Методические рекомендации к интегрированному курсу химии и материаловедения "Химические основы металловедения" ( 11 класс)

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ БПОУ  ВО «ВОЛОГОДСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ» Методические рекомендации  к  интегрированному курсу химии и материаловедения "Химические основы металловедения" 1 Вологда 2016 Рассмотрено   на   заседании   предметно­цикловой   комиссии   преподавателей социально ­ экономических и гуманитарных дисциплин  от 28.01.2015 г. протокол № 5 Председатель комиссии : Малкова С.Л. Данные методические рекомендации предназначены для студентов обучающихся по  профессии   15.01.15 «Сварщик (ручной и частично  механизированной сварки (наплавки)»   БПОУ   ВО   «Вологодский   строительный   колледж»   при   выполнении аудиторной   работы.   В   методических   рекомендациях   рассмотрены   особенности организации аудиторной работы; задания для аудиторной работы по дисциплинам ОП.04 ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ и ОУД вп. 03 ХИМИЯ Объем аудиторной работы по курсу ­ 16 часов. Перечень аудиторных  работ соответствует содержанию программы дисциплин ОП 04.  Основы материаловедения и ОУД вп. 03 Химия. Аудиторная  работа повышает интеллектуальный   уровень   обучающихся,   формирует   умение   самостоятельно находить нужную информацию, систематизировать, обобщать, что необходимо для профессиональной подготовки будущего специалиста. Навыки исследовательской работы   по   дисциплине   помогут   студентам   при   выполнении   и   оформлении курсовых и дипломных проектов. Методические   рекомендации   могут   быть   рекомендованы   к   использованию студентами и преподавателями БПОУ  ВО «Вологодский строительный колледж». Автор:   Малкова   С.Л.,   преподаватель   материаловедения   и   химии,   высшая категория.   Цикина   Т.И.,   и Рецензент: профессиональных     дисциплин,   АОУ   ВО   СПО   «Вологодский   колледж   связи информационных технологий».   преподаватель   общепрофессиональных   2 Содержание Введение 1. Требования к результатам освоения курса: по дисциплине "Химия" 2. Требования к результатам освоения курса: по дисциплине "Материаловедение" 3. Календарно ­ тематический план курса 4. Название блока: Строение химических веществ и строительных материалов 4.1. Дисциплина  «ХИМИЯ» Тема «Химическая связь и ее виды» 4.2. Дисциплина  «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» Практическая работа  «Типы кристаллических решеток» Тема «Кристаллизация металлов» 4.3. Проверь свои знания 5. Название блока: Вещество 5.1. Дисциплина  «ХИМИЯ» Тема « Растворы» 5.2. Дисциплина  «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» Тема «Основы теории сплавов»  5.3. Проверь свои знания 6. Название блока: Химические реакции и их классификация Дисциплины "ХИМИЯ" и "МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ" Тема « Классификация химических реакций и их применение в сварке   и резке  металлов» 7. Название блока: Простые вещества ­ металлы 7.1. Дисциплина  «ХИМИЯ» Тема урока «Металлы ­ простые вещества и химические элементы» 7.2. Дисциплина  «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» Лабораторная работа «Свойства железа» Тема «Коррозия металлов» 7.3. Проверь свои знания  8. Контроль и оценка результатов освоения учебного курса 9. Литература и источники информации 3 Введение                  В   связи   с   введением   в   образовательный   процесс   нового   Федерального государственного   образовательного стандарта СПО по   профессии   15.01.05   Сварщик   (ручной   и   частично механизированной сварки)  уделяется большое внимание проблеме модернизации  образования, где основным направлением   является   совершенствование   содержания   и   технологий обучения.  Одним   из   направлений,   которое   может   помочь   освоить   дисциплину   является интеграция   (объединения)   основ   знаний   по   двум   дисциплинам:   химии   и материаловедению.  Интеграция –   это   объедение   в   целое   разрозненных   частей,   глубокое   взаимопроникновение, слияние в одном учебном материале обобщенных знаний в той или иной области.       Значение интеграции химии и материаловедения : во­первых, это создание у студентов   целостного представления об окружающем мире (здесь интеграция рассматривается как цель обучения); во­вторых, это нахождение общей платформы сближения предметных знаний. Основы   материаловедения     относятся   к   обще   профессиональным   дисциплинам. Это дисциплина изучается   студентами   впервые, что и объясняет   сложность ее понимания.        Интегрированное обучение реализуется через создание интегрированного курса "Химические основы металловедения". Для интегрированного курса  разработаны рабочая тетрадь для студентов и  методические  рекомендация  по ее  ведению.  Курс содержит 4 блока, что дает возможность студентам наиболее быстро, доступно и эффективно изучить материал обеих дисциплин. В курс включены разделы, содержащие теоретические задания, практические работы,   а   так   же   разделы     с   заданиями   для   студентов,   в   которых   они   могут проверить уровень усвоения знаний по предмету.  В   проверочных     тестовых   заданиях   учебный   материал     по   химии   и металловедению объединен .  Данный   курс   позволяет   раскрыть   химические   закономерности,   лежащие   в основе строения, свойств, обработки, производства металлов на примере железа и его   сплавов,   предназначен   для   совершенствования   теоретических   знаний   и 4 формирования   практических     умений   и   навыков   по   программам     дисциплин «Основы   материаловедения»   и   "Химии"   для   профессии   связанных   с металлообработкой. Требования к результатам освоения курса:  по дисциплине "ХИМИЯ" Изучение   учебной   дисциплины   «Химия»   на   базовом   уровне   среднего   общего образования   направлено   на   достижение   следующих   целей  в   предметном направлении:  «овладение химическими знаниями и умениями, необходимыми для продолжения обучения,   изучения   смежных   дисциплин,   применения   в   повседневной   жизни; создание фундамента для формирования механизмов мышления». Задачами курса являются: ­ знакомство с применением химических знаний на практике; ­ применение полученных знаний и умений для безопасного использования веществ и   материалов   в   быту,   с/х,   на   производстве,   решения   практических   задач   в повседневной жизни. Требования к результатам освоения курса:   по дисциплине "МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ" Формируемые     общие   компетенции   образовательной   программы   по   дисциплине "Материаловедение" ОК 1 Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного  выполнения профессиональных задач. Использовать информационно­коммуникационные технологии в  профессиональной деятельности. ОК 2 ОК 4 ОК 5 Календарно ­ тематический план курса 5 Название блока Строение химических веществ и материалов Вещество Химические реакции и их классификация Простые вещества металлы 1 2 3 4 Тема  Химическая связь  и ее виды Типы  кристаллических  решеток Проверь свои  знания  Растворы Основы теории  сплавов Проверь свои  знания Классификация  химических  реакций Проверь свои  знания МЕТАЛЛЫ ­  простые вещества  и химические  элементы Свойства железа Коррозия  металлов Проверь свои  знания  Тип  Урок  Число часов 1 Практическая  работа Тест Урок  Урок Тест  Урок  Тест  Урок  Лабораторная  работа Урок  Тест  1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 6 «Для    того   чтобы    новые знания усваивались, учащиеся должны видеть  (чувствовать) их полезность, чтобы новые действия усваивались учащимися, они должны видеть (чувствовать) их успешность»                                                                                            Концепция научения Л.Б. Ительсона УВАЖАЕМЫЙ СТУДЕНТ!!! Аудиторная       работа   является   основным   видом   учебной   деятельности.   Ваша работа   по   дисциплинам   Основы   материаловедения   и   Химия     предполагает следующее: ­ работу с учебником; ­ работу с интернет – ресурсами; ­ заполнение таблиц; ­ составление и чтение графиков; ­ оформление конспектов; ­ развитие умений анализировать, обобщать, сравнивать, делать выводы ­ самоконтроль знаний и решение проверочных тестов.            В помощь Вам предлагаются методические рекомендации для выполнения аудиторных   работ   по   интегрированному   курсу   «Химические   основы металловедения» Содержание аудиторной   работы  разбито на смысловые блоки (разделы), которые изучаются   по   темам.     В   инструкции   к   работе   включены   цели,   оборудование, литература, ход работы, справочные материалы, задания,  контрольные вопросы, и 7 материалы для самоконтроля знаний по теме.  Для того чтобы Вы успешно пройти оценку   аудиторной   работы   ,   Вам   необходимо   сдать   на   проверку   отчет   о   работе преподавателю .     Если     Вами   не   освоен   теоретический   материал   или   у   Вас   возникают трудности   при   выполнении   работ   необходимо   обратиться   за   помощью   к преподавателю   или   попытаться   ещё   раз   самостоятельно   с   помощью   данного учебной   литературы   пройти   весь   образовательный   маршрут   по   проблемному разделу.  Название блока: Строение химических веществ и материалов Дисциплина  "ХИМИЯ" Тема «Химическая связь и ее виды»             Цель: дать определение химической связи, познакомиться с основными типами  химической связи, проанализировать взаимосвязь между строением и свойствами  веществ и материалов.             Источник информации: О.С.Габриелян, Химия ­ 11 класс", стр.44 ­ 52             Задание для студентов:              1.прочитайте информацию в учебнике              2. выпишите определение "Химическая связь"             3. заполните таблицу "Основные типы химической связи", используя материал  учебника.             Химическая связь_______________________________________________ Таб. 1. Основные типы химической связи Определение  Примеры веществ Свойства веществ  Тип связи Ионная  Ковалентная  А)полярная Б)неполярная Металлическая Водородная              Контрольные вопросы:             1.Какой тип кристаллической решетки у веществ с ионной связью? Механизм образования 8 2. Какие типы кристаллических  решеток у веществ с ковалентной связью?             3. Какой тип кристаллической решетки у веществ с металлической связью?             4. Какой тип кристаллической решетки у веществ с водородной связью?             5. Какие свойства металлов обусловлены металлической химической связью? Дисциплина  "МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ" Практическая работа по теме "Типы кристаллических решеток"                Цель: познакомиться с разными типами строения веществ, изучить основные  понятия темы, изучить основные типы кристаллических решеток,  проанализировать влияние строения металлической кристаллической решетки на  свойства металлов.                Источник информации: Адаскин А.М. Материаловедение, 2014, стр. 5,8­ 10.                Задание для студентов:                 1. Прочитайте в учебнике  материал:  "Металлическая связь" на стр. 5,               "Атомно ­ кристаллическое строение металлов" на стр. 8 ­10.                        2. Найдите и выпишите определения основных понятий темы. 1. Основные понятия темы.             1. Металлическая химическая связь (особенности)______________________             2. «Электронный газ» (определение)__________________________________             3. Свойства металла, определяемые электронным газом_________________             4. Кристаллическая решетка_________________________________________             5. Элементарная кристаллическая ячейка______________________________             6.Узел____________________________________________________________              7. Координационное число__________________________________________             8. Период решетки_________________________________________________             9. Базис решетки___________________________________________________            10. Коэффициент   компактности______________________________________            11.Полиморфизм___________________________________________________            12.Анизотропия____________________________________________________ Таб. 1. Строение материалов Кристаллические материалы Аморфные материалы Признак Строение  Определение имеют упорядоченную структуру, температуры плавления и кипения строго определенная.   Примеры материалов металлы, сплавы, соли, минералы. не имеют упорядоченной  структуры, температуры  плавления и кипения  изменяются в широком  диапазоне.   стекло, пластмасса, каучук. 9 3. Типы кристаллических решеток Задание для студентов: начертите в тетради таблицу "Типы кристаллических  решеток" ,  заполните ее , используя материал предыдущего урока  и учебник   (Адаскин А.М. Материаловедение, 2014, стр. 4 ­ 5) Таб.2 Типы кристаллических решеток Тип кристаллической решетки Пример материала Тип химической  связи Ионная  Ковалентная  Металлическая  Водородная  Задание для студентов: ознакомьтесь с  моделями  кристаллических решеток,  заполните в таблице вторую графу, используя учебник. Источник информации: Адаскин А.М., Материаловедение , стр. 9 ­ 10 Модель кристаллической решетки Характеристика Кубическая объемноцентированная ОЦК Координационное число _____________ Примеры:__________________________ Кубическая гранецентрированная ГЦК Координационное число_______________ Примеры: ___________________________ 10 Гексагональная плотноупакованная ГПУ Координационное число_________________ Примеры:_____________________________ Контрольные вопросы 1.Какие свойства металлов определяет наличие электронного газа? 2. Какая особенность строения металлов определяет пластичность металлов? 3. Какие методы изготовления металлопродукции применяют в машиностроении? Тема «Кристаллизация металлов»          Цель: познакомиться процессами кристаллизации в металлах и сплавах,  строением металлического слитка.          Источник информации: Адаскин А.М. Материаловедение, 2014, стр. 14 ­ 18.          Задание для студентов: прочитайте материал в учебнике и заполните  тетрадь.          Первичная кристаллизация ­ это....................................................................................           Характеристики кристаллизации:           1. Равновесная температура­ .........................................................................................           2.Фактическая температура кристаллизации­.............................................................           3.Степень переохлаждения­..........................................................................................           4. Скрытая теплота кристаллизации­..........................................................................           Схематическое описание кристаллизации:            Величины, определяющие скорость процесса кристаллизации:           1. Скорость зарождения центров кристаллизации.......................................................           2. Скорость роста кристаллов......................................................................................           3. Величина  зерна..........................................................................................................           Влияние величины зерна металла на механические свойства...................................           Дендрит­...................................................................................................................... Строение слитка                    Строение слитка   (зарисуйте строение слитка из учебника стр. 17 рис 19., подпишите основные части слитка , усадочную раковину). Проверь свои знания   ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ Знать и понимать 1. определение химической связи, основные типы химической связи, анализировать взаимосвязь между строением и свойствами веществ и материалов,  2.   разные   типы   строения   веществ,     основные   типы   кристаллических   решеток, анализировать   влияние   строения   металлической   кристаллической   решетки   на свойства металлов. Уметь 11 определять тип кристаллической решетки по модели, тип химической связи по химической формуле. Задание:   Часть   А.   Выбери   один   правильный   ответ   из   предлагаемых вариантов 1. Связь, образованная путем образования общих электронных пар. а) ионная, б) ковалентная, в) металлическая, г) водородная. 2. Частицы, принимающие участие в образовании ионной химической связи. а) ионы, б) молекулы, в) атомы, г) протоны. 3.   Определить   вещество   с   ковалентным   полярным   типом   химической   связи   по химической формуле. а) Сr, б) Аr2, в) 3 ВаСl2, г) 5 СН4, д) NН3. 4. Свойства, характерные для веществ с металлическим типом химической связи. а)твердые  с высокими  температурами  плавления, пластичные,  ковкие, тепло­  и электропроводные., б) твердые с высокими температурами плавления, прочные. в) легкосжижающиеся газы и жидкости. 5. Определить по чертежу тип кристаллической решетки А. кубическая гранецентрированная  Б. кубическая обьемноцентированная В. гексагональная плотноупакованная Г. ионная 6. Тип химической связи в чугунах: А. ионная  Б. ковалентная В.металлическая   Г. водородная 7. Электронный газ – это… А. все атомы в кристаллической решетке Б. все ионы в кристаллической решетке В.все электроны в кристаллической решетке Г.свободно передвигающиеся электроны в кристаллической решетке 8. Узлы в кристаллической решетке – это… А. все атомы в кристаллической решетке Б. все ионы в кристаллической решетке В.все электроны в кристаллической решетке Г. все атомы и  ионы в кристаллической решетке Часть Б. Выбрать из перечня кристаллические материалы(3 балла). А. сталь, Б. стекло, В.  железо Г. древесина, Д. резина, Е. алюминий  Часть В. Выберите 3 правильных ответа.  1. Пластичность металлов определяет наличие металлической химической связи. 2. Электронный газ ­ это химическое вещество. 3. В металлах атомная кристаллическая решетка.  4. Многие металлы имеют разные кристаллические решетки при разных  температурах, это явление называется полиморфизм.  12 5.   У   перечисленных     материалов   металлический   тип   химической   связи:   цинк, железо, сталь 6.   Атомы   и   электроны   в   металлах   удерживают   силы   взаимного   отталкивания. Ответ: ____________________________________________________________ Название блока: Вещество Дисциплина  "ХИМИЯ" Тема «Растворы» Цель работы: познакомиться с особенностями растворов и их классификацией, с  типом растворов при кристаллизации железа с углеродом Источник информации: учебник О.С.Габриелян «Химия – 11 класс», стр. 70 ­ 71. Задание для студентов: прочитайте материал в учебнике и заполните рабочую  тетрадь. Раствор ­ это............................................................................................................. Растворы всегда однофазны, т.е. представляют собой однородный газ, жидкость  или твердое вещество. Это связано с тем, что.............................................................................................. Растворитель ­ это.................................................................................................... Примеры: а) жидкий ­ вода в растворе ................................................................. б) газообразный ­ воздух это раствор..................................................................... в) твердые растворы­ образуются при кристаллизации железа и углерода  (сталь, чугун). Теория растворов Автор……………………………Год открытия………………………………… Сущность теории...................................................................................................... Дисциплина  "МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ" Тема «Основы теории сплавов»  Цель работы: познакомиться с основными понятиями темы, изучить типы  соединений , образующихся при кристаллизации железоуглеродистых сплавов,  построить  диаграмму состояния железо – углеродистых сплавов, научиться  наносить на нее критические точки. Источник информации: Адаскин А.М., Материаловедение , стр. 18 ­19, 54­55 Задание для студентов: прочитайте материал в учебнике и заполните рабочую  тетрадь. Сплав ­ это.................................................................................................................. Компоненты ­ это__.................................................................................................... 13 Типы соединений, образующиеся при кристаллизации сплава: а) рис13 г) ______________________________________________(пример: перлит,  ледебурит) б) рис 13 б) ______________________________________________(пример: феррит,  цементит) в) рис 13 в)  ____________________________________________________ (пример:  цементит) г) рис 13 а) жидкий раствор сахара в воде__________________________ (пример:  чай) 1. атом одного элемента, 2 атом другого элемента, 3. твердый раствор замещения,  4. твердый раствор внедрения Условные обозначения ее Справка:   Диаграмма   состояния   «Железо   –   цементит»  ­   график отражающий, состояние  составляющих  компонентов в системе  «железо  – углерод» Критические   точки  –   точки   в   которых   изменяется   состояние   системы «железо – углерод» Эвт ктика   (греч.   éutektos   —   легкоплавящийся)   —   нонвариантная   (при постоянном давлении) точка в системе из нескольких  компонентов, в которой находятся в равновесии твердые фаз и жидкие фазы. Ликвидус  ­ линия на фазовых диаграммах полного плавления твёрдых фаз. ( ABCD)  Солидус   solidus  «твёрдый»)   —   линия   на   фазовых   диаграммах, температура,   при   которой   плавится   самый   легкоплавкий   компонент. (AHIECF)  Сталь ­ стр.54.......................................................................................................... Чугун ­ стр.54............................................................................................................ (лат. 1. Состав железо ­ углеродистых сплавов. 14 Задание для студентов: заполните таблицы, используя материал учебника стр. 53  ­54 Растворитель­ железо.                                                 Растворяемое вещество ­ углерод. Таблица 1. Однофазные составляющие Состав Кристаллическая решетка Свойства Таблица 2.  Двухфазные составляющие Состав Свойства Название Феррит Аустенит Цементит Двухфазные составляющие Перлит Ледебурит Построение диаграммы «Железо – цементит». 2. а) Отложите в тетради для построения графика два луча по вертикали и по  горизонтали.  б) подпишите лучи:  по горизонтали  "Температура" ­ Т,                                      по вертикали ­ "Концентрация углерода" ­ С% в) используя шаблон в учебнике на стр. 54, начертите диаграмму. г)  обозначите на ней основные точки: А, В,С, Д, Е, F, O, L, S. Контрольные вопросы 1. Какие типы соединений могут образовываться при кристаллизации сплавов? 2. Что называют графитизацией? 3. Чем отличается сталь и чугун? Проверь свои знания ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ Знать и понимать  особенности растворов и их классификацию,  типы образующихся  растворов при  кристаллизации железа с углеродом, Уметь 15 строить  диаграмму состояния железо – углеродистых сплавов, наносить на нее  критические точки и определять их координаты. Задание:    Часть А. Выбери один вариант ответа 1. Координаты точки «С» по Диаграмме состояния системы   “железо – цементит” А. Т – 1200о, С% ­ 2,               Б. Т – 1500о, С% ­ 5 В. Т – 1500о, С% ­ 0,8             Г. Т – 1147о, С% ­ 4,3 2. Сталь это ­ ......продолжи фразу А. Сплав железа с углеродом, содержащий более 2% углерода Б. Сплав железа с углеродом, содержащий менее 2% углерода В. Сплав железа с водородом, содержащий более 2% углерода Г. Чистое железо 3. Выбери однофазную  составляющую железо­углеродистых сплава А. Перлит  Б. феррит  В. ледебурит     Г. сталактит 4. Вещество ­ растворитель в чугунах. А. железо    Б. углерод         В. вода           Г. кислород 5. Раствор ­ это..... продолжи фразу а. гомогенная система из 2 и более компонентов б. гетерогенная система из 2 и более компонентов в. однокомпонентная система Часть Б. Б 1. При кристаллизации железа образуются следующие типы соединений...(выбери 3 ответа)    А. химические соединения Б. жидкие растворы В. механические смеси Г. твердые растворы Д. неметаллические соединения Е. газообразные растворы Б 2. Найди соответствие 1 2 3 Тип раствора Газообразный  Жидкий  Твердый  А Б В Г Д Е Пример раствора Чугун Воздух  Сахарный сироп Сталь  Пропан­бутановая смесь Чай  Б3. Выберите 3 правильных ответа. 1. Критические точки – точки в которых изменяется состояние системы «железо – углерод» ее 2. Эвт ктика ­ точка в системе из нескольких  компонентов, в которой твердые  и жидкие фазы выходят из равновесия 3. Перлит ­ это однофазная составляющая системы"железо­ углерод" 16 4. Феррит ­ твердый раствор углерода в  5. Диаграмма состояния железо ­ углеродистых сплавов это график отражающий состояние компонентов в зависимости от изменения давления. 6. Растворы всегда однофазны. α  ­ железе Название блока: ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ Дисциплины "ХИМИЯ" и "МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ" Тема « Классификация химических реакций и их применение в сварке и резке металлов» Цель работы: познакомиться с основными понятиями темы, изучить классификацию химических   реакций,   объяснить   закономерности   химических   процессов протекающих при сварке металла. Источник информации: учебник О.С.Габриелян «Химия – 11 класс», стр. 100 Задание для студентов: прочитайте материал в учебнике и выпишите определения в рабочую тетрадь. Химические реакции это.......................................................................................... Таб.1 Классификация химических реакций Признак реакции Тип реакции По числу и составу реагирующих веществ Определение  Химическое уравнение  Пример применения в металлообработке При ручной дуговой сварке электродами с толстым слоем покрытия химические реакции между металлом, шлаком и газами дуги протекают в момент перехода капель расплавленного металла электрода и покрытия через дуговой промежуток при температуре 2100—2300° С. Дальнейшие химические и физические процессы протекают в сварочной ванне. При сварке под флюсом основные химические реакции происходят только в сварочной ванне под слоем расплавленного флюса. Реакции соединения Cтр. 102 2Fe + O2 = 2 FeO 2Fe +1,5 O2 = Fe2O3 Окисление. Кислород  является наиболее вредной  примесью в зоне сварки, так  как окисляет элементы,  входящие в состав металла  шва, и ухудшает его качество, образуя химические  соединения — окислы.  Окисление элементов в  основном происходит за счет  кислорода, содержащегося в  газах, шлаках сварочной зоны  и окружающем воздухе.   17 4Fe + N2 = 2Fe2N Азот в зону сварки попадает    во       Водяные из воздуха и в зоне сварки  находится как в  молекулярном, так и в  атомарном состоянии.  Атомарный азот более  активно растворяется в  расплавленном металле  сварочной ванны, чем  молекулярный, образуя при  этом нитриды железа (Fe2N,  Fe4N), которые, в свою  очередь, снижают  пластичность и повышают  твердость наплавленного  металла. Водород  в   зоне   сварки образуется время диссоциации   водяных   паров при   высокой   температуре дуги. пары поступают   в   зону   сварки   из атмосферной   влаги,   а   также из   влаги,   содержащейся   в покрытии электродов, флюсах, ржавчине на кромках заготовок, вызывая при этом значительные внутренние напряжения и, как следствие, образование флокенов. Гидриды и флокены снижают прочность   и   пластичность металла   шва,   что,   в   свою очередь, к водородной   хрупкости   и образованию трещин   Свободный углерод в чугуне может выделяться  непосредственно из жидкости при очень медленном  охлаждении или в результате  распада цементита При сварке стали окисление  железа может происходить  также под действием  кислорода газов: СО, С02 и  паров воды Н20  приводит           18 Fe + Н2= Fe Н2 Реакции разложения Стр.103 Реакции замещения Стр. 104 Fe3C = 3 Fe + C Fe + CO = FeO + C Fe + H2O = FeO + H2 Раскисление  кремнием и  марганцем  происходит в ходе реакций 2 FeO+Si=SiO2 +2Fe FeO+ Mn=MnO+Fe Реакции Обмена Стр. 105 Удалению серы  способствует  также окись  кальция; при этом  происходит  реакция FeS + СаО = FeO  + CaS Присутствие кислорода в  металле шва в виде твердого  раствора или включений  окислов сказывается на  ухудшении механических  свойств наплавленного  металла: понижаются  временное сопротивление,  предел текучести,  относительное удлинение,  ударная вязкость, кислород  снижает стойкость металла  против коррозии, повышает  склонность к старению,  делает металл хладноломким  и красноломким. Главным  условием получения  наплавленного металла  высокого качества является  защита его от окисления  кислородом окружающей  среды. Это достигается  созданием вокруг  расплавленного металла  защитной среды из газов и  шлаков, а также  раскислением металла шва. Раскисление ­ процесс  удаления кислорода из  наплавленного металла с  целью повышения его  качества.  Раскисление осуществляется:  А) взаимодействием между  наплавленным металлом и  шлаком,  Б) путем введения в  сварочную ванну элементов  — раскислителей(кремний и  марганец) Влияние серы. Сера  является вредной примесью в  стали. Она образует  сернистое железо (сульфид  железа FeS), которое имеет  температуру плавления 1193° С, т. е. более низкую, чем  сталь. Поэтому при  кристаллизации стали  19 сернистое железо остается  еще в жидком виде в  прослойках между  кристаллами сплава и  является одной из причин  образования горячих трещин  при сварке.  Проверь себя ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ Знать и понимать особенности   химических   реакций   и   их   классификацию,     химические   реакции, протекающие при сварке металла. Уметь характеризовать реакцию по определенным признакам. Задание 1.Дайте физико ­ химическую характеристику реакции, использую  алгоритм классификации реакций.  (подсказка: стр. 115 ,  учебник  О.С.Габриелян «Химия – 11 класс)                                                              2200оС                 2Fe0      +    O0 2                         2 Fe+2O­2  ­ Q                                тв              газ                                тв 1. По составу веществ:.............................................................................................. 2. По изменению степени окисления веществ: ...................................................... 3. По тепловому эффекту реакции: ......................................................................... 4. По агрегатному состоянию веществ:................................................................... 5. По участию катализатора: ................................................................................... 6. По направлению протекания реакции:................................................................ 7. По механизму протекания реакции: ................................................................... 8. По виду энергии: .................................................................................................. 9. Применение в сварке:........................................................................................... Задание 2. Продолжи фразу. 1.В процессе сварки вредными примесями являются........................................... 2. Для улучшения качества сварного соединения применяют элементы ­ ..................................................................................................................................... Задание 3. Заполни таблицу "Влияние примесей на качество сварного соединения" Элемент Примесь: Влияние на качество шва  вредная ­полезная 20 Название блока: ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА – МЕТАЛЛЫ Дисциплина  «ХИМИЯ» Тема урока «МЕТАЛЛЫ ­ простые вещества и химические элементы» Источник информации: учебник О.С.Габриелян «Химия – 11 класс», стр. 190 ­ 214 Цель работы: изучить особенности металлов как химических элементов и простых веществ на примере железа, основного металла, используемого для производства чугуна и стали. Задание для студентов: Познакомьтесь с материалом учебника по заданной теме. Рассмотрите коллекции и образцы предложенных металлов. Составьте на основе изученного материала развернутый конспект по теме. 1.Металлы ­ химические элементы (стр. 190) а) Число металлов в Периодической системе........................................................ б) Металлы ­ это........................................................................................................ в) Положение металлов в Периодической системе  (в каких группах и подгруппах расположены)_..................................................................................... г) Роль химических элементов – металлов в природе( стр. 192) железо ­  .................................................................................................................... 2. Металлы ­ простые вещества. Справка: Металлическая связь  ­ связь в металлах и сплавах  между атомами ­ионами металлов, расположенными в узлах кристаллической решетки, которая осуществляется обобществленными валентными электронами. Некоторые металлы кристаллизуются в двух и более кристаллических формах. Это   свойство   веществ   ­   существовать   в   нескольких   кристаллических модификациях ­ называется полиморфизмом. Полиморфизм для простых веществ называется аллотропия. Источник информации: учебник О.С.Габриелян «Химия – 11 класс», стр. 196 Задание для студентов: заполните таблицу, используя учебник. Модификаци Табл.1. Кристаллические модификации железа Температурный интервал Свойства я железа устойчивости α ß γ δ 21 Свойства металлов Источник информации: Адаскин А.М., "Материаловедение",  41 ­ 45, 53 О.С.Габриелян «Химия – 11 класс», стр. 197 Физические свойства металлов на примере железа(выпишите примеры свойств  из учебника химии стр. 197 и материаловедения стр. 41 ­ 45, 53. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________ Объяснение причин , определяющих физические свойства железа Задание для студентов: заполните таблицу, используя материал учебника стр. 197 ­ 199 Объяснение свойства Свойство металла пластичность металлический блеск электро­ и теплопроводность 3. Общие химические свойства металлов на примере железа. Задание для студентов: напишите уравнения реакций стр. 202­205 А. Взаимодействие с простыми веществами Взаимодействие с галогенами................................................................................. Взаимодействие с серой............................................................................................ Взаимодействие с кислородом:  Fe + O2 = ............................................................. Б. Взаимодействие со сложными веществами Взаимодействие с водой.......................................................................................... Взаимодействие с кислотами Fe + HCL = .............................................................. Взаимодействие с солями......................................................................................... 4. Способы получения металлов ( стр. 214) а) Из недр земли в чистом виде­............................................................................. из соединений (руды) ­ ............................................................................................. Руда ­ это.................................................................................................................... б) Способы извлечения металлов из руд. Металлургия­ это....................................................................................................... Пирометаллургия –это............................................................................................. Гидрометаллургия ­ это........................................................................................... Электрометаллургия ­ это........................................................................................ 22 Контрольные вопросы: 1. Каким способом добывают железо? 2. Какие руды используют для добычи железа? 3. Перечислите  месторождения железных руд. Дисциплина  «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» Практическая работа "Свойства железа" Цель работы: познакомиться с свойствами железа,  Оборудование:  электронный   учебник   "Материаловедение",   образцы   железа, магнит, справочные таблицы "Классификация свойств материалов". Литература:  Адаскин А.М. Материаловедение (металлообработка): Учебник для нач. проф. образования – М.: Издательский центр. «Академия», 2004. Ход работы: 1. Повторите свойства металлов по таблице "Классификация свойств материалов". 2. Познакомьтесь  со свойствами железа.  2.1.   Рассмотрите   образцы   железа   и   результаты   своих   наблюдений   запишите   в таблицу №1 (цвет, металлический блеск, магнитные свойства) 2.2.   Посмотрите   видеоопыты   в   электронном   учебнике   "Материаловедение"   и результаты   своих   наблюдений   запишите   в   таблицу   (электропроводность, теплопроводность, твердость, плотность, ковкость, коррозия). 2.3. В учебнике Адаскина А.М. стр. 53 найдите температуру плавления железа и впишите в таблицу. 3. В первой графе напишите группу свойств(физические, механические,  технологические, химические), в третьей графе ­ свойства железа.   Группа свойств Свойства Показатель для   железа Таблица №1. Цвет  Металлический блеск Температура плавления Твердость  Плотность  Электропроводность  Теплопроводность  Ковкость  Пластичность Коррозия  Контрольные вопросы: 1. Какие аллотропные модификации есть у железа? 2. Что представляет собой точка Кюри? 23 3. При какой температуре железо теряет свои магнитные свойства? Тема «Коррозия металлов» Цель работы: Изучить материал по теме и составить письменный отчет по плану. Источник информации: компьютерная презентация, О.С.Габриелян «Химия – 11  класс», стр. План изучения. 1) Определение "Коррозия металлов"................................................................... 2) Вред, наносимый коррозией............................................................................... 3) Виды коррозии.(заполни таблицу 1) Таблица 1. Виды коррозии Вид коррозии определение схема процесса Химическая Электрохимическая 4. Способы защиты металлов       от     коррозии (выпишите пять способов) Проверь свои знания  ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ Знать и понимать  особенности металлов как химических элементов и простых веществ,  физические и химические свойства металлов, способы получения металлов, коррозию  металлов и способы защиты металлов от коррозии Уметь составлять уравнения химических реакций Задание 1. Выбери один правильный ответ 1. На Земле химически чистое железо: а) не встречается; б) встречается самородное; в) содержится в морской  воде; г) встречается метеоритного происхождения. 2. Металлические свойства атомов  ­ это способность атомов:  1) отдавать электроны; 2) присоединять электроны 3) оставаться неизменным 3. Железо, в отличие от алюминия, магния обладает особым свойством: а) электропроводностью; б) теплопроводностью;  в) магнитными свойствами; г) ковкостью. 4. Как называется способ получения железа  с помощью высоких температур:  1) алюминотермия; 2) гидрометаллургия; 3) электрометаллургия; 4)  пирометаллургия 24 5. Разрушение металла, находящегося в контакте с другим металлом в  присутствии водного раствора электролита: А.  газовая коррозия; Б. химическая коррозия; В. сплошная коррозия; Г.  электрохимическая коррозия Задание 2. Выберите правильные ответы.  1. Железо – это активный щелочной металл. 2. Чугун легко куется.  3. Сталь  обладает способностью намагничиваться. 4. Железо имеет несколько аллотропных модификаций. 5. Температура плавления железа ­ 15390С. 6. Близ г. Дели в Индии стоит железная колонна без малейшего пятнышка  ржавчины, хотя ее возраст почти 2800 лет. 7. Чистое железо подвергается коррозии. 8. Железо не обладает способностью намагничиваться. Задание 3. Допиши уравнение химической реакции и расставь коэффициенты Fe + H2 SO4 = Fe + CO =  Fe O + C =  КOH +Fe SO4→ Fe Cl3 + NaOH =  Задание 4. Найди соответствие между левой и правой частями таблицы 1) Fe Cl2 +AgNO3→ 2) Fe SO4+BaCl2→ 3) Fe+CuCl2→ 4) NaOH+FeCl2→ 5) Fe + H2O → Овет:______________________________________________________________ ↓ А)Fe(OH) +NaCl Б)Cu +FeCl В) FeO + H2 Г) Fe (NO3)2 +AgCl Д) Fe Cl2+BaSO4↓ ↓ 2 Литература и источники информации Основные источники:  1.Учебники Адаскин   А.М.   Материаловедение   (металлообработка):   Учебник   для   нач.   проф. образования – М.: Издательский центр. «Академия», 2014. 2. Солнцев Ю.П. Материаловедение [Электронный ресурс]: учебник для вузов/  Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И.— Электрон. текстовые данные.— СПб.: ХИМИЗДАТ,  25 2014.— 784 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/22533.html.— ЭБС  «IPRbooks» 3. Габриелян О.С., Лысова Г.Г.  Химия 11 класс. Базовый уровень  – М.:  Дрофа,  2013. 2.Интернет – ресурсы:  http://www.allbest.ru http://www.erudition.ru/ www. iprbookshop. ru (Электронно­библиотечная система IPRbooks 3. Электронные ресурсы: Электронный учебник "Материаловедение" Программа «Тестирование знаний студентов» 26