Качество материалов и его оценка

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………...………….…14

1. КАЧЕСТВО И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ…………………………………14

1.1. Качество материалов и его оценка………………………………...................14

1.2. Механические свойства материалов………………………………………….16

1.3. Технология материалов и технологические свойства………………………18

1.4. Физические, химические и эксплуатационные свойства материалов………………………………………………...………………………..20

2. МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ…...……………………………………………..……..21

2.1. Строение металлов………………..…………………………………………...21

2.2. Металлические сплавы……………………………………...………………...25

3. СПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА С УГЛЕРОДОМ ……………………….……………….29

3.1. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов………….....................29

3.2. Стали………..………………………………………………………………….31

3.3. Чугуны………………..………………………………………………………..32

4. ТЕРМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ……………………………………………………………….......................35

4.1. Отжиг…….………………………………………………………......................35

4.2.Закалка и отпуск стали………………………………..…………...37
4.3 Поверхностное упрочнение стали…………………..………….......................40

5. ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ………………..……………………………………42

5.1. Конструкционные стали…………………………..…………………………..42

5.2. Стали со специальными свойствами…………………..…………………….48

6. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ………………………...…………………50

6.1. Алюминий и его сплавы……………………..………………………………..50

6.2. Медь и ее сплавы……………………………..………………………………..52

6.3. Сплавы других цветных металлов……………..……………………………..53

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ…………………………………………..54

7.1. Пластические массы…………………………………………………………..54

7.2. Резиновые материалы………………………………………………………….57

7.3. Древесные материалы…………………………………………………………59

7.4. Неорганические материалы…………………………………………………...61

7.5 Композиционное материалы...………………………………………………..61

8.ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИ-АЛОВ…………………………………………………………………………….…63

8.1. Экономически обоснованный выбор материала………………....................63

8.2.Основные направления экономии материалов………………………………65

 

ВВЕДЕНИЕ

Материаловедение — наука о связях между составом, строением и свойствами материалов и закономерностях их изменений при внешних физико-химических воздействиях.

Все материалы по химической основе делятся на две основные группы — металлические и неметаллические. К металлическим от­носятся металлы и их сплавы. Металлы составляют более 2/3 всех известных химических элементов.

В свою очередь, металлические материалы делятся на черные и цветные. К черным относятся железо и сплавы на его основе — стали и чугуны. Все остальные металлы относятся к цветным. Чи­стые металлы обладают низкими механическими свойствами по сравнению со сплавами и поэтому их применение ограничивает­ся теми случаями, когда необходимо использовать их специаль­ные свойства (например, магнитные или электрические).

Практическое значение различных металлов не одинаково. Наи­большее применение в технике приобрели черные металлы. На осно­ве железа изготавливают более 90 % всей металлопродукции. Однако цветные металлы обладают целым рядом ценных физико-химичес­ких свойств, которые делают их незаменимыми. Из цветных метал­лов наибольшее промышленное значение имеют алюминий, медь, магний, титан и др.

Кроме металлических, в промышленности значительное место занимают различные неметаллические материалы — пластмассы, керамика, резина и др. Их производство и применение развивается в настоящее время опережающими темпами по сравнению с металли­ческими материалами. Но использование их в промышленности не­велико (до 10 %) и предсказание тридцатилетней давности о том, что неметаллические материалы к концу века существенно потеснят ме­таллические, не оправдалось.

 

КАЧЕСТВО И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

 

Качество материалов и его оценка

Качеством материала называется совокупность его свойств, удов­летворяющих определенные потребности в соответствии с назначени­ем. Уровень качества определяется соответствующими показателями, представляющими собой количественную характеристику одного или нескольких свойств материалов, которые определяют их качество применительно к конкретным условиям изготовления и использова­ния. По количеству характеризуемых свойств показатели качества подразделяются на единичные и комплексные. Единичный показатель качества характеризуется только одним свойством (например, твер­дость стали). Комплексный показатель характеризуется несколькими свойствами продукции. При этом продукция считается качественной только в том случае, если весь комплекс оцениваемых свойств удов­летворяет установленным требованиям качества. Примером комплек­сного показателя качества стали могут служить оценка химического состава, механических свойств, микро- и макроструктуры. Комплекс­ные показатели качества устанавливаются государственными стандар­тами.

Методы контроля качества могут быть самые разнообразные: ви­зуальный осмотр, органолептический анализ и инструментальный кон­троль. По стадии определения качества различают контроль предва­рительный, промежуточный и окончательный. При предварительном контроле оценивается качество исходного сырья, при промежуточ­ном — соблюдение установленного технологического процесса. Окон ­ чательный контроль определяет качество готовой продукции, ее год­ность и соответствие стандартам. Годной считается продукция, полностью отвечающая требованиям стандартов и технических усло­вий. Продукция, имеющая дефекты и отклонения от стандартов, счи­тается браком.

Качество материала определяется главным образом его свойства­ми, химическим составом и структурой. Причем свойства материала зависят от структуры, которая, в свою очередь, зависит от химического состава.

Поэтому при оценке качества могут определяться свой­ства, состав и оцениваться структура материала. Свойства материа­лов и методы определения некоторых из них изложены в следующих разделах. Химический состав может определяться химическим ана­лизом или спектральным анализом.

Существуют различные методы изучения структуры материалов. С помощью макроанализа изучают структуру, видимую невооружен­ным глазом или при небольшом увеличении с помощью лупы. Макро­анализ позволяет выявить различные особенности строения и дефек­ты (трещины, пористость, раковины и др.). Микроанализом называется изучение структуры с помощью оптического микроскопа при увели­чении до 3000 раз. Электронный микроскоп позволяет изучать струк­туру при увеличении до 25000 раз. Рентгеновский анализ применяют для выявления внутренних дефектов. Он основан на том, что рентге­новские лучи, проходящие через материал и через дефекты, ослабля­ются в разной степени. Глубина проникновения рентгеновских лучей в сталь составляет 80 мм. Эту же физическую основу имеет просвечи­вание гамма-лучами, но они способны проникать на большую глуби­ну (для стали — до 300мм). Просвечивание радиолучами сантиметро­вого и миллиметрового диапазона позволяет обнаружить дефекты в поверхностном слое неметаллических материалов, так как проникаю­щая способность радиоволн в металлических материалах невелика. Магнитная дефектоскопия позволяет выявить дефекты в поверхнос­тном слое (до 2 мм) металлических материалов, обладающих магнит­ными свойствами и основана на искажении магнитного поля в местах дефектов. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет осуществлять эффективный контроль качества на большой глубине. Она основана на том, что при наличии дефекта интенсивность проходящего через материал ультразвука меняется. Капиллярная дефектоскопия слу­жит для выявления невидимых глазом тонких трещин. Она исполь­зует эффект заполнения этих трещин легко смачивающими матери­ал жидкостями.