- •Введение
- •1. Основы металловедения
- •1.1. Кристаллические решетки металлов
- •1.2. Реальное строение металлических кристаллов
- •1.3. Анизотропия кристаллов
- •1.4. Кристаллизация металлов
- •1.5. Аллотропия (полиморфизм) металлов
- •1.6. Основы теории сплавов
- •1.6.1. Кристаллическое строение сплавов
- •1.6.2. Особенности кристаллизации сплавов
- •1.6.3. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •1.6.4. Свойства металлов и сплавов
- •1.7. Железо и его сплавы
- •1.7.1. Фазы в железоуглеродистых сплавах
- •1.7.2. Диаграмма состояния железо — цементит
- •1.7.3. Применение диаграммы Fe—Fe3c
- •1.7.4. Основные виды термической обработки стали
- •1.7.5. Классификация углеродистых сталей
- •1.7.6. Стали обыкновенного качества
- •1.7.7. Углеродистые качественные стали
- •1.7.8. Автоматные стали
- •1.7.9. Углеродистые инструментальные стали
- •1.7.10. Легированные стали
- •1.7.11. Классификация легированных сталей
- •1.7.12. Маркировка легированных сталей
- •1.7.13. Чугуны
- •1.8. Цветные металлы и сплавы
- •2.2. Сплавы с заданным температурным коэффициентом модуля упругости
- •3. Материалы с особыми физическими свойствами
- •3.1. Материалы с особыми магнитными свойствами
- •3.1.1. Общие сведения о ферромагнетиках
- •3.1.2. Магнитно-мягкие материалы
- •3.1.3. Магнитно-твердые материалы
- •4. Полупроводниковые материалы
- •5. Диэлектрики
- •6. Проводниковые материалы
- •6.1. Электропроводность твердых тел
- •6.2. Металлы высокой проводимости
- •6.3. Припои
- •6.4. Сверхпроводники
- •6.5. Сплавы повышенного электросопротивления
- •Рассмотрим характеристики некоторых сплавов повышенного электросопротивления.
- •6.6. Контактные материалы
- •7. Неметаллические материалы
- •7.1. Пластмассы
- •7.1.1. Классификация пластмасс
- •7.1.2. Термопластичные пластмассы
- •7.1.3. Полярные термопласты
- •7.1.4. Термореактивные пластмассы
- •7.1.5. Пластмассы с порошковыми наполнителями
- •7.1.6. Газонаполненные пластмассы
- •7.2. Резины
- •7.3. Клеи
- •7.4. Неорганическое стекло
- •7.5. Ситаллы (стеклокристаллические материалы)
- •7.6. Керамические материалы
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Воронежский государственный технический
университет
Ю.С. Ткаченко В.И. Корнеев
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2005
УДК 620.22
Ткаченко Ю.С., Корнеев В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2005. 128 с.
В учебном пособии рассмотрены темы, относящиеся к разделу "Материаловедение" курса «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для студентов специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы".
В пособие включены темы: основы материаловедения, с рассмотрением сведений о строении и свойствах вещества в твердом состоянии; основы теории сплавов, материалы с особыми электрическими свойствами и свойствами теплового расширения, магнитные материалы, полупроводниковые материалы, электротехнические и конструкционные материалы, неметаллические материалы.
Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержится в файле
Пособие МТКМ.doc.
Табл. 1. Ил. 16. Библиогр.: 5 назв.
Научный редактор проф. В.М. Пачевский
Рецензенты: кафедра "Управление качеством и машиностроительные технологии" Воронежской государственной технологической академии (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. Г.В. Попов);
д-р техн. наук, проф. кафедры технологии конструкционных материалов Воронежской государственной лесотехнической академии Ю.М. Бреев
© Ткаченко Ю.С., Корнеев В.И., 2005 |
© Оформление. Воронежский государственный технический университет, 2005 |
Введение
Получение, разработка новых материалов, способы их обработки являются основой современного производства и во многом определяют уровнем своего развития научно-технический и экономический потенциал страны. Проектирование рациональных, конкурентоспособных изделий, организация их производства невозможны без должного технологического обеспечения и достаточного уровня знаний в области материаловедения и технологии. Последние являются важнейшим показателем образованности инженера в области техники.
Изучение технологических процессов невозможно без наличия определенной суммы знаний о строении и свойствах конструкционных материалов. Комплекс этих знаний обеспечивает универсальный подход к изучению технологии.
В данном пособии рассмотрены темы, относящиеся к разделу "Материаловедение" курса «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» и соответствующие требованиям ГОСа по специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы".
Содержание учебного пособия отвечает задачам изучения дисциплины:
- ознакомление с научными сведениями, необходимыми для общетехнической подготовки студентов;
- изучение основ материаловедения, с рассмотрением сведений о строении и свойствах вещества в твердом состоянии; теория сплавов; материалы с особыми электрическими свойствами и свойствами теплового расширения; магнитные материалы; полупроводниковые материалы; электротехнические и конструкционные материалы; неметаллические материалы.
При подготовке пособия были использованы материалы литературных источников, указанных в библиографическом списке и других.
1. Основы металловедения
Первое определение металлов дал М. В. Ломоносов: «Металлы суть светлые тела, которые ковать можно». Кроме металлического блеска и пластичности, металлы обладают также высокой электропроводностью и теплопроводностью.
Зная строение и свойства металлов, можно на строго научной основе выбрать металлы и их сплавы для изготовления различных деталей и конструкций, установить наиболее правильные режимы различных технологических процессов термической обработки, ковки, штамповки, литья, сварки и т. д.
1.1. Кристаллические решетки металлов
Металлы — тела кристаллические, атомы которых располагаются в геометрически правильном порядке, образуя кристаллы, в отличие от аморфных тел (например, стекло, смола), атомы которых располагаются беспорядочно.
Располагаясь в металлах в строгом порядке, атомы в плоскости образуют атомную сетку, а в пространстве — атомно-кристаллическую решетку (рис. 1).
а |
б |
в |
Рис. 1. Элементарные кристаллические ячейки: а — кубическая объемноцентрированная; б — кубическая гранецентрированная; в — гексагональная плотноупакованная |
Типы кристаллических решеток у различных металлов различные. Наиболее часто встречаются решетки: кубическая объемноцентрированная, кубическая гранецентрированная и гексагональная.
Элементарные ячейки таких кристаллических решеток показаны на рис. 1. Размеры кристаллической решетки характеризуются ее параметрами, измеряемыми в ангстремах Å
(lÅ = 10 -8 см или 1Å = 0,1 нм). Параметр кубической решетки характеризуется длиной ребра куба, обозначается буквой а и лежит в пределах 2,8...6 Å (0,28...0,6 нм). Для характеристики гексагональной решетки принимают два параметра — сторону шестигранника а и высоту призмы с.