Металловедение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

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

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 2332 

Кафедра металловедения цветных металлов

А.Ю. Чурюмов 
С.В. Медведева  
А.Н. Солонин 

Металловедение

 

Методические указания по использованию 
тренинговой системы для построения 
и анализа диаграмм состояния 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва 2013 

УДК 669.017 
 
Ч-93 

Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, доц. А.Н. Кропачев 

Чурюмов, А.Ю. 
Ч-93  
Металловедение : метод. указ. по использованию тренинговой системы для построения и анализа диаграмм состояния / 
А.Ю. Чурюмов, С.В. Медведева, А.Н. Солонин. – М. : Изд. Дом 
МИСиС, 2013. – 44 с. 
 

В состав методических указаний входят разделы, посвященные работе 
с тренинговой системой для построения и анализа диаграмм состояния двойных и тройных систем, а также описание использования тренажера для проверки полученных знаний. 
Методические указания предназначены для обучения работе с компьютерной тренинговой системой для построения и анализа диаграмм состояния, 
предназначенной для повышения качества теоретического и практического 
обучения студентов, обучающихся по направлению «Металлургия» по дисциплинам «Материаловедение», «Металловедение», «Термодинамические 
расчеты и анализ фазовых диаграмм многокомпонентных систем» и «Диаграммы состояния двойных и тройных систем». 
 

 

 
© А.Ю. Чурюмов, 
С.В. Медведева, 
А.Н. Солонин, 2013 

Содержание 

Введение 
4 
1 Краткое описание и основные характеристики тренажера 
5 
1.1 Краткое описание тренажера 
5 
1.2 Системные требования 
10 
1.3 Установка тренажера 
10 
2 Основная программа тренажера 
11 
2.1 Запуск основной программы 
11 
2.2 Возможности основной программы 
12 
3 Редактор диаграмм состояния двойных систем 
14 
4 Редактор диаграмм состояния тройных систем 
24 
4.1 Управление видом в редакторе диаграмм 
состояния тройных систем 
24 
4.2 Редактирование поверхности диаграммы 
26 
5 Учебный модуль диаграмм состояния двойных систем 
28 
5.1 Работа с учебными модулями 
28 
5.2 Работа в свободном режиме 
32 
6 Учебный модуль диаграмм состояния тройных систем 
33 
6.1 Вкладка Диаграммы 
33 
6.2 Вкладка Внешний Вид 
35 
6.3 Вкладки Сценарии 
35 
7 Модуль тестирования знаний 
по диаграммам состояния двойных систем 
40 
8 Модуль тестирования знаний 
по диаграммам состояния тройных систем 
41 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Как показывает практика, большинству студентов не хватает 
аудиторного времени для освоения фазовых диаграмм двойных 
и особенно тройных систем. В то же время специфика материала 
затрудняет самостоятельное изучение фазовых диаграмм только 
по учебным пособиям. Использование моделей, схем фазовых диаграмм является неэффективным, поскольку студенты не воспринимают образ диаграммы состояния в трехмерном пространстве 
и не могут проводить ее анализ. Кроме того, для освоения материала требуется решение большого количества задач, проверка которых занимает много времени. Задания, решаемые студентами 
при освоении материала, являются типовыми и могут быть программно сформированы и автоматически проверены. 
С целью ускорения процесса освоения студентами курса диаграмм состояния на кафедре металловедения НИТУ «МИСиС» был 
разработан специальный Программный комплекс для построения 
и анализа диаграмм состояния двойных и тройных систем. В этой 
обучающей системе реализован алгоритм визуализации и анализа 
двух- и трехкомпонентных диаграмм состояния, что значительно повысит эффективность проведения занятий. 

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ И ОСНОВНЫЕ 
ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕНАЖЕРА 

1.1 Краткое описание тренажера 

Многофункциональная обучающая система (тренажер) «Программный комплекс для построения и анализа диаграмм состояния 
двойных и тройных систем» предназначена для повышения качества 
теоретического и практического обучения студентов по дисциплинам 
«Материаловедение», «Металловедение», «Термодинамические расчеты и анализ фазовых диаграмм многокомпонентных систем», 
«Диаграммы состояния двойных и тройных систем». 
Разработанный тренажер содержит управляющий модуль (рисунок 1.1), при запуске которого вводится информация о пользователе. В этой программе предусмотрен запуск специальных редакторов 
диаграмм: для двойных и тройных систем (при наличии прав преподавателя), а также модуля отображения информации о диаграммах 
состояния в виде 2D- и 3D-изображений с возможностью получения 
кривых охлаждения, изотермических и политермических разрезов; 
обучающих модулей для проведения практических занятий по курсам «Материаловедение», «Диаграммы состояния двойных и тройных 
систем», 
«Конструирование 
металлических 
материалов», 
«Функциональные металлические материалы: структура, свойства, 
практическое применение»; проверочных модулей для контроля знаний студентов и проверки результатов решения. 

 

Рисунок 1.1 – Основное окно тренажера 

Редактор диаграмм позволяет конструировать диаграммы 
двойных и тройных систем основных типов (эвтектика, перитектика 
и др.) и сохранять их для последующего использования. При этом 
фиксируется информация о температурах и концентрациях основных 
реперных точек диаграмм, а также типы линий и характер превращений (рисунок 1.2). 

 

Рисунок 1.2 – Редактор диаграмм 

Модуль отображения информации о диаграммах состояния 
в виде 2D- и 3D-изображений используется как в редакторах диаграмм, так и в обучающих модулях. 

 

Рисунок 1.3 – Обучающий модуль 

Обучающий модуль (рисунок 1.3) позволяет загружать одну 
из разработанных заранее практических работ, включающих теоретическое описание фазовых превращений и возможность интерактивно

го взаимодействия с диаграммой состояния, получения кривой охлаждения и структуры на разных этапах кристаллизации. Теоретическое 
описание диаграмм состояния содержит большое количество информации по основным типам диаграмм состояния и методам их анализа. 
Основные типы диаграмм, заложенных в исходной версии программы: 
Трехкомпонентные фазовые диаграммы: 
- диаграмма состояния системы с непрерывными рядами жидких и твердых растворов; 
- диаграмма состояния системы с моновариантным эвтектическим равновесием; 
- диаграмма состояния системы с моновариантным перитектическим равновесием; 
- диаграмма состояния системы с нонвариантным эвтектическим равновесием; 
- диаграмма состояния системы бивариантным равновесием 
твердых растворов (с полиморфным превращением). 
Двухкомпонентные фазовые диаграммы: 
- диаграмма состояния с непрерывными рядами жидких 
и твердых растворов; 
- диаграмма состояния систем с точками экстремума на кривых 
ликвидуса и солидуса; 
- диаграмма состояния системы с бинодальной кривой; 
- диаграмма состояния систем с упорядоченными твердыми 
растворами; 
- диаграмма состояния с эвтектическим равновесием с растворимостью в твердом состоянии; 
- диаграмма состояния с эвтектическим равновесием без растворимости в твердом состоянии; 
- диаграмма состояния с перитектическим равновесием с растворимостью в твердом состоянии; 
- диаграмма состояния систем с конгруэнтно плавящейся промежуточной фазой без растворимости; 
- диаграмма состояния систем с конгруэнтно плавящейся промежуточной фазой с растворимостью; 
- диаграмма состояния систем с инконгруэнтно плавящейся 
промежуточной фазой с растворимостью; 
- диаграмма состояния систем с инконгруэнтно плавящейся 
промежуточной фазой без растворимости; 
- диаграмма состояния систем с моновариантным равновесием 
на основе полиморфных модификаций компонентов; 

- диаграмма состояния систем с полной растворимостью жидкой 
и твердых фаз на основе полиморфных модификаций компонентов; 
- диаграмма состояния систем с эвтектоидным равновесием; 
- диаграмма состояния систем с монотектоидным равновесием; 
- диаграмма состояния с метатектическим равновесием; 
- диаграмма состояния с полиморфными промежуточными фазами; 
- диаграмма состояния с монотектическим равновесием; 
- диаграмма состояния с синтектическим равновесием; 
- комбинированная диаграмма состояния с эвтектической и перитектической реакциями. 

 

Рисунок 1.4 – Проверочный модуль 

Проверочный модуль (рисунок 1.4) позволяет генерировать 
типовые задания по рассматриваемой диаграмме состояния, а также 
контролировать правильность их решения. Результаты решения, фамилия и имя студента, а также дата проведения контроля автоматически фиксируются в рабочем журнале. 

1.2 Системные требования 

Для комфортной работы на тренажере компьютер должен 
удовлетворять следующим системным требованиям: 
- процессор: двухядерный с частотой ядра 3 ГГц; 
- оперативная память – 2 Гб; 
- жесткий диск: объем 300 Мб; 
- видеокарта 256 Мб, класса GeForce 6600 GT; 
- сетевая карта; 
- размер диагонали монитора не менее 17′′. 
Кроме того, для запуска тренажера необходимо следующее 
предустановленное программное обеспечение: 
- операционная система Windows XP (или более поздние версии ОС Windows); 
- среда выполнения NET. Framework, версия 4 (доступна на сайте Microsoft.com); 
- DirectX® 9.0c (доступен на сайте Microsoft.com). 

1.3 Установка тренажера 

Для установки тренажера необходимо запустить setup.exe с установочного диска и проследовать инструкциям установочной программы. 

2 ОСНОВНАЯ ПРОГРАММА ТРЕНАЖЕРА 

2.1 Запуск основной программы 

При запуске основной программы комплекса появляется окно 
с запросом персональных данных пользователя тренажера (рисунок 2.1). Для продолжения работы необходимо ввести фамилию, имя 
и название группы или зайти с правами администратора (для чего 
необходимо ввести пароль администратора). Если введены некорректные данные высветится окно, сообщающее об ошибке в данных 
(рисунок 2.2), необходимо нажать ОК и изменить вводимые данные. 

 

Рисунок 2.1 – Окно запроса персональных данных 

 

Рисунок 2.2 – Сообщение об ошибке