Часть 1. Основы физического металловедения

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

 

Оглавление

 

Предполагаемый гриф:

Допущено Министерством образования и науки РФ в качестве учебника для студентов вузов металлургического образовательного направления

 

 

Красноярск, 2005

 

УДК 621.002.3

ББК 34.651

 

Рецензенты:

Кафедра технологии конструкционных материалов и машиностроения Сибирского государственного технологического университета

Мишин Анатолий Сергеевич, доцент, кандидат технических наук, начальник ЦЗЛ Унитарного государственного предприятия "Красноярский машиностроительный завод"

 

Биронт В.С. Материаловедение: Учебное пособие / ГОУ ВПО "ГУЦМиЗ". – Красноярск, 2003. – 312 с.

ISBN

 

Изложены основы материаловедения. Приведены сведения о металлическом состоянии вещества. Даны понятия металла как конструкционного материала, приведены сведения о кристаллическом строении вещества, дефектах кристаллического строения. Рассмотрено строение металлической жидкости, процессы кристаллизации и аллотропические превращения. Проанализировано фазовое и структурное состояние сплавов, рассмотрены диаграммы фазового равновесия, включая диаграмму железо - углерод и иные реальные диаграммы состояния. Изложены сведения о промышленных сталях и чугунах в связи с изменением их химического состава и видов обработки. Рассмотрены основы термической обработки металлов и сплавов в зависимости от вида изделий и полуфабрикатов и предъявляемых к ним требований. Представлены данные справочного характера для основных классов железоуглеродистых сплавов и материалов на основе алюминия, титана, магния, меди, никеля и других цветных металлов, а также для основных классов порошковых, неметаллических и композиционных материалов.

Для студентов различных специальностей инженерной подготовки, изучающих "Материаловедения", как общепрофессиональную дисциплину, в том числе машиностроительных и горно-металлургических направлений высшего профессионального образования.

 

 

ISBN Ó ВПО ГОУ «Государственный

университет цветных металлов и золота», 2003

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Государственными образовательными стандартами высшего и среднего профессионального образования металлургического, машиностроительного, строительного и других направлений предусматривается изучение общепрофессиональной дисциплины "Материаловедение", целью которой является воспитание материаловедчески грамотного специалиста, способного при разработке новых конструкций, машин и механизмов, при решении множественных технологических проблем их изготовления, при анализе поведения изделий в разнообразных условиях эксплуатации принимать правильные решения, основанные на знаниях о строении металлических и неметаллических материалов, об их структуре и свойствах. Специалисты в любой отрасли знаний должны уметь правильно оценивать возможности тех или иных материалов сопротивляться внешним механическим воздействиям, без разрушения работать в агрессивных коррозионных средах, выдерживать температурные циклы, длительно работать в условиях износа и усталости при многократно повторяющихся нагрузках.

Материаловедение в последнее время из чисто рецептурной, технологической дисциплины, изучавшей отдельные классы материалов и способы их получения и обработки, преобразуется в стройную науку, включающую теоретические основы, единые для широкого круга классов материалов, имеющую упорядоченную классификационную систему с разветвленной сетью сведений о материалах, их составах и свойствах, которые регламентируются государственными стандартами. Поэтому изучение материаловедения должно осуществляться последовательно. Первую часть дисциплины можно определить названием "Основы физического металловедения". Вторая часть, опирающаяся на фундаментальные знания физического металловедения и системы государственных стандартов на различные классы материалов, можно назвать "Конструкционные материалы". При этом понятие конструкционных материалов следует рассматривать в широком смысле слова, к которым следует относить и собственно конструкционные машиностроительные, инструментальные, и металлические строительные материалы, порошковые и композиционные материалы для конструкций, и др.

В первой части пособия излагаются сведения о физико-химических основах металлов и сплавов, их кристаллическом строении, методах изучения их структуры и свойств, фундаментальные основы фазовых взаимодействий в двойных и более сложных системах. В качестве иллюстрации в пособии рассматривается пример наиболее распространенной и одной из наиболее важных систем для машиностроительной отрасли диаграммы железо-углерод.

Во второй части учебного пособия рассматриваются конкретные сведения о различных классах конструкционных материалов, включая стали и чугуны, в том числе, влияние легирующих элементов на фазовые равновесия в системах, на структуру и свойства сталей. Приведены действующие системы классификации сталей и их взаимопрорастание. Все сведения о материалах приводятся в соответствии с действующими государственными стандартами на соответствующие классы материалов.

Рассмотрены строительные, машиностроительные, в т.ч. автоматные, конструкционные стали общего назначения, высокопрочные, пружинно-рессорные, шарикоподшипниковые, литейные стали. Даны сведения об инструментальных сталях, включая стали для мерительных, режущих и штамповых инструментов. Охарактеризованы стали со специальными химическими и физическими свойствами, в т.ч. нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные, магнитные стали и сплавы, а также сплавы с высоким удельным электросопротивлением.

Даны сведения о цветных металлах и сплавах на основе титана, алюминия, магния, меди, никеля, цинка, олова и свинца. Приведены краткие сведения о порошковых, неметаллических и композиционных материалах, которые находят в последнее время широкое применение в промышленности.

 

ЧАСТЬ 1. ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОГО МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ