Строение сплавов. Фазы и структура в металлических сплавах. Твердые растворы. Химические соединения.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ « ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

ЧАСТЬ 2. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

 

ДЛЯ СТУДЕНТОВ – ЗАОЧНИКОВ

НАПРАВЛЕНИЙ

 « ИНЖЕНЕРНАЯ МЕХАНИКА», ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА»

 

Луганск 2003

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени ВЛАДИМИРА ДАЛЯ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

ПО КУРСУ « ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

 

ЧАСТЬ 2. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

 

ДЛЯ СТУДЕНТОВ – ЗАОЧНИКОВ

НАПРАВЛЕНИЙ

 « ИНЖЕНЕРНАЯ МЕХАНИКА», «ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА»

                                                      УТВЕРЖДЕНО

                                                       на заседании кафедры

                                                       прикладного материа-

                                                       ловедения

                                                       Протокол № 4 от 16. 12. 02 г.

Луганск 2003

 

УДК 620.22

 

Методические указания и контрольные работы по дисциплине “Тех-нология конструкционных материалов и материаловедение”, часть 2. Мате-риаловедение (для студентов - заочников направлений “Инженерная меха-ника”, “Электромеханика”) / Сост.:Л.И. Карташова. – Луганск: Изд-во Востоноукр. нац. ун-та им. В. Даля, 2002.-с.

 

Приведены программа 2-ой части курса “Технология конструкцион-ных материалов” – Материаловедение, содержание контрольных работ, вопросы для контроля, таблицы маркировок сталей и сплавов, перечень литературы.

 

Составитель                                 Л. И. Карташова

 

Отв. за выпуск                            Л. А. Рябичева

 

Рецензент                                    Ю.А. Харламов

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Материаловедение - одна из первых инженерных дисциплин, основы которой широко используются при курсовом и дипломном проектировании, а также  в практической деятельности инженера - машиностроителя.

Задачи дисциплины – изучение взаимосвязи электронного строения, структуры металлов и сплавов с их составом, физическими, химическими, технологическим и служебными свойствами в различных термодинамических и кинетических условиях.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать – строение металлов, формирование структуры металлов и сплавов, методы определения свойств, теорию и практику термической обработки, строение, свойства и назначение наиболее распространенных металлических и неметаллических материалов;

уметь – правильно выбрать материал для конкретных изделий, исходя из условий работы, назначать виды и режимы термической обработки с целью получения требуемых свойств, проводить контроль качества изделий, перспективы создания новых материалов.

 

ПРОГРАММА

ЧАСТЬ 1. МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

 

 Кристаллическое строение металлов. Общая характеристика и структурные методы исследования металлов. Атомно – кристаллическая структура металлов. Дефекты кристаллической решетки металлов.

Кристаллизация. Энергетические условия процесса кристаллизации. Механизм процесса кристаллизации. Форма кристаллических образований. Строение слитка. Превращения в твердом состоянии. Аллотропия.

Строение сплавов. Фазы и структура в металлических сплавах. Твердые растворы. Химические соединения.

Формирование структуры сплавов при кристаллизации. Правило фаз. Экспериментальное построение диаграмм состояния. Правило отрезков. Диаграмма состояния сплавов, образующих неограниченные твердые растворы. Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы. Диаграмма состояния сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения. Механические свойства. Наклеп и рекристаллизация.

 Упругая и пластическая деформация. Разрушение металлов. Методы определения механических свойств. Наклеп. Влияние нагрева на строение и свойства деформированного металла. Холодная и горячая деформация.

Железо и сплавы на его основе. Компоненты и фазы в системе железо – углерод. Диаграмма состояния железо – цементит ( метастабильное равновесие ). Диаграмма состояния железо – графит ( стабильное равновесие ). Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей. Легирующие элементы в стали. Структурные классы легированных сталей.

Чугун. Серый и белый чугуны. Высокопрочный чугун. Ковкий чугун. Специальные чугуны.

Теория термической обработки стали. Классификация видов термической обработки. Термическая обработка и диаграмма состояния. Превращение при нагреве ( образование аустенита ). Рост зерна аустенита при нагреве. Перлитное превращение. Мартенситное превращение. Промежуточное ( бейнитное превращение ). Диаграммы изотермического превращения аустенита. Термокинетические диаграммы превращения переохлажденного аустенита. Превращения при отпуске.

Технология термической обработки. Отжиг 1- го рода. Отжиг 2 – го рода. Закалка. Виды отпуска. Термомеханическая обработка. Поверхностная закалка. Дефекты, возникающие при термической обработке. Химико – термическая обработка.

Теория химико – термической обработки. Цементация, азотирование и цианирование сталей. Диффузионная металлизация.

Конструкционные стали и сплавы. Углеродистые конструкционные стали. Легированные конструкционные стали. Строительные низколегированные стали. Стали для холодной штамповки. Конструкционные цементуемые и улучшаемые стали. Стали с повышенной обрабатываемостью резанием. Рессорно – пружинные стали общего назначения. Шарикоподшипниковые стали. Коррозионностойкие и жаростойкие стали и сплавы. Жаропрочные стали и сплавы. Криогенные стали.

Инструментальные стали и твердые сплавы. Стали для режущего инструмента. Стали для измерительного инструмента. Стали для штампов холодного деформирования. Стали для штампов горячего деформирования. Твердые сплавы.

Стали и сплавы с особыми физическими свойствами. Магнитные стали и сплавы. Стали и сплавы с высоким электрическим сопротивлением для нагревательных элементов. Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения. Сплавы сэффектом памятиформы.

Титан и сплавы на его основе. Термическая обработка титановых сплавов. Промышленные сплавы титана.

Алюминий и сплавы на его основе. Классификация алюминиевых сплавов. Термическая обработка. Деформируемые и литейные алюминиевые сплавы.