Основні визначення та класифікація матеріалів

Матеріалознавство – це прикладна наука, яка вивчає взаємозв’язок електронної будови та структури матеріалів зі складом і властивостями та закономірності їх зміни під впливом зовнішніх факторів: теплових, механічних, електромагнітних, радіаційних.

Під складом розуміють хімічний склад, під структурою – форму, розміри та взаємне розташування фаз у матеріалі.

Фаза – це однорідна частина системи, відокремлена від інших частин поверхнею поділу, при переході через яку різко змінюються склад і властивості.

До властивостей матеріалів належать фізичні, хімічні, механічні, технологічні та спеціальні (службові) властивості.

Під системою розуміють тіло (речовину) або групу тіл (речовини), які взаємодіють (стикаються).

У природі існують два різновиди твердих тіл з різними властивостями – кристалічні й аморфні. Кристалічні тіла залишаються твердими, тобто зберігають надану їм форму до певної температури, при якій вони переходять у рідкий стан. Під час охолодження процес здійснюється в зворотному напрямку. Перехід з одного стану до іншого відбувається за відповідної сталої температури. Аморфні тіла під час нагрівання розм’якшуються у великому інтервалі температур, стають м’якими, а потім переходять у рідкий стан. Під час охолодження процес здійснюється в зворотному напрямку. Кристалічний стан твердого тіла стійкіший, ніж аморфний.

У техніці виділяють три групи матеріалів: конструкційні, інструментальні і матеріали з особливими фізичними властивостями. Найбільша з них – група конструкційних матеріалів, з яких виготовляють деталі, конструкції машин і механізмів.

Щоб визначити придатність матеріалу до виготовлення з нього певної деталі, необхідно знати склад, будову та властивості цього матеріалу, а також ураховувати умови роботи деталі та фактори, що впливають на працездатність і надійність деталі та машини, – швидкість старіння матеріалу, вплив на нього температури та вологості повітря тощо.

Класифікують конструкційні матеріали (рис. 1.1) за природою походження, технологічністю виготовлення конструкції, виробу та за іншими ознаками.

Інструментальні матеріали поділяють на матеріали для різального, вимірювального інструменту, обробки металів тиском.

Матеріали з особливими фізичними властивостями поділяють на матеріали з особливими магнітними, тепловими та електричними властивостями, а також матеріали з ефектом "пам’яті форми".

Рис. 1.1. Класифікація конструкційних матеріалів