Материаловедение

А. А. РАУБА

Материаловедение

Омск 2005

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

_________________________

А. А. Рауба

материаловедение

Учебное пособие

Омск 2005

УДК 620.22: 656(075.8)

ББК 30.3я73

Р 25

Материаловедение: Учебное пособие/ А.А. Рауба; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2005. 112 с.

Учебное пособие «Материаловедение» состоит из пятнадцати разделов. Первый и второй разделы посвящены кристаллическому строению металлов и описанию их основных свойств. В третьем разделе рассматривается теория сплавов, причем основное внимание уделено сплавам железа с углеродом, разобрана диаграмма состояний системы «железо – цементит». В четвертом разделе приводятся классификация, маркировка и применение углеродистых сталей и серых чугунов. В пятом разделе кратко рассмотрены основные положения термической обработки, связанные с нагревом и охлаждением стали. Даны определения основных операций термообработки: отжига, нормализации, закалки и отпуска, указаны их назначение и режимы проведения. В шестом разделе рассматривается поверхностное упрочнение деталей механическими методами, поверхностной закалкой и химико-термической обработкой. Седьмой раздел посвящен легированным сталям, их классификации и маркировке. Приведены основные группы конструкционных, инструментальных и сталей с особыми свойствами. Особое внимание уделено сплавам, применяемым в теплоэнергетических установках: тепло-, жаростойким и жаропрочным, коррозионно и радиационностойким. Просмотрены твердые и сверхтвердые материалы для режущих инструментов.

Отдельно рассмотрены сплавы цветных металлов. Алюминий и его сплавы: деформируемые, литейные и порошковые, их состав, маркировка и назначение. В разделе медь и ее сплавы приводятся составы, маркировка, применение латуней, бронз и сплавов меди с никелем. В девятом разделе рассматриваются антифрикционные (подшипниковые) сплавы различных групп и химических составов. Приведены их маркировка и применение. Десятый и одиннадцатый разделы посвящены радиационно-стойким материалам, коррозионно-стойким и жаростойким покрытиям, применяемых в теплоэнергетике. материалы для криогенной техники и кавитационно-стойкие материалы приведены в 12-м и 13-м разделах. Последние разделы посвящены пластмассам и композиционным материалам.

Предназначено для студентов-теплоэнергетиков, изучающих дисциплину «Материаловедение».

Библиогр.: 12 назв. Табл. 12. Рис. 41.

_________________________

Ó Омский гос. университет

путей сообщения, 2005

оглавление

Введение ………………………………………………………………………...
1. Металлы ……………………………………………………………………...
1.1. Кристаллизация металлов ….……………………………………………...
1.2. Строение кристаллов металла ….…………………………………………
1.3. Исследование структуры металла ….…………………………………..…
2. Свойства металлов и сплавов …………………………………………..…...
2.1. Основные свойства металлов ….……………………………………..…..
2.2. Механические свойства металлов ……..……………………………..…..
3. Металлические сплавы …………………………………………..…….……
3.1. Основы теории сплавов ………………….……………………………….
3.2. Диаграмма железоуглеродистых сплавов ………………………………
3.3. Критические точки сталей (точки Чернова) …………………………….
4. Классификация и маркировка углеродистых сталей и чугунов ……….…
4.1. Углеродистые конструкционные стали …………………………………
4.2. Серые чугуны ………………………………………………………………
5. Термическая обработка стали ……….……….…………………………….
5.1. Общие сведения …………………………………………….…………….
5.2. Операции термической обработки …..………………………..…………
6. Поверхностное упрочнение деталей………………………………………...
6.1. Механическое упрочнение поверхности…………………………………
6.2. Термическое упрочнение – поверхностная закалка……………………..
6.3. Химико-термическая обработка…………………………………………..
7. Легированные стали…………………………………………………………
7.1. Классификация и маркировка легированных сталей……………………
7.2. Легированные конструкционные стали………………………………….
7.3. Коррозионностойкие (нержавеющие) стали……………………………..
7.4. Легированные инструментальные стали и сплавы………………………
7.5. Стали и сплавы с особыми свойствами…………………………………...
8. Сплавы цветных металлов…………………………………………………..
8.1. Алюминий и его сплавы…………………………………………………...
8.2. Медь и ее сплавы…………………………………………………………..
9. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы……………………………
10. Радиационно-стойкие материалы………………………………………….
11. Коррозионностойкие и жаростойкие покрытия…………………………..
12. Материалы для криогенной техники………………………………………
13. Кавитационно-стойкие материалы………………………………………...
14. Полимерные конструкционные материалы……………………………….
15. Композиционные материалы………………………………………………
Библиографический список ……………………………………………...……

Введение

Материаловедение – наука, исследующая металлические и неметаллические материалы, применяемые в технике и теплоэнергетике, объективные закономерности изменения их свойств в зависимости от химического состава, структуры, способов обработки и условий эксплуатации. Обучение материаловедению необходимо для успешного освоения специальных дисциплин, формирующих технический кругозор инженера - теплоэнергетика.

Железнодорожный транспорт и теплоэнергетика являются крупнейшими потребителями материалов (в первую очередь металлов и сплавов), поэтому основными вопросами «Материаловедения» остаются изучение зависимости между составом, строением, свойствами и применением металлов и сплавов.

В области подготовки специалистов-теплоэнергетиков одним из важнейших направлений является формирование у них достаточных знаний, умений и навыков по решению задач теплоэнергетического материаловедения, необходимых для организации и проведения входного контроля металла, проведения приемо-сдаточных испытаний, глубокого понимания физической сущности обоснованных требований нормотивно-технической документации по металлам к монтажно-ремонтным и эксплуатационным технологиям, организации и проведения регламентного диагностического контроля свойств металла и анализа результатов контроля. Эти знания и навыки необходимы для эффективного участия специалистов-эксплуатационников в качестве экспертов в новой научно-технической системе формирования новых прогнозирующих знаний о реальном поведении металлов.

При изучении дисциплины «Материаловедение» необходимо усвоить большое количество специальных терминов и определений, а на ее изучение в нашем вузе по существующим учебным планам отводится один семестр. Объем информации в учебной литературе значителен и не укладывается в рамки часов аудиторных занятий. Помочь студентам, изучающим «Материаловедение», разобраться в большом объеме новой для них информации и предназначено данное учебное пособие.

1. Металлы

Металлы – это химические элементы, отличительными признаками которых являются непрозрачность, специфический блеск, электро- и теплопроводность, хорошая ковкость. Все металлы делятся на две большие группы – черные и цветные. Черные металлы имеют большую плотность, высокую температуру плавления, относительно высокую твердость. Основным представителем этой группы является железо.

Железные металлы: железо, кобальт, никель (ферромагнетики) и марганец. Кобальт, никель, марганец часто применяют в качестве добавок (легирующих элементов) к сплавам железа (сталям). К группе черных металлов относятся также урановые, редкоземельные (РЗМ) и тугоплавкие температура плавления которых выше, чем у железа, – 1539°С.

Цветные металлы обычно имеют характерный цвет, большую пластичность, малую твердость, относительно низкую температуру плавления. Наиболее типичными цветными металлами являются медь и алюминий. Цветные металлы подразделяются на легкие – с малой плотностью (менее 3 г/см³): магний, бериллий, алюминий; легкоплавкие: цинк, олово, свинец, висмут, сурьма и т. п., температура их плавления – менее 1000°С. К этой же группе относятся и благородные металлы: серебро, золото, платина, палладий, иридий, осмий и др.

Часто под словом «металл» понимают не только чистый химический элемент, но и сплав, состоящий из химического элемента – металла с другим металлом или неметаллом. Сплавы обладают разнообразными свойствами, которых нет у чистых металлов. Входящие в сплав химические элементы называются компонентами сплава. Большинство сплавов получают сплавлением компонентов в жидком состоянии. Металлокерамические сплавы получают путем спекания порошков металлов (например, порошковый дюралюмин Д16П).

Металл – твердое поликристаллическое тело, он состоит из кристаллов различной формы и размеров. После окончания процесса плавки жидкий металл из печи выпускают в ковш. Из ковша металл разливают по изложницам, где он кристаллизуется – переходит в твердое состояние, остывает, образуя слиток (пять, восемь, десять тонн и более).

Дата добавления: 2015-12-07