. «Материаловедение» - М.: ОИЦ «Академия», 2008.

6. Стерин И.С. «Материаловедение» - М.: изд. Дрофа, 2008.

Приложение 2

ВЕДОМОСТЬ

оценок результатов выполнения теоретического задания

Олимпиады по материаловедению

Дата выполнения « _____ »                      2017г.

Член жюри: ___________________________________________________________________

                     __________________________________________________________________

№ п/п	Ф.И.О. участника	Оценка в баллах за выполнение теоретической части задания в соответствии с вопросами №1-25	Суммарная оценка в баллах
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Приложение 3

ВЕДОМОСТЬ

оценок результатов выполнения практического задания

Олимпиады по материаловедению

Дата выполнения « _____ »                      2017г.

Член жюри: ___________________________________________________________________

                     __________________________________________________________________

№ п/п	Ф.И.О. участника	Оценка в баллах за выполнение практической части задания	Суммарная оценка в баллах
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Приложение 4

ВЕДОМОСТЬ

оценок результатов выполнения творческого задания

Олимпиады по материаловедению

Дата выполнения « _____ »                      2017г.

Член жюри: ___________________________________________________________________

                     __________________________________________________________________

№ п/п	Ф.И.О. участника	Оценка в баллах за выполнение творческой части задания	Суммарная оценка в баллах
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Приложение 5

СВОДНАЯ ВЕДОМОСТЬ

оценок результатов выполнения теоретического, практического и творческого заданий

Олимпиады по материаловедению в 2017году

 «_____»_________________20___

№ п/п	Фамилия, имя, отчество участника	Оценка результатов выполнения задания в баллах			Итоговая оценка выполнения заданий в баллах	Занятое место
		теоретического	практического	творческого
1	2	3	4	5	6	7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Приложение 6

Шаблон грамоты за участие

Приложение 7

Шаблон диплома победителей 1, 2, 3 степеней