Конспект лекций по теме: «Материаловедение» для специальности 120100 "Технология машиностроения" (Объем лекций 80 часа)
СодержаниеЦель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
Современное развитие материаловедения как науки.
Все твёрдые тела делятся на а м о р ф н ы е и к р и с т а л л и ч е с к и е.
В кристаллических телах
Элементарная ячейка
Понятие об изотропии и анизотропии. Особенности металлов, как тел имеющих кристаллическое строение.
1.Первой особенностью
2.Второй особенностью металлов
3.Третьей особенностью металлов
Дефекты кристаллического строения.
Плотность дислокаций
Методы исследования структуры металлов и сплавов
Макроанализ шлифов выявляет различные пороки в слитках и отливках (усадочные раковины, газовые пузыри, трещины…)
Металлографический микроскоп
Растровые микроскопы.
Процесс кристаллизации чистого металла
Механизм и закономерности кристаллизации металлов.
Условия получения мелкозернистой структуры
Понятие о ликвации.
Аллотропические превращения железа при нагреве и охлаждении. Гистерезис.
Магнитные превращения
Получение монокристаллов.
Свойства аморфных металлов.
Твердость по Бринеллю ( ГОСТ 9012)
Механические свойства и способы определения их количественных характеристик: твердость, вязкость, усталостная прочность
Способ микротвердости
Метод царапания.
Динамический метод (по Шору)
Влияние температуры.
Ограниченный предел выносливости
Технологические и эксплуатационные свойства
Литейные свойства.
Усадка (линейная и объемная)
2. Способность материала к обработке давлением
4. Способность к обработке резанием.
Примеры технологических проб и их назначение.
Технологические испытания на изгиб лент, полос, листов, сортового проката, поковок и отливок
Проба на осадку
Проба на искру
Основные равновесные диаграммы состояния двойных сплавов. Связь между составом, строением и свойствами сплавов.
Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений
Особенности этих сплавов
Кристаллизация сплавов.
Диаграмма состояния.
В результате получают серию кривых охлаждения, на которых при температурах фазовых превращений наблюдаются точки перегиба и темп
Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов.
Процесс кристаллизации сплава I
Диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости компонентов в компонентов в твердом состоянии (механические смеси)
Процесс кристаллизации эвтектического сплава
Процесс кристаллизации сплава II
Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
Диаграмма состояния сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии (переменная растворимость)
Процесс кристаллизации сплава I
Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
С. В твердом состоянии железо может находиться в двух модификациях. Полиморфные превращения происходят при температурах 911 С
С железо ферромагнитно, а выше – парамагнитно. Точка Кюри железа 768 С
С). При низких температурах цементит слабо ферромагнитен, магнитные свойства теряет при температуре около 217 С
0,006 % при комнатной температуре (точка Q
0,8 % при температуре 727 С
Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
ВС начинается кристаллизация аустенита, на участке СD
Структуры железоуглеродистых сплавов
Постоянные примеси
Скрытые примеси
Специальные примеси
Маркировка сталей
Конструкционные качественные углеродистые стали
Инструментальные высококачественные углеродистые стали.
Автоматные стали.
Состав и сорта чугунов.
Литейный (серый) чугун.
Другие сорта чугуна.
Классификация и маркировка легированных сталей. Применение. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей.
0,59 образуются типичные химические соединения: Fe
0,59 образуются фазы внедрения: Mo
Принцип маркировки легированных сталей.
А -в середине-азот, А в конце марки –высококачественная сталь.
1,5 %. В указанной марке стали содержится 0,15
Деформация металла под действием напряжений может быть упругой и пластической.
2.Пластическое деформирование поли- и монокристаллов.
3.Механизм пластического деформирования.
Разрушение металлов.
По излому можно определить характер разрушения.
Предел текучести
Физический предел текучести
Истинное сопротивление разрушению
Особенности деформации поликристаллических тел.
Когда кристаллические решетки большинства зерен получают одинаковую ориентировку, возникает текстура деформации
Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла: возврат и рекристаллизация
Контрольные вопросы.
Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении
Закономерности превращения.
V > Vк), превращение начинается при температуре начала мартенситного превращения (М
5. Технологические возможности и особенности отжига, нормализации, закалки и отпуска
Рекристаллизационный отжиг
Нормализацию чаще применяют как промежуточную операцию, улучшающую структуру.
8…12 %-ные водные растворы NaCl
С введением в сталь легирующих элементов закаливаемость и прокаливаемость увеличиваются
Средний отпуск
Используется для изделий типа пружин, рессор.
Используется для деталей машин, испытывающих ударные нагрузки.
Отпускная хрупкость
Отпускная хрупкость II рода
6. Основное оборудование для термической обработки.
По способу передачи
По назначению различают печи для отжига, нормализации, закалки, отпуска, цементации
Когда нет приборов
Цвета побежалости
1. Химико-термическая обработка стали
2. Назначение и технология видов химико-термической обработки: цементации, азотирования нитроцементации и диффузионной металлиза
Глубина цементации (h) –
Цементация в твердом карбюризаторе.
Значительное сокращение времени азотирования
Жидкая диффузионная металлизация
Основной недостаток метода
Недостатки метода
Естественным старением
Обработка стали холодом
Упрочнение методом пластической деформации
Дробеструйная обработка –
Достоинства легированных сталей
Влияние легирующих элементов на превращение переохлажденного аустенита.
Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение
Влияние легирующих элементов на преврашения при отпуске.
Классификация конструкционных сталей
Среднеуглеродистые стали
Высокоуглеродистые стали
Цементуемые углеродистые стали 15,20,25
Цементуемые легированные стали
Улучшаемые стали.
Улучшаемые углеродистые стали
Улучшаемые легированные стали.
Хромистые стали
Хромоникелевые стали
Материалы с особыми технологическими свойствами.
Высокопрочные, пружинные, шарикоподшипниковые, износостойкие и автоматные стали
Мартенситно-стареющие стали
Пружинные стали.
Шарикоподшипниковые стали.
Стали для изделий, работающих при низких температурах
Износостойкие стали.
Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435).
Легированные инструментальные стали
Быстрорежущие стали
Стали для штампов холодного деформирования.
Химическая коррозия
Стали мартенситного класса
Стали аустенитного класса
Аустенитно-ферритные стали
Кратковременная прочность
Предел ползучести
Перлитные жаропрочные стали
Цветные металлы и сплавы на их основе. Титан и его сплавы. Алюминий и его сплавы. Магний и его сплавы. Медь и ее сплавы
Титан и его сплавы
Высокопрочными стареющими сплавами
Ковочные алюминиевые сплавы
Оловянные бронзы
Литейные оловянные бронзы
Алюминиевые бронзы
Кремнистые бронзы
Свинцовые бронзы
Бериллиевые бронзы
Эвтектические композиционные материалы
Полимерные композиционные материалы
Антифрикционные материалы (пористость 15…30 %)
Фрикционные материалы (пористость 10…13 %)
Фильтры (пористость 25…50 %)
Керамикометаллические материалы (керметы)
Материалы разрывных контактов
Скользящие контакты
Магнитотвердые материалы (постоянные магниты)
Основы металлургического производства
Материалы для производства металлов и сплавов
Промышленная руда
Огнеупорные материалы
Производство чугуна.
Подготовка руд к доменной плавке
Дробление и сортировка
Выплавка чугуна.
Устройство и работа доменной печи.
8, через который в печь загружают шихту. Шихту подают в вагонетки 9
Н) достигает 35 м, а полезный объем – 2000…5000 м. В верхней части горна находятся фурменные устройства 14
Горение топлива
Восстановление железа в доменной печи
16, а шлак – каждые 1…1,5 часа через шлаковую летку 17
Продукты доменной плавки
Литейный чугун
Важнейшие технико-экономические показатели работы доменных печей
Процессы прямого получения железа из руд
Производство стали
Процессы выплавки стали
Производство стали в мартеновских печах
ЛЕКЦИЯ Производство стали. Производство цветных металлов.
9 из графитизированной массы, закреплённых в электрододержателях 8
Плавку на шихте из легированных отходов
Плавку на углеродистой шихте
6, в центре которого располагается центровой литник 3
Непрерывная разливка
Вакуумная дегазация
Электрошлаковый переплав (ЭШП)
Производство цветных металлов
Гидрометаллургический способ –
Метод флотации
Электролитическое рафинирование
Общие принципы выбора заготовки
Метод – это группа технологических процессов, в основе которых лежит единый принцип формообразования. Литье
Обработка давлением
Качество поверхности заготовок, обеспечение заданной точности.
Возможности имеющегося оборудования.
Литейное производство
Первая группа
Шестая группа
1. Медные сплавы
Безоловянные бронзы
2. Алюминиевые сплавы
3. Магниевые сплавы
Изготовление отливок в песчаных формах
Приготовление формовочных и стержневых смесей
Приготовление формовочных смесей
Стержневая смесь
Модельный комплект
Модельные плиты
Изготовление литейных форм
Ручная формовка
Безопочная автоматическая формовка
Сборка литейной формы
Литье в кокиль
Литье по выплавляемым моделям
Литье в кокиль
Особенности изготовления отливок из различных сплавов
2 расположена в обогреваемом тигле 1
6 заливают расплавленный шлак 4
1 через графитовую насадку 2
Особенности изготовления отливок из различных сплавов
Дефекты отливок и их исправление
Заделка замазками или мастиками
Газовую и электрическую сварку
Техника безопасности и охрана окружающей среды в литейном производстве
Поперечно – винтовая прокатка
Подготовка исходных металлов
Отделка проката включает
Прокатный стан
1 установлены в рабочей клети 5
Нагрев металла
Растяжные правильные машины
Разрезка пилами
Разрезка на эксцентриковых пресс-ножницах
Разрезка на токарных полуавтоматах
Разрезка на прессах-хладоломах
Листовой прокат
Трубный прокат
Специальные виды проката.
Холодной ковке
Горячая ковка
Таблица 12.1 Температурные интервалы начала и конца ковки для углеродистых сталей
Разгонка (расплющивание)
3 и верхнем плоском 2
Раскатка на оправке
5 опирается внутренней поверхностью на цилиндрическую оправку 6
Прессы ковочные гидравлические
Заготовительные ручьи
Подкатной ручей
Пережимной ручей
Штамповочные ручьи
Черновой ручей
Чистовой ручей
Штамповка в закрытых штампах
3, подвижной матрицы 5
Ротационные способы изготовления поковок
Штамповка на ротационно-ковочных машинах
Поперечно-клиновой прокаткой
Раскатка кольцевых заготовок на раскатных станах
Штамповка жидкого металла
ЛЕКЦИЯ Холодная штамповка
Операцией листовой штамповки
Вырубка и пробивка
Рельефная формовка
Электрогидравлическую штамповку
Формообразование заготовок из порошковых материалов
3 и прессуют пуансоном 1
Изостатическое (всестороннее) формование
3, заключенный в эластичную оболочку 2
Электроконтактная обработка.
Электрохимическое полирование.
Лазерная обработка
